गैरेटन ग्रेडी को, टर्बो क्रांति की रेसिंग और सड़क यात्रा

टर्बोचार्जर, निकास गैस की ऊर्जा का पुनर्प्राप्ति करके इंजन में अधिक हवा संपीड़ित करने वाला एक यांत्रिक उपकरण है; इसे 1905 में पहला पेटेंट मिला और रेसिंग ट्रैकों से गुजरकर आज यह सीरियल उत्पादन कारों की रीढ़ बन गया है। इस पृष्ठ पर, 1938 के पहले ट्रक अनुप्रयोग से लेकर 1962 की पहली उत्पादन कारों तक, Porsche के 1,000 हॉर्सपावर के Can-Am राक्षसों से Formula 1 के टर्बो युग तक और तेल संकट के बाद छोटे विस्थापन वाले टर्बो इंजनों के उत्कर्ष तक फैली कहानी को आप एक ही समयरेखा के रूप में देखेंगे।

टर्बोचार्जर का इतिहास: निकास से जन्मा एक विचार

टर्बोचार्जर का मूल सिद्धांत सरल है और इंजीनियरिंग की दृष्टि से अत्यंत सुंदर: इंजन से बाहर निकलने वाली निकास गैस में पहले से ही ऊर्जा होती है; इस ऊर्जा को टर्बाइन से घुमाकर उसी शाफ्ट पर लगे कंप्रेसर से इनटेक हवा को संपीड़ित करना। सुपरचार्जर के विपरीत, यह शक्ति इंजन के क्रैंकशाफ्ट से नहीं, बल्कि अधिकांशतः बेकार जाने वाली निकास प्रवाह से आती है। यह विचार 1905 के पहले पेटेंट के साथ आधिकारिक रूप ले चुका था, लेकिन इसका कार में आना चालीस वर्षों से अधिक समय लगा।

पहला वाणिज्यिक वाहन अनुप्रयोग एक सड़क वाहन में हुआ: स्विस निर्माता Saurer ने 1938 में टर्बोचार्ज्ड ट्रक इंजन पेश किया। यूरोप में टर्बो डीजल सड़क ट्रक द्वितीय विश्व युद्ध के दहलीज़ पर दिखाई दिए, जबकि युद्ध के विमानन ने तकनीक को परिपक्व किया। P-38, B-17 और P-47 जैसे टर्बोचार्ज्ड सैन्य विमान, यांत्रिक सुपरचार्जर के विपरीत, निकास ऊर्जा का उपयोग करके बड़ी ऊंचाइयों पर प्रदर्शन बनाए रख सकते थे।

1962: पहली टर्बोचार्ज्ड उत्पादन कारें सड़कों पर

टर्बोचार्जर की सीरियल उत्पादन कारों से पहली मुलाकात एक ही मॉडल वर्ष में दो अलग GM उत्पादों में हुई: Chevrolet Corvair Monza Spyder और Oldsmobile Jetfire. Oldsmobile ने 215 घन इंच V8 को टर्बो के साथ 155 hp से 215 hp तक ले जाया; जबकि Chevrolet ने 145 घन इंच इनलाइन छह सिलेंडर को 98 से 150 hp तक बढ़ाया। दोनों सिस्टम लगभग 5 psi बूस्ट और कार्बोरेटर वाली "suck-through" व्यवस्था के साथ काम करते थे - आज के मानकों में अत्यंत विनम्र, लेकिन उस दौर के लिए क्रांतिकारी शक्ति वृद्धि।

Jetfire का सफर अधिक छोटा रहा। कम संपीड़न अनुपात वाले इंजनों में अपरिहार्य डिटोनेशन को नियंत्रित करने के लिए Turbo-Rocket fluid नामक मेथिल अल्कोहल-पानी इंजेक्शन सिस्टम की आवश्यकता वाला यह मॉडल, लगभग 9,600 यूनिट के उत्पादन के साथ दो मॉडल वर्षों बाद उत्पादन से हट गया। Corvair पांच वर्ष बिका, 50,000 से अधिक यूनिट बेची और विकल्प 1966 मॉडल वर्ष के अंत में हटा लिया गया। संक्षेप में, टर्बोचार्जर अपने पहले प्रयास में तकनीकी रूप से सही, व्यावसायिक रूप से समय से पहले का विचार था।

