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 از کارنامه، 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
[ad_list_block]
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
برای اینکه توربوشارژر بهترین عملکرد را داشته باشد و طول عمر آن کاهش پیدا نکند، باید در شیوه رانندگی، نگهداری و سرویسهای دورهای خودرو دقت بیشتری داشت. موتور توربوشارژ بسیار حساستر از موتورهای تنفس طبیعی است و کوچکترین خطا در رانندگی یا تأخیر در سرویسها میتواند باعث خرابیهای سنگین شود. موارد زیر مهمترین نکات نگهداری و رانندگی با موتور توربوشارژ هستند:
۱. گرم کردن اصولی موتور پیش از رانندگی
توربوشارژر برای روغنکاری کامل و حرکت روان محور داخلی، نیاز به افزایش تدریجی دما دارد. روشن کردن موتور و حرکت ناگهانی میتواند باعث سایش سریع توربو شود.
چطور انجام دهیم؟
-
پس از روشن کردن خودرو ۳۰ تا ۶۰ ثانیه درجا کار کند.
-
در هوای سرد این زمان را به ۹۰ ثانیه افزایش دهید.
-
در دقایق اول رانندگی از فشار آوردن به موتور (شتاب سنگین) خودداری کنید.
این کار باعث میشود روغن موتور کاملا به محور توربو برسد و خطر اصطکاک خشک از بین برود.
۲. اجتناب از فشار ناگهانی به موتور در دورهای پایین
در موتور توربوشارژ، شتابگیری سنگین در دورهای پایین باعث ایجاد فشار ناگهانی روی توربین و محور میشود. این کار هم به توربو آسیب میزند و هم مصرف سوخت را بالا میبرد.
بهترین روش رانندگی:
-
در شهر با دور ۲۵۰۰ تا ۳۵۰۰ رانندگی کنید.
-
برای شتابگیری، کمی دور را بالا ببرید تا توربو وارد مدار شود.
۳. رعایت خنککردن توربو قبل از خاموش کردن موتور
یکی از مهمترین نکات نگهداری توربوشارژر همین مورد است. خاموشکردن ناگهانی خودرو پس از رانندگی پرفشار باعث میشود روغن درون بدنه توربو بسوزد و بهمرور باعث خرابی بلبرینگها و کاهش قدرت شود.
بهترین روش:
-
بعد از رانندگی سنگین یا سرعت بالا، موتور را ۳۰ تا ۹۰ ثانیه در حالت درجا نگه دارید.
-
در مسیرهای کوتاه، چند دقیقه آخر را با سرعت کم حرکت کنید تا توربو طبیعی خنک شود.
۴. استفاده از روغن موتور استاندارد و تعویض بهموقع
توربو در دورهای بسیار بالا (تا ۲۰۰ هزار دور در دقیقه) کار میکند و کوچکترین ضعف در روغن موتور میتواند باعث سایش شدید شود.
نکات ضروری:
-
از روغن موتور سنتتیک یا نیمهسنتتیک استاندارد مخصوص توربو استفاده کنید.
-
فواصل تعویض روغن را در موتورهای توربو کمتر از معمول در نظر بگیرید (۵ تا ۸ هزار کیلومتر).
-
فیلتر روغن را همیشه با روغن تعویض کنید.
۵. توجه به کیفیت سوخت
توربوشارژر با افزایش فشار هوا، احتراق را بسیار دقیقتر و شدیدتر میکند. بنابراین سوخت بیکیفیت بهسرعت باعث ناک، داغی بیشازحد و آسیب به توربو میشود.
توصیهها:
-
همیشه از بهترین بنزین موجود استفاده کنید.
-
اگر خودرو به بنزین سوپر نیاز دارد، به آن بیتوجه نباشید.
-
استفاده از مکملهای معتبر اکتانبوستر میتواند مفید باشد.
۶. تعویض بهموقع فیلتر هوا
ورود گرد و غبار به توربین میتواند پرهها را ساییده و آسیب جدی به کمپرسور وارد کند. این آسیب جزء پرهزینهترین خرابیهای توربو است.
نکته مهم:
-
فیلتر هوا را در خودروهای توربو زودتر از موعد معمول تعویض کنید.
-
اگر در مناطق پرگردوغبار رانندگی میکنید، دوره تعویض را نصف کنید.
