توربو شارژر جدیدترین تکنولوژی محسوب می‌شود که اغلب در خودرو‌های اسپرت بکار می‌رود. این سیستم کمکی سبب می‌شود تا وزن موتور کمتر و قدرت آن بیشتر شود. طراحی توربو شارژر به نحوی است که انرژی تلف شده که به صورت دود از اگزوز خارج می‌شود به بهترین شکل مورد استفاده مجدد قرار بگیرند. در این مطلب شما را با جوانب مختلف این تکنولوژی اعم از تعریف دقیق از این سیستم، نحوه عملکرد، نقش آن در دیزل ژنراتور، مزایا، معایب، انواع آن و تفاوت آن با سوپر شارژ آشنا خواهیم کرد.
اگر بخواهیم این موتور کمکی را به زبان ساده تعریف کنیم باید بگوییم که نوعی موتور مکانیکی است که می‌تواند مقدار هوای ورودی به داخل موتور را بالا ببرد و به دنبال آن سبب افزایش راندمان شود. قطعاً تا به حال خودرو‌هایی را مشاهده کرده‌اید که سرعت و شتاب بی‌نظیری دارند!. در موتور این خودرو‌ها اتفاقاتی می‌افتد که سبب دریافت اکسیژن بیشتر برای احتراق و سوخت خواهد شد.
توربو شارژ دارای اجزای مختلفی است که می‌توان به دو پنکه و یک میله مرکزی یا شفت اشاره کرد. این دو بخش به یکدیگر متصل هستند. چرخیدن یکی از پنکه‌ها باعث چرخاندن پنکه دیگری خواهد شد. یکی از پنکه‌هایی که در حال چرخش است در مسیر گاز‌های گرمی قرار دارد که در حال خروج از سیلندر هستند و کمک می‌کنند تا این گاز‌ها به بیرون رانده شوند.
توربو شارژر چیست؟
توربو شارژر به منظور طراحی موتورهایی با وزن کمتر و قدرتی بیشتر طراحی شد. توربینی که در آن تعبیه شده سبب می‌شود تا مصرف سوخت بهینه شود و خودرو نیاز کمتری به سوخت داشته باشد. مراحلی مانند مکش، احتراق و تراکم و تخلیه در موتور‌های احتراقی سبب می‌شود تا میل لنگ به چرخش درآید و گشتاور ایجاد شود تا خودرو حرکت کند. در این نوع از موتور‌ها، بنزین با کمک پمپ به طرف انژکتور حرکت می‌کند و همزمان با پاشیدن در محفظه احتراق با اکسیژن موجود در هوا ادغام می‌شود. در واقع می‌توان گفت که اکسیژن به عنوان اصلی‌ترین عامل در احتراق شناخته می‌شود.
به شرط آن که میزان اکسیژن و سوخت برابر باشد. اما مشکلی که با آن مواجه هستیم این است که در دور‌های بالا، میزان اکسیژن کاهش پیدا می‌کند و این عامل سبب می‌شود تا راندمان خودرو به طرز چشمگیری کاهش یابد. به همین دلیل متخصصین و مهندسین به فکر یک راه حل افتادند تا کمبود اکسیژن خودرو در دور‌های بالا را جبران کنند و نتیجه تحقیقات آن‌ها اختراع توربو شارژر بود.
جالب است بدانید که در سال ۱۸۸۵ میلادی یکی از مهندسان آلمانی که \” دایلمر \” نام داشت این‌ایده را مطرح کرد. اعتقاد او این بود که یک سیستم مکانیکی می‌تواند هوا را فشرده کند و به درون سیلندر بفرستد تا میزان کمبود اکسیژن جبران شود. چند سال پس از یک مهندس سوئیسی توانست یک سیستم به نام توربو شارژر را اختراع کند که دارای توربین بود و می‌توانست به خروجی اگزوز متصل شود.
نحوه کار توربو شارژر چگونه است؟
در بخش قبل تا حدودی با نحوه عملکرد توربو شارژ آشنا شدید. این سیستم کمک می‌کند تا دود خارج شود و هوای بیشتری به طور فشرده وارد کمپرسور شود. با این روش سیلندر بهتر پر می‌شود و سبب افزایش راندمان خودرو خواهد شد. هر چقدر هوا به میزان مناسب وارد محفظه احتراق یا سیلندر شود، موتور قدرت بیشتری پیدا خواهد کرد.
در حال حاضر اغلب خریداران خودرو، به دنبال نسخه‌های توربو هستند زیرا از شتاب و قدرت آن راضی‌اند. هوایی که توسط توربو شارژ‌ها وارد محفظه احتراق می‌شود به قدری متراکم است که می‌توان میزان فشار آن را بیشتر از دو برابر فشار جو در نظر گرفت. به همین دلیل گشتاور موتور از ۲۵ % الی ۴۰ % افزایش پیدا می‌کند. این میزان بر اساس نوع توربو شارژر و نحوه طراحی آن تعیین می‌شود.
نقش و وظایف توربو شارژر در دیزل ژنراتور چیست؟
توربو شارژ دارای یک عدد کمپرسور و توربین است که بر روی شفت نصب شده‌اند. توربین به واسطه گاز‌های حاصل از احتراق چرخش پیدا می‌کند و این انرژی باعث به چرخش درآوردن کمپرسور خواهد شد. در صورتی که اگر توربو شارژر نبود این گاز‌ها هدر می‌شدند و هوای کافی برای ورود به سیلندر وجود نداشت. بخش دایره‌ای توربو شارژ که روتور نام دارد دارای یک عدد شفت می‌باشد. در یک شفت از توربین و در سر دیگر از کمپرسور استفاده می‌شود.
