توربوشارژ یا سوپرشارژ، مساله این است!

توربوشارژ یا سوپرشارژ، مساله این است!

نویسنده: دکتر مهریار جعفری

اکنون که به لطف دستاوردهای سیاسی کشورمان در عرصه بین المللی یک بار دیگر بزرگان بازارهای جهانی دست به دست به سوی بازارکشورمان روانه شده‌اند و تحفه‌های فراوان با خود می آورند، شاهد ورود انواع و اقسام خودروهای مختلف به بازار خواهیم بود که از تکنولوژی روز دنیا بهره می برند و لذا خوب است تا با هم کمی با دو تکنولوژی نسبتاً جدید که در پیشرانه های امروزی بسیار مرسوم شده آشنا شویم.

سوپرشارژر و توربوشارژر چیست؟
سوپرشارژر در حقیقت یک کمپرسور است که هوای فشرده شده را به داخل محفظه احتراق سیلندرهای موتور پمپ می کند. این امر به خودی خود موجب می شود تا با تزریق هوای بیشتر بالطبع اکسیژن بیشتری وارد شود که موجب می شود تا بتوان در هر احتراق سوخت بیشتری را مصرف نماید و در نتیجه نیرو و توان بیشتری تولید شود. انرژی مکانیکی مورد نیاز سوپرشارژر می تواند از طریق یک زنجیر یا تسمه یا چرخ دنده متصل به میل لنگ از خود موتور تامین گردد.
اگر این انرژی به وسیله یک توربین که در مقابل گازهای خروجی موتور قرار می گیرد تامین گردد به آن توربوسوپرشارژر یا به اختصار توربوشارژر یا همان توربو اطلاق می گردد.

تاریخچه:
سوپرشارژر اولین بار توسط برادران روتس در آمریکا در سال ۱۸۶۰ به عنوان اختراع ثبت شدند و به دنبال آن در سال ۱۸۸۵ گوتلیب دایملر (از بنیان گذاران شرکت کنونی دایملر-بنز) سوپرشارژر اختراعی خود را در آلمان به ثبت رساند. در سال ۱۹۰۲ نیز لویی رنو (پدر کمپانی رنو) طرحی متفاوت را برای خود ثبت کرد که هرچند درنهایت این طرح دایملر بود که با تکیه بر طراحی اصلی برادران روتز مورد پذیرش عموم قرار گرفت.
به گزارش خودروبانک، اولین خودروی عرضه شده به عموم که به سوپرشارژر مجهز بود مدلی از بنز بود که در نمایشگاه خودروی برلین در سال ۱۹۲۱ معرفی شد و اولین نمونه تولیدی آن در سال ۱۹۲۳ تولید شد. این دو خودرو اولین مدل بنز بودند که با نام «کمپرسور» به فروش می رسیدند. به غیر از این دو عملا تمامی خودروهای تولیدی دیگر مخصوص مسابقه بودند مثل فیات ۸۰۵ یا آلفا پی ۲ و بوگاتی ۳۵سی. پیچیدگی این فناوری و هزینه های سنگین نگهداری و تولید این موتورها عملا باعث شد که تا همین چند سال قبل این فناوری در انحصار خودروهای مسابقه ای و لوکس و گران قیمت باقی بماند.

