تأثیر توربوشارژر بر موتور خودرو
توربوشارژر در موتور خودرو نقشی مشابه با بادبزن در زغال کباب دارد؛ هر چه اکسیژن بیشتری به زغال برسد، آتش شدیدتر و گرمای بیشتری تولید میکند. در موتور خودرو نیز با افزایش مقدار هوای ورودی به داخل موتور، راندمان و کارایی موتور بهبود می‌یابد.
توربوشارژر با فشرده سازی هوای ورودی به موتور، مقدار بیشتری اکسیژن را به سیلندرها وارد میکند. این فرآیند موجب می‌شود که احتراق سوخت با کارایی بیشتری انجام شود و در نتیجه توان خروجی موتور افزایش یابد. این تکنولوژی به ویژه در خودروهایی که نیاز به قدرت و شتاب بیشتری دارند، بسیار مفید است.
در بازار خودروی ایران نیز برخی از مدل‌ها به سیستم توربوشارژر مجهز شده‌اند. از جمله این خودروها می‌توان به دناپلاس توربو و شاهین سایپا اشاره کرد. این خودروها با بهره‌گیری از تکنولوژی توربوشارژر، عملکرد بهتری در مقایسه با مدل‌های بدون توربوشارژر ارائه می‌دهند و تجربه رانندگی بهتری را برای کاربران فراهم می‌کنند.
ماشین توربو شارژ چیست؟
ماشین توربوشارژ به خودرویی اطلاق می‌شود که به یک دستگاه توربینی مجهز است. این دستگاه با فشرده‌سازی هوای ورودی به موتور، امکان وارد کردن هوای بیشتر و به تبع آن سوخت بیشتر به محفظه احتراق سیلندر را فراهم میکند. این فرآیند در نهایت منجر به افزایش بازدهی و قدرت موتور می‌شود.
توربوشارژر با استفاده از گازهای خروجی اگزوز، هوای تازه را به داخل محفظه احتراق می‌کشد. این هوای فشرده و غنی از اکسیژن به بهبود فرآیند احتراق و افزایش قدرت و راندمان موتور کمک میکند. به بیان ساده، توربوشارژر با افزایش جریان هوای ورودی به موتور، موجب افزایش توان تولیدی می‌شود.
خودروهایی که به این سیستم مجهز هستند، به عنوان ماشین‌های توربوشارژ شناخته می‌شوند. در مقابل، موتورهایی که فاقد توربوشارژر هستند و به صورت طبیعی هوا را مکش می‌کنند، به عنوان موتورهای اتمسفر یا تنفس طبیعی شناخته می‌شوند. در این نوع موتورها، مکش هوا به محفظه احتراق به وسیله حرکت پیستون ها و فشار هوای جو صورت می‌گیرد.
توربوشارژرها امروزه در بسیاری از خودروها برای بهبود کارایی و کاهش مصرف سوخت استفاده می‌شوند، زیرا می‌توانند با حجم موتور ثابت، توان بیشتری را تولید کنند و تجربه رانندگی بهتری را فراهم آورند.
نحوه کار فرآیند توربو شارژ چگونه است؟
توربوشارژر از دو پروانه کوچک تشکیل شده که توسط یک محور مرکزی به نام شفت به هم متصل شده‌اند. چرخش یکی از پروانه‌ها باعث چرخش دیگری می‌شود. یکی از این پروانه‌ها که به نام توربین شناخته می‌شود، در مسیر خروجی گازهای داغ ناشی از احتراق موتور قرار دارد. زمانی که این گازهای خروجی از موتور خارج می‌شوند، توربین را به چرخش درمی‌آورند.
چرخش توربین، شفت مرکزی و در نهایت پروانه دوم به نام کمپرسور را که وظیفه مکش هوای تازه را بر عهده دارد، به چرخش درمی‌آورد. کمپرسور با چرخیدن، هوای تازه را فشرده میکند و این هوای فشرده پس از عبور از یک خنک‌کننده یا اینترکولر، وارد محفظه احتراق موتور می‌شود.
