توربو شارژ خودرو چیست و چگونه کار می کند؟

توربوشارژ یا درست تر "توربوشارژر" معادل پارسی پارکوران قطعه ای است که هوای فشرده تر با غلظت اکسیژن بالا را در اختیار موتور قرار می دهد و در سال های اخیر با افزایش نگرانی ها در مورد آلودگی های زیست محیطی به موتور کمک می کند مصرف سوخت خودروها، توربوشارژ در خودروهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.

همانطور که گفتیم توربوشارژر یک وسیله توربین است که با متراکم کردن هوای ورودی به موتور این امکان را به ما می دهد که حجم موتور را ثابت نگه داریم و در مقابل هوا و بنزین بیشتری وارد محفظه احتراق سیلندر شده و در نهایت به راندمان بالاتری دست یابیم.

به عبارت ساده تر، این سیستم به مکش هوای تازه برای استفاده در محفظه احتراق با کمک گازهای خروجی خودرو کمک می کند. هوای بیشتر به معنای رسیدن اکسیژن بیشتر به محفظه احتراق خودرو است که منجر به احتراق بهتر و افزایش قدرت و کارایی موتور خودرو می شود.

خودروهای مجهز به این سیستم را خودروهای توربوشارژ و موتورهای بدون توربو را خودروهای آئرو یا تنفس طبیعی می نامند که در آنها هوا با حرکت پیستون داخل سیلندر و فشار هوای اتمسفر مکش می شود.

توربوشارژر ماشین چگونه کار می کند؟

توربوشارژر در واقع از دو پره یا توربین های کوچک تشکیل شده است که توسط یک میله مرکزی به نام شفت به یکدیگر متصل شده اند و چرخش یک پره باعث چرخش تیغه دیگر می شود.

یکی از این رمزها نام دارد توربین در راه خروج گازهای داغ در اثر احتراق داخل موتور خودرو قرار می گیرد و با آزاد شدن گازهای خروجی شروع به چرخش می کند. همراه با چرخش توربین، شفت و در نهایت پره دوم فراخوانی شد کمپرسور این وظیفه هوای تازه بخور شروع کرد به نوبت گرفتن. به این ترتیب هوای تازه با چرخش کمپرسور فشرده شده و پس از عبور از اینترکولر وارد محفظه احتراق خودرو می شود.

هر چه گازهای ورودی به توربین متراکم تر باشد، چرخش محور توربین بیشتر می شود و در نتیجه هوای ورودی متراکم تر می شود که به آن تقویت توربین می گویند. پس از تراکم در توربوشارژر (که افزایش شدید دما را تجربه کرده است)، هوای ورودی از ورودی فوراً از طریق مجاری به کولر هوا یا (اینترکولر) جهت کاهش دما هدایت می شود. پس از فرآیند خنک سازی در اینترکولر، هوای سرد متراکم شده به سمت دریچه گاز رفته و وارد موتور شده و در آنجا با مقدار بیشتری بنزین نسبت به معمول ترکیب می شود و در نتیجه راندمان موتور افزایش می یابد.

برای آشنایی با انواع توربوشارژرها و نحوه عملکرد آن ها پیشنهاد می کنیم ویدیوی زیر را مشاهده کنید.

مزایای موتورهای توربو

• کاهش گازهای سمی اگزوز
• دستیابی به قدرت بالاتر
• کاهش مصرف سوخت
• افزایش راندمان موتور بدون افزایش وزن خودرو
• قابل استفاده در انواع خودرو
• قابل استفاده در موتورهای بنزینی و دیزلی
• از هدر دادن انرژی خودداری کنید

موتورهای توربوشارژ دارای مزایای مختلفی هستند که امروزه در صنعت خودروسازی بسیار محبوب هستند. موتورهای توربو سایز کوچک همان قدرت و گشتاور موتورهای تنفس طبیعی بزرگتر را تولید می کنند، اما از طرف دیگر مصرف سوخت و آلایندگی آنها کمتر از یک موتور بزرگ تنفس طبیعی است و در نتیجه می توان گفت که موتورهای توربو دارای بالاتری هستند. راندمان و مصرف برق کمتر

نکته دیگر در مورد موتورهای توربو، نمودار گشتاور خطی است. در موتورهای تنفس طبیعی، گشتاور موتور در نمودار سینوسی به اوج خود می رسد و سپس شروع به کاهش می کند، اما در موتورهای توربوشارژ، نمودار گشتاور خطی است، حداکثر گشتاور تولید شده توسط موتور به جای یک نقطه در یک بازه زمانی. منجر به افزایش قدرت در هنگام رانندگی می شود.

