نحوه عملکرد توربو شارژر

نحوه عملکرد توربو شارژر

توربو شارژ ها، که قطعات حیاتی در بسیاری از موتورهای احتراق داخلی هستند، با استفاده از گازهای خروجی اگزوز که از موتور خارج می شوند، یک توربین را چرخانده و هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند. این فرآیند باعث می شود که مقدار بیشتری اکسیژن در دسترس سوخت قرار گیرد، که به نوبه خود باعث افزایش قدرت و گشتاور موتور می شود.

هوای فشرده شده که توسط توربو شارژ تولید شده، به موتور اجازه می دهد تا مقدار بیشتری سوخت را بسوزاند. که باعث می شود که موتور قدرت خروجی بیشتری تولید کند. به عبارت دیگر، با استفاده از توربو شارژ، موتور می تواند با استفاده از مقدار یکسان سوخت، قدرت بیشتری تولید کند.

شیوه عملکرد توربو شارژر

توربو شارژ یک دستگاه بسیار پیچیده و دقیق است که از چندین قطعه اصلی تشکیل شده است:

توربین

این قسمت از توربو شارژ شامل یک پروانه چرخان است که توسط گازهای داغ خروجی از اگزوز به حرکت در می آید. این گازها با فشار بالا از طریق توربین عبور می کنند و باعث چرخش آن می شوند.

کمپرسور

کمپرسور نیز یک پروانه چرخان است که توسط توربین به حرکت در می آید. وظیفه اصلی کمپرسور فشرده سازی هوای ورودی به موتور است. با فشرده سازی هوا، مقدار بیشتری اکسیژن وارد سوخت می شود که باعث افزایش قدرت خروجی موتور می شود.

پوسته

پوسته یک محفظه است که توربین، کمپرسور و سایر اجزای داخلی توربوشارژ را در خود جای می دهد. این قطعه از توربو شارژ به عنوان یک محافظ برای اجزای داخلی عمل می کند.

هواکش

هواکش یک مجرایی است که هوای ورودی را به کمپرسور هدایت می کند. این قطعه از توربو شارژ باعث می شود هوا به طور مستقیم و با سرعت بالا به کمپرسور برسد.

لوله های ورودی و خروجی

این لوله ها هوای فشرده شده را از کمپرسور به موتور و گازهای خروجی را از توربین به اگزوز هدایت می کنند. این قطعات از توربو شارژ باعث می شوند هوا و گازها به طور کارآمد و بدون اتلاف به مقصد برسند.

واستگاه خنک کننده

در برخی از موارد، یک واستگاه خنک کننده برای خنک کردن هوای فشرده شده قبل از ورود به موتور استفاده می شود. 

نحوه عملکرد توربو شارژر

مرحله مکش: در این مرحله، پیستون ها به سمت پایین حرکت می کنند و مخلوط هوا و سوخت از طریق دریچه های ورودی به داخل سیلندرها کشیده می شود.

مرحله فشرده سازی: دریچه های ورودی بسته می شوند و پیستون ها به سمت بالا حرکت می کنند و مخلوط هوا و سوخت را فشرده می کنند.

مرحله احتراق: شمع جرقه می زند و مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود. این احتراق نیرویی ایجاد می کند که پیستون ها را به سمت پایین حرکت می دهد.

مرحله تخلیه: دریچه های خروجی باز می شوند و گازهای داغ حاصل از احتراق از طریق اگزوز خارج می شوند.

مرحله توربوشارژ: گازهای داغ خروجی از اگزوز به توربین برخورد می کنند و آن را به چرخش در می آورند.

مرحله فشرده سازی هوا: توربین به کمپرسور متصل است و چرخش آن کمپرسور را نیز به چرخش در می آورد. کمپرسور هوا را فشرده می کند.

هوای فشرده شده: هوای فشرده شده از طریق لوله های ورودی به موتور هدایت می شود.

مرحله احتراق قوی تر: در مرحله بعد، مخلوطی از هوای فشرده شده و سوخت بیشتر به داخل سیلندرها کشیده می شود. در مرحله احتراق، احتراق قوی تر و تولید نیروی بیشتر را به همراه دارد. 

