هنگام خرید و فروش خودرو یا مطالعه درخصوص مشخصات فنی خودروها، گاهی واژه‌هایی را می‌شنویم یا می‌خوانیم که برایمان آشنا هستند اما معنی آنها را نمی‌دانیم. توربوشارژر یکی از این واژه‌هاست که گاهی به‌اشتباه توربوشارژ گفته می‌شود. بسیاری از ما درخصوص نحوه عملکرد موتورهای احتراقی اطلاعاتی داریم. اما درباره اینکه توربوشارژر چه تأثیری بر عملکرد این موتورها دارد و چگونگی این تأثیر، چیز زیادی نمی‌دانیم. احتمالا تنها می‌دانیم که موتور توربوشارژر یکی از مزایای خودرو محسوب می‌شود و قدرت و خروجی بیشتر موتور را به‌همراه دارد. درنتیجه خودروهای مجهز به توربوشارژر سریعتر و پرشتاب‌تر هستند. اکنون در این مطلب قصد داریم درخصوص مزایا و معایب این شاخصه، تفاوت‌های آن با موتورهای معمولی و تأثیری که بر بازده فنی خودرو می‌گذارد بیشتر صحبت کنیم. همچنین نکاتی را در خصوص نحوه نگهداری از موتور توربوشارژر خاطرنشان کنیم. همراهمان بمانید.
تاریخچه توربوشارژر
نام گوتلیب دایملر برای تمامی خودروبازان آشناست. در واقع هرجا این نام به گوش می‌رسد، ماجرا برای خودروبازان جذاب می‌شود. چرا که دایملر و کارل بنز را مخترعان موتورهای احتراقی و خالقین خودروهای مدرن به شکلی که امروز شاهدشان هستیم، می‌شناسند.
توربوشارژر نیز از آن دست تکنولوژی‌های خودرویی است که ایده اولیه آن توسط دایملر مطرح شد. سال ۱۸۸۵ میلادی این مهندس آلمانی سعی کرد تا به‌وسیله یک ساختار مکانیکی، هوا را فشرده و آن را به داخل سیلندر خودرو تزریق کند. ایده او در سال ۱۹۰۰ توسط آلفرد بوچی، مهندس سوئیسی پیاده شد و اینگونه بود که توربوشارژر در صنعت خودروسازی متولد گشت.
وسیله ساخته‌شده توسط بوچی شامل یک منیفولد حلزونی بود که درون آن یک توربین قرار داشت. این وسیله با اتصال به خروجی اگزوز و با استفاده از گازهای آن توربین چرخانده می‌شد و با عملکردی شبیه به یک کمپرسور، تراکم هوای ورودی به داخل سیلندر را افزایش می‌داد.
توربوشارژر چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟
توربوشارژر اصولا با هدف طراحی و تولید خودروهای سبک‌تر و کم‌حجم‌تر و در عین حال قوی‌تر و پربازده‌تر به‌کار گرفته می‌شود. معادل فارسی توربوشارژر را پرخوران می‌دانند. اساس کار این سیستم که نوعی موتور مکانیکی محسوب می‌شود، تزریق هوای بیشتر به محفظه احتراق و درنتیجه بالا بردن راندمان موتور است. توربوشارژر همچنین فشار هوای ورودی به سیلندر را نیز افزایش می‌دهد. این فرایند منجر به صورت گرفتن احتراق باکیفیت‌تر در نتیجه توان خروجی بیشتر موتور می‌شود.
به‌طور معمول، هوای درون محفظه احتراق از طریق مکش ایجاد شده از حرکت پیستون به‌سمت پایین و فشار جو تأمین می‌شود. گاهی ممکن است فشار هوای ورودی به سیلندر کمتر از فشار جو باشد. درنتیجه احتراق به‌خوبی صورت نمی‌گیرد. توربوشارژر ضمن رفع این معضل، نیاز به فشار جو را از بین می‌برد. توربوشارژر انرژی لازم برای افزایش فشار هوا را از گازهای خروجی اگزوز به‌دست می‌آورد. به این ترتیب به موتور فشار مضاعفی وارد نمی‌شود. درواقع سامانه توربوشارژر از انرژی گرمایی خروجی موتور که نوعی نیروی هدررفته است، برای انجام فعالیت خود کمک می‌گیرد.
بنابراین توربوشارژر را می‌توان ارتقادهنده کیفیت احتراق موتورهای درون‌سوز از طریق متراکم‌کردن هوای ورودی به سیلندر و افزایش حجم آن دانست. فعالیت سیستم توربوشارژر فشار هوای ورودی به سیلندر را تا دو برابر فشار جو افزایش داده و راندمان موتور را بین ۲۵ تا ۴۰ درصد بهبود می‌بخشد. این میزان بهبودی بسته به توربوشارژر به‌کارگرفته شده و نوع موتور متغیر است.
