سوپر شارژر و توربو شارژر

[ریپورتر]

منبع : راسخون



مقاله حاضر به توربوشارژ و توربوشارژ كردن و سوپر شارژر كردن سوموتورهاي درونسوز مي‌پردازد و اصول كار را بيان مي‌كند. توربوشارژ قابليت راندن و عملكرد خودرو را تغيير مي‌دهد و به فرايندي گفته مي‌شود كه طي آن با استفاده از انرژي گازهاي خروجي اگزوز، هوا متراكم و به داخل سيلندر هدايت مي‌شود. اجزاي اصلي يك توربوشارژ شامل توربين، كمپرسور، اينتركولر (inter cooler) يا افتركولر (after cooler) و كنترلرهاست. اولين حق امتياز اين دستگاه در سال 1905 و به نام دكتر آلفرد بوچي ثبت شده است.
خلاصه:

در موتورهاي ديزل ـ به غير از انواع كوچك آن ـ توربوشارژ يكي از اجزاي لاينفك است كه موجب افزايش نسبت توان به وزن، حجم و هزينه نهايي مي‌شود. از جمله مزاياي ديگر توربوشارژ كردن در موتورهاي ديزل، كاهش دودزايي و صداست.
در گذشته تنها موتورهاي بنزيني توربوشارژ شده، موتورهاي پيستوني هواپيما و بعد از آن خودروهاي مخصوص مسابقه بودند. با استفاده از توربوشارژ، مقدار توان توليدي موتور هواپيما در سطح دريا تا ارتفاعات بالا حفظ مي‌شود و امكان استفاده از موتور كوچكتر فراهم مي‌آيد. توان خودروهاي مسابقه نيز با توربوشارژ كردن به طور چشمگيري افزايش مي‌يابد. به عنوان مثال مي‌توان از يك موتور بنزيني با حجم CC 1500 بيش از 500 KW توان دريافت كرد. بعدها توربوشارژدر خودروهاي سواري متداول نيز به كار گرفته شد و استفاده از آن گسترش يافت؛ به طوري كه در اواخر دهه 80 ميلادي حدود 20 درصد از انواع خودروهاي اروپايي از آن بهره مي‌بردند و علت اصلي آن نيز افزايش هزينه سوخت (بنزين) بود.
يك موتور بنزيني توربوشارژ شده نسبتاً كم حجم مي‌تواند ضمن صرفه‌جويي در مصرف سوخت، توان و گشتاور بالاي يك موتور داراي مكش عادي ولي با حجم زياد را ايجاد كند. براي آشنايي هرچه بيشتر با توربوشارژ در ادامه به مفاهيم اساسي سوپرشارژ كردن، توربوشارژ كردن، خنك كردن شارژ و موتور مركب پرداخته مي‌شود.
سوپر شارژر و توربو شارژر:
توربوشارژر وسیله‌ای است که می‌تواند بدون آنکه وزن موتور را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد، قدرت موتور را بسیار بالا ببرد و به همین دلیل است که از چنین محبوبیت گسترده‌ای برخوردار است! در اینجا قصد داریم بفهمیم که توربوشارژر چگونه می‌تواند بدون آنکه تغییر چندانی در وضعیت فیزیکی موتور ایجاد کند، قدرت را به مقدار بسیار زیادی افزایش دهد. همچنین خواهیم دید دریچه‌های خروجی، پره‌های سرامیکی توربین، مجراهای عبور گاز چگونه کارآیی سوپر شارژر را بهبود می بخشند.
رد این توربوشارژر را همچنین می توان در خودروهای دیزلی بزرگ هم مشاهده کرد. امروزه می‌توان خودروهای سواری زیادی را در شهر مشاهده کرد که عبارت turbo هر گوشه‌ای از آنها نصب شده است.
توربوشارژر وسیله‌ای است که می‌تواند بدون آنکه وزن موتور را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد، قدرت موتور را بسیار بالا ببرد و به همین دلیل است که از چنین محبوبیت گسترده‌ای برخوردار است! در اینجا قصد داریم بفهمیم که توربوشارژر چگونه می‌تواند بدون آنکه تغییر چندانی در وضعیت فیزیکی موتور ایجاد کند، قدرت را به مقدار بسیار زیادی افزایش دهد. همچنین خواهیم دید دریچه‌های خروجی، پره‌های سرامیکی توربین، مجراهای عبور گاز چگونه کارآیی سوپر شارژر را بهبود می بخشند.
توربوشارژر چیست؟

