کارخانه‌های خودروسازی برای افزایش کارایی و قدرت موتور و جبران کمبود هوا در سیلندرها، حجم موتور را افزایش می‌دهند. اگر مصرف سوخت با افزایش حجم موتور به میزان قابل توجهی افزایش یابد، آلودگی هوا نیز افزایش می‌یابد که منجر به عملکرد پایین موتور می‌شود. برای حل این مشکل دستگاه‌هایی به نام توربوشارژر برای افزایش قدرت و توان موتور و همچنین بهبود کیفیت سیستم احتراق معرفی شدند. توربوشارژر، در اصل یک کمپرسور است که کار خود را با مکش هوا انجام می‌دهد. واژه اصلی، توربوشارژر است که به آن توربو شارژ می‌گویند. نام دیگر این دستگاه سوپر شارژ است که اثر متراکم شدن هوای ورودی به موتور را دارد تا حجم موتور ثابت نگه داشته شود تا بازده موتور بالاتری داشته باشد و در نتیجه سیستم سوخت‌رسانی، بهتر حرکت کند.

توربوشارژر، به عنوان یک دمنده قدرتمند عمل می‌کند تا هوا را با فشار بالا به داخل سیلندر بکشد و اهداف زیر را محقق می‌کند:

• اکسیژن بیشتری را برای احتراق آسان سوخت فراهم می‌کند
• موتور دود را از بین می‌برد
• انتشار آلاینده‌های مضر را کاهش می‌دهد
• قدرت و شتاب موتور را افزایش می‌دهد
• عملکرد سیلندر را بهینه می‌کند
• راندمان موتور را افزایش می‌دهد
• حجم پیشرانه را کاهش می‌دهد
• دمای داخلی موتور را افزایش می‌دهد

همه موارد فوق، از جمله مزایای توربوشارژرها هستند. در واقع وظیفه اصلی یک توربوشارژر پمپاژ انرژی بیشتر به پیشرانه خودرو است. تعمیر و نگهداری این واحد در عملکرد بسیار موثر است و به گفته سازندگان، گاهی اوقات، عوامل خارجی عامل بروز عیوب در آن می‌باشد.

توربوشارژر چگونه کار می کند؟

پره‌های توربین توربوشارژر با مشتعل شدن سوخت و خروج گاز از سیلندر شروع به چرخش می‌کنند و دستگاه با پره‌های کمپرسور هماهنگ می‌شود و آن‌ها را نیز می چرخانند. سپس توربوشارژ باعث می‌شود هوا به داخل موتور کشیده شود. همراه با سوخت به داخل محفظه سیلندر وارد هوا می‌شود. به دلیل ورود مقدار زیادی هوا به موتور، میزان اکسیژن در سیلندر افزایش می‌یابد. بنزین با کیفیت بهتر سوزانده می‌شود و انرژی بیشتری در سیستم آزاد می‌شود.

اجزای توربوشارژر

مهمترین ویژگی که تمام قطعات موتور توربوشارژر خودرو باید داشته باشند؛ توانایی آن‌ها در تحمل دمای بالا بسیار بالاست. در زیر هر یک از اجزای این بخش را توضیح خواهیم داد. توجه داشته باشید که هر خرابی بر عملکرد موتور تأثیر می‌گذارد.

هوزینگ

این در واقع به عنوان یک محفظه کامل برای محصور کردن اجزای توربوشارژر و محافظت از آن‌ها عمل می‌کند.

تیغه های چرخان

تیغه‌ها یا پره‌های کمپرسور به منظور فشرده‌سازی هوای ورودی به موتور با استفاده از گازهای خروجی روی توربوشارژر قرار می‌گیرند. پره‌ها، باید کاملا هماهنگ و با موتور سازگار باشند. زیرا ویژگی‌هایی مانند روش طراحی، اندازه و شکل تیغه‌ها، شدت تزریق هوا و مقدار فشار، همگی در افزایش راندمان کمپرسور و قدرت توربین موثر هستند.

یاتاقان

این قطعات برای تسهیل چرخش پروانه‌ها، در محفظه توربوشارژر قرار گرفته‌اند. در برخی خودروها، فقط از بلبرینگ استفاده می‌شود و قطعه موردنظر هیچ نقشی در سیستم ندارد. قابل توجه است که بلبرینگ‌ها باید با روغن موجود در پیشرانه، روغن‌کاری شوند.

بلبرینگ محور اتصال دهنده

این قطعات، فشار نیروی اعمال شده به محور اتصال‌دهنده را پشتیبانی می‌کنند.

محور اتصال دهنده

پره‌های کمپرسور و توربین که بین یاتاقان و بلبرینگ قرار دارند، توسط این محور به یکدیگر متصل می‌شوند.

