توربو شارژر

تفاوت قابل توجهی بین موتور دیزلی با توربوشارژ و موتور بنزینی طبیعی آسپیراسیون طبیعی آن است که هوای ورودی موتور دیزل قبل از تزریق سوخت فشرده می شود . در اینجاست که توربوشارژر برای خروجی نیرو و کارایی موتور دیزل بسیار مهم است.

این وظیفه توربوشارژر است که هوای بیشتری را که درون سیلندر موتور جریان دارد فشرده کند. هنگامی که هوا فشرده می شود ، مولکول های اکسیژن به هم نزدیک تر می شوند. این افزایش هوا بدین معنی است که می توان سوخت بیشتری را برای موتورهای آسپیره شده به همان اندازه اضافه کرد.

turbocharger

این امر باعث افزایش قدرت مکانیکی و بهبود کارایی کلی فرایند احتراق می شود. بنابراین می توان اندازه موتور را برای موتور توربوشارژ کاهش داد که منجر به بسته بندی بهتر ، مزایای صرفه جویی در وزن و بهبود کلی سوخت می شود.

توربوشارژر چگونه کار می کند؟

یک توربوشارژر از دو بخش اصلی ساخته شده است: توربین و کمپرسور. این توربین از چرخ توربین (1) و محفظه توربین (2) تشکیل شده است . وظیفه مسکن توربین برای هدایت گازهای خروجی (3) به چرخ توربین است. انرژی حاصل از گاز اگزوز چرخ توربین را چرخانده و سپس گاز از طریق محور خروجی اگزوز از محفظه توربین خارج می شود (4) .

کمپرسور

کمپرسور همچنین از دو بخش تشکیل شده است: چرخ کمپرسور (5) و محفظه کمپرسور (6) . نحوه عملکرد کمپرسور برخلاف حالت توربین است. چرخ کمپرسور توسط یک شافت فولادی جعلی (7) به توربین وصل می شود و هرچه توربین چرخ کمپرسور را چرخانده باشد ، چرخش با سرعت بالا در هوا کشیده شده و آن را فشرده می کند. سپس محفظه کمپرسور جریان هوای پر فشار و کم فشار را به یک جریان هوای کم فشار با سرعت پایین و از طریق فرآیندی به نام انتشار تبدیل می کند. هوای فشرده (8) است به داخل موتور تحت فشار قرار دادند، اجازه می دهد موتور برای احتراق بیشتری برای تولید قدرت بیشتر.

توربو شارژر چگونه عمل می کند

تاریخچه

استفاده از سیستم توربوشارژر به اواخر قرن ۱۹ میلادی بازمی‌گردد. اولین نمونه‌های مجهز به این تکنولوژی توسط گوتلیب دایملر (Gottlieb Daimler) به کار گرفته شدند. اولین سیستم توربوشارژر نیز توسط مهندس سوییسی آلفرد بوچی (Alfred Buchi) در دهه ۱۹۰۰ اختراع شد. اما اولین استفاده از این سیستم در دهه ۱۹۲۰ میلادی و در موتورهای ۱۲ سیلندر خورجینی هواپیماها اتفاق افتاد.

از اولین خودروهای سواری نیز که از این سیستم استفاده نمودند می‌توان به نمونه‌هایی مانند شورولت کورویر مونزا (Chevrolet Corvair Monza) و الدزموبیل جت فایر (Oldsmobile Jetfire) در دهه ۱۹۶۰ میلادی اشاره کرد.

این سیستم در موتورهای دیزل  و گازوئیلی نیز قدمتی طولانی داشته و اولین بار شرکت مان (MAN) کشور آلمان در مدل MK۲۶ خود در دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ میلادی از موتورهای توربو دیزل استفاده نمود.

کارایی ها

علاوه بر توان اضافی ، گاهی اوقات به توربوشارژرها به دستگاههایی گفته می شود که دارای “قدرت آزاد” هستند زیرا برخلاف یک سوپرشارژر ، نیازی به موتور موتور برای هدایت آن نیست. گازهای داغ و در حال گسترش که از موتور بیرون می آیند ، نیرویی به توربوشارژر دارند ، بنابراین هیچ تخلیه ای از قدرت خالص موتور ندارد. موتورهای توربوشارژ نیز همانند موتورهای آسپیره شده در هنگام حرکت در ارتفاعات بالاتر تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

هرچه موتور از نظر طبیعی از ارتفاع بالا بیاید بالاتر باشد، بدست آوردن اکسیژن به علت نازک تر شدن جو سخت تر می شود. یک توربوشارژر با این مشکل روبرو می شود زیرا اکسیژن را وارد محفظه احتراق موتور می کند، گاهی اوقات با دو برابر فشار جو.

توربوشارژرها همچنین باعث افزایش راندمان سوخت یک وسیله نقلیه می شوند اما تصور غلط در مورد خودروهای توربوشارژ و راندمان سوخت وجود دارد. با استفاده از موتور طبیعی موتور آسپیره شده و ضربه زدن به یک توربوشارژر روی آن ، کارایی سوخت بهبود نخواهد یافت.

روشی که تولید کنندگان باعث می شوند راندمان سوخت هرچند که توربو شارژ می کند ، کم کردن یک موتور و سپس شارژ کردن آن می باشد. به عنوان مثال ، از یک موتور سیلندر 2.5 لیتری درون خط 4 استفاده کرده و از جابجایی آن به 1.4 لیتر استفاده کرده و توربوشارژر آن را کاهش دهید. موتور کوچکتر و دارای توربوشارژر همچنان دارای همان اندازه های عملکرد (یا کمی بهتر) است اما به دلیل جابجایی کوچکتر ، از سوخت کمتری نیز استفاده می کند.

کارایی توربو شارژر

معایب

توربوشارژرها در مقایسه با یک موتور طبیعی که دارای آسپیراسیون و یا فوق شارژ شده هستند دارای دو ایراد اصلی هستند. اولا گرما است. از آنجا که یک توربو از گازهای اگزوز گرم استفاده می شود ، بسیار داغ می شود. بعضی اوقات در شرایط خاص موتور ، توربوشارژر می تواند قرمز درخشان را شروع کند اما البته در شرایط رانندگی روزمره این اتفاق نمی افتد.

این اتفاق زمانی  می افتد که موتور برای مدت زمان مداوم به محدوده خود فشار وارد کند. به همین دلیل است که برخی از اتومبیل های اسپرت با توربوشارژر را که دارای دریچه هایی در کاپوت یا پایین سمت آن هستند ، می بینید ، این است که سعی می کنند هوا را از طریق موتور حرکت داده و اوضاع را خنک نگه دارند.

نقطه ضعف بزرگ دیگر یک توربوشارژر چیزی است به نام توربو تاخیر. در شرایط خاص ، هر زمان که پای خود را روی دریچه گاز قرار دهید ، بین زمان تقاضای برق از موتور و لحظه ای که واقعاً شروع به احساس آن می کنید ، تأخیر وجود دارد. این تاخیر توربو است.

هنگامی که سرعت موتور کم است ، بسیاری از گازهای خروجی از توربوشارژر عبور نمی کنند ، بنابراین هنگامی که از موتور نیرو می خواهید ، توربوشارژر به زمان نیاز دارد تا بتواند با سرعت مطلوب چرخش کند. اثرات این را می توان با پایین آمدن به چرخ دنده پایین کاهش داد ، اما رانندگان مشتاق هنوز هم گاهی اوقات متوجه تأخیر تقسیم در پاسخ هستند.