توربوشارژ ماشین چگونه کار می‌کند؟
سوالات زیادی در مورد نحوه کارکرد و عملکرد توربوشارژ ماشین و این که چه ویژگی خاصی را به خودروها اضافه می‌کند مطرح می شود؛ پاسخ به این سوالات با بررسی کامل اجزا و ساختار آن ممکن است. توربوشارژ یکی از فناوری‌های کلیدی در موتورهای خودروهاست که باعث بهبود عملکرد و کارایی آنها می‌شود. این سیستم بر اساس افزایش فشار و حجم هوای وارد موتور عمل می‌کند. در یک موتور درون‌سوز، هوا و سوخت به طور مخلوطی وارد سیلندر می‌شوند و سپس با استفاده از جریان سوختی جهت احتراق ترکیب می‌شوند.
توربوشارژ از طریق استفاده از توربین و کمپرسور به موتور این امکان را می‌دهد که هوای بیشتری را فشرده کرده و وارد سیلندرهای موتور کند. این بهبود عملکرد موتور در نتیجه افزایش توان و شتاب و کاهش زمان شتاب‌دهی خودرو قابل‌مشاهده است. در ادامه بیشتر در این خصوص خواهیم گفت.
اجزای تشکیل‌دهنده توربوشارژ خودرو
توربوشارژ یک دستگاه پیچیده است که از اجزای مختلفی تشکیل شده است تا بتواند هوا را به موتور تزریق کرده و عملکرد آن را بهبود بخشد. این اجزا با همکاری هم به موتور امکان افزایش حجم هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت را می‌دهند و باعث افزایش توان و کارایی کل موتور می‌شوند.
۱٫ توربین: توربین یک پره‌های چرخشی است که به وسیله گازهای خروجی از موتور دور می‌زند. این گازها از احتراق سوخت در سیلندرهای موتور به وجود می‌آیند و انرژی کینتیکی آنها توربین را به چرخاندن می‌آورد.
۲٫ کمپرسور: کمپرسور نیز یک پره دارای پره‌های چرخشی است که هوای خارجی را فشرده می‌کند. این هوا سپس به سیلندرهای موتور هدایت می‌شود. فشرده‌سازی هوا توسط کمپرسور باعث افزایش فشار آن می‌شود.
۳٫ واکنش‌گر (Intercooler): واکنش‌گر یک سیستم خنک‌کننده است که در مسیر هوای فشرده به کمپرسور واقع شده است. این سیستم به‌منظور کاهش دمای هوای فشرده استفاده می‌شود، زیرا هوای سردتر دارای چگالی بیشتری است که افزایش کارایی موتور را تسهیل می‌کند.
۴٫ والوها و سیستم تنظیم فشار: والوها و سیستم تنظیم فشار به کنترل جریان گازها و هوا در داخل سیستم توربوشارژ کمک می‌کنند. این اجزا به میزان فشار و جریان هوا کنترل شده و تنظیم می‌شوند تا عملکرد بهینه را به ارمغان آورند.
نحوه عملکرد توربوشارژ ماشین
توربوشارژ یک تکنولوژی مهم در خودروهای امروزی است که به‌منظور افزایش قدرت و کارایی موتورهای داخل سوخت استفاده می‌شود. این سیستم با اصطلاحاتی مانند “توربو” یا “توربوشارژ” شناخته می‌شود. اصل کار این سیستم بر اساس افزایش فشار هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت در موتور می‌باشد.
در یک موتور احتراق داخلی، هوا و سوخت به طور مخلوطی وارد سیلندر می‌شوند و سپس با استفاده از شراره جهت احتراق ترکیب می‌شوند. توربوشارژر از طریق استفاده از توربین و کمپرسور به موتور این امکان را می‌دهد که هوای بیشتری را فشرده کرده و وارد سیلندرهای موتور کند. این کار باعث افزایش حجم هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت می‌شود و در نتیجه توان و عملکرد موتور به طور محسوسی افزایش می‌یابد. از مزایای دیگر توربوشارژر می‌توان به کاهش مصرف سوخت در موتورهای توربوشارژ اشاره کرد، زیرا موتور با تولید قدرت بیشتر می‌تواند با سرعت کمتری کار کند.
مراحل عملکرد سیستم توربوشارژ
۱٫ خروجی گازهای احتراق از سیلندرهای موتور
۲٫ ورود گازهای خروجی به توربین
۳٫ چرخش توربین به علت فشار گازهای خروجی
۴٫ چرخش کمپرسور به علت چرخش توربین
۵٫ فشرده‌سازی هوا توسط کمپرسور
۶٫ ورود هوای فشرده به موتور
۷٫ افزایش فشار و دما در سیلندرهای موتور
۸٫ احتراق سوخت در موتور و تولید انرژی
مزایای استفاده از سیستم‌های توربوشارژ ماشین
این سیستم امروزه در بیشتر خودروهایی که در خیابان می‌بینید استفاده می شود و دارای خصیصه‌ها و ویژگی‌های کلیدی مهم است؛
• افزایش توان و عملکرد: سیستم توربوشارژ با افزایش فشار و حجم هوای وارد موتور، منجر به افزایش توان و عملکرد موتور می‌شود که بهبود قابل‌توجهی در عملکرد خودرو ایجاد می‌کند.
• کاهش مصرف سوخت: با افزایش توان موتور و استفاده بهینه از هوا و سوخت، سیستم توربوشارژ می‌تواند مصرف سوخت را کاهش دهد. این امر بهبودی قابل‌توجه در بهره‌وری سوخت و کاهش مصرف سوخت را به ارمغان می‌آورد.
