1. خانه
  2. /
  3. سرگرمی, فناوری
  4. /
  5. نحوه عملکرد توربوشارژر

نحوه عملکرد توربوشارژر

نحوه عملکرد توربوشارژر

توربوشارژر

هیچ چیز به عنوان یک اختراع فوق العاده وجود ندارد. ما همیشه می‌توانیم چیزهای بهتر، کارآمد تر یا سازگار با محیط زیست تر بسازیم. محفظه موتور درونی خودرو را در نظر بگیرید. شما ممکن است فکر کنید که بسیار قابل توجه و جالب است که ماشینی که قدرت آن توسط مایع تامین می‌شود می‌تواند شما را به پایین آزاد راه پرت کند یا از میان آسمان‌ها بسیار سریع تر از روش‌های دیگر جابجایتان کند. اما همیشه ممکن است که یک موتور ساخته شود که توانایی حرکت سریع تر، بهتر یا با مصرف سوخت کمتر از این را داشته باشد. یکی از روش‌های ارتقا موتور استفاد از توربوشارژر است. یک جفت فن که انرژی و قدرت از دست رفته موتور را از عقب آن گرفته و به همراه هوای بیشتری به جلو می‌رساند ۴۰۰mph بیشتری به خودروی شما خواهد داد. همه ما از توربوشارژر شنیده‌ایم اما دقیقا نحوه عملکرد آن‌ها چیست؟ با ما همراه باشید تا نگاهی دقیق‌تر به آن بیندازیم.

توربوشارژر چیست؟

  • آیا تا به حال خودروهایی را دیده اید که با صدای زیاد و درحالی که دود تولید شده از اگزوز آن‌ها خارج می شود از کنار شما رد می‌شوند؟

واضح است که دود خروجی از اگزوز باعث آلودگی هوا می شود و انرژی ای که در همان زمان در حال هدر رفتن است به مراتب بیشتر بوده و قابل ملاحظه نیست. دود خروجی از اگزوز مخلوطی است از گازهای داغ که در حال پمپ شدن به خارج از خودرو می‌باشند و تمامی انرژی آن‌ها که شامل گرما و حرکت است و بدون استفاده در اتمسفر محو می شوند. آیا هوشمندانه نیست که موتور بتواند از انرژی هدر رفته برای سرعت بخشیدن به حرکت خودرو استفاده کند؟ این دقیقا همان کاری است که توربوشارژر انجام می دهد.

  • نحوه عملکرد

موتور خودرو با سوزاندن بنزین در محفظه های محکم فلزی به نام سیلندر نیرو تولید می کند. هوا به داخل هر سیلندر می رود و با سوخت مخلوط می شود و می سوزد تا احتراق کوچکی را شکل دهد پیستون را به بالا هول داده و محورها و دنده هایی که یاعث چرخش تایرها می شود را را بچرخاند. وقتی پیستون به جای خود برمی گردد هوا و سوخت مصرف شده را به عنوان دود اگزوز به بیرون سیلندر پمپ می کند. مقدار نیرویی که یک خودرو می تواند تولید کند مستقیما به سرعت آن در سوزاندن بنزین مرتبط است. هرچه تعداد و اندازه سیلندرها بیشتر و بزرگتر باشد میزان سوخت بیشتری توسط آن در ثانیه سوخته شده و سرعت بیشتری می رود. یکی از روش‌هایی که با استفاده از آن می‌توان سرعت خودرو را بیشتر کرد افزایش تعداد سیلندرها می باشد. این دقیقا دلیلی است که خودروهای مسابقه ای سریع به جای داشتن ۴ با ۶ سیلندر همانند خودروهای معمولی دارای ۸ و ۱۲ سیلندر هستند. راه دیگر افزایش سرعت استفاده از توربوشارژر است. که باعث ورود هوای بیشتر به داخل سیلندرها در هر ثانیه می شود و به همین دلیل با سوخت با سرعت بیشتری سوزانده می شود. توربوشارژر یک کیت ساده و نسبتا ارزان و البته اضافی است که می تواند از همان موتور قدرت بیشتری را تولید کند.

توربوشارژر چیست ؟

توربوشارژر چیست ؟

چگونگی عملکرد توربوشارژر

اگر شما با نحوه عملکرد موتور جت آشنا هستید، تقریبا عملکرد توربوشارژر را نیز می دانید. موتور جت هوای خنک را از جلو می مکد. و در محفظه ای که در آن با سوخت مخلوط می شود آن را متراکم می کند و از عقب هوای داغ را خارج می کند. با خروج هوای داغ از پشت یک توربین به گردش درآمده و کمپرسور (پمپ هوا) جلوی موتور را به حرکت در می‌آورد. این همان وسیله ای است که هوا را به موتور تزریق کرده و باعث سوختن مناسب بنزین می شود.

