Turbo Charger-1
توربوشارژ خودرو و انواع آن

توربوشارژر خودرو و انواع آن

داستان استفاده از توربو شارژر در موتور خودروها، به‌اندازه‌ی تاریخ پیدایش آن پر و پیمان نیست. در دهه‌ی ۵۰ تلاش‌های بسیاری از سوی آلمانی‌ها و آمریکایی‌ها برای تعبیه‌ی یک پیشرانه توربو درون یک خودرو صورت گرفت؛ اما هر بار به دلیل افزایش شدید دمای بلوک پیشرانه و ذوب شدن آن، پروژه متوقف می‌شد.

افزایش ناگهانی دور موتور معضلات متعددی را در بخش انتقال قدرت به‌وجود می‌آورد. در واقع، اغلب خودروسازان هنوز نتوانسته بودند قدرت بی حد و اندازه‌ی توربوها را در مقیاس یک خودرو کنترل کنند.

سرانجام در ابتدای دهه‌ی ۶۰ یعنی درست در ۱۹۶۲ بود که کمپانی جنرال موتورز آمریکا اولین خودروی دنیا که مجهز به پیشرانه توربوشارژ بود را معرفی کرد. این خودرو توسط کمپانی اولدزموبیل از زیرمجموعه‌های GM‌ به اسم Jetfire عرضه شده بود.

بعدها دیگر زیرمجموعه‌ی جنرال موتورز یعنی شورولت نیز از آن روی مدل Monza استفاده کرد. حداقل ۱۰ سال طول کشید تا این فناوری توسط خودروسازان آلمانی کاربردی شود. کمپانی ب‌ام‌و در ۱۹۷۳ بود که برای اولین‌بار از یک خودرو توربو شارژر در اروپا پرده‌برداری کرد.

 

Turbo Charger-5

توربوشارژر چطور کار می‌کند؟

مکانیزم توربو در حقیقت فشرده کردن هوا برای احتراق قوی‌تر پیشرانه است. با افزایش حجم هوا یا همان اکسیژن در داخل سیلندر، بعد از جرقه‌زنی شمع انفجار قوی‌تری رخ می‌دهد که باعث بالا رفتن توان پیشرانه می‌شود.

توربو شارژر در واقع یک نوع مکنده‌ی پرقدرت هواست که جریان هوای ورودی به سیلندر را فشرده می‌کند و باعث می‌شود تا هوای بیشتری به سیلندرها وارد شود. توربو شارژر نسبت قدرت به وزن پیشرانه را افزایش می‌دهد.

توربین متصل به توربو شارژر با سرعت دورانی حدودا ۳۰ برابر بیشتر از حالت عادی دوران پیشرانه به چرخش درمی‌آید. گاهی توربو شارژر ها می‌توانند چرخشی معادل ۲۵۰ هزار دور در دقیقه را تحمل کنند.

 

Turbo Charger-2

اجزای توربو شارژر

توربو شارژر ها از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند , بخش توربین که هوای ورودی از گازهای خروجی را با فناوری سانتریفیوژ با سرعت بالا به چرخش درمی‌آوردند.

بخش دیگر، کمپرسور یا فشرده‌ کننده‌ی هواست که یک سر آن به توربین‌ها و سر دیگر آن به منیفولد ورودی به سیلندر متصل است.

هر دو بخش توربین و کمپرسور متحرک هستند. بر اساس مشاهدات فیزیکی هرچه توربین بزرگ‌تر باشد،‌ میزان هوای فشرده و در واقع میزان تقویت بیشتر خواهد بود.

بزرگ بودن توربین‌ها کارایی آنها را در دور موتورهایی پایین به مشکل می‌اندازد. مدل‌های کوچک‌تر در دور موتورهای پایین عملکرد بهتری دارند ولی هرگز به قدرت نمونه‌ی بزرگ‌تر نیستند.  

بنابراین پیدا کردن یک سایز مناسب بر حسب توانایی‌های موتور استاندارد اهمیت زیادی دارد.

