اگر تا به حال حس کرده اید خودرویتان در سربالایی یا سبقت گرفتن «نفس کم می آورد»، احتمالاً پاسخ در فناوری به نام توربو شارژ نهفته است. توربو شارژ با استفاده از انرژی به هدر رفته گازهای خروجی اگزوز، هوای فشرده تری را وارد سیلندرهای موتور می کند و باعث احتراق مفصل تر و انفجاری قوی تر می شود. اما سوال اصلی این است: توربوشارژ چگونه باعث صعود قدرت خودروهای بنزینی و دیزلی می شود؟ در این مقاله، قدم به قدم از اصول فیزیک توربو گرفته تا تفاوت اثر آن بر موتور بنزینی (بیشتر شدن اسب بخار) و دیزلی (بیشتر شدن گشتاور عظیم) را ارزیابی خواهیم کرد تا ببینیم چرا امروزه کمتر موتور مدرنی بدون توربو شارژ طراحی می شود درمورد رشد نحوه عملکرد خودروهای دیزلی و بنزینی با توربو شارژ می پردازیم.
چرا توربو شارژ قدرت موتور بنزینی را بیشتر شدن می دهد؟
موتور بنزینی برای تولید قدرت به مخلوط هوا و سوخت نیاز دارد. هرچه هوای بیشتری وارد سیلندر شود، سوخت بیشتری نیز می توان تزریق کرد و در حاصل انفجار قوی تری رخ می دهد. توربوشارژر با استفاده از انرژی گازهای داغ خروجی از اگزوز، یک کمپرسور را می چرخاند و هوا را با فشاری بیشتر از فشار جو وارد موتور می کند. این هوای فشرده، چگالی اکسیژن را به شدت بالا می برد و موتور بنزینی می تواند بدون بیشتر شدن حجم موتور، تا ۳۰ تا ۵۰ درصد سوخت بیشتری بسوزاند. برآیند این فرآیند، رشد چشمگیر اسب بخار و گشتاور بدون نیاز به موتور بزرگ تر است.
در موتورهای بنزینی مدرن، توربوشارژر مشکل «نفس تنفسی» طبیعی را حل می کند. یک موتور ۲ لیتری تنفس طبیعی شاید ۱۵۰ اسب بخار قدرت داشته باشد، در حالی که همان موتور با توربو می تواند به ۲۵۰ اسب بخار یا بیشتر برسد. به همین دلیل، خودروسازان از توربو برای «کوچک سازی موتور» استفاده می کنند؛ یعنی با حجم کمتر، قدرتی برابر یا بیشتر از موتورهای بزرگ قدیمی تولید می کنند و همزمان مصرف سوخت را نیز نزول می دهند.
بیشتر بخوانید: خریداری توربو تیگو 7 اورجینال
نقش توربو در موتورهای دیزلی بسیار حیاتی تر از موتورهای بنزینی است. دلیل اصلی این است که موتورهای دیزلی برخلاف بنزینی، بدون دریچه گاز (Throttle) کار می کنند و مقدار هوای ورودی آزادانه تعیین می شود. توربوشارژر در موتور دیزل، هوای فشرده را با فشار زیاد وارد سیلندر می کند تا تراکم هوا در لحظه احتراق به حداکثر برسد. این هوای متراکم باعث می شود سوخت دیزل بسیار بهتر و جامع تر بسوزد. برآیند این فرآیند، صعود عظیم گشتاور در دورهای پایین موتور است؛ همان چیزی که خودروهای دیزلی را برای حمل بار، یدک کشی و سربالایی های سنگین ایده آل می کند.
علاوه بر صعود گشتاور، توربو در موتورهای دیزلی راندمان حرارتی را به شدت بالا می برد. یک موتور دیزل توربو می تواند تا ۳۰ تا ۴۰ درصد سوخت کمتری نسبت به موتور دیزل تنفس طبیعی با همان قدرت مصرف کند. در ادامه توربو به دیزل کمک می کند تا آلایندگی دوده (Soot) افت یابد، زیرا هوای بیشتر باعث احتراق پاک تر می شود. به همین دلیل است که تقریباً هیچ موتور دیزل مدرنی بدون توربوشارژر تولید نمی شود؛ از کامیون های سنگین گرفته تا خودروهای سواری دیزلی مثل پژو ۲۰۰۸، رنو مگان و BMW.
توربوشارژر روی موتور بنزینی و دیزلی اثر متفاوتی دارد؛ بنزین را در «قدرت اسب بخار» و دیزل را در «گشتاور» جهش می دهد.
اگر به دنبال شتاب هیجانی و قدرت نهایی بالا هستید، موتور بنزینی توربو انتخاب بهتری است. اما اگر گشتاور فوری برای یدک کشی، بار سنگین و مصرف کم می خواهید، موتور دیزلی توربو بی رقیب عمل می کند.
