لطفا منتظر بمانید...

زمان تقریبی مطالعه مقاله :5 دقيقه

هر آنچه که نیاز است در مورد توربوشارژر بدانید!

هیچگاه اختراعات بشر بی نقص نبوده است و همواره این اختراعات و ابتکارات در جهت بهبود گام برداشته است. برای مثال سیستم پیشرانه ی احتراق داخلی ( موتور یک خودرو) را درنظر بگیرید. شاید در ابتدا به این فکر کنید که این پیشرانه یا موتور، توانایی به حرکت در آوردن وسیله ای را دارد که سفر کردن را برای شما چه در روی زمین و چه در آسمان میسر و راحت تر کرده و همین امر بسیار با ارزش است. اما به این نکته باید توجه داشت که همواره می توان موتوری را طراحی کرد که بتواند قدرت بیشتر تولید کند و در نتیجه شما بتوانید با سرعت بیشتری حرکت کنید و یا حتی موتوری طراحی شود که مصرف سوخت بسیار پایینی داشته باشد. یکی از راه های بهبود عملکرد موتورها یا همان پیشرانه ها، استفاده از توربوشارژرها است. در این سعی داریم تا به این بپردازیم که اساسا توربو شارژر چیست، چگونه عمل می کند و برای اولین بار چه کسی آن را اختراع کرد؟

 توربوشارژر

توربو شارژر چیست؟

در ابتدا باید گفت که موتورهای مورد استفاده در خودروها، از طریق سوزاندن سوخت در سیلندرها قدرت تولید می کنند. هوا، وارد هر یک از این سیلندرها می شود و با سوخت، ترکیب شده و سپس طی یک انفجار کوچک می سوزند. بدین ترتیب، پیستون به سمت بیرون حرکت می کند و شفت خودرو را به حرکت در می آورد که نتیجه ی آن به حرکت در آمدن چرخ های خودرو است. زمانی که پیستون، بار دیگر به داخل سیلندر باز می گردد، هوا و سوخت مازاد موجود در داخل سیلندر را به عنوان محصول خروجی وارد بخش اگزوز می کند.

بدین ترتیب میزان قدرت تولیدی یک خودرو به صورت مستقیم مرتبط با این قضیه است که این موتور، به چه سرعت قادر به سوزاندن سوخت است. به همین دلیل از نظر تئوریک توان ادعا کرد که هرچه تعداد سیلندرها بیشتر و سایز آن ها بزرگتر باشد، میزان سوخت بیشتری در هر لحظه سوزانده خواهد شد و به همین دلیل قدرت بیشتری توسط موتور خودرو، تولید خواهد شد. به همین دلیل است که اکثر خودروهای سوپر اسپرت دارای موتورهای 8 و یا 12 سیلندری هستند. البته یکی دیگر از گزینه های دیگر برای افزایش قدرت موتور، استفاده از توربوشارژر است. توربو شارژرموجب می شود تا هوای بیشتری وارد سیلندرها شود و در نتیجه سوخت با نرخ بیشتری سوزانده شود. به همین دلیل، توربوشارژر را می توان یک سیستم یا پکیج اضافی نسبتا ارزان و ساده دانست که سبب می شود تا قدرت بیشتری از همان موتور تولید شود.

 توربوشارژر

توربو شارژر چگونه عمل می کند؟

توربو شارژر، عملکردی شبیه به موتور جت دارد. موتور جت، هوای سرد را از قسمت جلو می مکد و آن را در قسمتی که قرار است با سوخت ترکیب شود، فشرده می کند. سپس هوای داغ را از قسمت عقب به بیرون پس می دهد. در حین عبور هوای داغ، این هوا از بین توربینی عبور می کند که به کمپرسور استفاده شده در قسمت جلوی موتور متصل است و قدرت تولید شده در توربین توسط کمپرسور، جهت فشرده کردن هوا، مورد استفاده قرار می گیرد.

این تقریبا مشابه عملکردی است که سیستم توربوشارژر در خودرو ایفا می کند. توربوشارژر خودرو با استفاده از گازهای خروجی از سیلندرها، توربینی را به حرکت در می آورد. قدرت تولید شده در توربین، صرف راه انداختن کمپرسور هوایی می شود که می تواند هوای بیشتری را وارد سیلندرها نماید و همین امر سبب می شود تا سوخت، با نرخ بیشتری در داخل سیلندرها سوزانده شود. به همین دلیل است که توربوشارژر موجب افزایش قدرت تولیدی موتور می شود.

توربوشارژر

سوپر شارژرها نیز عملکرد بسیار مشابه با توربو شارژرها را دارند با این تفاوت که توربین استفاده شده در سوپر شارژرها، خودرو از طریق میل لنگ به حرکت در می آید. این سیستم در مقایسه با توربو شارژر معمولا یک ضرر به حساب می آید چراکه در توربو شارژر از گازهای هدر رفته، برای به حرکت در آوردن توربین استفاده می شود در حالی که در سوپرشارژر بخشی از قدرت تولید شده توسط موتور، صرف به حرکت در آوردن توربین می شود.

در عمل، توربو شارژر، متشکل از دو فن کوچک بوده که بر روی یک شفت قرار گرفته اند و هر دو به صورت همزمان می چرخند. یکی از این فن ها، توربین نام دارد که در مسیر گازهای خروجی از سیلندرها قرار گرفته است. زمانی که گازها از داخل سیلندرها خارج می شود، موجب به حرکت درآمدن این توربین می شوند. فن دیگر، کمپرسور نام دارد که در دریچه ی ورودی هوای خودرو قرار می گیرد و با حرکت توربین، این کمپرسور نیز به حرکت در می آید. هوای بیشتری را به داخل سیلندرهای پیشرانه یا موتور خودرو هدایت می کند. اشکال این سیستم این است که با فشرده کردن هوا، دمای آن بالا می رود و هوای گرم تر، کمتر فشرده می شود و همین امر موجب پایین آمدن بازده در حین احتراق می گردد. برای رفع این مشکل از یک مبدل حرارتی برای خنک کردن هوای ورودی به پیشرانه استفاده می شود.

 توربوشارژر

چه کسی توربو شارژر را اختراع کرده است؟

آلفرد جی. بوچی، مهندس مکانیک که در کارخانه سوزلر (Gebruder Sulzer Engine) واقع در سوییس کار می کرد، را می توان مخترع سیستم توربوشارژر دانست. همانند مکانیزم توضیح داده شده برای عملکرد توربو شارژر، آلفرد جی بوچی نیز سیستمی طراحی کرده بود که با استفاده از گازهای خروجی از موتور توربینی به حرکت در می آمد و در نتیجه، باعث ورود هوای بیشتر و با نیروی بیشتر به داخل موتور می شد. وی، سیستم توربو شارژر را چندین سال قبل از جنگ جهانی اول طراحی کرد و در سال 1905 در کشور آلمان پتنت این سیستم به نام وی ثبت شد.

 

منبع: Explainthatstuff

دسته بندی مقالات

خودرو

موتور سیکلت

ماشین ‌آلات سنگین