در سال‌های اولیه تولید خودرو و تا همین چند سال پیش در دنیا یک قانون وجود داشت و آن هم اینکه اگر می‌خواهید موتور قدرتمندتری بسازید باید حجم آن را افزایش دهید تا جایی که موتورهای زیادی با حجم موتور بالا ساخته شد و خودروسازان مطرح دنیا برای آنکه محصول پرفروش‌تری تولید کنند، از این موتورها در خودروهای خود استفاده می‌کردند.
اما این موتورهای حجیم چند ایراد مهم داشتند. یکی اینکه خروجی قدرت مورد نظر را ارائه نمی‌کردند و سوخت زیادی هم برای فعالیت نیاز داشتند. به عبارت دیگر این موتورها به دلیل مصرف سوخت بالا و آلایندگی زیاد مورد انتقاد قرار می‌گرفتند و لازم بود که راه حلی برای این معضل یافت شود که استفاده از پرخوران‌های توربوشارژر و سوپرشارژر به عنوان یک راه حل پیشنهاد شد.
تاریخچه سوپرشارژر و توربوشارژر
استفاده از هوای خنک فشرده شده به عنوان راه حلی برای افزایش راندمان موتور در سال 1885 توسط آقای دایملر به عنوان موسس کمپانی معظم دایملر مطرح شد که این ایده آغازی برای این مسیر بود.
آلفرد بوچی یک مهندس سوئیسی بود که در سال 1905 به عنوان رئیس بخش تحقیق و توسعه موتورهای دیزلی شرکت سولزر، قطعه‌ای به نام توربوشارژر را اختراع کرد که و حق اختراع آن را به ثبت رساند. نحوه عملکرد این قطعه برگرفته از ایده آقای دایملر بود و باید هوای اضافی را به محفظه احتراق موتور تزریق می‌کرد تا خروجی موتور بیشتر شود. البته به تکامل رسیدن این ایده نزدیک به 20 سال زمان برد.
این تکنولوژی نخستین بار توسط وزارت حمل و نقل آلمان و در سال 1923 مورد استفاده قرار گرفت. آلمانی‌ها دو کشتی مسافری ساختند که از موتورهای دیزلی توربو در آنها استفاده شده بود. استفاده از توربو در این موتور دیزلی 10 سیلندر موجب شد تا قدرت آن از 1750 اسب بخار به 2500 اسب بخار افزایش پیدا کند. تکنولوژی توربوشارژر بعدا توسط فرانسوی‌ها در جنگ جهانی و سپس در موتورهای هواپیما مورد استفاده قرار گرفت و پس از طی روند تکاملی وارد موتورهای خودرو شد.
اما سوپرشارژر حتی زودتر از توربوشارژر اختراع شد و به همین دلیل خیلی زودتر در خودروها مورد استفاده قرار گرفت.
وظیفه توربوشارژر و سوپرشارژر چیست؟
هر دو این قطعات موظفند هوای بیشتری را به محفظه احتراق وارد کنند. ورود هوای بیشتر به محفظه احتراق به معنای ورود سوخت بیشتر و در نتیجه انفجار و احتراق بزرگتر است که موجب افزایش قدرت می‌شود. در واقع توربوشارژر و سوپرشارژر هوای خنک را فشرده کرده و وارد محفظه احتراق می‌کنند و تفاوت آنها در منبع انرژی است که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.
نحوه عملکرد توربوشارژر
مجموعه سیستم اگزوز یکی از بخش‌های اصلی و مهم برای مدیریت گازهای خروجی است اما اگزوز در حالت عادی علاوه بر خارج کردن آلایندگی، بخش زیادی از انرژی را هم تلف می‌کند. خروجی اگزوز ترکیبی از گازهای داغ است که با سرعت زیادی خارج می‌شود. این خروجی به صورت گرما و حرکت (انرژی جنبشی) است که بدون استفاده وارد هوا می‌شود و توربوشارژر می‌تواند از این انرژی برای بهبود عملکرد موتور بهره بگیرد.