रेसिंग ट्रैकों पर टर्बो: Indy 500 से Can-Am दिग्गजों तक

टर्बोचार्जर का मोटर स्पोर्ट्स में प्रवेश सीरियल उत्पादन से पहले हुआ था। 1952 में Cummins की 6.4 लीटर टर्बोडीज़ल इंजन वाली Kurtis Kraft विशेष कार, Fred Agabashian के साथ Indy 500 में पोल पोज़िशन हासिल की; लेकिन ट्रैक का मलबा निगलने वाले एयर फ़िल्टर के बाद रेस से बाहर हो गई। असली विस्फोट 1966 में पहली टर्बोचार्ज्ड Offenhauser के ग्रिड में दिखाई देने से शुरू हुआ; 1968 में Bobby Unser ने टर्बो-Offy के साथ Indy 500 जीता और ये इंजन क्वालिफ़ाइंग राउंड में 54 psi बूस्ट के साथ 1.200 बीएचपी तक उत्पन्न कर सकते थे। 1973 की घातक दुर्घटनाओं के बाद बूस्ट ~39 psi तक सीमित कर दिया गया।

Porsche 917/10 और 917/30: एग्ज़ॉस्ट से 1.500 हॉर्स पावर

Porsche, 3 लीटर इंजन नियम के कारण 917 के 4.5 लीटर इंजन के साथ आगे नहीं बढ़ सका। Ferdinand Piëch के नेतृत्व में Hans Mezger और Valentin Schäffer के निर्देशन वाली टीम ने इंजन को ट्विन एग्ज़ॉस्ट टर्बोचार्जर के साथ 1.000 PS तक (735 kW) पहुँचा दिया। 30 जुलाई 1971 को Jo Siffert ने Hockenheimring में टर्बोचार्ज्ड 917/10 का पहली बार इस्तेमाल किया। बाद में आई 917/30, 5.4 लीटर ट्विन टर्बो flat-12 के साथ क्वालिफ़ाइंग राउंड में 1.500 बीएचपी से अधिक शक्ति उत्पन्न करती थी, बूस्ट 32 psi तक जाता था। Mark Donohue ने 1973 Can-Am सीज़न में 8 रेसों में से 6 जीतीं; 1975 में Talladega में 221,160 mph का लैप रिकॉर्ड बनाया। ड्राइवर-नियंत्रित बूस्ट सेटिंग से युक्त यह कार, 1972 संस्करण के थ्रॉटल रिस्पॉन्स को "ऑन-ऑफ़ स्विच" जैसा बताए जाने के साथ, टर्बो लैग का सबसे रैडिकल रूप दिखाती थी।

Formula 1 का टर्बो युग: 1977 से 1988 तक

Renault RS01, 1977 में Silverstone में Formula 1 के टर्बो युग की शुरुआत की। सिंगल टर्बो और 500 बीएचपी के साथ ट्रैक पर उतरी यह कार प्रतिद्वंद्वियों द्वारा "yellow teapot" - पीली चायदानी - कहकर हँसाई गई। तिरस्कार ज़्यादा समय नहीं टिका: 1979 में RS10 ने ट्विन टर्बो और इंटरकूलर लाया, Jean-Pierre Jabouille की Dijon जीत ने टर्बो को एक गंभीर विकल्प बना दिया। 1983 तक BMW, Honda, Renault, Alfa Romeo, Hart और TAG/Porsche टर्बो इंजन की आपूर्ति कर रहे थे; क्वालिफ़ाइंग राउंड में 45 psi बूस्ट और 700 बीएचपी की चर्चा हो रही थी। 1985 में 5,5 बार (~82 psi) बूस्ट और अनुमानित 1.500 बीएचपी - प्रति लीटर 1.000 हॉर्स पावर, 1.200 पाउंड वाली कारों में।

युग का समापन एक शो था: 1988 में McLaren MP4/4 और Honda RA168E ट्विन टर्बो V6 के साथ Senna और Prost ने 16 रेसों में से 15 जीतीं। FIA ने जीती। FIA, 1989 सीज़न से टर्बो इंजनों पर प्रतिबंध लगा दिया; इसीलिए कुछ कैलेंडर इस दौर का अंत 1988 में और कुछ 1989 में करते हैं - व्यावहारिक रूप से अंतर केवल एक सीज़न का है, जो अंतिम कारों के रेस लड़ने वाले वर्ष और प्रतिबंध लागू होने वाले वर्ष के बीच का स्खलन है।

