اگر بخواهیم توربو شارژ را به صورت مختصر و مفید توضیح دهیم، یکی از ساز و کار هایی است که جهت افزایش توان و قدرت بالا از آن استفاده می شود. این روش یکی از مهم ترین راهکار هایی است که در شرکت های خودرو سازی استفاده شده است. در سال های پیش برای جبران کمبود هوا در سیلندر، به راه های مختلفی فکر کردند که یکی از آن ها افزایش حجم موتور بود. افزایش حجم موتور معایبی دارد و ممکن است مشکلاتی را به وجود بیاورد. آن ها فهمیدند که با افزایش حجم موتور شاهد مصرف سوخت زیاد و افزایش آلایندگی خواهند بود. علاوه بر این نکات با افزایش حجم موتور راندمان آن پایین می‌آید. به همین دلیل خودرو سازان را فکر یک ابداع جدید افتادند.
ابداع توربو شارژ
در سال ۱۸۸۵ میلادی یک مهندس آلمانی ایده اولیه توربو شارژ را ابداع کرد. گوتلیب دایملر برای تقویت موتور های احتراق یک ایده ای ابداع کرد. این مهندس آلمانی برای جبران کمبود هوا در سیلندر خودرو ایده ای مطرح کرد که به وسیله یک ساختار مکانیکی هوا را فشرده کند و آن را به داخل سیلند وارد کند. این ایده سال ها مطرح بود تا این که یک مهندس سوئیسی به نام آلفرد بوچی سیستم توربو را اختراع کرد. وسیله‌ای که آلفرد بوچی اختراع کرد ساز و کاری شبیه به یک کمپرسور بود که هوای ورودی به داخل سیلندر را با تراکم بیشتر وارد می کند.
توربو شارژ چه کاری انجام می دهد؟
برای این که بدانید توربو شارژ چه کاری انجام می دهد، باید در ابتدا بدانید که توربو شارژ چیست. هدف از اختراع توربو شارژ تولید خودرو های سبک تر و پر بازده است. اساس کار این سیستم کاربردی، بالا بردن راندمان موتور با تزریق هوای بیشتر است. این سیستم باعث می شود که توان خروجی موتور بیشتر شود. به صورت کلی این سیستم با متراکم کردن هوای ورودی به سیلندر و افزایش حجم آن، کیفیت احتراق موتور های درون سوز را ارتقا می دهد. با استفاده از این سیستم راندمان موتور بین ۲۵ تا ۴۰ درصد بهبود پیدا می کند. سیستم توربو فشار اضافه ای به موتور خودرو وارد نمی کند و تنها انرژی لازم را از گاز های خروجی اگزوز به دست می آورد. باید بدانید در صورتی که فشار جو بیشتر از فشار هوای ورودی به سیلندر باشد، احتراق به درستی صورت نمی گیرد.
اجزای توربو شارژ چیست؟
توربو شارژ با توجه به کاربرد مهم و تاثیر گذاری که دارد، از ساختار ساده ای برخوردار است. این سیستم شامل چند بخش ساده است. این بخش هاعبارتند از:
- کمپرسور که بخش تامین کننده هوای متراکم شده برای ورود به سیلندر ها است.
- توربین که از محفظه، پره های ثابت، پره های متحرک و پوسته تشکیل شده است.
- محور روتر یا دوار هم یکی از بخش های این سیستم است که یک پوسته دارد و کمپرسور و توربین روی آن قرار می گیرند.
به صورت کلی این سیستم از سه بخش یا دو بخش اصلی تشکیل شده است. بنابراین ساختار سختی ندارد. قسمت مهم ساخت محل قرار گیری هر یک از قطعات است. توربین توربو شارژ در نزدیکی اگزوز قرار داده می شود. انرژی حرکتی توربین از طرف گاز های خروجی از اگزوز تامین می شود. از نظر محل قرار گیری کمپرسور و توربین هر دو بر روی یک محور مشترک باید سوار بشوند. به دلیل قرار گیری در یک محور با حرکت توربین، محور و کمپرسور هم حرکت می کنند. کمپرسور هم از این طریق هوای متراکم را برای موتور تامین می کند. به صورت کلی گاز هایی که از اگزوز خارج می شوند، ابتدا با پره های پوسته توربین برخورد می کنند و با افزایش فشار به پره های متحرک آن هم می رسد. برای شروع کار توربو شارژر نیاز به فشار گاز بالا است. زمانی که دور موتور پایین است، فشار بالا نیست و کار خروجی هم به اندازه ای نیست که پره ها را به صورت کامل به حرکت در بیاورد. با بالا رفتن دور موتور و افزایش گاز های خروجی از اگزوز حرکت پره ها بیشتر می شود و متراکم کردن هوای ورودی به سیلندر‌ها شروع می شود.