۷. بررسی مسیر ورودی هوا و جلوگیری از نشتی بوست
اگر هر جایی از مسیر ورود هوای فشرده نشتی داشته باشد، فشار هوا افت میکند و موتور هم قدرت کافی تولید نخواهد کرد.
چه چیزهایی باید بررسی شود؟
-
شلنگهای بوست
-
بستها و فلنجها
-
هوزینگ کمپرسور
-
اینترکولر و اتصالات آن
نشتی بوست یکی از رایجترین دلایل توربو لگ شدید است.
۸. خودداری از خاموشوروشن کردنهای متعدد
خاموشوروشن کردن پیدرپی موتور قبل از توقف جریان روغن، باعث سایش محور توربو میشود.
برای خودروهای توربوشارژ:
-
از توقفهای کوتاه چندثانیهای پشت سر هم پرهیز کنید.
-
در ترافیک سنگین سعی کنید توقف مطلق و استارت مجدد را به حداقل برسانید.
۹. توجه به نشانههای اولیه خرابی توربو
اگر یکی از علائم زیر را مشاهده کردید، سریع بررسی کنید:
-
کاهش شتاب
-
صدای سوت غیرطبیعی
-
دود آبی یا سیاه
-
مصرف زیاد روغن
-
لرزش موتور در دورهای بالا
رفع زودهنگام مشکل هزینه تعمیر را بهشدت کاهش میدهد.
مشکلات توربوشارژر و راههای رفع آن
توربوشارژر با اینکه یک سیستم بسیار مؤثر برای افزایش قدرت موتور است، اما ماهیت حساس و دوربالای آن باعث میشود که در صورت کوچکترین نقص در روغنکاری، کیفیت سوخت یا شیوه رانندگی، دچار مشکل شود. خرابی توربو اغلب تدریجی است و اگر بهموقع تشخیص داده نشود، هم به خود توربوشارژر آسیب میزند و هم میتواند خرابیهای سنگینتری برای موتور بههمراه داشته باشد. مهمترین مشکلات و راهکارهای رفع آنها عبارتاند از:
۱. کاهش قدرت موتور
یکی از اولین نشانههای خرابی توربوشارژ، افت محسوس شتاب و کند شدن خودرو در دورهای بالا است. این مشکل معمولا بهدلیل نشتی هوا در مسیر ورودی، خرابی پرههای توربین یا ضعف کمپرسور رخ میدهد.
راهحل:
-
بررسی کامل شلنگهای ورودی و خروجی هوا برای یافتن ترک یا نشتی
-
بررسی هوزینگ کمپرسور و پرهها برای تشخیص تاببرداشتگی
-
تست بوست برای اطمینان از عملکرد درست توربو
۲. افزایش صدای سوت یا زوزه
توربوشارژر هنگام کار، صدای طبیعی بوست تولید میکند؛ اما اگر صدایی شبیه سوت تیز یا زوزه ممتد بشنوید، احتمال خرابی بلبرینگها، لق شدن محور یا برخورد پرهها با پوسته وجود دارد.
راهحل:
-
تعویض بلبرینگها و بوشها
-
بررسی اتصالها و محکم کردن فلنجها
-
اطمینان از روغنکاری صحیح محور توربو
۳. دود آبی یا سیاه از اگزوز
دود آبی یعنی روغن وارد مسیر احتراق شده که یکی از رایجترین علائم خرابی توربوشارژر است. دود سیاه نیز نشانه ورود سوخت اضافی به محفظه احتراق است که در نتیجه کاهش بوست رخ میدهد.
راهحل:
-
بررسی آببندی توربو و کاسهنمدهای داخلی
-
تعویض فیلتر هوا برای جلوگیری از ورود گرد و غبار
-
بررسی مسیر روغنکاری توربو جهت جلوگیری از نشت روغن
۴. نشتی روغن در ورودی یا خروجی توربو
نشتی روغن معمولا بهدلیل مسدود شدن مسیر برگشت روغن یا استفاده از روغن بیکیفیت ایجاد میشود. اگر این مشکل سریع رفع نشود، توربو در چند هزار کیلومتر آسیب جدی میبیند.
راهحل:
-
اطمینان از سالم بودن مسیر بازگشت روغن
-
استفاده از روغن با گرید استاندارد موتور توربوشارژ
-
تعویض فیلتر روغن و بررسی فشار روغن
۵. داغی بیشازحد توربو
توربو هنگام کار بهشدت گرم میشود، اما گرمای بیش از حد میتواند باعث تغییر شکل پرهها، سوختن روغن در کارتریج و آسیب جدی به محور شود.