توربوشارژر در مقابل سوپرشارژر:
اگر کمی از فیزیک دبیرستان یادتان باشد می دانید که هرگاه یک گاز (که هوا هم گاز به حساب می آید) فشرده شود دمایش بالا می رود و این منجر به افزایش دمای موتور نیز می شود. به همین دلیل است که یک رادیاتور کوچک به نام اینترکولر معمولا در میانه راه بین پمپ و موتور قرار می گیرد تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری کند.
سوپرشارژر به دلیل این که انرژی خود را به صورت مکانیکی از موتور می گیرد گاهاً تا یک سوم از انرژی تولیدی موتور را برای خود بر می دارد و موجب کاهش راندمان کلی موتور می شود. به گونه ای که نمونه اولیه آن که توسط روتز طراحی شده بود و اهل فن به آن سوپرشارژر با جابه‌جایی مثبت نام داده اند، تنها ۴۰ تا ۵۰ درصد بازدهی داشت.
حال آنکه نمونه های جدید تر که به آن سوپرشارژر سانتریفیوژی یا به آن دینامیک هم گفته می شود، بازدهی ۷۵ تا ۸۰ درصدی دارد.
از آنجایی که توربوشارژرها به موتور اتصالی ندارند و برای کار کردن متکی به انرژی تولیدی موتور نیستند، از نظر اقتصادی و نیز قدرت کلی موتور نسبت به سوپرشارژرها برتری دارند چرا که این نوع از شارژرها انرژی مورد نیاز خود را از طریق قرار دادن یک توربین در مسیر خروجی گازهای اگزوز به دست می آورند که در حالت عادی هم انرژی شان اتلاف می شد. اما همین خصیصه موجب می شود تا توربوها از پدیده ای به نام توربو لگ یا تاخیر توربو رنج ببرند که به این دلیل است که موتور در دورهای پایین تر از ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ گازهای خروجی آن توان لازم برای به حرکت درآوردن توربین جهت تولید انرژی مکانیکی مورد نیاز برای کارکردن توربوشارژر را ندارد و لذا عملاً توربوها در هنگام نیاز موتور به قدرت بالا مثل به حرکت درآمدن از حالت سکون به موتور کمک خاصی نمی کند و از این نظر نسبت به سوپرشارژرها ضعف دارند.
توربوشارژر عملا از محبوبیت بالاتری نسبت به سوپرشارژر در میان تولید کنندگان اصلی در سال های اخیر داشته به صورتی که بنز تا سال ۲۰۰۰ در مدل های C200 و نسخه AMG کلاس C خود از سوپرشارژر استفاده کرده اما به مرور و از سال ۲۰۱۰ در مدل های C250 و S55 آن را با تویین توربوشارژرها معاوضه کرد. هرچند امروزه هنوز هم کمپانی های بزرگی مثل آئودی در موتور ۳ لیتری TFSI معروف خود و جگوار در موتور V8 خود که در رنج وسیعی از خودروهای این کمپانی و خانواده رنج روور استفاده می شود از تکنولوژی سوپرشارژر بهره می برند.

توربوشارژر - Turbocharger


تویین شارژر (شارژینگ دوگانه)
این نوع شارژینگ که اولین بار توسط لانسیا دلتا S4 در سال ۱۹۸۵ و ۱۹۸۶ در مسابقات رالی جهانی استفاده شده بود از پیچیده ترین طراحی های مهندسی در صنعت موتورسازی بهره مند است به صورتی که با استفاده از دریچه های متعدد و یک کلاج الکترومغناطیسی به گونه ای عمل می کند که در دور موتورهای پایین نیروی خود را از موتور و در دور موتور بالا نیز از نیروی تولیدی توربین استفاده می کند.

اهمیت استفاده از شارژینگ چیست؟
امروزه انسان پی برده که اعمال وی تا چه حد در حال نابودسازی کره زمین و طبیعتی است که حیات خود او در گرو سلامت آن است از این روی سعی نموده تا با وضع قوانین سخت گیرانه جلوی خودخواهی و تاخت و تاز بی قاعده صنایع را بگیرد. یکی از همین قوانین قانونی است که چند سال قبل توسط پارلمان اروپا وضع شد و براساس آن فروش و تردد خودروهای با موتورهای حجیم و تولید کننده آلاینده های کربنی بیشتر از یک حد مشخص ممنوع شد. همین امر موجب شد تا کمپانی های تولید کننده خودروهای سدان سرعتی با چالش بزرگی مواجه شوند. تاجایی که به عنوان مثال بی ام و که در سری M5 خود که به صورت سنتی و مرسوم از موتور V10 با تنفس طبیعی بهره می برد در نسل جدید آن ناچار شود تا به موتور V8 ولی توربو شارژردار بسنده کند.

اهمیت سوخت و نگهداری صحیح از شارژرها
تا سال ۱۹۲۰ کلیه موتورها به گونه ای طراحی و تولید شده بودند که با سوختی کار کنند که عدد اوکتان آن ۸۷ بود. این سوخت ساده ترین سوختی است که در پالایش نفت تولید می شود. اما سوخت های با عدد اوکتان بالاتر نه تنها نسبت به احتراق بی جا و خود به خود مقاوم ترند بلکه کمک می کنند تا قدرت بیشتری توسط شارژرها ایجاد شود.
اما امروزه سوخت های تولیدی در کشورمان و یا وارداتی از کیفیت و عدد اوکتان بالایی بهره مند نیستند و اضافه نمودن مکمل ها نیز جهت بالابردن عدد اوکتان هنوز امری ثابت شده نیست و در خیلی از کشورها هنوز در حد یک کار تحقیقاتی ادامه دارد چرا که مضرات احتمالی در مصرف طولانی مدت آن مشخص نیست. از طرفی هم در صورتی که سوخت مصرفی دارای موادی غیر اشتعال پذیر باشد که به صورت گرد با گاز خروجی خارج شود ممکن است که روی پره های توربین توربوها رسوب نماید و رفته رفته با سنگین تر شدن آنها موجب از کار افتادنش شود.

