توربو شارژر چگونه کار می کند؟
آشنایی با توربو شارژر
توربو شارژ یا پرخوران و در اصطلاح عامیانه توربو، سامانهای کمکی است که با تزریق هوای بیشتر به محفظه احتراق، توان خروجی و راندمان موتور را افزایش می دهد.
در گذشته این وسیله توربو سوپرشارژ نامیده میشد چرا که همه دستگاههایی القای اجباری توربو شارژر خوانده میشدند. امروزه از واژه «سوپرشارژ» تنها برای دستگاههای القای اجباری مکانیکی استفاده میشود.
تفاوت اساسی «سوپرشارژ» و «توربو شارژ» این است که سوپرشارژر به صورت مکانیکی و توسط یک تسمه کوپل شده به میللنگ، توسط موتور چرخانده میشود، درحالیکه توربو شارژر توسط گازهای خروجی (منیفولد دود) به حرکت در میآید.
توربو شارژر در مقایسه با سوپرشارژر راندمان بالاتری دارد اما واکنش پذیری آن کمتر است.
توربو شارژ چگونه کار می کند؟
تفاوت قابل توجه بین یک موتور دیزل توربو شارژ و یک موتور بنزینی تنفس طبیعی این است که هوای ورودی به موتور دیزل قبل از تزریق سوخت فشرده می شود. اینجاست که توربوشارژر برای توان خروجی و کارایی موتور دیزل بسیار مهم است.
وظیفه توربو شارژر این است که هوای بیشتری را که در سیلندر موتور جریان دارد فشرده کند. هنگامی که هوا فشرده می شود، مولکول های اکسیژن به هم نزدیک تر می شوند. این افزایش هوا به این معنی است که می توان سوخت بیشتری را برای موتورهای تنفس طبیعی با همان اندازه اضافه کرد.
این امر باعث افزایش قدرت مکانیکی و بهبود راندمان کلی فرآیند احتراق می شود. بنابراین، اندازه موتور را می توان برای یک موتور توربو شارژ کاهش داد که منجر به بسته بندی بهتر، مزایای کاهش وزن و به طور کلی بهبود مصرف سوخت می شود.
و اما توربو شارژر چگونه کار می کند؟
به زبان ساده توربو شارژر یک موتور مکانیکی بوده که میزان هوای ورودی به درون موتور را افزایش میدهد. این دستگاه از دو بخش اصلی متصل به هم تشکیل شده که با هماهنگی همدیگر، حجم و فشار هوای ورودی به محفظه سیلندر را افزایش داده و در نهایت موجب افزایش قدرت کلی موتور میگردند.
یک توربو شارژر از دو بخش اصلی تشکیل شده است: توربین و کمپرسور.
توربین از چرخ توربین (۱) و محفظه توربین (۲) تشکیل شده است. این وظیفه محفظه توربین است که گاز خروجی (۳) را به داخل چرخ توربین هدایت کند. انرژی حاصل از گاز خروجی، چرخ توربین را می چرخاند و سپس گاز از طریق ناحیه خروجی اگزوز (۴) از محفظه توربین خارج می شود.
کمپرسور نیز از دو قسمت تشکیل شده است: چرخ کمپرسور (۵) و محفظه کمپرسور (۶). نحوه عملکرد کمپرسور برخلاف توربین است. چرخ کمپرسور توسط یک شفت فولادی آهنگری (۷) به توربین متصل می شود و همانطور که توربین چرخ کمپرسور را می چرخاند، چرخش با سرعت بالا هوا را می کشد و آن را فشرده می کند. سپس محفظه کمپرسور جریان هوای پرسرعت و کم فشار را از طریق فرآیندی به نام انتشار به جریان هوای پرفشار و کمسرعت تبدیل میکند. هوای فشرده (۸) به داخل موتور رانده می شود و به موتور اجازه می دهد تا سوخت بیشتری را برای تولید قدرت بیشتر بسوزاند.
۱- چرخ توربین
۲- محفظه توربین
۳- گاز اگزوز
۴- ناحیه خروجی گاز
۵- چرخ کمپرسور
۶- محفظه کمپرسور
۷- شفت فولادی آهنگری
۸- هوای فشرده
مزایای استفاده از توربو شارژر
- قدرت موتور به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد و میتوان از موتورهای با حجم کوچک، قدرتهای بالایی گرفت.
- مصرف سوخت کاهش پیدا میکند.
معایب استفاده از توربو شارژر
۱- مدت طولانی طول میکشد تا سرعت چرخش توربین توربو شارژر به جایی برسد تا بتواند بوست قابل استفاده برای پیشرانه تولید کند.
این موضوع سبب ایجاد تأخیر توربو میشود و این مسئله در سوپرشارژرها وجود ندارد.
۲- یک عیب دیگر این است که این بوست در دور موتورهای محدودی در اختیار راننده قرار میگیرد و از آغاز حرکت در دسترس نیست.
۳- از دیگر معایب توربوشارژر دمای بالای آنها است.
منبع تأمین انرژی، گازهای داغ خروجی از موتور است که از اینتر کولر برای خنک کردن این هوا استفاده میشود.