امروزه تعداد بسیاری از خودروهای بازار ایران، به قطعه‌ای موسوم به توربوشارژر تجهیزشده‌اند. ازاین‌رو مصرف‌کنندگان تمایل دارند بدانند توربوشارژ چیست و چطور عمل می‌کند؟ ما نیز در نوشته امروز از دیجیاتو، به بازدید کارکرد توربوشارژر، نقاط قوت و نقاط ضعف آن پرداخته‌ایم. با ما در ادامه نوشته همراه باشید.

توربوشارژ چیست؟

توربوشارژر با معادل فارسی پرخوران، قوت و خروجی موتور را افزایش می‌دهد. به این علت خودروهای تجهیزبه توربوشارژر سریع تر و پرشتاب‌تر می باشند. با نصب توربوشارژر روی خودروها، بازدهی فنی خودروهای درون‌سوز افزایش می‌یابد. در واقع کارکرد توربوشارژر به‌طوری است که خودروسازان را قادر می‌سازد از موتورهای کوچک، توانی در حد موتورهای بزرگ دریافت کنند.

تاریخچه توربوشارژر

از آنجا که دایملر و کارل بنز مخترعان موتورهای درون‌سوز و خودروهای مدرن می باشند، به گمان زیاد اکثر شما «گوتلیب دایملر» را بشناسید. ایده‌ اولیه توربوشارژر توسط دایملر نقل شد. این مهندس آلمانی در سال ۱۸۸۵ میلادی تلاش کرد تا به‌ وسیله یک ساختار مکانیکی، هوا را فشرده و آن را به داخل سیلندر ماشین تزریق کند. ایده او در سال ۱۹۰۰ توسط «آلفرد بوچی»، مهندس سوئیسی، اجرایی شد و توربو شارژر پا به صنعت خودروسازی گذاشت.

وسیله ساخته‌شده توسط بوچی شامل یک منیفولد حلزونی و یک توربین در داخل آن می بود. توربوشارژر با اتصال به خروجی اگزوز و با منفعت گیری از گاز‌های توربین چرخانده می‌شد و با عملکردی همانند به یک کمپرسور، تراکم هوای ورودی به داخل سیلندر را افزایش می‌داد.

کارکرد توربوشارژ و کاربرد آن

برای جواب دقیق به سوال مقاله یعنی توربوشارژ چیست؟ باید کارکرد این قطعه را بازدید کنیم. توربوشارژر با مقصد طراحی و تشکیل خودروهای سبک‌تر و کم‌حجم‌تر و درعین‌حال نیرومندتر و پرثمرتر منفعت گیری می‌شود. این موتور مکانیکی هوای بیشتری به محفظه احتراق تزریق کرده و در نتیجه راندمان موتور را بالا می‌برد. توربوشارژر این چنین سختی هوای ورودی به سیلندر را افزایش می‌دهد. این فرآیند تبدیل احتراق باکیفیت‌تر و در نتیجه توان خروجی زیاد تر موتور می‌شود.

به‌طور معمول، هوای درون محفظه احتراق از طریق مکش ایجادشده توسط حرکت پیستون به‌سمت پایین و سختی جو فراهم می‌شود. بعضی اوقات امکان پذیر سختی هوای ورودی به سیلندر کمتر از سختی جو باشد، درنتیجه احتراق به‌خوبی صورت نمی‌گیرد. توربو شارژر علاوه بر از بین بردن این مشکل، نیاز به سختی جو را از بین می‌برد. این سیستم انرژی ملزوم برای افزایش سختی هوا را از گازهای خروجی اگزوز به‌دست می‌آورد، به این علت سختی مضاعفی به موتور داخل نمی‌شود. درواقع سامانه توربوشارژر از انرژی گرمایی خروجی موتور که نوعی نیروی هدررفته است، برای انجام فعالیت خود منفعت گیری می‌کند.