اما نکته مهم دیگری که در مورد موتورهای توربو باید رعایت شود روغن موتور و روغن رسانی به آن است. همان طور که می دانید روغن نقش کاهنده اصطکاک و در نتیجه پایین آورنده استهلاک را در موتور بازی می کند و از آنجا که میزان و شدت روغن رسانی به طور مستقیم با فعالیت موتور رابطه دارد بسیار اهمیت دارد تا به چند نکته دقت نمایید.
اولا اینکه با توجه به این که روغن بعد از توقف طولانی خودرو و به خصوص در طول شب و فصول سرد سال دمایش پایین می آید و همین امر ویسکوزیته و روانی آن را افزایش می دهد، ممکن است که به محض روشن شدن موتور کمی طول بکشد تا با بالا رفتن دمای موتور و بالطبع روغن، فرآیند روغن رسانی به توربوشارژر به خوبی انجام شود و لذا بسیار مهم است که در این گونه موتورها از به حرکت درآمدن سریع بلافاصله پس از روشن شدن خودرو خودداری شود و نیز تا داغ شدن کامل موتور از رانندگی تخت گاز و پر سرعت باید پرهیز شود.
از آن طرف هم با توجه به اینکه توربین توربو تا چند دقیقه پس از خاموش شدن موتور هم چنان می چرخد و به دلیل اینکه موتور خاموش شده فرآیند روغن رسانی نیز قطع شده است چرخش توربین بدون روغن می تواند آسیب فراوان به آن برساند. پیش‌تر به منظور جلوگیری از این امر توصیه می شد تا موتور خودرو چند دقیقه قبل از خاموش کردن روشن بماند تا توربین از حرکت بازایستد ولی امروزه متوجه شده اند که این امر خود موجب بالارفتن دمای موتور شده و خود آسیب رسان است. به همین دلیل امروزه توصیه می شود تا به منظور مراقبت بهتر از توربین بهتر است تا چند دقیقه قبل از رسیدن به مقصد از رانندگی با دورهای بالا خودداری شود تا به توربین فرصت داده شود تا رفته رفته آرام شود و بتوان موتور را با خیال راحت تری و در زمان کوتاه تری خاموش کرد.

البته رعایت همه این نکات برای همه منطقی و دلچسب نیست و همچنین موتورهای تولیدی امروزی تا حد زیادی تلاش نموده اند تا تبعات ناشی از عدم رعایت این موارد را کاهش دهند اما به هرحال از دید خودروبانک اگر می خواهید هرچه کمتر به تعمیرگاه سربزنید و تاجایی که ممکن است از هزینه های سرسام آور تعمیرات توربوشارژرها دور بمانید بهتر است تا جای ممکن به این نکات اهمیت دهید و همواره از سوخت های سوپر و با کیفیت استفاده نمایید و روغن موتور خود و فیلترهای هوا و روغن را مرتب تعویض نمایید و از اقلام مصرفی با کیفیت و طبق توصیه کمپانی تولید کننده بهره ببرید.
عکس ها
نظرات
 
 
 

مسعود

1394/12/17
مقاله خوبی بود. تشکر

garosi

1394/12/17
Ba tashakor faravan babat in maghale
In ghabil maghalat takhasosi ro agar bishtar dar site gharar dahid mamnon mishim

محمد

1394/12/18
یک سوال دارم هیچکی پاسخ گو نیست میشه توربو شارژ رو روی پرشیا معمولی نصب کرد کلن جواب میده باعث خرابی میشه یا نه
  • احسان

    1394/12/18
    سلام.باید اول اجزای موتور هم چون سوپاپ ها و پیستون ها با توربو سازگار شوند چون توربو ها فشار و دمای زیادی به موتور تحمیل میکنند .اگر هم اجزا را هم تغیر دادی و با اضافه کردن توربو خیلی هزینه بالاست و البته با این کیفیت بد بنزین . باید بیشتر از توربو های برقی استفاده کرد.
    2+
  • saeed

    1395/3/8
    سلام محمد جان
    انواع و اقسام توربین های الکتریکی و توربو ها در بازار موجود هستند ولی باید این نکته رو در نظر گرفت که موتور های معمولی برای تحمل دما ، فشار ، ، نیرو و کلا برای توربو طراحی نشدن
    و نصب کردن توربو روی موتور های معمولی باعث داغ شدن بیش از حد و حتی (به اصطلاح ) باعث ترکوندن سیلندر میشه.
    ((مثلا یکی از دوستام این کارو رو پراید انجام داده بود و بعد از مدتی داغون شد))
    کلا کسی این کارو توصیه نمیکنه
    امید وارم بدردت خورده باشه