Turbo Charger-3

انواع توربو شارژر

همه توربو شارژ ها به یک طریق عمل می کنند اما چگونگی ورود گازهای خروجی به داخل توربین متفاوت می باشد سه نوع توربوشارژ وجود دارد این سه نوع عبارتند از نوع حلزونی ساده و نوع حلزونی با افزایش سرعت و نوع ضربانی.

توربو شارژر حلزونی ساده

این نوع توربو شارژ دارای یک معبر تنها می باشد که گازهای خروجی موتور را به چرخ توربین منتقل می کند حلزون یک معبر مارپیچ در درون پوسته محفظه توربین می باشد که مقطع ان ثابت نبوده و کاهش می یابد .
این تغییر به دلیل ثابت نگه داشتن سرعت گازهای خروجی هنگام عبور از طول حلزن می باشد گازهای خروجی به طور پیوسته از حلزون عبور کرده و وارد توربین می شوند گازها از میان پره های توربین عبور کرده و باعث چرخش توربین شده و سپس توربین را ترک و وارد اگزوز می شوند.

چرخ کمپرسور به همراه توربین روی یک شفت نصب شده است پره های کمپرسور دارای انحنا بوده و تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز هوا را فشرده می سازد .

هوای فشرده‌شده با سرعت زیاد و فشار کم از سردکننده عبور می‌کند و وارد قسمت حلزونی پوسته‌ی کمپرسور می‌شود. این کار باعث کاهش دما برای جلوگیری از احتراق سوخت به‌ وسیله‌ی دمای هوا و افزایش فشار هوا پیش از ورود به موتور خودرو خواهد شد.

توربو شارژر حلزونی با افزاینده سرعت

این نوع دارای یک حلزون و یک افزاینده‌ی سرعت (پره‌های ثابت روی پوسته‌ی توربین) یا دو حلزون و دو مجرای مستقل است.

گازهای خروجی وارد منیفولد و از آنجا وارد حلزون‌ها می‌شوند. اما به‌ جای آنکه مستقیما وارد چرخه‌ی توربین شوند، از روی پره‌های ثابت عبور می‌کنند و با زاویه‌ی مناسب و با انرژی بالاتر با پره‌های توربین برخورد می‌کنند.

در این نوع توربو شارژر کمپرسور همانند حلزونی ساده عمل می‌کند.

 توربوشارژر نوع ضربانی

استفاده از این نوع توربو شارژ یک منیفولد دود نوع ضربانی را طلب می کند زیرا از ضربات دودهای خروجی که از سیلندرها موتور خارج می شود استفاده می کند این امر سبب افزایش سرعت توربو شارژ می شود .
منیفولد نوع ضربانی دارای معبری از هر سیلندر می باشد که در انتها به دو کانال اصلی جداگانه تبدیل می شوند این دو کانال به دو کانال روی پوسته توربین می پیوندند منیفولد دارای مقطع نسبتا کوچکی می باشد تا از ضربات بهره بیشتری ببرد.

زیرا در منیفولد بزرگتر اتلاف بیشتر است شکل منیفولد به گونه ای طرح گشته تا از جریان گازهای ازاد نیز به خوبی گازهای توده ای استفاده کند در حین شتاب گیری این امر اجازه می دهد انرژی گازهای خروجی سریعا به توربین رسیده و شتاب موتور بهبود یابد .

برای بهره بردن بهتر از گازهای توده ای سیلندرها بطور یک در میان با توجه به ترتیب احتراق به یک کانال مرتبط گشته اند مثلا در یک موتور شش سیلندر که ترتیب احتراق 4-2-6-3-5-1 می باشد .

سیلندرهای 1و2و3 به یک کانال و سیلندرهای 4و5و6 به کانال دیگر متصل می گردند به این ترتیب باعث می شود توده های دود بیشتر از هم جدا باشند و اثر بیشتری خواهد داشت.

Turbo Charger-4