توربوشارژ چیست؟ | مزایا + معایب + نحوه عملکرد

امروزه بسیاری از خودروهای بازار ایران، به قطعه‌ای موسوم به توربوشارژر مجهز شده‌اند. ازاین‌رو مصرف‌کنندگان تمایل دارند بدانند توربوشارژ چیست و چگونه عمل می‌کند؟ ما نیز در مطلب امروز از lastech، به بررسی عملکرد توربوشارژر، نقاط قوت و نقاط ضعف آن پرداخته‌ایم. با ما در ادامه مطلب همراه باشید.

توربوشارژ چیست؟

توربوشارژر با معادل فارسی پرخوران، قدرت و خروجی موتور را افزایش می‌دهد. بنابراین خودروهای مجهز به توربوشارژر سریع‌تر و پرشتاب‌تر هستند. با نصب توربوشارژر روی خودروها، بازدهی فنی خودروهای درون‌سوز افزایش می‌یابد. در واقع عملکرد توربوشارژر به‌گونه‌ای است که خودروسازان را قادر می‌سازد از موتورهای کوچک، توانی در حد موتورهای بزرگ دریافت کنند.

تاریخچه توربوشارژر

از آنجا که دایملر و کارل بنز مخترعان موتورهای درون‌سوز و خودروهای مدرن هستند، احتمالا اکثر شما «گوتلیب دایملر» را بشناسید. ایده‌ اولیه توربوشارژر توسط دایملر مطرح شد. این مهندس آلمانی در سال ۱۸۸۵ میلادی سعی کرد تا به‌ وسیله 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، اجرایی شد و توربو شارژر پا به صنعت خودروسازی گذاشت.

وسیله ساخته‌شده توسط بوچی شامل یک منیفولد حلزونی و یک توربین در داخل آن بود. توربوشارژر با اتصال به خروجی اگزوز و با استفاده از گاز‌های توربین چرخانده می‌شد و با عملکردی شبیه به یک کمپرسور، تراکم هوای ورودی به داخل سیلندر را افزایش می‌داد.

عملکرد توربوشارژ و کاربرد آن

برای پاسخ دقیق به پرسش مقاله یعنی توربوشارژ چیست؟ باید عملکرد این قطعه را بررسی کنیم. توربوشارژر با هدف طراحی و تولید خودروهای سبک‌تر و کم‌حجم‌تر و درعین‌حال قوی‌تر و پربازده‌تر استفاده می‌شود. این موتور مکانیکی هوای بیشتری به محفظه احتراق تزریق کرده و در نتیجه راندمان موتور را بالا می‌برد. توربوشارژر همچنین فشار هوای ورودی به سیلندر را افزایش می‌دهد. این فرآیند منجر به احتراق باکیفیت‌تر و در نتیجه توان خروجی بیشتر موتور می‌شود.

به‌طور معمول، هوای درون محفظه احتراق از طریق مکش ایجادشده توسط 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. توربو شارژر علاوه بر رفع این مشکل، نیاز به فشار جو را از بین می‌برد. این سیستم انرژی لازم برای افزایش فشار هوا را از گازهای خروجی اگزوز به‌دست می‌آورد، بنابراین فشار مضاعفی به موتور وارد نمی‌شود. درواقع سامانه توربوشارژر از انرژی گرمایی خروجی موتور که نوعی نیروی هدررفته است، برای انجام فعالیت خود استفاده می‌کند.

توربوشارژر از طریق متراکم‌کردن هوای ورودی به سیلندر و افزایش حجم آن کیفیت احتراق موتورهای درون‌سوز را ارتقا می‌دهد. سیستم توربو شارژر فشار هوای ورودی به سیلندر را تا دوبرابر فشار جو افزایش داده و راندمان موتور را بین ۲۵ تا ۴۰ درصد بهبود می‌بخشد. این میزان با توجه به نوع توربوشارژر به‌کارگرفته شده و نوع موتور متغیر است.

اجزای توربوشارژ چیست و نحوه عملکرد آن چگونه است؟

توربوشارژر با وجود کارایی مفیدش، ساختار چندان پیچیده‌ای ندارد و فقط از ۳ بخش تشکیل می‌شود:

۱. توربین شامل پوسته، محفظه، پره‌های ثابت و پره‌های متحرک

۲. کمپرسور یا بخش تأمین‌کننده هوای متراکم برای سیلندرها

۳. محور دوار یا روتر شامل یک پوسته که توربین و کمپرسور روی آن سوار می‌شوند. بین پوسته و محور اصلی مجرایی برای روغن‌کاری و خنک‌کاری وجود دارد.

نکته مهم درباره استفاده از این سیستم، محل نصب هر یک از این قطعات است. توربین توربوشارژر در نزدیکی اگزوز نصب می‌شود و انرژی حرکتی خود را از گازهای خروجی اگزوز تأمین می‌کند. توربین و کمپرسور هر دو روی یک محور مشترک سوار شده‌اند و با حرکت توربین، محور و کمپرسور نیز به حرکت درمی‌آیند. سپس کمپرسور در نزدیکی سیلندرها 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.

