یکی از اقدامات صورت گرفته در دهه 80 میلادی برای تقویت سیستم احتراق، متراکم سازی هوای ورودی به سیلندر می باشد که توسط فردی آلمانی به نام گوتلیب دایمر با عنوان توربو شارژ معرفی شد. اختراع موتور های توربو شارژ به سال 1900 میلادی توسط آلفرد بلوچی بر می گردد که با قرار گیری یک توربین در یک منیفولد حلزونی، موجب چرخش توربین ها شده و با فشرده سازی هوا ورودی به موتور، راندمان آن را افزایش داده و در واقع عملکردی مانند کمپرسور را ارائه می دهد. اولین استفاده از موتور پرخوران مربوط به هواپیما های جنگنده در طی جنگ جهانی اول می باشد و پس از چندین دهه از آن ها در صنعت هوایی و اتومبیلی استفاده می شود. اولین مورد استفاده از موتور پرخوران در خودرو ها مربوط به سال 1962 توسط شرکت جنرال موتورز می باشد. در این مقاله ضمن تعریف موتور پرخوران و اجزای آن، نحوه عملکرد موتور های پرخوران را مورد بررسی قرار داده و با مزایا و معایب موتورهای مجهز به توربو شارژ آشنا می شویم.

موتور توربو شارژ چیست؟

کارخانه های خودرو سازی در جهت بالا رفتن افزایش راندمان و بازده موتور و جبران کمبود هوا در سیلندر خودرو اقدام به بالا بردن حجم موتور نموده اند. در صورتی که با افزایش حجم موتور میزان مصرف سوخت به میزان چشم گیری بالا رفته و در نتیجه آلودگی هوا ینز بالا می رود. هم چنین راندمان پایین موتور را در پی دارد. به منظور رفع مشکل، دستگاه هایی به نام موتور توربو به منظور افزایش قدرت و توان موتور و بالا رفتن کیفیت سیستم احتراق معرفی شدند. موتور پرخوران در وقع کمپرسوری می باشد که وظیفه خود را از طریق مکش هوا انجام می دهد.

واژه اصلی، توربو شارژر بوده که به توربو شارژ معروف می باشد. نام دیگر این وسیله، توربو سوپر شارژ بوده که برای داشتن بازدهی بیشتر موتور، هوای ورودی موتور را در صورت ثابت نگه داشتن حجم موتور متراکم کرده و در نتیجه سیستم سوخت رسانی بهتر کار می کند.

اجزای موتور توربو شارژ

موتور توربو شارژ در فارسی به کلمه پرخوران ترجه شده و هدف از طراحی آن ها، قدرتمند موتور ها و داشتن بازده بالا در عین حجم کم و سبک بودن است. موتور پرخوران از بخش های مختلفی تشکیل شده که هر یک وظیفه مشخصی بر عهده دارند.

اجزای موتور توربو شارژ عبارتند از:

  1. توربین: توربین در موتور پرخوران، وظیفه فعال کردن کمپرسور را بر عهده داشته و پس از منیفولد دور قرار گرفته است. به گردش در آمدن توربین به دلیل خروج گاز های اگزوز می باشد.
  2. کمپرسور: کمپرسور یکی دیگر از اجزای موتور توربو می باشد که برای فشرده کردن و متراکم سازی هوای ورودی به موتور مورد استفاده قرار گرفته و به وسیله توربین به چرخش درآمده و باعث ورد هوا به موتور می شود.
  3. شفت میانی: اتصال بین توربین و کمپرسور از طریق شفت میانی انجام می شود.
  4. وست گیت: وست گیت یکی از اجزای موتور توربو بوده که به منظور کنترل کردن بوست تولید شده در دو نوع اینترنال و اکسترنال مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت دو نوع وست گیت شاره شده به محل نصب آن ها مربوط می شود. وست گیت اینترنال روی توربین پرخوران نصب می شود. در حالی که وست گیت اکسترنال روی اتصالات خروجی نصب می گردد. این قطعه مانع از گردش بیش از حد توربو در هنگام بالا رفتن بیش از حد بوست می شود. این کار را با باز کردن یک مسیر بای پس برای هوا انجام می دهد.
  5. بلو آف: سوپاپی در موتور توربو شارژ قبل از دریچه گاز قرار گرفته و نقش مهمی بر عهده دارد با نام بلو آف یا Blow Off Valve شناخته می شود. این قطعه به اختصار به صورت BOV شناخته و معرفی می شود. بلو آف در زمان رها کردن پدال گاز پس از شتاب گیری، پس از بسته شدن دریچه گاز از آسیب دیدن اتصالات و دریچه گاز جلوگیری کرده و هوای اضافی راب ه بیرون منتقل می کند. عملکرد صحیح موتور توربو به قطعه بلو آف بستگی دارد.

موتور پرخوران چگونه عمل می کند؟

حال که با موتور توربو شارژ و اجزای آن آشنا شدیم، نبوت به آشنایی با نحوه عملکرد موتور پرخوران می شود. موتور توربو که از دو پنکه متصل بهم تشکیل شده است توسط یک شافت میله ای بهم وصل شده به طوری که چرخش یکی باعث چرخش پنکه دوم می شود. با تولید گاز داغ توسط سیلندر ها و خروج آن، توربین چرخیده و پنکه ای که رد سر راه این توربین قرار دارد می چرخد. در ادامه شافت و پنکه دوم شروع به چرخش می کند. پنکه دوم که با نام کمپرسور شناخته می شود در جلو ورودی موتور نصب شده و با داخل فرستادن هوا به سیلندر ها وظیفه خود را تکمیل می کنند.

