توربو شارژ چیست؟
توربو شارژ، پیشرانه‌ای است که راندمان سوخت و قدرت خودرو را بهبود می‌دهد. سیستم توربو شارژر برای واردکردن هوای اضافی به محفظه احتراق، از نیروی توربین و القای اجباری بهره می‌برد و به‌واسطه ورود هوای بیشتر، سوخت بیشتری نیز وارد پیشرانه می‌کند.
یکی از مدرن‌ترین تکنولوژی‌های خودروهای امروزی که در تمام خودروهای اسپرت استفاده می‌شود، توربو شارژ یا به طور دقیق‌تر توربو شارژر است. در گذشته در زیر کاپوت خودروهای قوی و سریع، پیشرانه‌ای عظیم با سیلندرهای فراوان تعبیه شده بود که علی‌رغم حجم بالایی که داشتند، کارایی‌شان بسیار پایین بود. چیزی که این خودروها را جذاب می‌کرد سروصدای زیاد آن‌ها بود که در عوض راندمان کمی داشتند. اما با پیشرفت تکنولوژی سیستم‌های توربو شارژ جایگزین موتورهای قدیمی شد و کارایی و راندمان بالاتری نسبت به آن‌ها ارائه دادند.
این کار منجر به افزایش قدرت و سرعت خودرو می‌شود. در موتورهای خودروی دارای توربو شارژر امروزی برای انتقال هوای اضافی به محفظه احتراق، از یک توربین گازی استفاده می‌شود.
اطلاع از عملکرد محصولات صنعتی میتواند تولید و صنعت ایرانی را بهبوده بخشیده و تولید داخلی را تا سطح بین المللی ارتقاء بخشد. موفقیت در زندگی وابسته به داشتن اطلاعات ارزشمند از علم روز است.
اجزای تشکیل‌دهنده توربو شارژ
توربوشارژ (توربو) از دو قسمت اصلی توربین و کمپرسور تشکیل شده است که این دو قطعه بر روی یک میله یا شفت قرار دارند. در این سیستم، گازهای خروجی موتور به توربین حرکت می‌دهند و پس از آن قدرت به دست‌آمده را به کمپرسور منتقل می‌کند که وظیفه تأمین هوای موردنیاز سیلندرها را دارد. در داخل توربوشارژ، یک قطعه به نام روتور نیز وجود دارد که یک سمت آن به کمپرسور و سمت دیگر به شفت متصل می‌شود. روتور دارای دو محفظه است، یکی از این محفظه‌ها برای کمپرسور و دیگری برای توربین به‌کار می‌رود.
زمانی که گازهای خروجی از موتور به محفظه توربین وارد می‌شوند، توربین به چرخش درآمده و انرژی این گازها را به روتور منتقل می‌کند. در ادامه، کمپرسور نیز با سرعت زیادی می‌چرخد. این هماهنگی بین اجزای توربوشارژ باعث می‌شود که مقدار بیشتری سوخت به سیلندرها وارد شود و در نتیجه سرعت کارکرد توربوشارژ افزایش یابد. این سرعت بیشتر توربوشارژ باعث ورود مقدار بیشتری هوا به داخل سیلندرها می‌شود.
مراحل عملکرد سیستم توربو شارژ
توضیح مراحل عملکرد سیستم توربوشارژ
- ورود هوای خنک به پیشرانه و حرکت به سمت کمپرسور: هوای خنک از محیط به پیشرانه سیستم توربوشارژ وارد می‌شود و به سمت کمپرسور جریان پیدا می‌کند.
- مکش هوای بیشتر از طریق فن کمپرسور: کمپرسور با دوران سریع، هوای وارد شده را می‌کشد و مقدار بیشتری از آن را به داخل سیستم توربوشارژ جذب می‌کند.
- فشرده شدن هوای ورودی به کمپرسور و گرم‌شدن آن: هوا در اثر فشرده شدن توسط کمپرسور، گرم می‌شود و در حالت فشرده به مرحله بعدی منتقل می‌شود.
- خنک‌کردن هوای گرم و فشرده: در این مرحله، هوای گرم و فشرده توسط کولر خنک می‌شود تا دمای مناسبی برای ورود به سیلندرها ایجاد شود.
- تسریع فرآیند احتراق: هوا با اکسیژن مازاد خود به سیلندرها می‌رود و فرآیند احتراق سوخت را تسریع می‌دهد که به عملکرد بهتر موتور منجر می‌شود.
- افزایش سطح تولید انرژی: با ورود سوخت بیشتر به سیلندرها، انرژی بیشتری تولید می‌شود. این انرژی از طریق شفت‌ها، پیستون‌ها و چرخ‌دنده‌ها به چرخ‌ها انتقال داده می‌شود.
- خروج گازهای اضافی: گازهای اضافی از سیلندرها از طریق خروجی اگزوز خارج می‌شوند.
- چرخاندن توربین با سرعت بالا: گازهای خروجی با سرعت بالا توربین را می‌چرخانند.
- انتقال حرکت به کمپرسور: توربین روی شفت تعبیه شده است، بنابراین همراه با چرخش توربین، کمپرسور نیز به حرکت درآمده و وظیفه تامین هوای فشرده به سیلندرها را برعهده دارد.
