توربوشارژرها

هنگامي که مردم در مورد خودروهاي مسابقه اي و يا خودروهاي ورزشي با کيفيت صحبت مي کنند ( و از آن جمله است خودروهاي فرمول يک)، خواه نا خواه صحبت از توربوشارژر هم به ميان مي آيد. رد اين توربوشارژر را همچنين مي توان در خودروهاي ديزلي بزرگ هم مشاهده کرد.

تازه گي ها مي توان خودروهاي سواري زيادي را در شهر مشاهده کرد که عبارت turbo هر گوشه اي از آنها نصب شده است.

توربوشارژر وسيله اي است که مي تواند بدون آنکه وزن موتور را به مقدار قابل توجهي افزايش دهد، قدرت موتور را بسيار بالا ببرد و به همين دليل است که از چنين محبوبيت گسترده اي برخوردار است!

در اينجا قصد داريم بفهميم که توربوشارژر چگونه مي تواند بدون آنکه تغيير چنداني در وضعيت فيزيکي موتور ايجاد کند، قدرت را به مقدار بسيار زيادي افزايش دهد. هم چنين خواهيم ديد دريچه هاي خروجي، پره هاي سراميکي توربين، مجراهاي عبور گاز چگونه کارآيي سوپر شارژر را بهبود مي بخشند.

توربوشارژر چيست؟

توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است که هوا را با فشار زياد به درون سيلندر مي دمد. همان طور که مي دانيد، هنگامي که پيستون در حالت عکسش قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور ديزلي، هوا) را به درون سيلندر مي مکد. هر چه فشار هوا بيشتر باشد مقدار مولکولهاي هوا بيشتر خواهد بود، و باتبع مخلوط هوا و سوخت بيشتري در سيلندر جاي خواهد گرفت. هر چه سوخت بيشتر باشد، قدرت ناشي از احتراق هم بيشتر خواهد بود.

بدين ترتيب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بيشتري نسبت به موتور معمولي توليد مي کند. توربوشارژر به سادگي مي تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، يعني با قدرت مساوي، خودروي مجهز به توربو شارژر از موتوري با وزن و حجم کمتر سود مي برد، در نتيجه حجم و وزن خودرو نيز کمتر مي شود و اين بدان معني است که شتاب خودروي مجهز به توربوشارژر بيشتر است و سريع تر به سرعت مناسب دست پيدا مي کند.

اما توربوشارژر قدرت لازم براي فشرده کردن هواي ورودي را از کجا تأمين مي کند؟ در نوع ابتدايي توربوشارژر (که سوپر شارژر نام دارد)، قدرت مورد نياز از ميل لنگ گرفته مي شد، يعني بخشي از توان توليدي خودرو صرف فشرده سازي هواي ورودي مي شد.

ولي در نوع پيشرفته تر که همان توربوشارژر است، از فشار گاز خروجي اگزوز استفاده مي شود. گازهاي خروجي اگزوز داغ هستند و مي توان از انرژي جنبشي، سرعت و فشار آنها براي چرخاندن يک توربين استفاده کرد. اين توربين هم يک پمپ هوا را مي گرداند و در نهايت، پمپ، هوا را فشرده کرده به درون سيلندر مي فرستد. توربين نصب شده در مسير گازهاي خروجي گاه به سرعت 150 هزار دور در دقيقه مي رسد که بيش از 30 بار سريع ر از دور موتور اغلب خودروهاي امروزي است.

دماي اين توربين هم به دليل تماس با گازهاي داغ خروجي بسيار بالاست. اين دو عامل موجب مي شوند توربين از فناوري پيشرفته اي برخوردار باشد تا بتواند کارآيي و دوام خود را تا مدت ها حفظ کند.

يک نگاه آماري

توربوشارژرهاي رايج مي توانند هوا را به فشار 40 تا 55 کيلوپاسکال بيشتر از هواي محيط برسانند. از آنجايي که فشار هواي سطح دريا 100

کيلوپاسکال است، مشخص مي شود که توربوشارژر تقريباً 50% هواي بيشتر وارد سيلندر مي کند. بنابراين انتظار مي رود که قدرت هم تا پنجاه درصد افزايش يابد. ولي به دليل برخي تلفات، اين افزايش قدرت بين 30 تا 40 درصد خواهد بود.

يکي از دلايل اين اتلاف به اين موضوع باز مي گردد که کار مورد نياز توربوشارژر رايگان نيست. هنگامي که گاز خروجي اگزوز توربين را مي چرخاند، بدان معني است که مقاومتي در برابر خروج گازها وجود دارد، پس پيستون بايد فشار بيشتري اعمال کند تا گاز تخليه شود و اين، بخشي از قدرت موتور را مصرف مي کند.