به عنوان مثال، در عکس زیر نموداری از دو موتور میتسوبیشی 4G63T (راست) و 4G63 (چپ)، اولی توربو و دومی تنفس طبیعی را مشاهده می کنید. علاوه بر 118 اسب بخار و 134 نیوتن متر افزایش قدرت در همان موتور، که توسط مجموعه توربوشارژر ایجاد می شود، می توانید نمودار گشتاور (خط نارنجی) یک موتور خطی توربوشارژ در مقابل نمودار سینوسی یک موتور تنفس طبیعی توربوشارژ را مشاهده کنید.

معایب استفاده از توربوشارژر

• تاخیر اولیه در شروع کار
• به خدمات دوره ای حساس است
• هزینه نگهداری بالا
• مهندسی سخت و پیچیده
• کاهش عمر قطعات به دلیل دمای بالا

موتورهای مجهز به سیستم توربوشارژر به دلیل ورود هوای متراکم به محفظه سیلندر به بنزین بسیار حساس هستند و در صورت استفاده از بنزین بی کیفیت یا بنزین کم اکتان در آنها پدیده کوبیدن موتور رخ می دهد. از طرفی به دلیل دمای بالا و افزایش کشش در موتور، حساسیت به روغن نیز در این موتورها بیشتر است و در صورت عدم استفاده از روغن مرغوب، سایش قطعات به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. همچنین موتورهای توربو معمولاً مصرف بیشتری نسبت به موتورهای تنفس طبیعی دارند که بخشی از آن به دلیل فشار بیشتر به موتور و بخشی به دلیل هندسه پیچیده تر قطعات این موتورها و مجموعه توربو است.

در حین رانندگی می توان پدیده تاخیر توربو را یک نکته منفی در خودروهای توربو دانست. تاخیر توربو در واقع تاخیر اولیه در هنگام شتاب گیری است، زمانی که پدال گاز را فشار می دهیم اما توربو هنوز شروع به تولید بوست نکرده است.

اجزای توربوشارژر

سیستم توربوشارژر از چهار قسمت اصلی توربین، کمپرسور، شفت میانی و گیت غربی تشکیل شده است که در آن با کار هر یک از این قسمت ها آشنا خواهید شد.

توربین

توربین توربو بعد از منیفولد اگزوز قرار می گیرد و گازهای خروجی آن را می چرخانند. کار توربین فعال کردن کمپرسور است.

کمپرسور

کمپرسور در وسط ورودی هوای موتور قرار می گیرد و توسط توربین می چرخد. وظیفه کمپرسور متراکم کردن هوای ورودی به موتور است.

شفت وسط

محور میانی توربو وظیفه اتصال کمپرسور و توربین را بر عهده دارد.

دروازه زباله

Westgate بخشی از توربین است که مسئول کنترل نیروی رانشی است که تولید می کند. وست گیت ها را می توان بر روی مجموعه توربین (وست گیت داخلی) یا خارجی (خارجی) روی اتصالات خروجی موتور نصب شده قبل از توربین توربوشارژر نصب کرد. برای هوا، از گردش بیش از حد جلوگیری می کند. توربو کار را به دست می گیرد.

دمنده (BOV: دریچه دمنده)

Blow-off یا BOV دریچه ای است که قبل از دریچه گاز در مجرای ورودی قرار می گیرد. هنگامی که راننده پس از شتاب گیری پدال گاز را رها می کند، دریچه گاز بسته می شود و فشار هوای ایجاد شده توسط توربو در جاده می تواند به اتصالات، شیر گاز یا پره های توربو آسیب برساند. با بستن دریچه گاز و هدایت فشار هوای اضافی به بیرون از این امر جلوگیری می شود. صدای جذاب خودروهای توربو نیز با عملکرد این قطعه مرتبط است.

انواع سیستم توربوشارژر

به طور کلی دو نوع سیستم توربوشارژ برای موتورهای خودرو وجود دارد، تک اسکرول و توئین اسکرول.