- کاهش اتلاف انرژی در حالت توربوشارژ: در حالت توربوشارژ، خروج دود از طریق اگزوز صورت می‌گیرد، اما مقایسه با سیستم‌های بدون توربوشارژ، انرژی کمتری اتلاف می‌شود که باعث بهبود کارایی کلی موتور می‌شود.
مزایای استفاده از سیستم‌های توربو شارژ
استفاده از توربو شارژ مزایایی به همراه دارد که این مزایا عبارت‌اند از:
۱. کاهش صدای موتور
از آن جایی که هوا در سیستم توربو شارژ به‌وسیله شفت‌ها و قسمت‌های دیگر فیلتر می‌شود، صدای موتور کاهش می‌یابد. با این که این فرایند با تصفیه همراه است، اما صدای موتور کمتر شنیده می‌شود. به‌طورکلی می‌توان گفت پیشرانه‌های توربو شارژ کلاً صدای کمی دارند.
۲. بهبود مصرف سوخت
سیستم‌های توربو شارژ می‌توانند با مصرف انرژی کمتری نسبت به موتورهای تنفس طبیعی، قدرت بیشتری تولید کنند. این تکنولوژی باعث شده که استفاده از موتورهای کوچک‌تر و سبک‌تر با راندمان بالاتر راحت شود. امروزه اکثر کمپانی‌های نامدار و معتبر دنیا از سیستم توربو شارژ در خودروهای خود استفاده می‌کنند چرا که این سیستم به محیط‌زیست خسارت کمتری وارد می‌آورد و هزینه‌های مصرف سوخت آن کمتر است.
۳. گشتاور بالاتر
پیشرانه‌های توربو شارژ بسیار کوچک هم قابلیت تولید گشتاور بسیار بالایی دارند و این میزان در صورت کاهش محدوده دور، بیشتر هم می‌شود. این فرایند نشان می‌دهد که این موتورها بسیار قوی هستند. این ویژگی در سرعت‌های بالا و پایین به‌خوبی خود را نشان می‌دهد و برتری این سیستم‌ها را در مقابل موتورهای با تنفس طبیعی، به رخ می‌کشد.
۴. قدرت بیشتر
توربو شارژ به‌واقع تجلی قدرت بیشتر است. می‌توان گفت که این سیستم‌ها نسبت به موتورهای تنفس طبیعی به‌مراتب قدرت بیشتری تولید می‌کنند، چرا که در این سیستم هر ضربه پیستون، نسبت به پیشرانه تنفس طبیعی قدرت بالاتری ارائه می‌دهد. این ویژگی موتورهای توربو شارژ باعث شده آن‌ها در خودروهای امروزی نیز بیشتر استفاده شوند.
این موارد مزیت‌های استفاده از سیستم‌های توربو شارژ را نشان می‌دهد. اما علی‌رغم این موارد، این سیستم معایبی نیز دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
معایب استفاده از موتورهای توربو شارژ
علی‌رغم محبوبیت و استفاده بسیار زیاد از توربو شارژها، این سیستم‌های معایبی نیز دارند که این معایب عبارت‌اند از:
۱. تأخیر در پاسخ عملکرد توربو شارژ
زمانی که در خودروهای توربو شارژ پدال گاز را فشار می‌دهید، تأخیر کوتاهی در پاسخ به عمل خود دریافت می‌کنید. این اتفاق معمولاً در زمانی رخ می‌دهد که خودرو با دور پایین حرکت می‌کند و راننده قصد دارد سرعت را افزایش دهد، اما این اقدام پاسخ کندی دریافت می‌کند که منجر به رخ‌دادن حالتی به اسم «لگ تأخیر» می‌شود.
۲. هزینه تعمیر و نگهداری بالای سیستم توربو شارژ
سیستم‌های توربو شارژ پیچیدگی زیادی دارند و باتوجه‌به اجزای کامل و قطعات فراوانی که دارند، فهمیدن مشکل و عیب آن‌ها به‌مراتب سخت‌تر از مدل‌های معمولی است که این مسئله باعث می‌شود در صورت خرابی موتور، تعمیر آن بسیار پرهزینه باشد. ضمناً نباید فراموش کرد که برای تعمیر موتورهای توربو شارژ باید به افراد متخصص در این حوزه مراجعه و از سپردن کار به مکانیک‌های نابلد، شدیداً پرهیز کنید.
۳. تفاوت در سبک رانندگی
خودروهای توربو شارژ برای تولید بازدهی بالاتر، نیاز به کنترل دقیق و منظم دریچه گاز دارند. کنترل این قسمت باعث می‌شود که پدال گاز را با شدت فشار ندهید. اگر از یک سیستم توربو شارژ تقویت‌شده استفاده می‌کنید، سیلندرها، سوخت را با سرعت بالاتری می‌سوزانند. این امر باعث ضعف موتور می‌شود، پس اگر سابقه رانندگی با خودروهای تنفس طبیعی دارید، بهتر است روش رانندگی خود را تغییر دهید؛ بنابراین تنها در صورت تغییر سبک رانندگی است که می‌توانید از این خودروها راندمان خوبی بگیرید.