راهحل:
-
خنککردن طبیعی توربو با چند دقیقه درجا روشن نگه داشتن موتور
-
بررسی سیستم خنککننده و سطح مایع رادیاتور
-
استفاده از روغن ضدحرارت مناسب موتورهای توربو
۶. تأخیر شدید در ورود توربو به مدار (توربو لگ غیرطبیعی)
مقداری تأخیر طبیعی است؛ اما اگر این تأخیر زیاد شود، یعنی هوا بهاندازه کافی متراکم نمیشود یا توربین بهدرستی نمیچرخد.
راهحل:
-
بررسی نشتی بوست
-
سرویس کامل سیستم سوخترسانی
-
بررسی Wastegate برای اطمینان از عملکرد صحیح آن
موتور سوپرشارژ چیست؟
سوپرشارژ سیستمی برای افزایش هوای ورودی به موتور است که مانند توربوشارژر عمل میکند، اما با یک تفاوت مهم:
سوپرشارژر انرژی خود را از تسمه متصل به میللنگ میگیرد نه از گازهای خروجی اگزوز.
به همین دلیل:
-
بدون تأخیر (Zero Lag) عمل میکند.
-
در دورهای پایین هم قدرت بیشتری تولید میشود.
-
اما چون از نیروی موتور تغذیه میکند، مصرف سوخت بیشتر است و بخشی از قدرت موتور صرف چرخاندن آن میشود.
نحوه عملکرد سوپرشارژ
سوپرشارژر با چرخش تسمه، هوا را فشرده میکند و با فشار وارد منیفولد هوا و سپس سیلندرها میفرستد.
این کار اکسیژن بیشتری وارد محفظه احتراق کرده و قدرت موتور را افزایش میدهد.
مزایا
-
پاسخ آنی و بدون تأخیر
-
افزایش محسوس گشتاور در دورهای پایین
-
مناسب خودروهای اسپرت و عملکردی
معایب
-
مصرف سوخت بالاتر
-
فشار بیشتر روی میللنگ
-
پیچیدگی و هزینه سرویس نسبتا زیاد
نحوه عملکرد توربوشارژ در دیزل ژنراتور
توربوشارژ در دیزلژنراتورها دقیقاً همان مأموریتی را دارد که در خودروها انجام میدهد؛ یعنی افزایش حجم هوای ورودی به محفظه احتراق تا موتور بتواند با سوخت کمتر، قدرت بیشتری تولید کند. اما چند تفاوت مهم، نقش توربوشارژ را در موتورهای دیزلی بسیار پررنگتر میکند.
چطور توربو در دیزلژنراتور کار میکند؟
-
گازهای داغ خروجی اگزوز از موتور دیزلی با فشار زیاد خارج میشوند.
-
این گازها به توربین توربوشارژر برخورد کرده و آن را میچرخانند.
-
توربین، محور مشترک خود را میچرخاند و باعث فعالشدن کمپرسور هوا در سمت دیگر میشود.
-
کمپرسور، هوای تازه را فشرده کرده و با فشار وارد تاپِ موتور میکند.
-
هوای متراکم، احتراق سوخت دیزل را کاملتر میکند و بهدنبال آن:
-
توان خروجی ژنراتور افزایش مییابد
-
دوده و آلایندگی کمتر میشود
-
مصرف سوخت بهینه میشود
-
چرا توربو در دیزلژنراتورها حیاتی است؟
-
موتورهای دیزلی پایهای توان پایینتری در حجم مشابه نسبت به بنزینی دارند؛ توربو این ضعف را جبران میکند.
-
ژنراتورها باید توان ثابت و بالا تولید کنند، بنابراین افزایش راندمان برای آنها ضروری است.
-
احتراق دیزل ذاتا سختتر است و هوای پرفشار به کیفیت احتراق کمک زیادی میکند.
مزایای استفاده از توربوشارژ در دیزل ژنراتور
-
افزایش بازده موتور تا ۴۰٪
-
مصرف سوخت کمتر در شرایط بار بالا
-
تواندهی بهتر در ارتفاعات (که هوا رقیقتر است)
-
کاهش دود سیاه خروجی
-
عمر بیشتر موتور به دلیل احتراق کاملتر
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