توربوشارژر در خودروها عملکرد بسیار مشابهی را در پیستون موتور دارند

به گونه ای که از گازهای خروجی برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. این چرخش باعث به حرکت در آمدن کمپرسور هوا و فرستادن هوا و اکسیژن بیشتر به سیلندرها می‌شود و امکان سوزاندن مقدار بیشتری سوخت در ثانیه را می‌دهد. این دلیل تولید قدرت بیشتر توسط خودروهای دارای توربوشارژر می باشد ( که راه دیگری در ذخیره بیشتر انرژی در ثانیه می باشد). سوپرشارژر (یا اگر بخواهیم از نام کامل آن استفاده کنیم ‘سوپرشارژر مکانیکی رانده شده’ ) بسیار شبیه به توربوشارژر است اما به جای به حرکت در آمدن با چرخش توربین توسط گازهای خروجی، نیروی خود را از چرخش میل لنگ تامین می‌کند. که این موضوع معمولا یک عیب محسوب می شود چرا که توربوشارژر نیروی خود را از انرژی تلف شده بدست می‌آورد. این درحالی است که سوپرشارژ در حقیقت از منبع انرژی خودرو استفاده می‌کند و اساسا ناکارآمد است.

توربوشارژر

توربوشارژر متشکل از دو فن کوچک است (همچنین به عنوان محرک یا پمپ گاز نیز شناخته می شوند) که روی یک شفت فلزی سوار شده اند و به همین دلیل هر دو با هم می چرخند. یکی از این فن ها که توربین نامیده می شود روی خروجی اگزوز از سیلندر سوار می شود. خروج گاز داغ و عبور آن از پره های توربین باعث چرخش آن و پیرو آن چرخش شفت متصل کننده آن ها ( از لحاظ فنی به نام مرکز چرخش مونتاژ یا CHRA ) می شود. فن دوم نیز که کمپسور نامیده می شود از آنجایی که روی همان شفتی که توربین قرار دارد سوار شده است می چرخد. این وسیله درون سیستم ورودی هوای خودرو قرار دارد و وقتی می چرخد هوا را به داخل خودرو کشیده و وارد سیلندر می کند. اما یک مشکل کوچک در اینجا وجود دارد، اگر شما گاز را متراکم کنید آن را داغ تر می کنید. هوای داغ چگالی کمتری دارد و در نتیجه تاثیر کمتری برای کمک به سوختن بنزین می کند پس اگر هوایی که از کمپرسور می آید قبل از ورود به سیلندر خنک شود بهتر خواهد بود. برای خنک کردن آن خروجی کمپرسور از یک مبدل حرارتی عبور می کند که گرمای اضافی را حذف کرده و آن را کنترل می کند.

نیروی اضافی از کجا تامین می شود؟

توربوشارژر به خودرو قدرت و نیروی بیشتری می دهد اما آن قدرت اضافی مستقیما از گاز تلف شده اگزوز تامین نمی شود و این موضوع گاهی اوقات باعث سردرگمی مردم می شود. با توربوشارژر ما از مقداری از انرژی گاز اگزوز برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنیم که به موتور این امکان را می دهد در هر ثانیه سوخت بیشتری را بسوزاند این سوخت اضافی در اصل منبع تامین نیرو و قدرت اضافی در خودرو است. تمامی گاز اگزوز برای به کار انداختن توربوشارژر مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل اینکه توربوشارژر به میل لنگ یا تایرها متصل نیست مستقیما به قدرت موتور خودرو اضافه نمی شود. در اصل به سادگی همان موتور را برای سوزاندن سوخت با سرعت بیشتر آماده می کند پس در نتیجه آن را قوی تر کرده و نیروی بیشتری به آن می دهد.

توربوشارژر چیست ؟

توربوشارژر چیست ؟

چه مقدار نیروی اضافی می‌توانید داشته باشید؟

اگر توربوشارژر به موتور قدرت بیشتری می دهد, یک توربوشارژر بزرگتر و بهتر نیز می تواند حتی قدرت بیشتری را تولید کرده و به موترو بدهد. به صورت تئوری شما می توانید برای قدرتمند تر کردن موتور خود از توربوشارژر های قوی تر و استفاده کنید اما شما در نهایت حد مجاز را رد خواهید کرد. سیلندرها به اندازه ای بزرگ هستند که مقدار مشخصی از سوخت را بسوزانند. با توجه به اندازه سیلندرها نیز میزان مشخصی از هوا را می توان به داخل سیلندرها فرستاد و میزان مشخصی گاز اگزوز تولید کرد که این به معنی محدود شدن عملکرد توربوشارژر است. به عبارت دیگر فاکتورهای محدودکننده دیگری نیز هستند که باید در این بحث به حساب بیایند. شما نمی توانید از توربوشارژر به صورت بی نهایت استفاده کنید.

