نگاهی کوتاه به سیر تکامل توربوشارژر
خودرو › سایر
- 98/01/25
توربوشارژرها در سال‌های اخیر محبوبیت زیادی بین خودروسازان پیدا کرده‌اند؛ به‌همین‌دلیل، روند تکاملی آن‌ها نیز با سرعت و شدت بیشتری طی می‌شود.در دنیای پیشرانه‌های احتراق داخلی، توربوشارژرها نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده این پیشرانه‌ها ایفا می‌کنند. استفاده از توربوشارژر این امکان را می‌دهد تا پیشرانه‌هایی کوچک‌تر و سبک‌تر و کم‌مصرف‌تر با قدرت بیشتر تولید شود. توربوشارژر در پیشرانه‌های دیزلی نیز هنگام نیاز موتور به هوای زیاد برای مخلوط سوخت و هوا کمک می‌کنند.
درابتدا، پیشرانه‌ها به‌صورت تنفس‌طبیعی استفاده می‌شدند. در هر پیشرانه‌ی تنفس‌طبیعی، هیچ سیستمی برای ارسال هوای بیشتر به داخل موتور وجود ندارد. بنابراین، تنها راه باقی‌مانده در این پیشرانه‌ها افزایش حجم موتور بود؛ همان‌طور که آمریکایی‌ها ضرب‌المثلی دارند با این مضمون: هیچ‌چیز جای حجم موتور را نمی‌گیرد.
ارسال هوای بیشتر به درون پیشرانه باعث سوختن سوخت بیشتری می‌شود و انرژی بیشتری آزاد می‌کند. در سیستم توربوشارژر، وقتی راننده پای خود را روی پدال گاز فشار می‌دهد، گازهای داغ خروجی از سوپاپ اگزوز وارد قسمت گرم توربو می‌شوند. این گازها سرعت بسیاری سریعی دارند و می‌توانند دور توربین توربو را در کسری از ثانیه تا ۳۰۰,۰۰۰ دوربردقیقه نیز افزایش دهند.
در سمت دیگر توربو که به آن «قسمت سرد» می‌گویند، کمپرسوری قرار دارد که با چرخیدن هوا را می‌مکند و فشرده می‌کند. تا اینجای کار ایده‌ی توربوشارژر بسیار خلاقانه جلوه می‌کند و حتما با خود می‌گویید این ایده کاملا بی‌نقص است و از گازی که هدر می‌رود، انرژی تولید می‌کنیم؛ اما این‌طور نیست.
وقتی راننده پای خود را از روی پدال گاز برمی‌دارد، توربو همچنان در‌حال چرخش و ارسال هوای فشرده به‌سمت موتور است. این حالتِ این فشار اضافی می‌تواند آسیب‌زننده باشد؛ به‌همین‌دلیل دو سوپاپ اطمینان در مدار توربو تعبیه شده‌اند تا این فشار اضافی را تخلیه کنند. زمانی‌که راننده دوباره پدال گاز را بفشارد، هر دو این سوپاپ‌ها بسته می‌شوند. مسئله‌ی دیگر تأخیر توربوشارژر است. این سیستم به‌صورت آنی عمل نمی‌کند و ابتدا باید پیشرانه کمی دور بگیرد تا گازهای خروجی سرعت کافی برای راه‌اندازی توربوشارژر داشته باشند.
توربوشارژرهای امروزی بازده فراوانی دارند. میزان تأخیر در توربوشارژرهای جدید به‌حداقل رسیده و این کار به‌کمک کوچک‌کردن ابعاد قطعات متحرک توربوشارژر به‌دست آمده‌اند. همچنین، برینگ‌های پیشرفته و طراحی پیشرفته‌ی توربین نیز به کاهش تأخیر توربو کمک کرده است. مدل‌های مختلفی از توربوشارژرها طراحی شده‌اند. برای مثال، در توربو‌های دومجرایی (Twin-Scroll) دو مجرا برای ورود گاز به توربوشارژر وجود دارد تا واکنش آن سریع‌تر شود.
توربوشارژرهای دیگر با نام متغیر (VGT) شناخته می‌شوند. این توربوها تأخیر را به‌حداقل ممکن می‌رسانند؛ اما قیمت گران‌تری دارند. توربوشارژرهای متغیر بیشتر در خودروهای دیزلی استفاده می‌شوند؛ چون با دمای کمتر گاز اگزوز این خودروها هم‌خوانی بیشتری دارند. راه‌های دیگری نیز برای افزایش بازده‌ی پیشرانه‌های توربوشارژر وجود دارد؛ مانند استفاده از دو عدد توربوشارژر. در این روش، یک توربوشارژر کوچک برای دورهای پایین و یک توربوشارژر بزرگ برای دورهای بالا روی پیشرانه نصب می‌شود.
بی‌ام‌و یکی از نخستین خودروسازانی است که به‌صورت گسترده از توربوشارژرها استفاده کرد. همچنین، این خودروساز اولین‌بار در سال ۲۰۱۱ توربوشارژر دومجرایی را در پیشرانه‌های ۲ لیتری خود به بازار عرضه کرد. در این پیشرانه، از منیفولد اگزوز فولادی برای کاهش هزینه‌ها استفاده شده است. توربوشارژرهای دومجرایی مزایای توربوشارژرهای متغیر را با قیمت کمتری به‌همراه دارند.