توربوشارژر از طریق متراکم‌کردن هوای ورودی به سیلندر و افزایش حجم آن کیفیت احتراق موتورهای درون‌سوز را ارتقا می‌دهد. سیستم توربو شارژر سختی هوای ورودی به سیلندر را تا دوبرابر سختی جو افزایش داده و راندمان موتور را بین ۲۵ تا ۴۰ درصد بهبود می‌بخشد. این مقدار با دقت به نوع توربوشارژر به‌کارگرفته شده و نوع موتور متغیر است.

اجزای توربوشارژ چیست و نحوه کارکرد آن چطور است؟

توربوشارژر با وجود کارایی مفیدش، ساختار چندان پیچیده‌ای ندارد و فقط از ۳ قسمت راه اندازی می‌شود:

۱. توربین شامل پوسته، محفظه، پره‌های ثابت و پره‌های متحرک

۲. کمپرسور یا قسمت فراهم‌کننده هوای متراکم برای سیلندرها

۳. محور دوار یا روتر شامل یک پوسته که توربین و کمپرسور روی آن سوار خواهد شد. بین پوسته و محور مهم مجرایی برای روغن‌کاری و خنک‌کاری وجود دارد.

مسئله مهم درمورد منفعت گیری از این سیستم، محل نصب هر یک از این قطعات است. توربین توربوشارژر در نزدیکی اگزوز نصب می‌شود و انرژی حرکتی خود را از گازهای خروجی اگزوز فراهم می‌کند. توربین و کمپرسور هر دو روی یک محور مشترک سوار شده‌اند و با حرکت توربین، محور و کمپرسور نیز به حرکت درمی‌آیند. سپس کمپرسور در نزدیکی سیلندرها اغاز به کار کرده و هوای متراکم‌تر را برای موتور فراهم می‌کند. گازهای خروجی از اگزوز ابتدا به پره‌های پوسته توربین برخورد کرده و با سختی بیشتری به پره‌های متحرک آن می‌رسند.

توربوشارژر برای اغاز به کار مؤثر، نیاز به سختی بالاتر گازهای خروجی اگزوز دارد. به این علت در دورهای پایین موتور که این سختی چندان بالا نیست پره‌ها به حرکت در می‌آیند، اما تأثیری در افزایش تراکم هوای ورودی به درون سیلندرها ندارند. اما با بالا رفتن دور موتور، توربوشارژر می‌تواند بهتر داخل عمل شده و روی کارکرد موتور تأثیر مثبت داشته باشد. به همین علت طبق معمول توربوشارژر با بالارفتن دور موتور و افزایش شدت ماشین داخل مدار می‌شود.

انواع سیستم توربو شارژر

توربوشارژر همانند تعداد بسیاری از سیستم‌های دیگر در خودروها انواع مختلفی دارد. یقیناً کارایی آن‌ها شبیه است، اما نحوه کار آن‌ها تفاوت دارد. انواع توربو شارژر به شرح زیر است:

۱. توربوشارژر حلزونی

در این مدل، توربین در انتهای یک مسیر حلزونی قرار دارد و گازهای خروجی از موتور بعد از عبور از این مسیر به توربین رسیده و سپس از اگزوز خارج خواهد شد. این مسیر حلزونی درون پوسته توربین قرار دارد و مقطع آن ثابت نیست. سطح مقطع مسیر حلزونی به‌سمت توربین افت می‌یابد که همین امر جهت افزایش سختی هوا و حرکت سریع تر پره‌های توربین می‌شود. همین نوشته جهت ثابت نگه داشتن شدت‌ گازهای خروجی می‌شود.

۲. توربوشارژر حلزونی فزاینده شدت

این نوع از توربوشارژرها برخلاف مدل حلزونی ساده، دارای دو معبر عبور هوا می باشند. به این علت در آن‌ها ناظر یک مسیر حلزونی و یک فزاینده شدت هستیم که در دو مجرای گوناگون قرار دارند. گازهای حاصل از احتراق ابتدا به منیفولد دود و سپس مسیر حلزونی داخل خواهد شد، اما قبل از داخل شدن به توربین، از روی پرده‌های ثابت فزاینده شدت که روی پوسته توربین می باشند عبور می‌کنند، تا با انرژی و زاویه مناسبی به توربین برخورد کنند.