روتو درون یک پوسته قرار گرفته که گاز‌های خارج شده از موتور به طور مستقیم وارد محفظه توربین می‌شوند. سپس کمپرسور با دور بسیار بالایی شروع به چرخش می‌کند. سرعت آن نیروی گریز از مرکز است. به این ترتیب اگر سوخت بیشتری به درون محفظه احتراق خودرو یا سیلندر وارد شود انرژی گاز‌های خروجی از موتور نیز بیشتر شده و به تبع آن سرعت چرخش توربو شارژ هم بیشتر خواهد شد.
مزایای استفاده از توربو شارژر
از جمله مزایای استفاده از توربو شارژر قابلیت استفاده در موتور‌های بنزینی و دیزلی است و از این بابت محدودیتی وجدو ندارد. این تکنولوژی نه تنها در موتور خودرو‌های سبک بلکه در موتور انواع وسایل نقلیه مانند کامیون، اتوبوس و کشتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. خودرو‌هایی که این فناوری در آن‌ها بکار رفته از آلودگی کمتر ناشی از سوخت بهره‌مند هستند و به دنبال آن آلایندگی کمتری برای هوا دارند. در بخش قبل اشاره شد که هدف از تکنولوژی توربو شارژ این است که حجم موتور کمتر و قدرت آن بیشتر شود. پس انرژی تولید شده در این موتور‌ها، به مراتب بیشتر خواهد بود و علاوه بر آن ساخت کاهش و صرفه‌جویی در مصرف آن نیز خواهیم بود.
معایب استفاده از توربو شارژر
موتورهایی که از فناوری توربو شارژ بهره‌مند هستند دارای مهندسی سخت و پیچیده ای می‌باشند. به همین دلیل اگر بخشی از موتور به دلیل استهلاک، عدم رسیدگی و… دچار آسیب شد باید هزینه بالاتری بابت تعمیر آن بپردازید. بسیاری از تعمیرکاران فاقد تخصص در تعمیر این موتور‌ها هستند و این امر می‌تواند برای شما مشکل ساز باشد. از سویی دیگر هزینه نگهداری از این موتور‌ها بیشتر است و در برخی از مواقع شاهد کاهش طول عمر برخی از قطعات به دلیل بالا رفتن دمای بیش از حد هستیم؛ که البته دمای بالای موتور نیز امروزه با راه حل هایی قابل کنترل است و نگرانی زیادی بابت آن وجود ندارد.
تفاوت توربو شارژر با سوپر شارژ
– در خصوص تفاوت توربو شارژر با سوپر شارژ باید به این موضوع اشاره کنیم که سوپر شارژ از طریق تسمه به موتور متصل می‌شود و این اتصال به طور مستقیم است و قطعاتی مانند دینام و واتر پمپ به وسیله موتور چرخش پیدا می‌کنند. اما توربو شارژ‌ها نیروی مورد نیاز برای چرخش را از گاز‌های خروجی حاصل از موتور دریافت می‌کنند.
– نکته دیگری که در خصوص تفاوت توربو شارژ و سوپر شارژ وجود دارد این است که توربو شارژ‌ها بازدهی بهتری دارند چون از تلف شدن انرژی جلوگیری می‌کنند. اما ممکن است سبب انسداد مسیر خروج دود شوند و فشار منفی ایجاد کنند. توربو شارژ‌ها برای سرعت‌های بالا در نظر گرفته شده‌اند به همین دلیل ممکن است در سرعت‌های پایین لگ یا تأخیر ایجاد کنند.
– نصب سوپر شارژ نسبت به توربو شارژ هزینه کمتری دارد و آسان‌تر است چون هیچ نیازی به ایجاد تغییر در سیستم خروجی موتور خودرو نیست. سوپر شارژر نیروی مورد نیاز خود را به طور مستقیم از پولی میل لنگ می‌گیرد و دچار لگ و تأخیر نمی‌شود. به همین خاطر می‌توان گفت که سوپرشارژ‌ها گزینه مناسب‌تری برای رانندگی در شهر هستند.
انواع توربو شارژر
توربو شارژ دارای انواع مختلفی است اما عملکرد آن‌ها یکسان می‌باشد. تفاوت انواع توربو شارژر‌ها در روش‌هایی است که برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود.
حلزونی ساده
در توربو‌های حلزونی شاهد وجود تنها یک مسیر برای خروجی گاز و چرخش توربین هستیم. این مسیر دارای شکل حلزونی می‌باشد. توربو شارژ‌های حلزونی دارای یک مسیر در داخل محفظه توربین می‌باشد که مقطع آن متغیر است و ثابت نیست. این تغییر سبب می‌شود تا سرعت گاز‌ها در هنگام برخورد با توربین ثابت بمانند.
حلزونی با افزاینده قدرت
توربین‌های حلزونی دارای یک افزاینده سرعت هستند که به صورت پره‌های ثابت بر روی پوسته توربین قرار می‌گیرند که می‌توانند گاز‌های خروجی را وارد بخشی از موتور به نام منیفولد کنند. این نوع از توربو شارژر‌ها عملکردی همانند حلزونی ساده دارند.
ضربانی
اگر بخواهید از توربو شارژ ضربانی بهره‌مند شوید باید منیفولد دود از نوع ضربانی داشته باشید. زیرا در این سیستم شاهد استفاده از ضربات دود‌های خروجی از محفظه احتراق یا سیلندر هستیم. مقطع این توربو شارژ نسبتاً کوچک می‌باشد تا بهتر و بیشتر از ضربات برخوردار شود.
مطلب مفیدی بود .
ممنون