آشنایی با توربو شارژ خودرو

توربو شارژ خودرو چیست ؟

توربوشارژ(Turbocharger)  یک موتور مکانیکی است که میزان ورود هوا را به درون موتور افزایش می دهد. این سیستم در حقیقت هوای پرفشار را به داخل سیلندر را وارد کرده و در کنار تقویت احتراق به خروج دود نیز کمک می کند. این سیستم در واقع با هدف طراحی موتور های سبک تر و در عین حال قدرتمند تر با راندمان بالا اختراع شده است.

سیستم توربو شارژر برای واردکردن هوای اضافی به محفظه احتراق، از نیروی توربین و القای اجباری بهره می‌برد و به‌ واسطه ورود هوای بیشتر، سوخت بیشتری نیز وارد پیشرانه می‌کند. این کار منجر به افزایش قدرت و سرعت خودرو می‌شود. درموتورهای خودروی دارای توربو شارژر امروزی برای انتقال هوای اضافی به محفظه احتراق، از یک توربین گازی استفاده می‌شود.

عملکرد توربو شارژ خودرو

در پروسه کارکرد موتور خودرو و در مرحله انفجار، حجم زیادی از گازهای داغ تولید می‌شوند که با انبساط خود، پیستون را به پایین هدایت کرده و باعث حرکت موتور خودرو می‌شوند اما در ادامه این گازها، در مرحله تخلیه با فشار زیاد از موتور خارج و وارد منیفولد دود شده و در ادامه پس از مستهلک شدن، از مسیر اگزوز خودرو خارج می‌شوند. ایده اصلی توربوشارژر، استفاده از همین گازهای داغ و سریع است تا پیش از آنکه انرژی جنبشی آن‌ها در مسیر اگزوز خودرو مستهلک شوند بتوان از آن استفاده کرد.

مجموعه توربو شارژر در حقیقت دو پره متصل به یکدیگر است. یکی از این پره‌ها در مسیر دود حاصل از احتراق موتور قرار دارد و پره دیگر در مسیر هوای ورودی به موتور. وقتی با آغاز کارکرد موتور، دود وارد توربوشارژر می‌شود، پره شروع به حرکت می‌کند. پس از آن به ‌آرامی با افزایش دور موتور و در نتیجه افزایش حجم و سرعت دود، سرعت چرخش این پره نیز بالاتر می‌رود. با چرخش این پره، توربین متصل به آن نیز به چرخش در می‌آید و به این ترتیب هوا به داخل موتور پمپ می‌شود.

انواع توربو شارژ خودرو

توربوشارژ حلزونی ساده

این مدل توربو شارژ گازهای خروجی را از یک مسیر حلزونی خارج کرده و توربین ها را می چرخاند، در نهایت وارد اگزوز شده و خارج می شود. این مدل ساده ترین نوع توربوشارژر است، به طوری که یک معبر مارپیچ درون پوسته توربین قرار می گیرد که سطح آن ثابت نبوده و کاهش می یابد. در نتیجه این تغییر باعث می‌شود تا سرعت گازها در برخورد با توربین تغییر نکرده و ثابت بمانند.

همچنین پره های کمپرسور دارای انحنا بوده و تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز هوا را فشرده و به همراه دوربین بر روی یک شفت نصب می‌شوند درنهایت هوای فشرده شده با فشار کم و سرعت زیاد عبور و به درون قسمت حلزونی پست کمپرسور وارد می‌شود. این کار در نهایت سبب کاهش دما برای جلوگیری از احتراق سوخت به وسیله دما و فشار هوا پیش از ورود به موتور خودرو می گردد.

توربوشارژ حلزونی فزاینده سرعت

این مدل توربو شارژ در دو نوع مختلف ساخته می شود. نوع اول با افزاینده سرعت و یک حلزون و نوع دوم دارای دو مجموعه مستقل و دو حلزون می باشد. در این سیستم گازهای خروجی وارد منیفولد و از آنجا وارد حلزون ها می شوند. در این زمان گازهای خروجی مستقیماً از روی پره های ثابت عبور می کنند و با انرژی بالاتر با پره های توربین مواجه می‌شوند. به جای آن که مستقیماً به درون چرخه توربین وارد گردند، در این صورت عملکرد توربو شارژر کمپرسور همانند حلزونی ساده می‌باشد.