هر چقدر شدت جریان گازهای ورودی به توربین بیشتر باشد، شفت توربوشارژر سریع‌تر می‌چرخد و هوای ورودی بیشتر متراکم می‌شود. این فرآیند به نام بوست توربو شناخته می‌شود. هوای ورودی از طریق سیستم ورودی هوا (اینتیک) پس از فشرده شدن در توربوشارژر، به شدت داغ می‌شود. این هوای داغ سپس از طریق لوله‌های مخصوص به اینترکولر هدایت می‌شود تا دمای آن کاهش یابد.
پس از خنک شدن در اینترکولر، هوای فشرده شده سرد به سمت دریچه گاز حرکت میکند و وارد موتور می‌شود. در آنجا با مقدار بیشتری از سوخت ترکیب می‌شود که نسبت به حالت عادی، مقدار بیشتری از بنزین را شامل می‌شود. این ترکیب منجر به افزایش راندمان و قدرت موتور می‌شود.
به طور خلاصه، توربوشارژر با استفاده از گازهای خروجی اگزوز، هوای تازه را فشرده و خنک میکند و آن را به محفظه احتراق می‌فرستد. این فرآیند باعث بهبود احتراق، افزایش توان موتور و بهره‌وری سوخت می‌شود. با استفاده از توربوشارژر، موتور خودرو می‌تواند با حجم کوچکتر، توان بیشتری تولید کند و عملکرد بهتری ارائه دهد.
مزایا و معایب توربوشارژر در خودرو
مزایا :
- بهبود عملکرد و افزایش راندمان پیشرانه : توربوشارژر با افزایش میزان هوای ورودی به موتور، باعث بهبود احتراق و در نتیجه افزایش قدرت و راندمان موتور می‌شود. این تکنولوژی به موتور امکان می‌دهد تا با همان حجم اولیه، توان بیشتری تولید کند.
- کاهش حجم پیشرانه : به دلیل راندمان بالاتر توربوشارژر، می‌توان از موتورهای کوچکتر با توان برابر یا حتی بیشتر استفاده کرد. این کاهش حجم منجر به کاهش وزن خودرو و بهبود مصرف سوخت می‌شود.
- توان و گشتاور مشابه با موتورهای حجیم‌تر : موتورهای مجهز به توربوشارژر می‌توانند توان و گشتاور مشابهی با موتورهای حجیم‌تر اتمسفریک (بدون توربو) تولید کنند. این امر به خودروهای کوچکتر اجازه می‌دهد تا عملکرد بهتری داشته باشند.
- عدم تأثیرپذیری از تغییرات جوی و ارتفاع : توربوشارژرها قادرند در شرایط جوی مختلف و در ارتفاعات مختلف عملکرد ثابتی ارائه دهند. این ویژگی به خودروها امکان می‌دهد تا در هر شرایطی بهترین عملکرد را داشته باشند.
- کاهش نسبی مصرف سوخت : با افزایش راندمان موتور، توربوشارژر می‌تواند به کاهش مصرف سوخت کمک کند. این تکنولوژی به ویژه در خودروهای کوچکتر که به راندمان بالاتری نیاز دارند، بسیار مفید است.
معایب :
- پیچیدگی مهندسی بیشتر : توربوشارژرها به دلیل ساختار پیچیده‌تر و نیاز به هماهنگی بیشتر بین قطعات، پیچیدگی مهندسی بیشتری دارند. این موضوع می‌تواند فرآیند طراحی و تولید خودرو را پیچیده‌تر کند.
- افزایش هزینه تولید و نگهداری : تولید و نگهداری توربوشارژرها به دلیل نیاز به قطعات خاص و پیچیده، هزینه‌بر است. این امر می‌تواند هزینه‌های تولید و نگهداری خودرو را افزایش دهد.
- حساسیت بیشتر مجموعه فنی : توربوشارژرها به دلیل ساختار پیچیده‌تر و حساس‌تر، نیاز به نگهداری و مراقبت بیشتری دارند. این موضوع می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را در صورت بروز خرابی افزایش دهد.