۳. توربوشارژر ضربانی

این سیستم نیاز به منیفولد دود ضربانی دارد، یعنی انرژی موردنیاز توربین آن توسط ضربات گازهای خروجی از منیفولد تامین می‌شود. منیفولد ضربانی دارای خروجی جدا گانه از هر سیلندر است. این خروجی‌ها در انتها به دو کانال مهم جدا از هم می‌رسند، که این کانال‌ها نیز به معابر توربوشارژر متصل می باشند. منیفولد ضربانی دارای سطح مقطع نسبتا کوچکی است تا منفعت‌ی بیشتری از ضربات ببرد. هرچه منیفولد دود بزرگ‌تر باشد اتلاف انرژی زیاد تر است. شکل منیفولد ضربانی به‌طوری طراحی شده تا از جریان گازهای آزاد (فاقد ضربه) نیز به‌خوبی گازهای توده‌ای (دارای ضربه) منفعت گیری کند. این ویژگی در میانه شتاب‌گیری علتافزایش شدت و تداوم رسیدن انرژی گازهای خروجی به توربین، افزایش مقدار اکسیژن و در نتیجه افزایش قوت موتور ماشین می‌شود.

مزایا و معایب منفعت گیری از توربوشارژ چیست؟

منفعت گیری از هر سیستمی در خودروها، از جمله توربوشارژ، مزایا و معایبی را به همراه دارد.

مزایای منفعت گیری ازتوربو شارژ چیست؟

۱. افت سطح آلایندگی ماشین

۲. افزایش قوت خروجی موتور با وجود افت حجم آن

۳. افزایش شدت ماشین با مصرف انرژی کمتر

۴. صرفه‌جویی در مصرف سوخت

۵. افزایش راندمان موتور

۶. قابلیت منفعت گیری در انواع موتورهای دیزلی و بنزینی

معایب منفعت گیری از توربوشارژ چیست؟

۱. تأخیر اولیه در اغاز به کار که در نسخه‌های پیشرفته افت یافته است.

۲. حساسیت در نگهداری و نیاز به سرویس‌های دوره‌ای منظم

۳. بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری

به‌علت پیچیده بودن سیستم برخی از موتورهای توربوشارژر، تعمیر آن‌ها سخت و پردردسر است. این چنین امکان پذیر این سیستم استهلاک بالایی داشته باشد یا استهلاک برخی قطعات موتور را افزایش دهد. اما در کل مزایای منفعت گیری از این سیستم بر معایب آن برتری دارد.

نکاتی درمورد نگهداری از توربوشارژر

زمان رانندگی با خودروی تجهیزبه توربوشارژر، باید دقت بیشتری نسبت به منفعت گیری از دنده مناسب داشت.

درصورت ورود توربوشارژر به مدار، باید نسبت به خاموش کردن صحیح ماشین دقت کرد.

در صورت حرکت طویل‌زمان با خودروی تجهیزبه توربوشارژر، توقف چند ثانیه‌ای و درجا کارکردن ماشین پیشنهاد می‌شود.

ماشین باید به‌خوبی و طی روندی مناسب گرم شود و برای ورود سریعتر توربوشارژر به مدار، از گاز دادن بی نتیجه به موتور پرهیز شود.

سیستم توربو شارژر به کیفیت سوخت و کیفیت و زمان معاوضه روغن موتور حساس است و باید نسبت به این نوشته دقت داشته باشید.

دقت به زمان معاوضه فیلتر سوخت و فیلتر هوا نیز در خودروهای تجهیزبه این سیستم پیشنهاد می‌شود.

سخن آخر، توربوشارژ چیست و آیا ماشین توربوشارژر بخریم؟

در این نوشته با توربوشارژر، انواع آن و کاربرد این سیستم سودمند آشنا شدیم. اگر خودروی شما به توربوشارژر تجهیزاست، از رانندگی اضطراب با آن خودداری کنید تا از سلامت کارکرد موتور توربوشارژر خود یقین شده و دچار دردسرهای معمول این سیستم‌ها نشوید.  

سوالات متداول