सड़क कारों में उतरना: 70 के दशक की कठिन उड़ान और 80 के दशक का स्वर्ण युग

रेसिंग तकनीक का सड़कों तक लौटना एक सीधी रेखा नहीं था। BMW 2002 Turbo (1973–74) 170 बीएचपी और 240 lb-ft टॉर्क उत्पन्न करती थी, केवल 6,9:1 कंप्रेशन रेशियो के साथ 1.672 इकाइयाँ ही उत्पादित की जा सकती थीं और इसे आधिकारिक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका में आयात नहीं किया गया था। उसी वर्ष Porsche 911 Turbo (930) ने 1975 मॉडल के साथ 3.0 लीटर और 260 बीएचपी पेश किया; "whale tail" पंख के नीचे का प्रदर्शन, स्पष्ट थ्रॉटल देरी और snap oversteer प्रवृत्ति के साथ आया था। ये वाहन दिखा रहे थे कि टर्बो लैग और नियंत्रणीयता का मुद्दा अभी भी हल नहीं हुआ था।

अधिक शांत लेकिन अधिक स्थायी कदम Mercedes से आया: OM617A टर्बो डीज़ल, 1978 में W116 सेडान के साथ पहली सीरियल उत्पादन टर्बो डीज़ल कार बनी और टर्बोचार्जर को ईंधन दक्षता और कम उत्सर्जन के शब्दों के साथ जोड़े जाने वाले युग का द्वार खोल दिया। 80 के दशक में चरित्र विविध हुआ: Ferrari 288 GTO (1984) 2.8 लीटर के जुड़वां IHI टर्बो V8 के साथ 400 बीएचपी उत्पन्न करता था, केवल 277 यूनिट का उत्पादन हुआ और इसने F40 की नींव रखी। Buick Grand National / GNX (1987) 547 यूनिट के GNX संस्करण के साथ 0-60 को ~5 सेकंड तक ले जाता था और क्वार्टर माइल को 13.2 सेकंड में पूरा करके अपने समय का सबसे तेज़ त्वरण वाला GM उत्पाद बन गया। Chrysler की तरफ 1984 Dodge Daytona और Plymouth Laser 146 बीएचपी Garrett टर्बो पेश किया; 1986 Shelby GLHS ने इसे 175 बीएचपी तक ले जाया। पहली सीरियल उत्पादन वेरिएबल ज्योमेट्री टर्बो (VGT) अनुप्रयोग 1989 में एक Chrysler CSX वेरिएंट में देखा गया।

जापानी निर्माताओं का 80 के दशक का विस्फोट

1980 के दशक में जापानी निर्माताओं ने टर्बोचार्जिंग को हल्के शसी और मोटरस्पोर्ट से प्राप्त तकनीक के साथ जोड़कर सीमाओं को चुनौती दी; यह युग टर्बोचार्ज्ड Nissan, रोटरी Mazda और Honda के उच्च आरपीएम इंजनों के साथ "स्वर्ण युग" के रूप में जाना जाता है। यह धारा 90 के दशक में Nissan Skyline GT-R R32–R34, Honda NSX, Mazda RX-7 FD, Toyota Supra MK4 और Subaru Impreza WRX STI जैसे प्रतीकों के साथ जारी रही। Porsche की रेसिंग शाखा ने भी टर्बो को नहीं छोड़ा: 1982 का 956 अपने 2.8 लीटर जुड़वां टर्बो इंजन के साथ Le Mans में पहली-दूसरी-तीसरी पोडियम फिनिश हासिल की; अमेरिकी बाजार के लिए विकसित 962 ने 1984 से लगातार 4 IMSA चैंपियनशिप जीतीं।

तेल संकट और डाउनसाइज़िंग: टर्बोचार्जिंग सीरियल उत्पादन पर क्यों हावी हुआ?

सड़क कारों में टर्बोचार्जिंग की दूसरी बहार, प्रदर्शन लक्ष्य से अधिक आर्थिक बाध्यता से आई। 1973 OPEC नाकेबंदी के बाद अमेरिकी कारों में शक्ति में गिरावट आई; छोटा करना सीधे इसी संकट की प्रतिक्रिया के रूप में शुरू हुआ और इससे CAFE ईंधन दक्षता मानकों का जन्म हुआ। छोटी कारों की ओर संक्रमण पहली नाकेबंदी से पहले शुरू हुआ था, लेकिन संकट की प्रक्रिया ने इसे स्थायी बना दिया। 1970 से पहले के बड़े V8 5.7-7.5 लीटर की क्षमता और उच्च अश्वशक्ति के साथ मानक थे; वह दृश्य बंद होने लगा।