توربو تک پاس

Single Scroll نوع معمولی توربوشارژر است که معمولا در انواع خودروها استفاده می شود. در این مدل از توربین ها یک مجرای ورودی برای گاز خروجی از منیفولد دود به توربین توربین وجود دارد.

توربو اسکرول دوبل

این نوع توربوشارژر را در مقاله ای جداگانه با عنوان “Twin Scroll Turbo” به طور کامل توضیح داده ایم. اما به طور خلاصه، توربین دوقلو دارای دو کانال مجزا برای گازهای خروجی از سیلندرهای مختلف است که باعث می شود گازهای خروجی به طور یکنواخت و سریعتر وارد توربین شوند. این الگوی طراحی باعث می شود تا تاخیر توربو به میزان قابل توجهی در دورهای پایین کمتر شود.

تفاوت بین توربوشارژ و سوپرشارژ

هم توربوشارژرها و هم سوپرشارژرها یک کار را با نتیجه یکسان انجام می دهند، اما عملکرد و رفتار متفاوتی دارند. همانطور که گفتیم، توربوشارژر انرژی خود را از گازهای خروجی می گیرد، در حالی که سوپرشارژر که از طریق تسمه به میل لنگ متصل است، انرژی خود را مستقیماً از موتور دریافت می کند. به همین دلیل راندمان موتورهای مجهز به سوپرشارژر کمی کمتر و مصرف سوخت آنها کمی بیشتر از توربوشارژرها است. اما از طرفی در موتورهای سوپرشارژ اثری از تاخیر توربو نیست و شتاب گیری پیوسته و یکنواخت است.

نکاتی برای نگهداری از توربوشارژرها

تا اینجا در مورد نحوه عملکرد توربوشارژر و مزایا و معایب موتورهای مجهز به توربوشارژر صحبت کردیم. اما چگونه می توان از خودروهای توربو نگهداری کرد؟

برای اینکه خودروی مجهز به موتور توربوشارژ ما همیشه در حداکثر راندمان بوده و عمر مفید بالایی داشته باشد، لازم است نقاط ضعف آن را بشناسیم و برای تقویت آنها تدابیری اتخاذ کنیم.

همانطور که اشاره کردیم موتورهای توربو به بنزین بسیار حساس هستند و بهتر است در آنها از بنزین سوپر استفاده شود و یا اگر سوپر بنزین در دسترس نیست از اکتان بوستر استفاده شود.

روغن موتور نیز نکته حساس دیگری است که نیاز به توجه دارد. تعویض روغن موتور به موقع و در فواصل پیموده شده در دفترچه راهنمای خودرو همیشه ضروری است. همچنین شایان ذکر است که روغن موتوری که استفاده می کنیم باید با درجه و استانداردهای توصیه شده در دفترچه راهنمای خودرو مطابقت داشته باشد تا به مجموعه موتور و توربوشارژر آسیبی وارد نشود.

به غیر از استفاده از روغن و بنزین باکیفیت، نکات دیگری نیز وجود دارد که می توان با رعایت آنها عمر مفید یک موتور توربوشارژر را به میزان قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال، بهتر است در شروع حرکت تا زمانی که خودرو گرم نشده و توربو شروع به تولید بوست کند، از بنزین پرهیز کنید. همچنین بهتر است هنگام رانندگی طولانی مدت از پدال گاز استفاده نکنید و به توربو فرصت استراحت بدهید. در نهایت وقتی ماشین را خاموش می کنیم چند دقیقه در حالت سکون صبر کنید تا دمای توربو پایین بیاید و سپس موتور را خاموش کنید.

خلاصه

ماشین ها توربوشارژرآنها حال و آینده صنعت خودروسازی جهان هستند و روز به روز بر تعداد آنها در بازار افزوده خواهد شد. بنابراین شایسته است دانش فنی خود را در مورد توربو شارژرها افزایش دهیم، نحوه عملکرد آنها را بشناسیم، نقاط قوت و ضعف آنها را بشناسیم و نکات استفاده از آنها را به خاطر بسپاریم تا بتوانیم با دقت بیشتری از خودروی توربو خود نگهداری کنیم و کارایی و عمر مفید آن را افزایش دهیم. لذت و استفاده از آن را به حداکثر برسانید. در غیر این صورت، با نگهداری ضعیف و بی توجهی، توربو شارژر در دراز مدت جز خسارت و هزینه های بالای تعمیر موتور و توربو چیزی برای ما به ارمغان نمی آورند.