توربوشارژر برای شروع به کار مؤثر، نیاز به فشار بالاتر گازهای خروجی اگزوز دارد. بنابراین 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. اما با بالا رفتن دور موتور، توربوشارژر می‌تواند بهتر وارد عمل شده و روی عملکرد موتور تأثیر مثبت داشته باشد. به همین دلیل معمولا توربوشارژر با بالارفتن دور موتور و افزایش سرعت خودرو وارد مدار می‌شود.

انواع سیستم توربو شارژر

توربوشارژر مانند بسیاری از سیستم‌های دیگر در خودروها انواع مختلفی دارد. البته کارایی آن‌ها مشابه است، اما نحوه کار آن‌ها تفاوت دارد. انواع توربو شارژر 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 و سپس از اگزوز خارج می‌شوند. این مسیر حلزونی درون پوسته توربین قرار دارد و مقطع آن ثابت نیست. سطح مقطع مسیر حلزونی به‌سمت توربین کاهش می‌یابد که همین امر موجب افزایش فشار هوا و حرکت سریع‌تر پره‌های توربین می‌شود. همین موضوع سبب ثابت نگه داشتن سرعت‌ گازهای خروجی می‌شود.

۲. توربوشارژر حلزونی فزاینده سرعت

این نوع از توربوشارژرها برخلاف مدل حلزونی ساده، دارای دو معبر عبور هوا هستند. بنابراین در آن‌ها شاهد یک مسیر حلزونی و یک فزاینده سرعت هستیم که در دو مجرای مختلف قرار دارند. گازهای حاصل از احتراق ابتدا به منیفولد دود و سپس مسیر حلزونی 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 مناسبی به توربین برخورد کنند.

۳. توربوشارژر ضربانی

این سیستم نیاز به منیفولد دود ضربانی دارد، یعنی انرژی موردنیاز توربین آن توسط ضربات گازهای خروجی از منیفولد تامین می‌شود. منیفولد ضربانی دارای خروجی مستقل از هر سیلندر است. این خروجی‌ها در انتها به دو کانال اصلی جدا از هم می‌رسند، که این کانال‌ها نیز به معابر توربوشارژر متصل هستند. منیفولد ضربانی دارای سطح مقطع نسبتا کوچکی است تا بهره‌ی بیشتری از ضربات ببرد. هرچه منیفولد دود بزرگ‌تر باشد اتلاف انرژی بیشتر است. شکل منیفولد ضربانی به‌گونه‌ای طراحی شده تا از جریان گازهای آزاد (فاقد ضربه) نیز به‌خوبی گازهای توده‌ای (دارای 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.

مزایا و معایب استفاده از توربوشارژ چیست؟

استفاده از هر سیستمی در خودروها، از جمله توربوشارژ، مزایا و معایبی را به همراه دارد.

مزایای استفاده ازتوربو شارژ چیست؟

۱. کاهش سطح آلایندگی خودرو

۲. افزایش قدرت خروجی موتور با وجود کاهش حجم آن

۳. افزایش سرعت خودرو با مصرف انرژی کمتر

۴. صرفه‌جویی در مصرف سوخت

۵. افزایش راندمان موتور

۶. قابلیت استفاده در انواع موتورهای دیزلی و بنزینی

معایب استفاده از توربوشارژ چیست؟

۱. تأخیر اولیه در آغاز به کار که در نسخه‌های پیشرفته کاهش یافته است.

۲. حساسیت در نگهداری و نیاز به سرویس‌های دوره‌ای منظم

۳. بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری

به‌دلیل پیچیده بودن سیستم برخی از موتورهای توربوشارژر، تعمیر آن‌ها سخت و پردردسر است. همچنین ممکن است این سیستم استهلاک بالایی داشته باشد یا استهلاک برخی قطعات موتور را افزایش دهد. اما در مجموع مزایای استفاده از این سیستم بر معایب آن برتری دارد.

نکاتی درباره نگهداری از توربوشارژر

هنگام رانندگی با خودروی مجهز به توربوشارژر، باید دقت بیشتری نسبت به استفاده از دنده مناسب 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.

خودرو باید به‌خوبی و طی روندی مناسب گرم شود و برای ورود سریعتر توربوشارژر به مدار، از گاز دادن بیهوده به موتور پرهیز شود.

سیستم توربو شارژر به کیفیت سوخت و کیفیت و زمان تعویض روغن موتور حساس است و باید نسبت به این موضوع دقت داشته باشید.

توجه به زمان تعویض فیلتر سوخت و فیلتر هوا نیز در خودروهای مجهز به این سیستم توصیه می‌شود.

سخن آخر، توربوشارژ چیست و آیا خودرو توربوشارژر بخریم؟

در این مطلب با توربوشارژر، انواع آن و کاربرد این سیستم مفید آشنا شدیم. اگر خودروی شما به توربوشارژر مجهز است، از رانندگی هیجانی با آن خودداری کنید تا از سلامت کارکرد موتور توربوشارژر خود مطمئن شده و دچار دردسرهای معمول این سیستم‌ها نشوید.  

سوالات متداول