موتور خودرو برای تولید قدرت یک ترکیب هوا و سوخت را در محفظه‌ای به نام سیلندر منفجر می‌کند. به این ترتیب که حجم مشخصی از هوا به همراه میزان معلومی از سوخت وارد سیلندر می‌شود و با ایجاد یک جرقه و تولید نیرو، پیستون به حرکت درمی‌آید. این حرکت پیستون با استفاده از میل لنگ و دنده‌ها به نیروی چرخشی تبدیل شده و چرخ‌ها را به حرکت درمی‌آورد. پیستون در مسیر برگشت، هوای آلوده و دودها را از سیلندر خارج می‌کند و در نهایت اگزوز این مخلوط را به بیرون هدایت می‌نماید. قدرت تولیدشده توسط موتور به سرعت انفجار در سیلندرها بستگی دارد و هرچه تعداد سیلندرها و حجم آنها بیشتر باشد، به صورت تئوری موتور توانایی تولید قدرت بیشتری را دارد.
بنابراین یکی از راه‌های افزایش قدرت در موتور، بالا بردن تعداد سیلندرهاست به همین دلیل است که بسیاری از خودروهای اسپرت، از موتورهای 8 و 12 سیلندر استفاده می‌کنند. اما راه حل دیگر، استفاده از توربوشارژر است که نرخ و سرعت انفجار را افزایش می‌دهد و با دمیدن هوای بیشتر، قدرت موتور را بالا می‌برد.
اگر در مورد نحوه عملکرد موتور هواپیما اطلاع داشته باشید، به راحتی متوجه نحوه کار کردن توربوشارژر می‌شوید. توربوشارژر از گازهای موجود در اگزوز برای به حرکت درآوردن توربین استفاده می‌کند و به این ترتیب، فشرده کننده هوا به حرکت درمی‌آید و هوای اضافی را وارد محفظه سیلندر می‌کند.
نحوه عملکرد سوپرشارژر
سوپرشارژر هم دقیقا همان نقشی را ایفا می‌کند که توربوشارژر بر عهده دارد و با وارد کردن هوای بیشتر به محفظه سیلندر، موجب احتراق باکیفیت‌تر و سریعتر می‌شود با این تفاوت که منبع تامین انرژی این دو متفاوت است. سوپرشارژر قدرت خود را مستقیما از موتور تامین می‌کند حال این انرژی یا از تسمه و یا چرخ دنده و یا هر قطعه دیگری به دست می‌آید.
تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر
تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر در نحوه تامین انرژی آن است به شکلی که توربوشارژر از گازهای خروجی در مسیر اگزوز استفاده می‌کند و نیروی آن را برای به حرکت درآوردن کمپرسور استفاده می‌کند. اما سوپرشارژر برای تامین قدرت به موتور وابسته است و به این ترتیب بخش کوچکی از قدرت موتور را به خود اختصاص می‌دهد در حالی که توربو تنها از قدرتی استفاده می‌کند که در حال هدر رفتن است. سوپرشارژرها به شکل متوسط قدرت را تا 46 درصد و گشتاور را تا 31 درصد افزایش می‌دهند.
بزرگترین مزیت توربوشارژر همین است و این عملکرد موجب می‌شود توربوشارژر در دورهای بالا، کارایی بالاتری از خود نشان دهد اما سوپرشارژر به دلیل تامین مستقیم نیرو از موتور برخی ایردات موجود در توربو را ندارد از جمله لگ یا تاخیر.
از آنجا که سوپرشارژر به موتور متصل است، از همان شروع کار موتور وارد مدار می‌شود و وظیفه انتقال هوای خنک فشرده شده به دخل سیلندر را انجام می‌دهد. اما توربوشارژر پس از آن شروع به کار می‌کند که کمی از آغاز کار موتور گذشته باشد و گازهای خروجی در مسیر اگزوز قرار گرفته باشند. علت تاخیر یا لگ توربو دقیقا همین است. به همین دلیل مهندسین برخی کمپانی‌ها دست به ابتکارهای جالبی زدند.
به عنوان مثال از توربو توئین اسکرول در برخی موتورها استفاده شده که عملکرد آن کمی متفاوت است. به این ترتیب که دو توربو برای ورود هوای بیشتر در نظر گرفته شده که یکی از آنها در دور موتور پایین عمل می‌کند و تاخیر یا لگ را تا حد زیادی از بین می‌برد. توربو بزرگتر در دور موتورهای بالا وارد مدار می‌شود و حجم هوای ورودی را افزایش می‌دهد.
