توربوشارژر (Turbocharger) و اصطلاح کلی توربو، یک سیستم کمکی است که با تزریق هوای بیشتر به محفظه احتراق، توان خروجی و راندمان موتورهای درون‌سوز را افزایش می‌دهد. در گذشته این دستگاه را توربو سوپر شارژر می نامیدند زیرا به تمامی دستگاه‌هایی القای اجباری توربوشارژر می گفتند. توربوشارژر یکی از مواردی است که باعث افزایش راندمان دیزل ژنراتور می شود. توربوشارژر در واقع نوع قدرتمندی از مکنده هوا است که جریان هوای ورودی به سیلندر را فشرده می کند و هوای بیشتری را وارد سیلندر می کند. توربوشارژر نسبت قدرت به وزن پیشرانه را افزایش می‌دهد.
برای مثال نقش اصلی توربوشارژر دیزل ژنراتور متراکم کردن هوای ورودی به موتور است. هدف از طراحی توربوشارژر در دیزل ژنراتورهای صنعتی کاهش حجم و وزن دستگاه برای افزایش قدرت دستگاه تا حد معینی است. افزایش عملکرد دیزل از طریق توربوشارژر آن انجام می شود.
عملکرد توربو شارژر
به زبان ساده، توربوشارژر یک موتور مکانیکی است که میزان هوای داخل موتور را افزایش می دهد. این دستگاه از دو قسمت اصلی متصل به هم تشکیل شده است که با هماهنگی یکدیگر باعث افزایش مقدار و فشار هوای ورودی به محفظه سیلندر و در نهایت افزایش قدرت کلی موتور می شود. این دو بخش فن مانند عبارتند از:
🟣توربین (Turbine)
🟣کمپرسور (Compressor)
توربین به لوله اگزوز و کمپرسور به ورودی های هوای موتور متصل می شود. جریان هوا از موتور یا اگزوز باعث چرخش پره های توربین و چرخش توربین کمپرسور می شود. چرخش کمپرسور باعث می شود هوای بیشتری به موتور پمپ شود. هوای بیشتری با سوخت مخلوط می شود و در نتیجه راندمان موتور افزایش می یابد. این دستگاه از دو توربین متصل به یک شفت تشکیل شده است. یک توربین مستقیماً به منیفولد اگزوز و توربین دیگر از طریق یک لوله اتصال به منیفولد هوا متصل می شود. از آنجایی که هوای تولید شده بسیار داغ است، قبل از ورود به سیلندر احتراق با بنزین مخلوط می شود و به مرکز یک توربوشارژر الکتریکی یا کمپرسور دیگر کشیده می شود.
بدین صورت که، این توربوشارژر و سوپرشارژر در دور موتور پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند و دو توربوشارژر دیگر، هر دو هم‌زمان در دور موتور بالا با قدرت هرچه بیشتر به یاری موتور خودرو آمده و نیروی بسیاری تولید می‌کنند. البته از آنجایی که توربوشارژر از اگزوز موتور نیرو می گیرد، به سدی در برابر دود تبدیل می شود و برای آن از منیفولد دود استفاده می کنند تا دود را هرچه بهتر خارج کنند.
عملکرد سیستم توربو شارژ چند مرحله دارد؟
با توجه به هماهنگی اجزای توربوشارژ، مراحل عملکرد سیستم توربوشارژ به شرح زیر است:
1.هوای خنک وارد موتور شده و به سمت کمپرسور حرکت می کند.
2.مکش هوای بیشتر از طریق فن کمپرسور
3.فشرده شدن هوای ورودی به کمپرسور و گرم‌شدن آن
4.در این مرحله یک کولر هوای گرم فشرده را خنک می کند.
5.در مرحله بعد، این مقدار هوا وارد سیلندر می شود و اکسیژن اضافی حاصل از آن، فرآیند احتراق سوخت را تسریع می کند.
6.سوخت بیشتری که وارد سیلندر می شود، قدرت بیشتری تولید می کند. این نیروی اضافی از طریق شفت، پیستون و چرخ دنده به چرخ ها ارسال می شود.
7.گاز اضافی از سیلندر از طریق خروجی اگزوز خارج می شود.
8.این گازها توربین را با سرعت بالا می چرخانند.
9.از آنجایی که توربین روی شفت نصب می شود، همراه با چرخش توربین، کمپرسور نیز حرکت می کند.
10.در حالت توربو، دود نیز از اگزوز خارج می شود. با این حال، این حالت در مقایسه با یک سیستم بدون توربو شارژ انرژی کمتری مصرف می کند.
فواید استفاده از توربو شارژر
✅عملکرد موتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و با موتورهایی با حجم کم می توان به عملکرد بالا دست یافت.
✅مصرف سوخت کاهش می یابد.
✅یک توربوشارژر کارآمدتر از سوپرشارژر است؛ زیرا انرژی مورد نیاز خود را نه از خود موتور، از گازهای خروجی اگزوز دریافت می کند و در نتیجه هیچ اتلاف انرژی وجود ندارد.
✅استفاده از توربوشارژر باعث کاهش آلایندگی می شود.
توانایی‌های موتور توربو
یک موتور توربو یا ماشینی با سیستم توربوشارژر بدون استفاده از این سیستم قدرت بیشتری نسبت به نمونه تولید می کند و در نتیجه سوخت کمتری نسبت به قدرت و اسب بخار داده شده مصرف می کند. قدرت بیشتر باعث افزایش قدرت موتور خودرو و افزایش چشمگیر سرعت و شتاب خودرو می شود. با توجه به توان خروجی بالا، امکان طراحی و ساخت موتورهای کوچکتر با قابلیت های مشابه وجود دارد.
جمع بندی
در این مقاله از اینل کالا سعی کردیم به بررسی ساختار و عملکرد موتورهای توربوشارژ بپردازیم. در این مقاله ابتدا به تعریفی از توربوشارژ پرداختیم و سپس نحوه عملکرد آن را توضیح دادیم. مانند هر سیستم دیگری، توربوشارژرها نیز مزایا و معایبی دارند که می توانید با توضیحاتی که دادیم مقایسه کنید. سپس یک انتخاب خوب انجام دهید. امیدواریم خواندن این مقاله برای شما مفید بوده باشد و بدانید که توربوشارژ چیست و همچنین با مزایا و معایب توربوشارژ شده باشید.
