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
سیستم توربوشارژ از دو قطعه کلیدی تشکیل شده است: توربین و کمپرسور. این دو قطعه به طور معمول بر روی یک میله (شفت) نصب می‌شوند. در این نظام، گازهای خروجی از موتور، توربین را به حرکت تحریک می‌کنند. سپس، انرژی ایجاد شده توسط توربین، کمپرسور را به چرخش ترغیب می‌کند تا هوای مورد نیاز برای سیلندرهای موتور تأمین شود.
در بخش داخلی توربوشارژ، یک جزء مهم به نام روتور وجود دارد. روتور دارای دو محفظه است: یکی اختصاص داده شده به کمپرسور و دیگری به توربین. این قطعه به شفت وصل شده و از یک سمت به کمپرسور و از سمت دیگر به توربین متصل می‌شود.
زمانی که گازهای خروجی موتور وارد محفظه توربین می‌شوند، این توربین به حرکت درآمده و انرژی را تولید می‌کند. سپس این انرژی، کمپرسور را به سرعت بالا می‌برد. نتیجتاً، هماهنگی بین اجزای مختلف توربوشارژ باعث می‌شود که مقدار بیشتری سوخت به سیلندرها تزریق شده و سرعت عملکرد توربوشارژ افزایش یابد. این افزایش سرعت منجر به ورود بیشتر هوا به داخل سیلندرها می‌شود، که بهبود قابل توجهی در کارایی موتور ایجاد می‌کند.
مراحل عملکرد سیستم توربو شارژ
توجه به هماهنگی اجزای سیستم توربوشارژ، مراحل عملکرد این سیستم به شرح زیر انجام می‌شوند:
۱. هوای خنک وارد پیشرانه می‌شود و به سمت کمپرسور جریان می‌یابد.
۲. با استفاده از فن کمپرسور، مقدار بیشتری از هوا مکش می‌شود.
۳. هوای ورودی توسط کمپرسور فشرده شده و در نتیجه گرم می‌شود.
۴. کولر هوای گرم و فشرده، حرارت هوا را کاهش می‌دهد.
۵. حالا، هوا به سمت سیلندر می‌رود و اکسیژن اضافی از آن، فرآیند احتراق سوخت را تسریع می‌کند.
۶. با ورود مقدار بیشتری از سوخت به سیلندر، انرژی بیشتری تولید می‌شود. این انرژی اضافی، از طریق شفت‌ها، پیستون‌ها و چرخ‌ها به چرخ‌های موتور منتقل می‌شود.
۷. گازهای اضافی از سیلندرها از خروجی اگزوز خارج می‌شوند.
۸. این گازها با سرعت بالا توربین را می‌چرخانند.
۹. به دلیل اینکه توربین بر روی شفت نصب شده، با چرخش توربین، کمپرسور نیز به حرکت در می‌آید.
۱۰. در حالت توربوشارژ، دود از طریق سیستم اگزوز خارج می‌شود، اما در مقایسه با سیستم‌های بدون توربوشارژ، انرژی کمتری از دست رفته است.
این مراحل نشان‌دهنده عملکرد پیچیده و هماهنگی دقیق اجزای سیستم توربوشارژ در بهبود کارایی موتور و افزایش کارایی سوخت می‌باشند.
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.