مقالات آموزشی
توربو شارژ خودرو چیست و چگونه کار میکند؟ راهنمای کامل سیستم توربوشارژر
توربوشارژر یا به اختصار «توربو» یکی از فناوریهای مهم در صنعت خودروسازی است که با هدف افزایش قدرت موتور، کاهش مصرف سوخت و بهبود راندمان خودرو توسعه پیدا کرده است. این سیستم به موتور کمک میکند بدون افزایش حجم و وزن، توان بیشتری تولید کند.
در سالهای اخیر، با افزایش قوانین مربوط به کاهش آلایندگی و نیاز به تولید خودروهای کممصرفتر، استفاده از موتورهای مجهز به توربوشارژر در خودروهای اقتصادی، اسپرت و لوکس بسیار رایج شده است.
به زبان ساده، توربو شارژر با فشرده کردن هوای ورودی موتور، مقدار اکسیژن بیشتری را وارد محفظه احتراق میکند. اکسیژن بیشتر باعث میشود سوخت بیشتری بسوزد و در نتیجه قدرت و گشتاور موتور افزایش پیدا کند.
توربو شارژر چیست؟
توربوشارژر یک سیستم فشردهسازی هوا است که با استفاده از انرژی گازهای خروجی اگزوز کار میکند. این قطعه باعث میشود هوای بیشتری نسبت به حالت عادی وارد موتور شود.
در موتورهای معمولی یا تنفس طبیعی (Naturally Aspirated)، ورود هوا به موتور تنها به وسیله خلأ ایجاد شده توسط حرکت پیستونها انجام میشود. اما در موتورهای توربوشارژ، هوا قبل از ورود به سیلندر فشرده شده و با فشار بیشتری وارد محفظه احتراق میشود.
نتیجه این فرآیند:
- افزایش توان موتور
- افزایش گشتاور در دورهای پایینتر
- کاهش مصرف سوخت نسبت به موتورهای حجیمتر
- کاهش آلایندگی
است.
توربو شارژ خودرو چگونه کار میکند؟
توربوشارژر از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- توربین
- کمپرسور
این دو بخش توسط یک محور مرکزی به نام شفت به یکدیگر متصل هستند.
زمانی که موتور خودرو روشن میشود، گازهای داغ خروجی اگزوز به سمت توربین هدایت میشوند. انرژی این گازها باعث چرخش توربین شده و این حرکت از طریق شفت به کمپرسور منتقل میشود.
کمپرسور با چرخش خود، هوای تازه ورودی موتور را فشرده میکند. سپس این هوای فشرده معمولاً از قطعهای به نام اینترکولر (Intercooler) عبور میکند تا دمای آن کاهش پیدا کند و بعد وارد محفظه احتراق شود.
هوای خنک و متراکمشده، اکسیژن بیشتری دارد و باعث احتراق بهتر سوخت میشود. در نتیجه موتور میتواند قدرت بیشتری تولید کند.
بوست توربو چیست؟
میزان فشردهسازی هوایی که توسط توربو ایجاد میشود، با اصطلاح بوست (Boost) شناخته میشود.
هرچه گازهای خروجی اگزوز با شدت بیشتری وارد توربین شوند، سرعت چرخش توربو افزایش پیدا میکند و هوای بیشتری به موتور ارسال میشود.
البته مقدار بوست باید کنترل شود، زیرا فشار بیش از حد میتواند باعث آسیب به موتور شود. به همین دلیل قطعهای به نام وست گیت (Wastegate) وظیفه کنترل فشار توربو را بر عهده دارد.
مزایای موتورهای توربوشارژ
استفاده از توربوشارژر مزایای زیادی برای خودروها ایجاد کرده است. مهمترین آنها عبارتاند از:
افزایش قدرت موتور بدون افزایش حجم
یکی از بزرگترین مزایای توربو این است که یک موتور کوچک میتواند قدرتی مشابه یک موتور بزرگتر تولید کند.
برای مثال، یک موتور ۱.۵ لیتری توربوشارژ میتواند عملکردی نزدیک به یک موتور ۲ لیتری تنفس طبیعی داشته باشد.
کاهش مصرف سوخت
به دلیل استفاده بهتر از انرژی موجود و افزایش راندمان احتراق، موتورهای توربو معمولاً مصرف سوخت پایینتری نسبت به موتورهای حجیم مشابه دارند.
کاهش آلایندگی
احتراق بهتر باعث کاهش تولید برخی گازهای آلاینده میشود و به همین دلیل بسیاری از خودروسازان به سمت استفاده از این فناوری رفتهاند.
افزایش گشتاور در رانندگی روزمره
موتورهای توربو معمولاً در دورهای پایینتر گشتاور بیشتری تولید میکنند که باعث شتابگیری بهتر خودرو هنگام سبقت یا حرکت در سربالایی میشود.
معایب موتورهای توربوشارژ
با وجود مزایای زیاد، موتورهای توربو حساسیتها و محدودیتهایی نیز دارند.
تاخیر توربو یا Turbo Lag
یکی از معروفترین مشکلات موتورهای توربو، پدیده توربو لگ است.