مزایا و معایب توربو شارژر
استفاده از سیستم توربو شارژ در خودرو شامل مزایا و معایبی است. در این بخش مزایا و معایب استفاده از توربو شارژر را در اختیار شما قرار می دهیم.
مزایا استفاده از توربو شارژ
- کاهش مصرف سوخت در مقابل راندمان بالا
- بهبود عملکرد و افزایش راندمان
- امکان کاهش حجم به دلیل افزایش راندمان
- عدم تغییر پذیری از تغییرات جوی و ارتفاع
- تقابل توان و گشتاور موتور پیشرانه بدون توربو
- کاهش سطح آلایندگی خودرو
- افزایش سرعت خودرو با مصرف انرژی کمتر
- قابلیت استفاده از این سیستم در انواع موتورهای بنزینی و دیزلی
معایب استفاده از توربو شارژ
- قیمت زیاد توربو و هزینه بردار بودن جایگزین کردن آن
- پیچیدگی مهندسی
- افزایش قیمت تولید این سیستم و دشواری های نگهداری
- افزایش هزینه تعمیرات در صورت بروز خرابی
- حساسیت بیشتر مجموعه فنی
- انواع سیستم
انواع سیستم های طراحی توربو شارژ
توربو شارژ از سیستم هایی است که انواع مختلفی دارد. کارایی تمام این سیستم های توربو شارژر با یک دیگر مشترک است. تفاوت این سیستم ها در نحوه انجام این وظیفه مشترک است. در این قسمت انواع اقسام سیستم های توربو شارژر را مورد بررسی قرار می دهیم.
توربو شارژ حلزونی
در این مدل از سیستم توربو شارژ یک مسیر حلزونی وجود دارد که گاز های خروجی از موتور بعد از عبور از این مسیر، به توربین می رسند. توربین در انتهای این مسیر حلزونی شکل قرار گرفته است. در این مدل سطح مقطع عبور حلزونی به سمت توربین کاهش می یابد و باعث افزایش فشار هوا و حرکت سریع تر پره های توربین می شود.
توربو شارژ ضربانی
در مدل ضربانی توربو شارژ، ضربات گاز های خروجی از منیفولد انرژی مورد نیاز توربین را تامین می‌کند. ضربان، خروجی مستقل از سیلندر دارد. در این سیستم این خروجی ها به دو کانال اصلی می ریزند که از هم جدا هستند و این دو کانال اصلی به معابر توربو شارژر متصل می شوند. توربو شارژر ضربانی مقطع نسبتا کوچکی دارد تا اتلاف انرژی کمتر باشد.
توربو شارژر حلزونی فزاینده سرعت
این نوع از سیستم های توربو شارژر بر خلاف توربو شارژر حلزونی ساده، دو معبر عبور دارند. در این مدل از توربو شارژ شاهد یک فزاینده سرعت و به حلزون هستیم. مجرای آن ها با یک دیگر متفاوت است. در این روش گاز های به وجود آمده اول به منیفول دود و پس از آن وارد حلزون می شود. این گازها قبل از وارد شدن به توربین، از روی پرده های ثابت فزاینده به سرعت عبور می کنند. این پرده ها روی پوسته توربین قرار دارند. عبور از این پرده ها باعث می‌شود تا با انرژی و زاویه متناسب به توربین برخورد کنند.
سخن پایانی
پس از خواندن این مقاله متوجه شدید که توربو شارژ چیست. این سیستم یکی از اختراعاتی است که به بشر کمک زیادی می کند. در این مقاله راجع به مزایا و معایب، ساختار، انواع و زمان اختراع توربو شارژ صحبت کردیم. این سیستم باعث می شود بدون افزایش حجم موتور، قدرت آن بیشتر شود. اگر این سیستم توسط مهندس آلمانی اختراع نمی شد، شرکت های خودرو سازی مجبور می شدند از افزایش حجم موتور استفاده کنند و با مشکلات زیادی رو به رو می شدند. امیدواریم این مقاله اطلاعات مناسب و کافی راجع به توربو شارژر به شما داده باشد.