در این مقاله قصد داریم تمام نکاتی را که برای بالا بردن سرعت و توربوشارژر ها نیاز هست به شما بگوییم.

خودرو های توربو شارژر امروزه به بازار های مصرفی ایران نیز ورود پیدا کرده اند بد نیست بدانیم که این توربوشارژر ها چطور کار می کنند. توربو شارژر ها ک به اصطلاح رایج به توربو شارژ معروف شده اند یکی از مزایای خودرو محسوب می شود و خودرو هایی که دارای این نوع موتور احتراقی هستند دارای قدرت و توان بیشتری نیز خواهند بود.

راه های زیادی برای افزایش سرعت در خودرو ها وجود دارد که توربو ها یکی از قوی تری و مقرون به صرفه ترین این روش ها هستند. توربو شارژر وسیله ای ست که مقدا ر هوای بیشتری را در حجم موتور خودرو جمع می کند که اجازه می دهد سوخت بیشتری بسوزد و در نتیجه نیروی بیشتری هم تولید شود.

در واقع می توان گفت که توربو شارژر تقریبا کار فن را انجام می دهد.

تاریخچه توربو شارژر ها:

در ابتدا توربو شارژر توسط  یک مهندس مکانیک سوئیسی به نام آلفرد بوچی، اختراع و مورد استفاده قرار گرفت. اصلی ترین چالش برای توربوشارژرها تولید موتور هایی با ابعاد کوچکتر، وزن کمتر و قدرت بشتر بود. به این منظور توربینی تعبیه شد تا انرژی تلف شده حاصل از خروج دود از اگزوز را به صورت بهینه به کار بگیرد.

استفاده از فناوری توربوشارژر به پایان سده ۱۹ میلادی بر میگردد و اولین بار در موتور های ۱۲ سیلندر خورجینی هواپیماها استفاده شد.

از نخستین نمونه های خودرو های سواری که از این سامانه استفاده نمودند نیز می توان به ماشن شورولت کورویر مونزا (Chevrolet Corvair Monza) و الدزموبیل جت فایر (Oldsmobile Jetfire) در دهه ۱۹۶۰ میلادی اشاره کرد.

Oldsmobile Jetfire 1962 از نخستین توربو شارژرهای جهان

توربو شارژر چیست و چه عملکردی دارد؟

برای چندین دهه، توربوشارژرها به دلیل توانایی آنها در افزایش اسب بخار مورد توجه قرار می گرفتند، که آنها را برای اتومبیل های مسابقه ای یا اتومبیل های اسپرت با عملکرد بالا محبوب می کرد. اما توربوهای مدرن همچنین می توانند مصرف سوخت را همراه با اسب بخار افزایش دهند و موتورهای کوچکتر را کارآمدتر کنند و همچنان قادر به سرعت در بزرگراه باشند

اما چگونه یک توربوشارژر قدرت خروجی موتور و کارایی آن را افزایش می دهد؟

توربوشارژرها نوعی سیستم القایی اجباری هستند که هوای جریان یافته به موتور خودرو را فشرده می کنند. مزیت فشرده سازی هوا این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری را به داخل سیلندر فشار دهد و هوای بیشتر به این معنی است که می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. بنابراین از هر انفجار در هر سیلندر قدرت بیشتری دریافت می کنید.

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.

لازم به ذکر است که معادل فارسی توربو شارژر را پرخوران می دانند.

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.

توربوشارژر ها در نگاه کلی

یک موتور توربوشارژ به طور کلی قدرت بیشتری نسبت به موتورهای هم اندازه بدون شارژ تولید می کند. این می تواند به طور قابل توجهی نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود بخشد. این همچنین به این معنی است که یک موتور کوچکتر می تواند اسب بخار بیشتری را به طور موثرتری تولید کند، که به معنای توقف کمتر در پمپ بنزین است.

برای دستیابی به این افزایش، توربوشارژر از جریان اگزوز موتور برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که به نوبه خود یک پمپ هوا را می چرخاند. توربین در توربوشارژر معمولاً با سرعتی بین ۸۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ چرخش در دقیقه (دور در دقیقه) می چرخد ​​- این سرعت ۳۰ برابر بیشتر از سرعتی است که اکثر موتورهای خودرو می توانند حرکت کنند. و از آنجایی که به اگزوز متصل است، توربین نیز در دمای بسیار بالا کار می کند.