بله، اما نه همیشه و تحت شرایط خاص. توربوشارژر به تنهایی مصرف سوخت را نزول نمی دهد؛ بلکه این “کوچک سازی موتور” (Downsizing) همراه با توربو است که باعث کم شدن مصرف می شود. به این معنا که یک موتور ۱.۴ لیتری توربو می تواند قدرتی برابر با یک موتور ۲.۰ لیتری تنفس طبیعی تولید کند، در حالی که در شرایط رانندگی معمولی (نه فشار حداکثر) حجم کمتری سوخت می سوزاند. به عبارت دیگر، توربو به خودروساز اجازه می دهد موتور کوچک تری نصب کند که در بیشتر اوقات سبک تر و کم مصرف تر است.
اما نکته مهم این است: اگر راننده دائماً از پدال گاز سنگین استفاده کند تا توربو را در حداکثر فشار نگه دارد، موتور توربو می تواند بیشتر از یک موتور بزرگ تنفس طبیعی سوخت مصرف کند. زیرا در حالت “دریچه گاز دقیقاً باز”، هوای فشرده توربو باعث تزریق سوخت بسیار بیشتری می شود. بنابراین، توربوشارژر فقط در صورتی مصرف سوخت را کم شدن می دهد که رانندگی معمولی و نرم داشته باشید و فقط گاهی از حداکثر قدرت استفاده کنید. در خودروهای دیزلی این مزیت بارزتر است، چون دیزل توربو همواره با راندمان حرارتی بالاتری کار می کند. به طور خلاصه، توربو در دنیای واقعی می تواند کم مصرف باشد، اما جادوگر نیست.
از نظر تئوری، بله تقریباً می توان به هر موتور احتراق داخلی توربو اضافه کرد، اما از نظر عملی و اقتصادی، پاسخ خیر است. موتورهای بنزینی و دیزلی که کارخانه ای توربو ندارند، برای تحمل فشار مثبت طراحی نشده اند. افزودن توربو به چنین موتوری نیازمند اصلاحات اساسی است: پیستون های مقاوم تر، شاتون های قوی تر، و سیستم خنک کاری قوی تر (مانند پیستون های خنک شونده با روغن). در ادامه نسبت تراکم موتور باید کم شدن یابد (در بنزینی ها از حدود ۱۰:۱ به ۸:۱ یا کمتر) تا از کوبش موتور (Knocking) جلوگیری شود. در موتورهای دیزلی که نسبت تراکم ذاتی بالایی دارند (۱۸:۱ تا ۲۲:۱)، افزودن توربو بدون کم شدن نسبت تراکم تقریباً غیرممکن است و نیاز به تحولات اساسی در محفظه احتراق دارد.
علاوه بر مسائل مکانیکی، مشکلات جانبی دیگری نیز وجود دارد: سیستم سوخت رسانی باید توانایی تزریق سوخت بیشتر را داشته باشد (اینژکتورهای بزرگ تر، پمپ قوی تر)، سیستم اگزوز باید جامعاً تعویض شود، و مهم تر از همه ایسیو (ECU) باید دوباره برنامه ریزی یا تعویض گردد. در خودروهای بنزینی قدیمی کاربراتوری، اضافه کردن توربو ساده تر است (هرچند تنظیم آن سخت)، اما در خودروهای مدرن با انژکتور مستقیم و صدها سنسور، این کار فوق العاده تخصصی و گران بها است. جمع بندی: اگر موتور شما کارخانه ای توربو ندارد، بهتر است به جای توربوشارژ دستی، خودرو را عوض کنید، مگر اینکه یک پروژه شخصی با بودجه و دانش کافی داشته باشید.
آیا می توان به هر موتور بنزینی یا دیزلی توربو اضافه کرد؟
جمع بندی
در این مقاله ارزیابی کردیم که توربوشارژر چگونه با استفاده از انرژی گازهای خروجی، هوای فشرده را وارد موتور می کند و باعث بیشتر شدن چشمگیر قدرت در خودروهای بنزینی و دیزلی می شود. دیدیم که توربو در موتورهای بنزینی بیشتر به بیشتر شدن اسب بخار در دورهای بالا کمک می کند، در حالی که در موتورهای دیزلی نقش حیاتی در تولید گشتاور عظیم در دورهای پایین دارد. از سوی دیگر فهمیدیم که توربو در کنار کوچک سازی موتور می تواند مصرف سوخت را کم شدن دهد، اما افزودن توربو به موتورهای غیرتوربو کاری تخصصی و پرهزینه است. برای خریداری توربوشارژر اصل، خدمات تعمیر تخصصی و مشاوره فنی، آسیا توربو به عنوان یک مرجع معتبر و تخصصی در این حوزه آماده ارائه خدمات به شما عزیزان است.
نوشته بیشتر شدن نحوه عملکرد خودروهای دیزلی و بنزینی با توربو شارژ اولین بار در عرضه و تعمیرات تخصصی انواع توربو شارژ. پدیدار شد.
برچسب:
نویسنده: امیر علوی