نحوه نگهداری از موتورهای مجهز به سوپرشارژر و توربوشارژر
موتورهای مجهز به این دو قطعه، در کنار قدرت بیشتر، مصرف سوخت پایین‌تری هم دارند اما نگهداری از این موتورها دقت بیشتری می‌طلبد. از آنجا که توربوشارژر با همان روغن موتور روغن‌کاری می‌شود، انتخاب و استفاده از روغن موتور موضوع مهمی است. به علاوه اینکه بهتر است از بنزین اُکتان بالا برای موتور استفاده شود. در هنگام رانندگی هم باید چند نکته را حتما مد نظر قرار دهید. یکی اینکه بلافاصله پس از روشن کردن موتور، پدال گاز را تا انتها نفشارید و صبر کنید تا موتور به دمای مناسبی برسد و سپس به آن فشار وارد کنید.
این نکته را به هنگام خاموش کردن موتور هم باید رعایت کرد به این شکل که تا زمانی که موتور دمای بالایی دارد، باید از خاموش کردن آن اجتناب کنید و چند دقیقه تا رسیدن به دمای متعادل صبر کنید.
نکاتی جهت افزایش طول عمر توربو شارژر خودرو
1. بلافاصله بعد از روشن کردن موتور در خودرو مجهز به سیستم توربو حرکت نکنید و فرصت دهید روغن گرم شود و توربو را روغن کاری کند.
2. بعد از رانندگی طولانی مدت موتور را بلافاصله خاموش نکنید و صبر کنید موتور حداقل 2 دقیقه درجا کار کند و خنک شود . قبل از خاموش کردن موتور به هیچ عنوان گاز ندهید.
3. در هنگام باز بودن لوله هاي مسير هواي توربوشارژ، از روشن کردن موتور جدا خودداري نمایید.
4. در فصول سرد حداقل 2 دقیقه موتور را گرم کنید و سپس اقدام به رانندگی نمایید.
5. در موتورهای توربو از بنزین با اکتان بالا استفاده کنید، اکتان پایین باعث بروز مشکلات عملکردی در موتورهای توربو می شود. در ایران نیز پیشنهاد می شود از بنزین سوپر استفاده شود.
6. سیستم توربو شارژ طوری طراحی شده است که در شرايط تحت بار با دور موتور بسيار بالا و غير قابل تصور در حدود 120 الي 200 هزار دور در دقيقه و به عبارتي حدود 3000 دور در ثانيه (با توجه به طراحي) كار مي كند؛ که در این صورت خودرو بهتر است مجهز به سيستم خنك كاري و روان كاري با فشاربالا باشد.
7. خودورهای مجهز به موتور توربو باید در زمان مشخص شده ، با روغن موتور فول سنتتیک با کیفیت و درجه غلظت مناسب اقلیم رانندگی سرویس شوند، این موضوع ارتباط مستقیم با طول عمر و عملکرد سیستم توربو خودروی شما دارد.
8. با توجه به حساسيت بالای پره هاي توربوشارژ ، به علت كاركرد در سرعت بسيار بالا، تعويض فيلتر هوا باید در زمان مشخص شده صورت پذیرد. بنابراین افرادی که در مناطق با گرد و غبار بیش از حد مجاز رانندگی می کنند باید در فواصل زماني كوتاه تری اقدام به تعویض فیلتر هوا نمایند.
9. در صورتيكه چراغ چك موتور روشن شود، از پيمودن مسافت طولاني خودداري كرده و سريعاً به تعمیرگاه های مجاز مراجعه نمایید.
نکته مهم:
به دلیل حساسیت بالای موتورهای مجهز به پرخوران‌های سوپرشارژر و توربوشارژر، باید همواره از بنزین باکیفیت برای این خودروها استفاده شود. در صورت استفاده مداوم از بنزین معمولی، ممکن است ایراداتی در سیستم توربو و سایر بخش‌های فنی به وجود بیاید.
بهتر است همواره از بنزین سوپر و نیز مکمل‌های اورجینال برای خودروهای توربو استفاده کنید.
برای خرید مکمل بنزین و اکتان بوسترهای اورجینال به فروشگاه ماشین3 مراجعه نمایید.