Mj

1394/12/18
این بی ام و ها همین عادیش ادمو بیچاره میکنه حالا دیگه این توربو هایی که تو ایران اومدن خیلی هم ادعا دارند چهار پنج سال دیگه خانمان سوز میشن که😒

ali

1394/12/18
آقانوید هرچی هواگرمتر باشه فشرده تر میشه و میل به خودسوزی داره میان هوا رو خنک میکنن که متراکم بشه.اگه رشتت مکانیکه یه سری به کتاب مولد قدرت و طراحی موتورهای پیستونی بزنی ایناروکامل توضیح دادن
  • navid

    1394/12/18
    علی جان این جمله شما { هرچی هواگرمتر باشه فشرده تر میشه و میل به خودسوزی داره میان هوا رو خنک میکنن که متراکم بشه} اولش و اخرش دقیقا همدیگه نقض میکنن
    هوارو خنک نمیکنن که متراکم بشه هوارو خنک میکنن که میل به خودسوزی نداشته باشه
    فشرده و متراکم یک معنی میدن
    دوست عزیز شارژر هوارو متراکم میکنه هوا بعد از متراکم شدن دماش بالا میره ؛قبل از ورود به محفظه احتراق دماش میارن پایین که دچار خود سوزی نشه.
    وزن هوا این وسط کارش چیه؟
    من رشتم مکانیک هست ولی نیازی به اون کتاب ها نیست یکم ترمودینامیک و سیکل های ترمودینامیک بلد باشی کافیه.
    2+

مرتضی

1394/12/18
تاحالا کلی سایت در مورد توربو شارژ و سوپرشارژ مطالعه کردم و هیچ کدوم به این واضحی و عامیانه که شما توضیح دادین نبودن.
ممنون

ali

1394/12/18
نویدجان دوست عزیز من یکی از کارهای اینترکولرو توضیح دادم.وقتی شارژرداره کارمیکنه داره هوارو فشرده میکنه و میان باخنک کردن و سبک کردن هوا از خود سوزی اون جلوگیری میکنن.این گفته منم نیست این توی خود کتابایی که تو دانشگاه تدریس میشه نوشته.دقیقا توکتاب طراحی موتورهای پیستونی هست یک نگاه بنداز.ترمودینامیکم خوندم 5 سال پیش اینارو پاس کردم این بحث برای طراحی موتوره
  • navid

    1394/12/19
    علی جان شما وقتی وزن هوا وارد میکنی بیانت اشتباه میشه
    الان تو این جمله{وقتی شارژرداره کارمیکنه داره هوارو فشرده میکنه و میان باخنک کردن و سبک کردن هوا از خود سوزی اون جلوگیری میکنن}بجز قسمت وزن بقیش کاملا درست
    وظیفه اینترکولر درست گفتی خنک کردن هوا برای جلوگیری از خودسوزی
    ولی دوست عزیزم چگالی هوای سرد بیشتر از هوای گرم بنابر این زمانی که هوا سرد میشه سبک نمیشه بلکه سنگین میشه
    یک مثال میزنم که بهتر متوجه بشی:
    زمانی که میخوان با بالون پرواز کنن با استفاده از مشعل هوای داخل بالون گرم میکنن تا چگالی و وزن هوای داخل بالون کم بشه و بالون به پرواز دربیاد
    قاعدتا الان دیگه باید متوجه شده باشید که سرد کردن هوا باعث سنگین شدن هوا میشه
    2+
  • امیر

    1395/2/31
    خواهشا کمی علمی و با مطالعه صحبت کنید و فقط صرفا جهت گفتن و اعلام وجود حرف نزنید

    هوا چه گرم چه سرد با بالا و پایین شدن دما وزنش تغییر نمیکنه بلکه چگالی که یک واحد اشغال فضاست کاهش یا افزایش پیدا می کنه
    با فشرده شدن هوا توسط سوپر و توربو چارجر ها چگالی و دما با هم افزایش پیدا می کنه و اینتر کولر ها هوای ورودی به محفظه ی احتراق رو کم می کنند تا از ایجاد احتراق ناخواسته جلوگیری شه
    ما اگر ده تا مولکول مثلا با وزن هر کدوم یک گرم داشته باشیم، چه گرم چه سرد، وزن کلشون میشه ده گرم
    2+

ایمان

1394/12/19
کلا با این وضعیت کیفیت بنزین و روغن موتور در کشور خرید خودروهای توربو چندان کار عاقلانه ای نیست!