آب بند

این بخش، از نشت روغن به داخل کمپرسور و سایر تجهیزات توربوشارژرها جلوگیری می‌کند و به عبارتی، سیستم را آب‌بندی می‌کند.

مزایای توربوشارژر

• بهبود عملکرد و افزایش راندمان پیشرانه
• قابلیت کاهش حجم پیشرانه به دلیل افزایش راندمان
• مقایسه قدرت و گشتاور موتور با پیشرانه حجیم‌تر اتمسفریک
• عدم تأثیرپذیری تغییرات جوی و تغییرات ارتفاع
• کاهش نسبی مصرف سوخت مربوط به عملکرد نهایی

معایب توربوشارژر

• مهندسی به مراتب پیچیده‌تر
• افزایش قیمت تولید و مشکل در نگهداری
• حساسیت بیشتر بخش فنی و افزایش هزینه‌های تعمیر در صورت خرابی
• قیمت بالای توربو و هزینه تعویض آن

انواع سیستم های طراحی توربوشارژر

توربوشارژرها، مانند بسیاری از سیستم‌های دیگر که در خودروها می‌بینیم، انواع مختلفی دارند. با این حال، عملکرد نهایی آن‌ها رایج است و همه یک وظیفه دارند. اما نحوه انجام این وظیفه متفاوت است. انواع توربوشارژر عبارتند از:

توربوشارژر حلزونی

در این مدل توربین در انتهای مسیر مارپیچ قرار دارد و گاز خروجی موتور پس از طی این مسیر به توربین می‌رسد و پس از عبور از توربین از گاز خروجی تخلیه می‌شود. این مارپیچ در داخل محفظه توربین قرار دارد و سطح مقطع آن ثابت نیست. این بدان معنی است که سطح مقطع مسیر مارپیچ به توربین کاهش می‌یابد و منجر به افزایش فشار هوا و حرکت سریع‌تر پره‌های توربین می‌شود. به همین دلیل است که سرعت گاز باید ثابت بماند.

توربوشارژر حلزونی فزاینده سرعت

این نوع توربوشارژر، برخلاف توربوشارژر حلزونی ساده، دارای دو مسیر عبور هوا می‌باشد. به این ترتیب، ما یک حلزون و یک فزاینده سرعت را در دو مجرای مختلف می‌بینیم. گازهای حاصل از احتراق، ابتدا وارد منیفولد دود و سپس حلزون می‌شوند، اما قبل از ورود به توربین از روی پره‌های ثابت فزاینده سرعت، که روی محفظه توربین قرار دارد عبور می‌کنند تا با انرژی و زاویه مناسب به توربین ضربه بزنند.

توربوشارژر ضربانی

این سیستم به منیفولد دود ضربانی نیاز دارد. در واقع، جریان گاز خروجی از منیفولد تامین‌کننده، نیروی لازم برای توربین را تامین خواهد کرد. منیفولد ضربانی، دارای خروجی مستقل از هر سیلندر است. این خروجی‌ها، در نهایت به دو کانال اصلی، اما مجزا منتهی می‌شوند که به معابر توربوشارژر متصل می‌شوند. منیفولد ضربانی، دارای سطح مقطع نسبتا کوچکی است تا از تعداد ضربات بیشتر استفاده کند. زیرا هرچه منیفولد دود بزرگتر باشد، اتلاف انرژی بیشتر است. شکل منیفولد ضربانی، برای استفاده از جریان گازهای آزاد بدون ضربه و همچنین جریان گازهای توده‌ای، همراه با ضربه طراحی شده است. در هنگام شتاب‌گیری، این ویژگی باعث افزایش سرعت می‌شود و همچنان انرژی گازهای خروجی اگزوز را به توربین منتقل می‌کند و باعث افزایش میزان اکسیژن و در نتیجه افزایش قدرت موتور خودرو می‌شود.

نتیجه‌گیری

در این مقاله، با توربوشارژر و نحوه عملکرد آن، برای افزایش قدرت و توان موتور و همچنین بهبود کیفیت سیستم احتراق، آشنا شدیم. شما می‌توانید با مراجعه به بخش مجله رانندگان آکادمی انتیراپ با مطالب مرتبط در خصوص حمل و نقل و رانندگان آشنا شوید. همچنین در انتیراپ خدماتی اعم از حمل و نقل بین‌المللی زمینی، ریلی، دریایی، هوایی، انبارداری و... ارائه می‌شود. جهت مشاهده سایر مقالات و اخبار در حوزه حمل و نقل کلیک نمایید.

عضویت در سامانه خدمات حمل و نقل انتیراپ