- هزینه بالای توربوشارژر و جایگزینی آن : قیمت بالای توربوشارژر و هزینه‌های بالای جایگزینی آن در صورت خرابی، یکی دیگر از معایب این تکنولوژی است. این موضوع می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری را برای مالک خودرو افزایش دهد.
انواع سیستم‌های توربوشارژر
در صنعت خودروسازی، دو نوع اصلی سیستم توربوشارژر وجود دارد: توربوشارژر سینگل اسکرول و توربوشارژر تویین اسکرول. هر کدام از این سیستم‌ها دارای ویژگی‌ها و مزایای خاص خود هستند.
توربوشارژر سینگل اسکرول:
توربوشارژر سینگل اسکرول نوع استانداردی است که در بسیاری از خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم دارای یک کانال ورودی برای گازهای خروجی از منیفولد دود به توربین توربوشارژر است. در این سیستم، گازهای اگزوز به صورت یکجا وارد توربین می‌شوند و باعث چرخش آن می‌گردند. این مدل توربوشارژر به دلیل سادگی طراحی و کارایی مناسب، در بسیاری از خودروهای معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
توربوشارژر تویین اسکرول:
توربوشارژر تویین اسکرول دارای دو کانال مجزا برای ورود گازهای اگزوز از سیلندرهای مختلف به توربین است. این طراحی منحصر به فرد باعث می‌شود که گازهای اگزوز با نظم و سرعت بیشتری وارد توربین شوند. در نتیجه، توربین با کارایی بیشتری عمل کرده و توربو لگ، که به تأخیر در پاسخ‌دهی توربوشارژر در دورهای پایین موتور گفته می‌شود، به طور محسوسی کاهش می‌یابد. این نوع توربوشارژر معمولاً در خودروهای پرفورمنس و اسپرت استفاده می‌شود، جایی که پاسخ‌دهی سریع و کارایی بالا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
در توربوشارژر تویین اسکرول، گازهای اگزوز از سیلندرهای مختلف به صورت جداگانه و با زمان‌بندی دقیق وارد توربین می‌شوند. این امر نه تنها به بهبود کارایی توربوشارژر کمک میکند، بلکه باعث می‌شود موتور با سرعت و توان بیشتری عمل کند.
توربو شارژر ها چه تفاوتی با سوپر شارژر ها دارند؟
توربوشارژر و سوپرشارژر هر دو دستگاه‌هایی هستند که با هدف افزایش توان موتور و بهبود عملکرد خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما نحوه عملکرد و رفتار آن‌ها متفاوت است. این تفاوت‌ها باعث می‌شود که هر کدام از این دو سیستم ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فردی داشته باشند.
توربوشارژر چگونه کار میکند؟
توربوشارژر با استفاده از گازهای خروجی اگزوز کار میکند. این گازها توربین توربوشارژر را به چرخش در می‌آورند و این چرخش باعث فشرده شدن هوای ورودی به موتور می‌شود. توربوشارژرها از این طریق می‌توانند بدون افزایش قابل توجه حجم موتور، توان خروجی آن را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. با این حال، یکی از معایب توربوشارژرها وجود پدیده‌ای به نام توربو لگ است. توربو لگ به تأخیری گفته می‌شود که بین فشردن پدال گاز و افزایش توان موتور وجود دارد. این تأخیر به دلیل زمان لازم برای چرخش توربین و فشرده کردن هوا اتفاق می‌افتد.
سوپرشارژر چگونه کار میکند؟
سوپرشارژر برخلاف توربوشارژر، نیروی خود را به طور مستقیم از موتور می‌گیرد. این دستگاه از طریق یک تسمه به میل لنگ موتور متصل است و با چرخش میل لنگ، سوپرشارژر نیز به چرخش درمی‌آید. این روش باعث می‌شود که سوپرشارژر بلافاصله پس از فشردن پدال گاز عمل کند و هوا را فشرده کند. به همین دلیل، موتورهای مجهز به سوپرشارژر از پدیده توربو لگ رنج نمی‌برند و شتاب‌گیری آن‌ها به صورت پیوسته و یکنواخت انجام می‌شود.
