گوتیلب دایملر در سال ۱۸۸۵ ایده‌ای را مطرح کرد که سبب تقویت موتورهای احتراقی می‌شد. این ایده پس از چندین سال بعد توسط یک مهندس مکانیک بررسی و به اختراع توربوشارژ منجر شد. پیشرانه‌های دارای توربوشارژ طی سال‌های اخیر محبوبیت خاصی یافته است و خودروسازان ایرانی نیز در خودروهای خود از آن بهره می‌برند. اما اکنون این پرسش مطرح است که توربوشارژ چیست و چه معایب و مزایایی دارد؟
توربوشارژ در واقع توربوشارژر (turbochargers) است اما در ایران با نام توربوشارژ شناخته می‌شود. ایده توربوشارژ برای اولین بار در سال ۱۸۸۵ توسط دایملر مطرح شد. این مهندس آلمانی قصد داشت با استفاده از یک وسیله مکانیکی هوا را فشرده و به سیلندر خودرو تزریق کند. سال‌ها بعد آلفرد بوچی که مهندس مکانیک بود با کمک این ایده توانست سیستم توربوشارژ را اختراع کند. این سیستم با این هدف به وجود آمد تا بتواند موتورها را کم حجم، سبک و قدرتمند کند. توربوشارژ از دو توربین تشکیل شده است که توسط یک شفت به هم متصل شده‌اند یکی از این توربین‌ها در مسیر ورود هوای موتور ماشین و دیگر در مسیر خروج دود قرار می‌گیرد. این سیستم وظیفه دمیدن هوا پر فشار به داخل سیلندرها را به عهده دارد و این کار به خروج دود نیز کمک می‌کند همچنین این کار سبب افزایش هوای موجود در سیلندر می‌شود که افزایش قدرت و راندمان موتور را به دنبال دارد. هوای بیشتر به معنای اکسیژن بیشتر برای احتراق است و زمانی که این هوا بیشتر می‌شود، احتراق بهتر را به همراه دارد که همین امر سبب افزایش قدرت موتور نیز می‌شود.
موتورهای بدون توربوشارژر
به موتورهایی که توربوشارژ نداشته باشند موتور معمولی می‌گویند که در آنها مکش هوا با حرکت پیستون‌ها در داخل سیلندر به وجود می‌آید و هوای داخل سیلندر با فشار جو تامین می‌شود. گاهی اوقات نیز ممکن است فشار هوای ورودی به سیلندرها به فشار جو نرسد و از آن کمتر باشد. توربوشارژر هوای ورودی به محفظه احتراق را زیاد می‌کند و فشار آن را دو برابر نسبت به فشار جو افزایش می‌دهد که باعث افزایش قدرت و گشتاور می‌شود.
متراکم کردن هوا در توربوشارژ
متراکم کردن گاز به انرژی زیادی احتیاج دارد و برای انجام آن باید از قدرت موتور استفاده کرد تا هوا متراکم و وارد سیلندر شود. توربوشارژ به شکلی طراحی شده است که برای متراکم کردن هوا از انرژی گازهای خروجی اگزوز استفاده می‌کند به همین دلیل در مسیر گازهای خروجی یک پره قرار داده شده است که گازهای خروجی آن را می‌چرخانند.
اجزای تشکیل دهنده توربوشارژ
این سیستم دارای کمپرسور و توربین است که هر دو آنها روی شفت نصب شده‌اند. توربین این سیستم توسط گازهای حاصل از احتراق می‌چرخد و در نتیجه انرژی حاصل شده از آن کمپرسور شروع به چرخیدن می‌کند تا هوای سیلندرها تامین شود. توربورشارژ یا روتور دارد که یک طرف شفت آن به توربین و طرف دیگر آن به کمپرسور متصل شده است. این روتور توربوشارژ دو محفظه دارد که یکی برای توربین و دیگری برای کمپرسور است. گازهای احتراق وارد محفظه توربین می‌شوند و با حرکت توربین، کمپرسور نیز با سرعت بالایی شروع به چرخیدن می‌کند.
ورود سوخت بیشتر به داخل سیلندر گازهای خروجی را افزایش می‌دهد و در نتیجه آن سرعت فعالیت توربوشارژ نیز بالا می‌رود که تامین هوای بیشتر به درون سیلندرها را به همراه دارد.
استفاده از توربوشارژها چه مزایایی دارد؟
- کاهش آلودگی هوا
- تولید انرژی بیشتر
- صرفه‌جویی در مصرف سوخت
- افزایش قدرت موتور
- افزایش راندمان بدون افزایش وزن
- قابل استفاده در انواع مختلف وسایل نقلیه
- استفاده همه جانبه از آن در موتورهای دیزلی و بنزینی
- جلوگیری از هدر رفت انرژی
معایب توربوشارژر
- تاخیر اولیه در شروع کار
- حساسیت نشان دان نسبت به تعویض‌های دوره‌ای
- بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری
- مهندسی سخت و پیچیده
- کاهش عمر قطعات به دلیل دمای بالا
انواع توربوشارژها
· توربوشارژ حلزونی
در این مدل از توربوشارژها، گازهای خروجی اگزوز با حرکت در یک مسیر حلزونی توربین را می‌چرخانند و سپس از اگزوز خارج می‌شوند. این مسیر حلزونی درون پوسته توربین است و مقطع آن نیز ثابت نیست . همین سبب ثابت نگه داشتن سرعت گازها می‌شود.
· توربوشارژ حلزونی فزاینده سرعت
این نوع از توربو شارژرها دارای یک حلزون و فزاینده سرعت یا دو حلزون و دو مجرا است. گازهای حاصل از احتراق ابتدا به منیفولد و سپس وارد حلزون می‌شوند اما قبل از وارد شدن به توربین، از روی پرده‌های ثابت عبور می‌کنند تا با انرژی و زاویه متناسب به توربین برخورد کنند.
· توربوشارژر ضربانی
در این سیستم ضربه دودهای خروجی از سیلندر مورد استفاده قرار می‌گیرد که باعث افزایش سرعت توربوشارژر می‌شود.
نکاتی درباره نگهداری توربوشارژ
- استفاده از دنده مناسب
- خاموش کردن صحیح خودرو
- توقف چند ثانیه خودرو بعد از طی مسافت طولانی (به صورت درجا روشن باشد)
- گرم کردن صحیح موتور خودرو و پرهیز از گاز دادن خودرو پس از روشن شدن
- استفاده از سوخت مناسب
- استفاده از روغن موتور مناسب و تعویض به موقع آن
- توجه به زمان تعویض فیلترهای سوخت و هوا
- پرهیز از رانندگی هیجانی
نویسنده: شقایق صفی خانی
بسیار عالی و آموزنده