حتما بخوانید: کم‌مصرف‌ترین خودروهای بازار ایران کدام‌ها هستند؟
اجزای توربوشارژر چیست و چگونه عمل می‌کنند؟
توربو شارژر در کنار کارایی مهم و مفیدی که دارد، ساختار چندان پیچیده‌ای ندارد و کار خود را با دو بخش اصلی پیش می‌برد. این دو بخش عبارتند از:
- توربین که از پوسته، محفظه، پره‌های ثابت و پره‌های متحرک تشکیل شده است.
- کمپرسور که بخش تأمین‌کننده هوای متراکم برای سیلندرها است.
- محور دوار یا روتر که دارای یک پوسته است و توربین و کمپرسور روی آن سوار می‌شوند. بین پوسته و محور اصلی مجرایی به‌منظور روغن‌کاری و خنک‌کاری دارد.
آنچه در استفاده از این سیستم اهمیت بیشتری دارد، محل نصب هریک از این قطعات است. توربین توربوشارژر در نزدیکی اگزوز نصب می‌شود و از طریق گازهای خروجی اگزوز انرژی حرکتی خود را تأمین می‌کند. توربین و کمپرسور هر دو روی یک محور مشترک سوار شده‌اند و با حرکت توربین محور و کمپرسور نیز به حرکت درمی‌آیند. کمپرسور که نزدیک سیلندرها است شروع به کار کرده و هوای متراکم‌تر را برای موتور تأمین می‌کند. گازهای خروجی از اگزوز ابتدا به پره‌های پوسته توربین برخورد کرده و با فشار بیشتری به پره‌های متحرک آن می‌رسند.
نکته دیگر اینکه توربوشارژر برای شروع به کار مؤثر، نیاز به فشار بالاتر گازهای خروجی اگزوز دارد. درواقع در دورهای پایین موتور که این فشار چندان بالا نیست پره‌ها به حرکت در می‌آیند اما تأثیری در افزایش تراکم هوای ورودی به درون سیلندرها ندارند. چرا که جرکت‌شان چندان جدی نیست. اما با بالا رفتن دور موتور، توربوشارژر می‌تواند وارد عمل شده و بر عملکرد موتور تأثیر داشته باشد. به همین دلیل معمولا توربوشارژر با بالارفتن دور موتور و سرعت خودرو وارد مدار می‌شود.
حتما بخوانید: انواع رنگ دود اگزوز؛ رنگ دود ماشین شما نشانه چیست؟
انواع سیستم طراحی توربوشارژر
توربوشارژر نیز مانند بسیاری سیستم‌های دیگر که در خودروها شاهد هستیم انواع مختلفی دارند. هرچند کارایی نهایی آنها مشترک است و همه انواع یک وظیفه دارند. اما نحوه انجام این وظیفه در آنها متفاوت است. انواع توربوشارژر به شرح زیر است:
۱. توربوشارژر حلزونی
در این مدل، توربین در انتهای یک مسیر حلزونی قرار دارد و گازهای خروجی از موتور پس از عبور از این مسیر به توربین رسیده بعد از عبور از توربین از اگزوز خارج می‌شوند. این مسیر حلزونی درون پوسته توربین است و مقطع آن نیز ثابت نیست. به این معنی که سطح مقطع معبر حلزونی به‌سمت توربین کاهش می‌یابد که خود منجر به افزایش فشار هوا و حرکت سریعتر پره‌های توربین می‌شود. همین سبب ثابت نگه داشتن سرعت گازها می‌شود.
۲. توربوشارژر حلزونی فزاینده سرعت
این نوع از توربو شارژرها برخلاف توربوشارژر حلزونی ساده دارای دو معبر عبور هوا هستند. به‌این ترتیب که در آنها شاهد یک حلزون و یک فزاینده سرعت هستیم که در دو مجرای مختلف قرار دارند. گازهای حاصل از احتراق ابتدا به منیفولد دود و سپس حلزون وارد می‌شوند اما قبل از وارد شدن به توربین، از روی پرده‌های ثابت فزاینده سرعت که روی پوسته توربین هستند، عبور می‌کنند تا با انرژی و زاویه متناسب به توربین برخورد کنند.