• کاهش انتشارات آلاینده: با بهبود کارایی سوخت و کاهش مصرف سوخت، سیستم توربوشارژ به کاهش انتشارات آلاینده‌های محیط زیستی؛ مانند دی‌اکسیدکربن (CO2) کمک می‌کند.
• افزایش کارایی در ارتفاعات: در ارتفاعات بالا که فشار هوا پایین‌تر است، موتورهای با توربوشارژ بهتر عمل می‌کنند نسبت به موتورهای غیر توربوشارژ، زیرا توربوشارژ قادر است فشار هوای مورد نیاز را حفظ کند و عملکرد موتور را حفظ کند.
• تجربه رانندگی بهتر: با افزایش توان و عملکرد موتور، رانندگی با خودروی توربوشارژ شیوه‌ای جذاب‌تر و هیجان‌انگیز‌تر می‌شود، زیرا موتور قادر به ارائه عملکرد قوی‌تر و پرقدرت‌تر می‌باشد.
معایب و مشکلات توربوشارژ ماشین
به‌هرحال در کنار تمامی ویژگی‌های مثبت و مزیت‌هایی که خودروهای توربوشارژ دارند، یک سری مشکلات نیز برای این قابلیت تعریف شده است؛
• تأخیر در پاسخگویی (توربو لگ): یکی از معایب اصلی موتورهای توربوشارژ، تأخیر در پاسخگویی آنها به فشار گاز پدال گاز است. این اتفاق به دلیل نیاز به زمان برای دوران و حرکت توربین و کمپرسور توربوشارژ رخ می‌دهد که باعث ایجاد احساسی به نام “توربو لگ” می‌شود.
• سیستم پیچیده‌تر: موتورهای توربوشارژ دارای سیستم‌های پیچیده‌تری نسبت به موتورهای غیر توربوشارژ هستند. این بدان معناست که نیاز به نگهداری و خدمات بیشتری دارند، همچنین هزینه تعمیر و نگهداری آنها نیز ممکن است بیشتر باشد.
• گرمایش بیشتر موتور: استفاده از توربوشارژ می‌تواند منجر به گرمایش بیشتر موتور شود. این گرما ممکن است نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده بیشتری داشته باشد و بهره‌وری موتور را کاهش دهد.
• سوخت مصرفی بیشتر در شرایط بارکم: در شرایطی که موتور به بار کمی وارد شود، توربوشارژ هنوز فشار کافی را ایجاد نکرده و ممکن است سوخت بیشتری مصرف کند تا فشار و حجم هوای لازم برای احتراق را به دست آورد.
تفاوت خودروهای توربوشارژ و معمولی
تفاوت اصلی بین خودروهای توربوشارژ و خودروهای معمولی در سیستم توربوشارژ است که در موتورهای توربوشارژ از یک توربوشارژر استفاده می‌شود تا هوا را به موتور فشرده کند و افزایش قدرت و عملکرد موتور را ایجاد کند. این در حالی است که در موتورهای معمولی، هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت به طور مستقیم توسط موتور جذب می‌شود بدون استفاده از هیچ‌گونه فشرده‌سازی. به‌عبارت‌دیگر، موتورهای توربوشارژ می‌توانند به طور مؤثر‌تر از موتورهای معمولی توانایی افزایش توان و عملکرد را داشته باشند، به‌خصوص در شرایطی که نیاز به توان بیشتری دارند؛ مانند رانندگی در کوهستان یا انجام سرعت‌های بالا.
از دیگر تفاوت‌ها می‌توان به نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده بیشتر در موتورهای توربوشارژ اشاره کرد به دلیل افزایش گرمای تولید شده در فرآیند فشرده‌سازی هوا. همچنین، موتورهای توربوشارژ ممکن است به‌عنوان نتیجه‌ای از فشرده‌سازی هوا و افزایش فشار در سیلندرها، نیاز به سوخت با کیفیت بالاتر یا استفاده از سوخت با اکتان بالاتر داشته باشند. در مقابل، خودروهای معمولی نیازی به این نوع سوخت خاص ندارند و می‌توانند از سوخت رایج استفاده کنند.
سخن پایانی
در این راهنما، در مورد این که چطور توربوشارژ ماشین‌ها کار می‌کند صحبت کردیم؛ توربوشارژ یک سیستم کلیدی در موتورهای خودرو است که باعث بهبود عملکرد و کارایی آنها می‌شود. این سیستم بر اساس افزایش فشار و حجم هوای وارد موتور عمل می‌کند. هوا و سوخت به طور مخلوطی وارد سیلندر موتور می‌شوند و سپس با استفاده از شراره جهت احتراق ترکیب می‌شوند.
توربوشارژ از طریق توربین و کمپرسور به موتور این امکان را می‌دهد که هوای بیشتری را فشرده کرده و وارد سیلندرهای موتور کند. با فشرده‌سازی هوا، این سیستم می‌تواند حجم هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت را افزایش دهد که در نتیجه توان و عملکرد موتور به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.
با این روش، موتورهای توربوشارژ توانایی ارائه توان بیشتر، کاهش مصرف سوخت، و کارکرد بهینه‌تر را به ارمغان می‌آورند، اما برخی معایب مانند تأخیر در پاسخگویی و پیچیدگی بیشتر در سیستم نیز وجود دارد. به‌طورکلی، توربوشارژ با بهینه‌سازی عملکرد موتور، افزایش کارایی و بهره‌وری خودروها را فراهم می‌کند.