اجزای توربو شارژ چیست و چگونه کار می کند ؟

توربوشارژر از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

• توربین
• کمپرسور

توربین از ۱- چرخ توربین  و ۲-محفظه توربین تشکیل شده است این وظیفه محفظه توربین است که ۳- گاز خروجی  به داخل چرخ توربین هدایت کند. انرژی حاصل از گاز خروجی چرخ توربین را می چرخاند و شپس گاز از طریق ۴-ناحیه خروجی اگزوز از محفظه توربین خارج می شود. کمپرسور نیز از دو قسمت تشکیل شده است. ۵- چرخ کمپرسور   و ۶- محفظه کمپرسور  نحوه عملکرد کمپرسور بر خلاف توربین است  چرخ کمپرسور ۷- توسط یک شفت فولادی آهنگری به توربین متصل می شود و در همان حال که توربین چرخ کمپرسور را می چرخاند ، سرعت بالای قرقره (چرخ) هوا را به داخل می کشد و آن را فشرده می کند ، سپس محفظه کمپرسور جریان هوای پر سرعت و کم فشار را طی فرایتد به نام diffusion به جریان هوای پر فشار و کم سرعت تبدیل می کند ۸-هوای فشرده به داخل موتور رانده می شود

و به موتور اجاز می دهد تا سوخت بیشتری را برای تولید قدرت بیشتر بسوزاند.

انواع سیستم طراحی توربوشارژر:

1. . توربوشارژر حلزونی
2. توربوشارژر حلزونی افزتینده سرعت
3. توربوشارژر ضربانی

مزایا و معایب استفاده از توربو شارژر ها چیست؟

استفاده از توربو شارژر ها مزایای بسیار زیادی را برای کاربران به همراه دارد از جمله :

•  قدرت بیشتر موتور در عین حال که حجم کمتری دارد .
• طراحی و تولید خودروهای سبک‌تر و کم‌حجم‌تر و در عین حال قوی‌تر و پربازده‌تر
• کاهش سطح آلایندگی خودرو 
• افزایش راندمان موتور 
• استفاده از این فناوری در موتور های بنزینی و دیزلی
• حرکت بهتر خودرو در ارتفاع بالاتر : جایی که هوا کمتر متراکم است. موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه خواهند شد زیرا به ازای هر بار حرکت پیستون، موتور جرم کمتری از هوا دریافت می کند. یک موتور توربوشارژ نیز ممکن است قدرت کمتری داشته باشد، اما کاهش چشمگیر کمتری خواهد بود زیرا توانایی های تراکم هوای توربو بیشتر اثرات هوای رقیق تر را خنثی می کند.

معایب :

• سیستم های تزریق سوخت در خودروهای امروزی برای تعیین اینکه آیا نسبت هوا به سوخت صحیح است به سنسورهای اکسیژن در اگزوز متکی هستند، بنابراین در صورت اضافه شدن توربو به طور خودکار جریان سوخت را افزایش می دهند.

اگر یک توربوشارژر با تقویت بیش از حد به خودروی تزریق سوخت اضافه شود، ممکن است سیستم سوخت کافی را تامین نکند. یا نرم افزار برنامه ریزی شده در کنترلر این اجازه را نمی دهد یا پمپ و انژکتورها قادر به تامین آن نیستند.  در این مورد، برای بهره مندی حداکثری از توربوشارژر، باید اصلاحات دیگری انجام شود.

• اولین مشکلی که به واسطه نصب سیستم توربوشارژر بر روی خودرو بوجود می آید این است که وقتی هوا توسط کمپرسور فشرده می شود، بنا بر قوانین فیزیک برخورد مولکول های آنها با هم به شدت زیاد می شوند که موجب می شود تا دمای هوا به شدت بالا برود، افزایش دمای هوا باعث می گردد که فاصله مولکول ها از هم بیشتر شود و چگالی هوا کاهش یابد؛

به عبارت ساده تر افزایش فاصله بین مولکول های هوا موجب می شود تا تعداد مولکول های هوا در واحد حجم کاهش یابد که این امر باعث می گردد تا تعداد مولکول های هوا که به داخل سیلندر تزریق می گردد، کم شود که این برخلاف آن چیزی است که طراحان و مهندسان به دنبال آن بوده اند.

این مشکل بوسیله خنک کردن هوای فشرده شده برطرف می شود بدین صورت که هوا را از یک رادیاتور عبور می دهند، این رادیاتور که آنرا Air Cooler می نامند، در جلوی خودرو و پشت جلوپنجره قرار دارد.

شکل این قطعه مانند رادیاتور آب است ولی ابعاد آن کوچکتر است، هوای کمپرس شده که دمای بالائی دارد با عبور از این قطعه خنک شده و چگالی آن افزایش می یابد، به عبارت دیگر تعداد مولکول های موجود در واحد حجم هوائی که از  Air Cooler خارج می شود نسبت به هوای ورودی به آن افزایش پیدا می کند، حال این هوا که علاوه بر فشار بالا دارای چگالی زیادی نیز می باشد از طریق دریچه گاز وارد سیلندرها می شود.

• تأخیر اولیه در وارد شدن به مدار موتور که البته در نمونه‌های پیشرفته این تأخیر کاهش یافته است. در دور های پایین موتور عملا کاربردی نداشت.
• حساسیت در نگهداری و نیاز به سرویس های دوره ای منظم
• بالا بودن هزینه تعمیر و نگه‌داری

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  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.

منابع:

auto.howstuffworks.com

karnameh

cummins.com