موتور های توربو شارژ در دور های بالا کاربرد داشته و با ایجاد خلا نسبی، موجب وارد شدن هوا به داخل سیلندر می شود و معمولا موتور های پرخوران در دور های پایین عملکرد خوبی ندارد.

نکات رانندگی با موتور مجهز به توربو

یکی از نکاتی که باید در استفاده از موتور های توربو به آن دقت داشت، نکات رانندگی با موتور مجهز به پرخوران می باشد. با وجود ساختار پیجیده و مزایای گسترده استفاده از توربو شارژر باید در رانندگی دقت لازم را صرف نموده تا مانع از آسیب زدن به قطعات دیگر موتور خودرو شود. اولین نکته، عدم فشردن ناگهانی پدال گاز برای روشن کردن خودرو می باشد. در ابتدا باید زمانی را به گرم شدن روغن موتور اختصاص داده و با بالا رفتن دمای آن و رسیدن به تمام قسمت های مختلف موتور و قرار گیری صحیح شفت موتور، اتومبیل را به حرکت درآورد. در غیر این صورت لازم است هزینه زیادی را برای تعمیر موتور خودرو پرداخت.

نکات رانندگی با موتور مجهز به توربو​

هم چنین خاموش کردن اتومبیل مجهز به موتور توربو شارژ، نیازمند توجه زیادی می باشد. ناگهانی خاموش کردن موتور پس از طی کردن مسافت طولانی منجر به کاهش ویسکوزیته موتور شده و در پی آن مشکلات زیادی را به همراه دارد. روش صحیح خاموش کردن موتور به این صورت است که باید لحظاتی را برای کاهش دمای روغن موتور و خنک شدن شفت منتظر ماند و سپس اقدام به خاموش کردن اتومبیل نمود. هم چنین از فشردن چندین باره پدال گاز و خاموش کردن خودرو به دلیل وارد شدن آسیب های جدی به موتور بپرهیزید. انجام سرویس های دوره ای به عدم ایجاد مشکل در ساختار خودرو های مجهز به موتور پرخوران کمک می کند.

انواع موتور پرخوران

موتور های توربو شارژ بسته به مورد استفاده، تجهیزات درونی، قیمت و نحوه کارکرد به انواع مختلفی دسته بندی می شوند. انواع موتور پرخوران عبارتند از:

  1. تک توربو: موتور های تک توربو یکی از معمولی ترین نمونه های موتور های توربو شارژ بوده که اکثریت افراد با شنیدن نام موتور توربو به یاد این موتور ها می افتند. این موتور ها یکی از ساده ترین و ارزان ترین انواع موتور پرخوران می باشد که با تغییر در گشتاور های آن می تواند در موارد زیادی کاربرد داشته باشد. از مزایای استفاده از موتور تک توربو می توان به افزایش راندمان موتور در موتور های کوچک اشاره کرد. در حالی که در موتور های بزرگ تر عملکرد خوبی نداشته و تاخیر را می توان به راحتی مشاهده کرد.
  2. جفت توربو: موتور های جفت توربو نسبت به نمونه قبل، دارای دو توربو بوده که با نام توربو دو قلو نیز شناخته می شود. استفاده از دو عدد توربو باعث شده است یکی از آن ها در در پایین و دیگری در گشتاور بالا مورد استفاده قرار گیرد. نحوه قرار گیری دو توربو باعث شده است که موتور های جفت توربو به دو دسته مجزا جفت توربو موازی و جفت توربو متوالی تقسیم شوند. موتور های جفت توربو در موتور های 6 سیلندر و 8 سیلندر کاربرد دارد.
  3. جفت توربو اسکرول: جفت توربو اسکرول یکی دیگر از انواع موتور توربو شارژ بوده که سیلندر های موتور بین دو توربو تقسیم می شود. در این حالت موجب پیچیده شدن موتور شده و هم چنین هوای وارد شده به سیلندر ها، تمیز تر و فشرده تر می باشد. به طور مثال اگر یک موتور 4 سیلندری را در نظر بگیرید. توربو اول به شارژ سیلندر 1 و 2 پرداخته و سیلندر 3 و 4 توسط توربو دوم تقویت می شوند.
  4. توربو شارژ برقی: با پیشرفت صنعت موتور ها و معرفی موتور برقی باعث از بین رفتن معایب مربوط به توربو عادی شده و تاخیر در عملکرد آن ها به طور کلی از بین رفته است. سیستم پرخوران برقی با راه اندازی کمپرسور ها سیستم پیچیده تر و گران قیمتی دارد.

مزایای توربو شارژ

استفاده از توربو شارژ در خودرو مزایای مختلفی دارد. مزایای توربو شارژ عبارتند از:

  • استفاده از توربو شارژ در موتور های بنزینی و دیزلی
  • کاربرد در انواع وسایل نقلیه مانند خودرو، کامیون و اتوبوس
  • کم شدن آلودگی سوختی
  • افزایش انرژی و راندمان موتور
  • صرفه جویی در میزان مصرف سوخت خودرو تا 10 درصد

معایب توربو شارژ

با وجود عملکرد مناسب و داشتن مزایای گسترده استفاده از توربو شارژ، لازم است با معایب آن ها نیز آشنا شویم. معایب توربو شارژ شامل موارد زیر است:

  • بالا بودن هزینه تعمیر و نگهداری موتور
  • ساختار پیچیده
  • کاهش طول عمر قطعات موتور
  • داشتن تاخیر در کار موتور توربو شارژ