این روز ها در بازار خودرو بیش از هر زمان دیگری عبارت "مجهز به توربو شارژر" در مشخصات فنی خودرو های موجود در بازار به چشم می خورد. اما اصلا توربو شارژر چیست؟ توربو شارژر چگونه کار می کند؟ و اصلا موتور های مجهز به توربو شارژر چه مزیتی دارند که انقدر در صنعت خودرو سازی پرطرفدار و گسترده شده اند؟ نکات مهم نگهداری از خودرو های مجهز به توربو شارژر چه هستند؟ در این مقاله تلاش می کنیم به طور کامل درباره توربو شارژر و نحوه عملکرد آن توضیح دهیم و سپس به سوالات متداول درباره خودرو های توربو و نکات مهم نگهداری از آن ها پاسخ دهیم.
توربو شارژر، یا به عبارت صحیح تر "توربو سوپر شارژر"، یک دستگاه توربینی است که با متراکم کردن هوای ورودی موتور باعث می شود بتوانیم با ثابت نگه داشتن حجم موتور، هوا و در ازای آن بنزین بیشتری را وارد محفظه احتراق سیلندر کرده و در نهایت به بازدهی بالاتری دست پیدا کنیم.
ایده ساخت توربو شارژر به بیش از یک قرن پیش بر می گردد و اولین استفاده های آن مربوط به موتور های حجیم دیزلی بودند که در کشتی ها به کار گرفته می شدند. اما در صنعت خودرو سازی اولین بار در سال 1962 دو کمپانی شورلت و الدزمبیل برای مدل های مونزا و جت فایر خود از موتور های مجهز به توربو شارژر استفاده کردند. بعدها پس از بحران نفت در دهه 70 استفاده از موتور های توربو به جهت مصرف سوخت کمتر طرفداران بیشتری پیدا کرد و کم کم خودرو های توربو شارژ پرطرفدار شدند.
توربو شارژر از دو بخش "توربین" و " کمپرسور" تشکیل شده که هر کدام یک پروانه دارند و توسط یک شفت به همدیگر متصل اند.
بخش توربین توربو در سر راه خروجی اگزوز و معمولا بلافاصله پس از منیفولد دود قرار دارد و گاز های خروجی اگزوز وظیفه به چرخش درآوردن آن را دارند. با چرخیدن شفت توربو در اثر ورود گاز های اگزوز به توربین، بخش کمپرسور توربو نیز که خود در میان راه اینتیک هوای موتور قرار گرفته شروع به فعالیت می کند و هوای وارد شده را متراکم می کند. هر چقدر شدت گردش گاز های ورودی به توربین بیشتر باشد دوران شفت توربو بیشتر شده و در نتیجه هوای ورودی بیشتر متراکم می شود که این مسئله بوست توربو نامیده می شود. هوای ورودی از اینتیک پس از متراکم شدن در توربو شارژر (که افزایش دمای شدیدی را تجربه کرده) بلافاصله از طریق رانر ها به سمت "اینترکولر هدایت می شود تا کاهش دما صورت بگیرد. پس از عمل کولینگ در اینترکولر، هوای متراکم شده سرد به سمت دریچه گاز رفته و وارد موتور می شود و در آنجا با حجم بیشتری از بنزین نسبت به حالت عادی ترکیب می شود و در نتیجه راندمان موتور افزایش پیدا می کند.
توربو شارژر ها و سوپر شارژر ها هر دو کار یکسان با نتیجه مشابهی را انجام می دهند اما نحوه عملکرد و رفتار آن ها متفاوت است. همان طور که گفتیم توربو شارژر قوای محرکه خود را از طریق گاز های خروجی اگزوز تامین می کند اما سوپر شارژر که از طریق یک تسمه به میل لنگ متصل است، نیروی خود را مستقیما از موتور دریافت می کند. به همین علت، راندمان موتور های مجهز به سوپر شارژر اندکی پایین تر و مصرف سوخت آن ها کمی بیشتر از توربو ها است. اما از سوی دیگر، در موتور های سوپر شارژ دیگر اثری از پدیده توربو لگ نیست و شتاب گیری به صورت پیوسته و یکنواخت انجام می شود.
موتور های مجهز به توربو شارژر مزایای مختلفی دارند که باعث شده در صنعت خودرو سازی امروز بسیار پر طرفدار شوند. موتور های توربو شارژ با حجم کم، قدرت و گشتاور مشابه یک موتور تنفس طبیعی حجیم تر از خودشان تولید می کنند اما از سوی دیگر مصرف سوخت و آلایندگی آن ها از یک موتور تنفس طبیعی حجیم کمتر است و در نتیجه می توان گفت که موتور های توربو راندمان بالاتر و مصرف انرژی کمتری دارند.
نکته دیگری که در مورد موتور های توربو وجود دارد نمودار گشتاور خطی آن ها است؛ در موتور های تنفس طبیعی، گشتاور موتور در یک نمودار سینوسی تا قله بالا رفته و سپس شروع به کاهش می کند اما در موتور های مجهز به توربو، نمودار گشتاور به صورت خطی است و حداکثر گشتاور تولیدی موتور به جای یک نقطه در یک بازه به دست می آید که باعث افزایش قدرت در هنگام رانندگی می شود.