tiam

1394/12/19
بسیار مقاله خوبی بود فقط یه مطلب این مقاله به سفارش ایران خودرو بود؟!
یعنی دوستان میتونید سمند توربو بخرید که محیط زیست کمتر آسیب ببینه

ali

1394/12/20
نویدجان این دقیقانوشته خود کتابه که واست کپی کردم
با هوای فشرده ای که توسط توربوشارژر به سیلندر پمپ می شود و فشرده شدن بیشتر توشط حرکت پیستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتی شما هوا را فشرده می کنید دمای آن افزایش می یابد این دما ممکن است آنقدر افزایش یابد که سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که این باعث کوبش موتور می شود،خودرو های دارای توربوشارژر اغلب باید از سوختی با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد باید نسبت تراکم موتور کاهش یابد تا کوبش نداشته باشد.یکی از از راههای پایین آوردن دما برای جلوگیری از خودسوزی خنک کردن آن است.
دیگه خودتم که بقیشو بلدی
  • navid

    1394/12/21
    علی جان این چیزی که لطف کردی از روی کتاب نوشتی که هر دوتامون بلدیم و بحثی توش نیست.
    من تو کامنت قبلی یک مثال بالون برای شما زدم تعجب میکنم چطور متوجه منظورم نشدید
    بحث من در مورد تغییر وزن هوا نسبت به دماست که شما اشتباه گفته بودید
    به هر حال موفق باشی دوست عزیز

مصطفی

1395/2/14
سلام.من میخواستم بدونم توربو ماشین جک s5 چجوری فعال میشه

مازیار. ع

1395/2/31
با تشکر از مقاله خوبتون. روانی و ویسکزیته دو مفهوم متضاد هستند بطوریکه با کاهش دمای روغن ویسکوزیته آن افزایش و روانی آن کاهش می یابد

مسعود

1395/3/6
ببخشید یه سوال داشتم،اگه بخوای رو یه موتور تنفس طبیعی،توربو شارژر متصل کنی،آیا در بلند مدت واسه موتور مشکل ایجاد میکنه؟همچنین قیمت تقریبی برای این کار چقدر میتونه باشه؟
  • Alfa

    1395/5/14
    سلام بچه ها
    یه سوال فنی برام پیش اومده
    یه 206 تی یو 5 دارم که اتوماته و توریو روش نصبه با باد شکنی که روی کاپوت ماشین قرار دادم هوای بیشتری بهش میرسونم ه ینه ی بالایی داشته برام تا بتونم این ماشینو بسازم تقریبا 7 تومن هزینه ی سیستم کمک های بادی جلو عقبش شده که دارای کیت کمبر هم هستنو لاستیکارو زاویه میدنو ارتفاق ماشینو ریموت میتونی تغییر بدی یه کیت تغییر صدای موتور برقیم روش دارم اما یه مشکل خیلی بزرگم که بعد توربو بهش رسیدم این بود که توربو توی دورای بالا خوب کار میکنه اما موتور واسه چند لحظه قبل دنده گرفتن کممیاره و خفه میکنه دور موتور میخوابه یه دفعه شتاب میگیره 1ماهی هست روش دارم کار میکنم اما نتونستم کاری از پیش ببرم کسی نظری داره که چطور میتونم این نقصو جبران کنم؟

مصطفی

1395/6/10
سلام
دوستان عزیز اول بگم من درمورد موتور و تقویت موتور چیز زیادی نمیدونم اگه سوالمو اشتباه میپرسم اصلاح کنید ممنون میشم
یک سوال داشتم ِ بعضی ها میگن موتورهای خودروهای ایرانی بدون تغییر در موتور و اجزا اگه توربو بشن زود دچار مشکل میشن که اینجا هم در توضیحات دوستان گفته شدش
ولی این توربو شارژرهای آیرودینامیکی که مثل سوپر شارژر یا توربو شارژر معمولی و الکتریکی خیلی پرقدرت نیستن . حتی نیاز به اینتر کولر ندارن چطور ؟ اینها میتونن کمی به افزایش دور موتور کمک کنن که آسیبی به موتور نرسه یا ممکنه اصلا تاثیری نداشته باشه؟
با تشکر از دوستان

داود

1395/11/23
با تشکر فراوان ازخودرو بانک به خاطر مقاله بسیار مفید و بیان روان و قابل درک برای همه فقط اگه ممکنه این سوال را جواب بدهید که با توجه به اینکه میدانیم تکنولوژی توربو از تنفس طبیعی بهینه تر و بروز تره با توجه به نوع سوخت داخلی با اکتان نامناسب و وضعیت تعمیرت در داخل کشور توصیه شما برای خرید خودرو کدام گزینه است آیا توربو دار بخریم ؟
Top