आधुनिक इंजन डाउनसाइज़िंग में, बड़े नैचुरली एस्पिरेटेड इंजनों की जगह छोटे टर्बो इंजनों का उपयोग करके 20-30% ईंधन दक्षता लाभ प्राप्त किया जाता है; Ford के फ्लीट के बड़े हिस्से के EcoBoost से चलने का अनुमान इस दिशा को दर्शाता है। सिलेंडर बैंकों के बीच टर्बो रखे जाने वाली hot-vee व्यवस्था भी Formula 1 से विकसित होकर उत्पादन में पहली बार BMW N63 इंजन के साथ देखी गई; BMW और Mercedes इस व्यवस्था में 600 बीएचपी से अधिक शक्ति उत्पन्न करते हैं।

टर्बो लैग क्या है और अभियांत्रिती ने इसे कैसे हराया?

टर्बो लैग, गैस देने के क्षण टर्बाइन के पर्याप्त आरपीएम तक न पहुंच पाने के कारण पावर आने में होने वाली देरी है; 70 के दशक की 911 टर्बो में यह देरी ड्राइविंग कैरेक्टर का निर्धारक तत्व थी। इंजीनियरिंग का जवाब तीन मुख्य धाराओं में आगे बढ़ा:

• ट्विन-स्क्रॉल टर्बो: एग्जॉस्ट गैस प्रवाहों को अलग चैनलों में टर्बाइन तक पहुंचाकर यह इनर्शिया कम करता है और प्रतिक्रिया को तेज करता है; विभाजित इनलेट टर्बाइन हाउसिंग और मैनिफोल्ड की आवश्यकता होती है।
• समानांतर ट्विन-टर्बो: दो छोटे टर्बो का उपयोग किया जाता है; प्रत्येक टर्बो कम वॉल्यूम सप्लाई करता है, इसलिए तेजी से घूमता है और उसी पावर के लिए लैग कम होता है।
• छोटा टर्बो + कुशल प्रवाह: छोटा टर्बाइन कम आरपीएम पर कुशलता से काम करता है; ट्विन-स्क्रॉल डिज़ाइन इस प्रवाह को अनुकूलित करके लैग को स्पष्ट रूप से कम करता है।

इसकी ऐतिहासिक जड़ें भी नहीं भूलनी चाहिए: Porsche 917/30 में ड्राइवर-नियंत्रित बूस्ट सेटिंग, रेसिंग की दुनिया में लैग के पहले प्रबंधन तरीकों में से एक थी। आज ट्विन-स्क्रॉल और hot-vee लेआउट ने लैग को रोजमर्रा के उपयोग में अनुभव न होने वाले स्तर तक घटा दिया है।

निष्कर्ष: ट्रैक से सड़क तक, सड़क से इंजन तक

टर्बोचार्जिंग का इतिहास किसी घटक की नहीं, बल्कि एक दृष्टिकोण की कहानी है: ऊर्जा को बर्बाद न करना। Saurer ट्रक से Jetfire तक, Offy से RS01 तक, 917/30 से MP4/4 तक फैली यह श्रृंखला, हर कदम पर उसी भौतिक सिद्धांत को अलग-अलग पैमानों पर लागू करती रही। तेल संकट के बाद डाउनसाइज़िंग की लहर ने इस तकनीक को विकल्प होने से निकालकर मानक बना दिया। आज 600 हॉर्सपावर से अधिक वाले hot-vee इंजनों में भी 1905 का वही विचार काम कर रहा है - बस बहुत अधिक शांत, कुशल और लैग-मुक्त रूप में।

स्रोत

• टर्बोचार्जर का इतिहास
• टर्बो दृष्टि: इंजन निर्माण में एक क्रांति
• टर्बोचार्जर
• डाउनसाइज़ (ऑटोमोबाइल)
• हॉट वी टर्बोचार्ज्ड इंजन
• टर्बो लैग: कारण, प्रभाव और समाधान
• टर्बोचार्जिंग की खोई हुई गुप्त पुस्तकें: ट्विन-स्क्रॉल कैसे काम करते हैं
• पहली टर्बोचार्ज्ड सामूहिक बाजार उत्पादन कार
• बूस्ट नई नहीं है! टर्बोचार्ज्ड कारों का इतिहास
• टर्बो का इतिहास