به طور مثال در عکس زیر، نمودار دو موتور 4G63T (راست) و 4G63 (چپ) میتسوبیشی را مشاهده می کنید که اولی توربو و دومی تنفس طبیعی است. علاوه بر افزایش 118 اسب بخاری توان و 134 نیوتون متری گشتاور در یک موتور یکسان که مجموعه توربو شارژر عامل آن بوده، نمودار گشتاور (خط نارنجی رنگ) خطی موتور مجهز به توربو شارژر را در برابر نمودار سینوسی موتور تنفس طبیعی مشاهده می کنید.
پیشتر از مزایا گفتیم، اما معایب خودرو های توربو شارژ چیست؟ موتور های مجهز به توربو شارژر به دلیل ورود هوای متراکم به محفظه سیلندر حساسیت بالایی در مقابل بنزین دارند و در صورت استفاده از بنزین بی کیفیت یا بنزین با اکتان پایین در آن ها، پدیده ناک زدن موتور اتفاق می افتد. از سوی دیگر به علت حرارت بیشتر و افزایش تنش در موتور، حساسیت به روغن نیز در این موتور ها بالاتر است و در صورت استفاده نشدن از روغن با کیفیت، استهلاک قطعات بشدت افزایش می یابد. همچنین موتور های توربو شارژ در مجموع استهلاک بیشتری نسبت به موتور های تنفس طبیعی دارند که بخشی از آن به علت فشار زیاد وارد شده به موتور و بخشی دیگر به علت مهندسی پیچیده تر قطعات این موتور ها و مجموعه توربو شارژر است.
در هنگام رانندگی نیز پدیده توربو لگ می تواند به عنوان یک نکته منفی در خودرو های توربو تلقی شود. توربو لگ در واقع عبارت است از تاخیر اولیه هنگام شتاب گیری در زمانی که ما پدال گاز را فشار داده ایم اما توربو هنوز شروع به تولید بوست نکرده است.
تا اینجای کار نحوه عملکرد یک توربو شارژر و مزایا و معایب موتور های مجهز به توربو شارژر را گفتیم؛ اما نحوه نگهداری از خودرو های توربو چگونه است؟
برای اینکه خودروی مجهز به موتور توربو شارژر ما همیشه در حداکثر بازدهی باشد و عمر مفید بالایی را تجربه کند نیاز است تا نقاط ضعف آن را شناخته و در جهت تقویت آن ها اقدام کنیم.
همانطور که اشاره شد، موتور های توربو حساسیت بالایی به بنزین دارند و بهتر است در آن ها از بنزین سوپر استفاده کنیم یا اگر بنزین سوپر در دسترس نبود، استفاده از اکتان بوستر ها واجب است.
روغن موتور نیز دیگر نکته حساسی است که نیاز به توجه دارد؛ لازم است روغن موتور همیشه به موقع و در بازه کیلومتری که در دفترچه خودرو پیشنهاد شده تعویض شود. همچنین باید توجه کرد که روغن موتور استفاده ما حتما از گرید و استاندارد پیشنهادی دفترچه خودرو تبعیت کند تا آسیبی به موتور و مجموعه توربو شارژر وارد نشود.
بجز استفاده از روغن و بنزین با کیفیت، نکات دیگری نیز وجود دارند که رعایت کردن آن ها باعث می شود تا عمر مفید موتور توربو شارژ بشدت افزایش یابد. به عنوان مثال، بهتر است در شروع حرکت تا زمان گرم شدن خودرو از گاز دادن به طوری که توربو شروع به تولید بوست کند خودداری شود. همچنین بهتر است در هنگام رانندگی مدت زمان طولانی و مداوم تخته گاز نباشیم و به توربو فرصت استراحت دهیم. و در نهایت، زمانی که قصد خاموش کردن خودرو را داریم چند دقیقه ای در حالت سکون منتظر بمانیم تا دمای توربو پایین بیاید و سپس اقدام به خاموش کردن موتور کنیم.
کلام آخر
خودرو های توربو، حال و آینده صنعت خودرو سازی جهان هستند و تعدادشان در بازار روز به روز بیشتر خواهد شد. بنابراین شایسته است تا دانش فنی خود را از توربو شارژر ها بالا ببریم، نحوه عملکرد آن ها یاد بگیریم، نقاط قوت و ضعف آن ها را بشناسیم و نکات استفاده از آن ها را به خاطر بسپاریم تا بتوانیم از خودرو توربوی خود با دقت بیشتری نگهداری کنیم و راندمان و عمر مفید آن را افزایش دهیم و حداکثر لذت و استفاده از آن ها را ببریم. در غیر این صورت، با نگهداری بد و بی توجهی به آن ها، توربو شارژر ها در دراز مدت به جز خرابی و ایجاد هزینه های سنگین برای تعمیرات موتور و مجموعه توربو آورده ای برای ما نخواهند داشت.