توربوشارژر ضربانی

برای افزایش قدرت موتور خودرو با استفاده از توربو شارژر مدل ضربانی، از ضربات دوره‌ای خارج شده از سیلندر استفاده می شود. به طور کلی منیفولد ضربانی از هر سیلندر مسیری جداگانه دارد که در انتها به دو کانال اصلی جداگانه تبدیل میشود و این دو کانال را به دو کانال روی توربین پیوند می دهد.

منیفولد ضربانی با وجود این که مقطعی نسبتاً کوچکی دارد اما از ضربات بهره بیشتری می‌برد. این نوع منیفولد از جریان گاز های آزاد مانند گازهای توده ای استفاده می‌کند که باعث می‌شود تا در حین شتاب گیری میزان اکسیژن افزایش یافته، سرعت خودرو بیشتر شده و موتور تقویت گردد.

توربو شارژ الکتریکی

بهترین و جدیدترین نوع توربو شارژ را میتوان این مدل عنوان کرد. این سیستم توربو شارژ قیمت بالایی دارد و بسیار پیچیده است، اما به خوبی میتواند از گازهای موجود در اگزوز استفاده کند. استفاده از یک موتور برقی قدرتمند این امکان را به این توربوشارژ داده است.

اجزای تشکیل دهنده توربو شارژ خودرو

این سیستم دارای کمپرسور و توربین است که هر دو آنها برروی شفت نصب شده‌اند. توربین این سیستم توسط گازهای حاصل از احتراق می‌چرخد و در نتیجه انرژی حاصل شده از آن کمپرسور شروع به چرخیدن می‌کند تا هوای سیلندرها تامین شود. توربورشارژ یا روتور دارد که یک طرف شفت آن به توربین و طرف دیگر آن به کمپرسور متصل شده است. این روتور توربوشارژ دو محفظه دارد که یکی برای توربین و دیگری برای کمپرسور است. گازهای احتراق وارد محفظه توربین می‌شوند و با حرکت توربین، کمپرسور نیز با سرعت بالایی شروع به چرخیدن می‌کند.

ورود سوخت بیشتر به داخل سیلندر گازهای خروجی را افزایش می‌دهد و در نتیجه آن سرعت فعالیت توربوشارژ نیز بالا می‌رود که تامین هوای بیشتر به درون سیلندرها را به همراه دارد.

جمع بندی

خودروهای توربوشارژ، حال و آینده صنعت خودرو سازی جهان هستند و تعدادشان در بازار روز به روز بیشتر خواهد شد. بنابراین شایسته است تا دانش فنی خود را از توربو شارژر ها بالا ببریم، نحوه عملکرد آن ها یاد بگیریم، نقاط قوت و ضعف آن ها را بشناسیم و نکات استفاده از آن ها را به خاطر بسپاریم تا بتوانیم از خودرو توربوی خود با دقت بیشتری نگهداری کنیم و راندمان و عمر مفید آن را افزایش دهیم و حداکثر لذت و استفاده از آن ها را ببریم. در غیر این صورت، با نگهداری بد و بی توجهی به آن ها، توربو شارژر ها در دراز مدت به جز خرابی و ایجاد هزینه های سنگین برای تعمیرات موتور و مجموعه توربو آورده ای برای ما نخواهند داشت.

سوالات متداول 

معایب سیستم توربوشارژ خودرو چیست ؟

بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری

ساختار پیچیده

کاهش طول عمر قطعات

داشتن تاخیر در کار موتور توربو شارژ

استفاده از توربوشارژها چه مزایایی دارد؟

کاهش آلودگی هوا

تولید انرژی بیشتر

صرفه‌جویی در مصرف سوخت

افزایش قدرت موتور

افزایش راندمان بدون افزایش وزن

قابل استفاده در انواع مختلف وسایل نقلیه