توربوشارژ چیست؟

توربوشارژ چیست؟

توربو شارژر توسط آلفرد بوچی (سوئیسی) که مهندس مکانیک بود، اختراع و مورد استفاده قرار داده شد. اصلی‌ترین چالش برای اختراع توربو شارژر٬تولید موتورهایی با ابعاد کوچک و وزن کمتر با قدرت بیشتر بود.

بدین منظور توربینی ساخته شد تا انرژی (تلف شده) حاصل از خروج دود از اگزوز را به صورت بهینه مورد استفاده قرار دهد. توربو شارژر کمپرسوری است که با افزایش توان مکش هوای ورودی توسط موتور خودرو، موجب احتراق و توربو لنسturbulansبهتر سوخت و در نتیجه افزایش قدرت موتور می‌شود. این وسیله از دو توربین متصل به هم توسط یک شفت ساخته شده است.

یک توربین مستقیماً متصل به منیفولد دود است و توربین دیگری به وسیله لولهٔ رابط به منیفولد هوا متصل است. چون هوای ایجاد شده بشدت داغ می‌باشد٬قبل از ورود به سیلندر جهت احتراق٬در اثر ترکیب با بنزین دچار خودسوزی می‌شود. بدین منظور برای حل این مشکل از سیستم خنک‌کننده هوا به نام اینتر کولر که ما بین لوله رابط و منیفولد هوا نصب می‌شود استفاده می‌کنیم. این وسیله با کمک گازهای خروجی موتور کار می‌کند و بدون اتلاف انرژی فعالیت می‌کند. اینسامانه بر خلاف سوپر شارژر موجب کاهش قدرت موتور خودرو نمی‌گردد.

وظیفه توربو شارژ دمیدن هوا با فشار به داخل سیلندر می باشد توربوشارژ با این کار در خروج دود کمک کرده در ضمن توربوشارژ با این کار هوای بیشتری به  داخل سیلندر  تزریق می کند این کار توربوشارژ باعث بهتر پر کردن سیلندر خواهد شد و راندمان موتور افزایش می یابد.

تامین هوای بیشتر در واقع مهیا  ساختن اکسیژن  بیشتر برای  انجام احتراق بوده و این امر سبب احتراق بهتر سوخت در محفظه احتراق و در نهایت قدرت بیشتر موتور خواهد بود. در موتورهای دیزل دو زمانه از یک دمنده به همین منظور استفاده می شود که قبلا شرح داده شد. فشار هوای ارسالی توسط دمنده تنها اندکی از فشار جو  (فشار اتمسفر) بیشتر است و بنابراین اثر توربو شارژ را ندارد توربو شارژ نیروی خود را از دودهای خروجی موتور می گیرد.

تامین هوای موتور (توربوشارژ)

موتورهایی که توربو  شارژ ندارد به  عنوان موتورهای  بدون توربو شارژ یا موتورهای معمولی یاد می شوند زیرا در این موتورها به علت حرکت پیستون در  داخل  سیلندر  عمل مکش هوا به داخل سیلندرها انجام می شود به این ترتیب  هوای داخل  سیلندر با فشار جو  تامین می گردد حتی در شرایط  ایدال  فشار هوای  ورودی در داخل سیلندرها  به فشار  جو نمی رسد و در عمل به مقدار قابل توجهی کمتر از ان می باشد.

توربو شارژ جریان  هوای  ورودی به محفظه  احتراق را  تقویت  نموده و باعث افزایش فشار ان به نسب دو برابر فشار جو می گردد این امر سبب افزایش  قدرت خروجی  و گشتاور   موتور از ۲۵ تا ۴۰ درصد بسته به طراحی توربوشارژ و موتور می شود.

توربو شارژر

توربوشارژر  شامل یک  کمپرسور  و یک توربین می باشد  که هر دو  روی شفت  نصب شده اند و  توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود به این ترتیب انرژی این گازها که در صورت نبودن توربوشارژ تلف می شد برای چرخانیدن کمپرسور استفاده  می شود و هوای بیشتری برای سیلندرها موتور تامین می کند توربو شارژ دارای یک قسمت دوار (روتور) است که شامل یک شفت می باشد و یک سر ان توربین و سر دیگر ان یک کمپرسور نصب  شده است.

این قسمت دوار داخل یک پوسته قرار گرفته که دارای دو محفظه یکی توربین و دیگری برای کمپرسور می باشد گازهای خروجی موتور مستقیما وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه کمپرسور را با سرعت  بالایی  به چرخش  وا  می دارند از هوا از مرکز محفظه کمپرسور مکیده شده و تحت فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مرکز که  بواسطه  سرعت بسیار بالای چرخش کمپرسور ناشی  می شود به درون  موتور  رانده  می شود به  این  ترتیب  هوای بیشتری به داخل  سیلندر ارسال  می گردد.

اگر سوخت بیشتری به  داخل سیلندرها تزریق شود انرژی گازهای خروجی نیز افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربوشارژ نیز بالاتر می رود این امر سبب افزایش هوای تامین شده برای موتور می گردد.

اجزای توربوشارژ

اجزای توربو شارژ عبارتند از توربین در سمت راست و کمپرسور در سمت دیگر (بستگی به دید ) محور دوار در وسط حامل توربین و کمپرسور  می باشد و از داخل  دارای مجرایی است که در ان روغن به  منظور روغنکاری و خنک کاری  محور و یاتاقان  جریان دارد پوسته محفظه توربین دارای پره های ثابت می باشد که به عنوان نازل های حلقوی عمل می کنند گازهای خروجی موتور روی  پره های ثابت پوسته محفظه چرخیده و سپس با سرعت بسیار زیاد روی پره های توربین برخورد  می نماید.

انواع توربو شارژ

همه توربو شارژ ها به یک طریق عمل می کنند اما چگونگی ورود گازهای خروجی به داخل توربین متفاوت می باشد سه نوع توربوشارژ وجود دارد این سه  نوع عبارتند از نوع حلزونی ساده و نوع حلزونی با افزایش سرعت و نوع ضربانی

توربوشارژ حلزونی ساده

این نوع توربوشارژ دارای یک معبر تنها می باشد که گازهای خروجی موتور را به چرخ توربین منتقل می کند حلزون یک معبر مارپیچ در درون پوسته محفظه توربین می باشد که مقطع ان ثابت نبوده و کاهش می یابد.

این تغییر به دلیل ثابت  نگهداشتن  سرعت  گازهای خروجی  هنگام  عبور از طول حلزن می باشد گازهای خروجی به طور پیوسته از حلزون عبور کرده و وارد توربین می شوند گازها از میان پره های توربین عبور کرده  و باعث  چرخش  توربین شده و سپس  توربین  را  ترک و وارد  اگزوز  می شوند

چرخ  کمپرسور به همراه  توربین روی یک شفت نصب شده است  پره های  کمپرسور دارای انحنا بوده و تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز هوا را  فشرده می سازد  هوای فشرده  شده با سرعت زیاد و فشار کم از لبه پره های کمپرسور جدا می شود هوا از دیفیوز عبور نموده وارد قسمت حلزونی پوسته کمپرسور می شود  این امر سبب می گرد از انکه هوا مستقیما وارد محفظه احتراق شود ان کاهش و فشار ان افزایش یابد.