مقایسه راندمان و مصرف سوخت
به دلیل اینکه توربوشارژر از انرژی گازهای خروجی اگزوز استفاده میکند، راندمان موتورهای مجهز به توربوشارژر بالاتر است و مصرف سوخت کمتری دارند. در مقابل، سوپرشارژرها که انرژی خود را مستقیماً از موتور می‌گیرند، مصرف سوخت بیشتری دارند و راندمان کلی موتور را کاهش می‌دهند. این به این معناست که موتورهای سوپرشارژر به دلیل استفاده از انرژی موتور، ممکن است کمی کارایی کمتری داشته باشند، اما به دلیل حذف توربو لگ، شتاب‌گیری یکنواخت‌تری ارائه می‌دهند.
برای نگهداری از ماشین توربو شارژ چه نکاتی را باید رعایت کنیم؟
استفاده از بنزین با کیفیت
موتورهای توربوشارژر حساسیت بالایی به کیفیت بنزین دارند. بهترین گزینه استفاده از بنزین سوپر است. اگر بنزین سوپر در دسترس نبود، حتماً از افزودنی‌های اکتان بوستر استفاده کنید تا کیفیت سوخت بهبود یابد و از آسیب‌های احتمالی به موتور جلوگیری شود.
رعایت زمان تعویض روغن موتور
روغن موتور در موتورهای توربوشارژر اهمیت ویژه‌ای دارد. همیشه باید روغن موتور را به موقع و مطابق با توصیه‌های دفترچه راهنمای خودرو تعویض کنید. استفاده از روغن موتور با گرید و استاندارد پیشنهادی بسیار حیاتی است تا موتور و توربوشارژر در بهترین شرایط کاری خود باقی بمانند.
جلوگیری از گاز دادن ناگهانی در زمان شروع حرکت
در هنگام شروع به حرکت، تا زمانی که موتور و توربوشارژر به دمای عملیاتی خود نرسیده‌اند، از گاز دادن ناگهانی خودداری کنید. این کار به توربوشارژر فرصت می‌دهد تا به آرامی و بدون فشار اضافی شروع به کار کند و از تولید بوست بیش از حد جلوگیری شود.
استفاده از فیلترهای با کیفیت
فیلتر هوا و فیلتر روغن با کیفیت بالا استفاده کنید. این فیلترها نقش مهمی در جلوگیری از ورود ذرات معلق و آلودگی‌ها به موتور و توربوشارژر دارند و به حفظ عملکرد بهینه آن‌ها کمک می‌کنند.
بررسی منظم سیستم خنک‌کننده
سیستم خنک‌کننده موتور و توربوشارژر باید به طور منظم بررسی و نگهداری شود. اطمینان حاصل کنید که سطح مایع خنک‌کننده کافی است و سیستم خنک‌کننده به درستی کار میکند تا از داغ شدن بیش از حد توربوشارژر جلوگیری شود.
سخن پایانی
توربوشارژر یکی از فناوری‌های پیشرفته در صنعت خودرو است که با افزایش راندمان موتور و بهبود عملکرد خودرو، نقش مهمی در بهبود تجربه رانندگی ایفا میکند. این سیستم با فشرده‌سازی هوای ورودی به موتور، امکان احتراق بهتر و تولید توان بیشتر را فراهم میکند. توربوشارژرها از گازهای خروجی اگزوز استفاده می‌کنند تا توربین‌ها را به چرخش درآورند و هوا را به داخل موتور مکش کنند. این فرآیند منجر به افزایش قدرت و کاهش مصرف سوخت می‌شود.
اما استفاده از توربوشارژر نیازمند مراقبت و نگهداری دقیق است. انتخاب بنزین با کیفیت، تعویض به موقع روغن موتور و اجازه دادن به توربو برای خنک شدن قبل از خاموش کردن خودرو، از جمله نکاتی است که باید رعایت شود. در نهایت، توربوشارژر با مزایای فراوان خود، انتخابی هوشمندانه برای بهبود کارایی و کاهش مصرف سوخت در خودروهای مدرن است.