توربو برای تولید فشار مناسب به زمان نیاز دارد. بنابراین ممکن است هنگام فشار دادن پدال گاز، کمی تأخیر احساس شود تا زمانی که توربو وارد مدار شود.
حساسیت بیشتر به سرویسهای دورهای
موتورهای توربوشارژ نسبت به کیفیت روغن موتور و سوخت حساستر هستند. استفاده از روغن نامناسب یا تعویض دیرهنگام آن میتواند باعث آسیب جدی به مجموعه توربو شود.
هزینه تعمیرات بالاتر
ساختار پیچیدهتر توربو باعث میشود هزینه تعمیر یا تعویض قطعات آن نسبت به موتورهای معمولی بیشتر باشد.
دمای کاری بالاتر
توربو با گازهای بسیار داغ اگزوز کار میکند، بنابراین قطعات موتور و سیستم روغنکاری فشار حرارتی بیشتری را تحمل میکنند.
اجزای اصلی توربوشارژر
یک سیستم توربوشارژ از چند بخش مهم تشکیل شده است:
توربین
توربین در مسیر خروج گازهای اگزوز قرار دارد و انرژی گازهای خروجی را به حرکت چرخشی تبدیل میکند.
کمپرسور
کمپرسور وظیفه فشرده کردن هوای ورودی موتور را دارد و باعث افزایش مقدار اکسیژن موجود در محفظه احتراق میشود.
شفت مرکزی
شفت، توربین و کمپرسور را به یکدیگر متصل میکند و انتقال نیرو بین این دو بخش را انجام میدهد.
وست گیت (Wastegate)
وست گیت میزان فشار تولیدشده توسط توربو را کنترل میکند و در صورت افزایش بیش از حد بوست، بخشی از گازهای اگزوز را منحرف میکند.
بلو آف ولو (Blow Off Valve)
این قطعه هنگام برداشتن پا از روی پدال گاز، فشار اضافی هوای موجود در مسیر توربو را تخلیه میکند و از آسیب به قطعات جلوگیری میکند.
انواع سیستم توربوشارژ
به طور کلی دو نوع اصلی توربو شارژر در خودروها استفاده میشود:
توربو سینگل اسکرول (Single Scroll Turbo)
این نوع، رایجترین مدل توربوشارژر است و در بسیاری از خودروها استفاده میشود.
در این سیستم، گازهای خروجی تمام سیلندرها از یک مسیر وارد توربین میشوند.
توربو تویین اسکرول (Twin Scroll Turbo)
در این مدل، مسیر ورود گازهای اگزوز به دو بخش جدا تقسیم میشود.
این طراحی باعث میشود انرژی گازهای خروجی بهتر استفاده شود و تأخیر توربو در دورهای پایین کاهش پیدا کند.
تفاوت توربوشارژر و سوپرشارژر چیست؟
توربو شارژر و سوپرشارژر هر دو برای افزایش هوای ورودی موتور استفاده میشوند، اما روش کار آنها متفاوت است.
در توربوشارژر، انرژی مورد نیاز از گازهای خروجی اگزوز تأمین میشود.
اما سوپرشارژر به صورت مستقیم با موتور در ارتباط است و معمولاً به وسیله تسمه از میللنگ نیرو میگیرد.
مزیت سوپرشارژر:
- واکنش سریعتر
- حذف تأخیر توربو
مزیت توربو:
- راندمان بالاتر
- مصرف سوخت کمتر
نکات مهم نگهداری از خودروهای توربو
برای افزایش عمر موتور و توربوشارژر، رعایت چند نکته ضروری است:
استفاده از روغن موتور مناسب
روغن موتور باید دقیقاً مطابق استاندارد اعلامشده توسط سازنده خودرو انتخاب شود. تعویض بهموقع روغن نقش مهمی در سلامت توربو دارد.
استفاده از سوخت با کیفیت
موتورهای توربو معمولاً به کیفیت بنزین حساستر هستند. استفاده از سوخت مناسب یا مکملهای استاندارد میتواند از ایجاد ناک جلوگیری کند.
گرم کردن خودرو قبل از فشار زیاد
در شروع حرکت، اجازه دهید موتور به دمای کاری مناسب برسد و سپس از فشار زیاد روی پدال گاز استفاده کنید.
خاموش نکردن فوری خودرو بعد از رانندگی سنگین
پس از رانندگی طولانی یا پرفشار، بهتر است چند دقیقه صبر کنید تا دمای توربو کاهش پیدا کند و سپس موتور را خاموش کنید.
جمعبندی
توربوشارژر یکی از مهمترین فناوریهای صنعت خودرو است که امکان تولید قدرت بیشتر با حجم موتور کمتر را فراهم کرده است. این سیستم با فشرده کردن هوای ورودی، باعث احتراق بهتر، افزایش راندمان و کاهش مصرف سوخت میشود.
با این حال، خودروهای توربو نسبت به نگهداری، کیفیت روغن و سوخت حساستر هستند و بیتوجهی به سرویسهای دورهای میتواند هزینههای زیادی ایجاد کند.
شناخت نحوه عملکرد توربو و رعایت اصول نگهداری، به شما کمک میکند از مزایای این فناوری بهره ببرید و عمر مفید موتور خودرو را افزایش دهید.