۳. توربوشارژر ضربانی
این سیستم نیاز به منیفولد دود ضربانی دارد. درواقع ضربات گازهای خروجی از منیفولد تأمین‌کننده انرژی موردنیاز توربین هستند. منیفولد ضربانی دارای خروجی مستقل از هر سیلندر است. این خروجی‌ها در انتها به دو کانال اصلی اما جدا از هم می‌رسند که کانال‌ها نیز به معابر توربوشارژر متصل هستند. منیفولد ضربانی دارای مقطع نسبتا کوچکی است تا از ضربات بهره‌ی بیشتری ببرد. چراکه هرچه منیفولد دود بزرگ‌تر، اتلاف انرژی بالاتر است. شکل منیفولد ضربانی به‌گونه‌ای طراحی شده تا از جریان گازهای آزاد (بدون ضربه) نیز به‌خوبی گازهای توده‌ای (همراه با ضربه) استفاده کند. این ویژگی در حین شتاب‌گیری باعث افزایش سرعت و تداوم رسیدن انرژی گازهای خروجی به توربین، افزایش میزان اکسیژن و در نتیجه افزایش قدرت موتور خودرو می‌شود.
حتما بخوانید: انواع صدای لنت ترمز و نکاتی برای رفع آنها
استفاده از توربوشارژها چه مزایا و معایبی دارد؟
استفاده از هر سیستمی در خودروها که مربوط به تکنولوژی باشد، می‌تواند معایب و مزایایی را با خود به همراه آورد. درخصوص توربوشارژر نیز این حقیقت را شاهد هستیم. برخی از معایب و مزایای توربو شارژ عبارتند از:
مزایای استفاده از توربوشارژ
- کاهش سطح آلایندگی خودرو
- بالا رفتن قدرت خروجی موتور با وجود کاهش حجم آن
- افزایش سرعت خودرو با صرف انرژی کمتر
- صرفه‌جویی در مصرف سوخت
- افزایش راندمان موتور
- قابل استفاده در انواع موتورهای دیزلی و بنزینی
معایب استفاده از توربوشارژ
- تأخیر اولیه در وارد شدن به مدار موتور که البته در نمونه‌های پیشرفته این تأخیر کاهش یافته است.
- حساسیت در نگهداری و نیاز به سرویس‌های دورهای منظم
- بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری
البته گفته می‌شود به‌دلیل پیچیده بودن سیستم برخی از موتورهای توربوشارژر تعمیر آنها سخت و پردردسر است. ضمن اینکه ممکن است استهلاک بالایی داشته باشند یا استهلاک برخی قطعات موتور را افزایش دهند. اما با این وجود باید گفت مزایای استفاده از این سیستم بر معایب آن برتری دارد.
نکاتی درباره نگهداری توربوشارژ
استفاده از هر سیستمی در خودرو نیاز به برخی مراقبت‌ها و توجهات ویژه دارد. درخصوص توربوشارژر این موارد توصیه می‌شود.
- هنگام رانندگی با خودروی مجهز به توربوشارژر باید به استفاده از دنده مناسب دقت بیشتر داشت.
- درصورت ورود توربوشارژر به مدار باید نسبت به خاموش کردن صحیح خودرو دقت کرد.
- در صورت حرکت طولانی‌مدت با خودروی مجهز به توربوشارژر توقف چند ثانیه‌ای و درجا کارکردن خودرو توصیه می‌شود.
- اجازه دهیم تا خودرو به‌خوبی و طی روندی مناسب گرم شود و برای ورود سریعتر توربوشارژر به مدار از گاز دادن بیهوده به موتور پرهیز کنیم.
- سیستم توربوشارژر به کیفیت سوخت حساس است و باید نسبت به این نکته دقیق بود. توربوشارژر نسبت به کیفیت و زمان تعویض روغن موتور آن حساس است و باید نسبت به آن دقیق بود.
- توجه به زمان تعویض فیلتر سوخت و فیلتر هوا نیز در خودروهای مجهز به این سیستم توصیه می‌شود.
سخن آخر
در این مطلب با توربوشارژر و کاربردهای آن آشنا شدیم. به یاد داشته باشید اگر خودرویتان مجهز به توربوشارژر است، از رانندگی هیجانی با آن خودداری کنید تا از سلامت کارکرد موتور توربوشارژر خود مطمئن شوید و از دردسرهای معمول این سیستم‌ها دور باشید.
توضیحات بسیار عالی بود. هر تکنولوژی که وارد کشوری میگردد باید زمینه آن فراهم شده باشد.متاسفانه کمبود متخصص و عدم آشنایی تعمیرکاران باعث تخریب یک آپشن میگردد. توربو شارژ و گیربکس اتوماتیک بعلت کارایی مفید سه تا چهار ساله باعث استفاده شخص اول خریدار شده و شخص دوم بعلت طی شدن این مدت و بنزین نا مرغوب به معضل و دردسر غیر جبرانی میافتد.
خیلی مفید بود