مزایا و معایب توربوشارژر

هر پیستون در هر سیلندر میزان انرژی بیشتری را نسبت به قبل تولید می کند. اگرچه قدرت بیشتر به معنی مصرف انرژی بیشتر در هر ثانیه بوده و قانون پایستگی انرژی به ما می گوید که برای قدرت بیشتر باید انرژی بیشتری نیز صرف کرد و بنابراین دلیل شما باید سوخت بیشتری را مصرف کنید. به صورت تئوری بدین معناست که موتور همراه با توربوشارژر مصرف سوخت بیشتری نسبت به همان موتور بدون توربوشارژر را دارد اما در عمل موتور دارای توربوشارژر کوچک تر و سبک تر از موتوریست که همان مقدار قدرت را تولید می کند پس خودروی دارای توربوشارژ از این لحاظ مصرف سوخت اقتصادی تری خواهد داشت.

امروزه سازندگان می توانند برای همان خودروی تولیدی از موتور کوچکتری استفاده کنند (برای مثال ۶سیلندر توربوشارژ به جای ۸ سیلندر  یا ۴ سیلندر توربوشارژ به جای ۶ سیلندر) و این همان جایی است که خودروهای دارای توربوشارژر مزیت خود را نشان می‌دهند. در صورت عملکرد مناسب می تواند ۱۰ درصد از سوخت را ذخیره کند. از آنجایی که سوخت همراه با اکسیژن بیشتری سوزانده می شود باعث تمیزتر سوخته شدن شده و آلودگی هوای کمتری تولید می کند. توانایی بدست آوردن قدرت بیشتر از موتوری با همان سایز به نظر ایده آل و عالی می آید.

پس چرا همه ی موتورها دارای توربوشارژر نیستند؟

یکی از دلایل آن این است که مزایای استفاده از سوخت برای موتورهای توربوشارژر اولیه آن گونه که سازندگان می خواستند نبود (از لحاظ بدست آوردن مزیت بازاریابی بیش از رقبای خود). یکی از مطالعات سال ۲۰۱۳ توسط CONSUMER REPORTS موتور توربوشارژ کوچکی را مورد بررسی قرار داد که از نظر مصرف سوخت نسبت به موتور بدون توربو و طبیعی بسیار بدتر عمل کرده و این گونه نتیجه گرفت که موتورهای توربوشارژ را نمی توان از نظر اقتصادی مقرون به صرفه دانست.

توربوشارژر چیست ؟

توربوشارژر چیست ؟

راه‌های بهتری برای ذخیره و مصرف بهتر سوخت وجود دارند مانند هیبرید و دیزل و سایر تکنولوژی های جدید و پبچیده. قابلیت اطمینان نیز اغلب یک مشکل است. توربوشارژر یک لایه دیگر از پیچیدگی مکانیکی را به یک موتور عادی اضافه می‌کند و به طور خلاصه چیزهایی بیشتری برای مشکل ایجاد کردن وجود دارد و این می تواند نگهداری از توربو را به طور قابل ملاحظه ای گران تر کند. به طور کلی توربوشارژ به معنی گرفتن میزان نیروی بیشتر از موتور یکسان با یک خودروی معمولی است و بسیاری از قطعات موتور باید دما و فشار بیشتری را تحمل کنند که همین امر می تواند باعث سریع تر تحلیل رفتن آن ها شود. به همین دلیل به طور کلی موتورهای توربوشارژ زیاد عمر نمی کنند. حتی رانندگی با توربوشارژر می تواند متفاوت باشد. از آنجا که نیروی توربو از گاز اگزوز تامین می شود یک تاخیر در توربو وجود دارد از هنگامی که شما پای خود را روی شتاب دهنده قرار می دهید و هنگامی که توربو وارد عمل می شود. این ویژگی خودروهای توربو را برای رانندگی بسیار متفاوت کرده است.

چه کسی توربوشارژر را اختراع کرده است؟

از چه کسی برای اختراع توربوشارژر باید تشکر کنیم؟ ALFRED J BUCHI  (۱۹۵۹-۱۸۷۹) یک مهندس خودرو که در شرکت GEBRUDER SULZER ENGINE  سوییس کار می‌کرد. مانند طراحی توربوشارژر که در بالا توضیح دادیم در طراحی اصلی آن یک شفت توربین محرک اگزوز را برای ایجاد یک کمپرسور که هوا را به یک سیلندر موتور متصل می‌کند استفاده می‌کند. او در ابتدا توربوشارژر را در سال‌های قبل از جنگ جهانی اول توسعه داد و در سال ۱۹۰۵ در آلمان ان را ثبت کرد اما تا چهار دهه بعد از مرگش روی طرح‌های ارتقا آن کار شد و ادامه پیدا کرد.

[تعداد: 1    میانگین: 5/5]
نویسنده: بهروز جان‌فدا
تاریخ: ۳ تیر ۱۳۹۷
دیدگاه‌های کاربران

7 دیدگاه

    علی

    تشکر از مطلب

    پاسخ

    سیامک

    خیلی عالی بود. ممنون

    پاسخ

    vasil

    عالی بود ممنون

    پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

من را از طریق ایمیل از پاسخ به دیدگاهم باخبر کن! بدون ارائه دیدگاه هم می‌توانید از دیدگاه های جدید در این مطلب باخبر شوید. اشتراک