این نیرو باعث می شود موتور با قدرت بیشتری کار کند. این فرآیند باعث می شود توربو شارژ قدرت خروجی موتور را افزایش دهد. 

مزایای توربو شارژر

افزایش قدرت و گشتاور: توربو شارژها با فشرده سازی هوای ورودی به موتور، مقدار بیشتری اکسیژن را در دسترس سوخت قرار می دهند. این امر باعث افزایش قدرت و گشتاور موتور می شود، که به نوبه خود باعث افزایش قدرت خروجی می شود.

کاهش مصرف سوخت: توربو شارژها می توانند به کاهش مصرف سوخت کمک کنند. با فشرده سازی هوا، موتور می تواند با دور موتور پایین تر به قدرت و گشتاور مورد نیاز دست یابد. این امر باعث می شود موتور با کارایی بیشتری کار کند و در نتیجه مصرف سوخت را کاهش دهد.

پاسخگویی سریعتر: توربو شارژها باعث می شوند موتور به فشار پدال گاز سریعتر پاسخ دهد. این امر به ویژه در شتاب گیری و رانندگی در سربالایی مشهود است. با افزایش سرعت پاسخگویی، راننده می تواند به طور قابل توجهی بهتر و با کنترل بیشتری رانندگی کند.

اندازه و وزن کوچکتر: موتورهای توربوشارژ معمولاً از موتورهای مشابه با تنفس طبیعی کوچکتر و سبک تر هستند. این امر می تواند به بهبود هندلینگ و تعادل خودرو کمک کند. 

با کاهش وزن موتور، خودرو می تواند با کارایی بیشتری حرکت کند و همچنین به کاهش مصرف سوخت کمک می کند. توربو شارژها با وجود مزایای زیادی که دارند، چندین معیب نیز دارند:

هزینه: موتورهای توربوشارژ معمولاً از موتورهای مشابه با تنفس طبیعی گران تر هستند. این هزینه شامل هزینه خرید اولیه توربو شارژ، هزینه نصب و هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود.

پیچیدگی: موتورهای توربوشارژ دارای اجزای بیشتری نسبت به موتورهای مشابه با تنفس طبیعی هستند. این اجزا نیاز به مراقبت و نگهداری بیشتری دارند و در صورت خرابی، ممکن است تعمیر یا تعویض آنها هزینه بر باشد.

تأخیر توربو: تأخیر توربو یکی از مشکلات رایج توربو شارژها است. این تأخیر، زمانی که بین فشار دادن پدال گاز توسط راننده و رسیدن موتور به قدرت کامل خود وجود دارد، رخ می دهد. این مسئله می تواند باعث شود رانندگی با خودرو کمی نامطمئن و پیش بینی ناپذیر باشد.

با این حال، با پیشرفت های اخیر در تکنولوژی توربو شارژ، برخی از این معایب به مرور زمان کاهش یافته اند. برای مثال، تکنولوژی های جدید توربو شارژ می توانند تأخیر توربو را به حداقل برسانند. همچنین، با استفاده از مواد و تکنیک های ساخت جدید، عمر طولانی تری برای توربو شارژها فراهم شده است.

سوالات رایج

توربو شارژر به چه اجزایی نیاز دارد تا درست کار کند؟

برای نحوه عملکرد توربو شارژر، به روغن‌کاری مناسب نیاز دارد تا اجزای داخلی آن، مانند بلبرینگ‌ها، روانکاری شوند و از سایش جلوگیری شود. همچنین، توربوشارژر به یک سیستم خنک‌کننده برای کنترل دمای بالای گازهای خروجی و جلوگیری از آسیب نیاز دارد.

چرا توربو شارژر به گازهای خروجی از اگزوز نیاز دارد؟

توربو شارژر از انرژی گازهای خروجی موتور که در نتیجه احتراق سوخت تولید می‌شود، برای چرخاندن توربین استفاده می‌کند. این روش به توربوشارژر این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به انرژی اضافی از موتور، به افزایش فشار و حجم هوای ورودی به موتور بپردازد