توربوشارژر نوعی سیستم دمنده است که هوا را با فشار زیاد به درون سیلندر می‌دمد. هنگامی که پیستون در حالت عکس قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور دیزلی، هوا) را به درون سیلندر می‌مکد. هر چه فشار هوا بیشتر باشد مقدار مولکولهای هوا بیشتر خواهد بود، و بالتبع مخلوط هوا و سوخت بیشتری در سیلندر جای خواهد گرفت. هر چه سوخت بیشتر باشد، قدرت ناشی از احتراق هم بیشتر خواهد بود.
بدین ترتیب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بیشتری نسبت به موتور معمولی تولید می‌کند. توربوشارژر به سادگی می‌تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، یعنی با قدرت مساوی خودروی مجهز به توربو شارژر از موتوری با وزن و حجم کمتر سود می‌برد، در نتیجه حجم و وزن خودرو نیز کمتر می‌شود و این بدان معنی است که شتاب خودروی مجهز به توربوشارژر بیشتر است و سریع‌تر به سرعت مناسب دست پیدا می‌کند.
توربوشارژر قدرت لازم برای فشرده کردن هوای ورودی را از کجا تأمین می‌کند؟

در نوع ابتدایی توربوشارژر (که سوپر شارژر نام دارد)، قدرت مورد نیاز از میل لنگ گرفته می‌شد، یعنی بخشی از توان تولیدی خودرو صرف فشرده سازی هوای ورودی می شد. ولی در نوع پیشرفته‌تر که همان توربوشارژر است، از فشار گاز خروجی اگزوز استفاده می‌شود. گازهای خروجی اگزوز داغ هستند و می‌توان از انرژی جنبشی، سرعت و فشار آنها برای چرخاندن یک توربین استفاده کرد. این توربین هم یک پمپ هوا را می‌گرداند و در نهایت، پمپ، هوا را فشرده کرده به درون سیلندر می‌فرستد. توربین نصب شده در مسیر گازهای خروجی گاه به سرعت 150 هزار دور در دقیقه می رسد که بیش از 30 بار سریع‌تر از دور موتور اغلب خودروهای امروزی است.
دمای این توربین هم به دلیل تماس با گازهای داغ خروجی بسیار بالاست. این دو عامل موجب می‌شوند توربین از فناوری پیشرفته‌ای برخوردار باشد تا بتواند کارآیی و دوام خود را تا مدت ها حفظ کند.
یک نگاه آماری: توربوشارژرهای رایج می‌توانند هوا را به فشار 40 تا 55 کیلوپاسکال بیشتر از هوای محیط برسانند. از آنجایی که فشار هوای سطح دریا 100 کیلوپاسکال است، مشخص می‌شود که توربوشارژر تقریباً 50 درصد هوای بیشتر وارد سیلندر می‌کند. بنابراین انتظار می‌رود که قدرت هم تا پنجاه درصد افزایش یابد. ولی به دلیل برخی تلفات، این افزایش قدرت بین 30 تا 40 درصد خواهد بود. یکی از دلایل این اتلاف به این موضوع باز می‌گردد که کار مورد نیاز توربوشارژر رایگان نیست. هنگامی که گاز خروجی اگزوز توربین را می‌چرخاند، بدان معنی است که مقاومتی در برابر خروج گازها وجود دارد، پس پیستون باید فشار بیشتری اعمال کند تا گاز تخلیه شود و این، بخشی از قدرت موتور را مصرف می‌کند.
یکی دیگر از مزایای توربوشارژر، قابلیت بهبود کارکرد موتور در ارتفاعات است. در ارتفاعات، فشار هوا کمتر است و در نتیجه هوای کمتری در سیلندر وارد می‌شود. خودروهای معمولی در چنین ارتفاعاتی با کاهش قدرت مواجه می‌شوند، ولی خودروهای مجهز به توربوشارژر علیرغم آنکه با کاهش قدرت مواجه می‌شوند، ولی مقدار این کاهش به مراتب کمتر است؛ چرا که کار لازم برای فشرده کردن گاز رقیق کمتر است!
همان طور که اشاره شد، یک توربوشارژر معمولی از یک توربین، یک میل محور (شافت) و یک کمپرسور تشکیل شده است. مجرای گاز خروجی اگزوز معمولا به گونه ای طراحی می‌شود که گاز دارای بیشترین سرعت و دمای ممکن باشد. پره‌های توربین با طراحی خاص می‌توانند به گردش 150 هزار دور در دقیقه دست پیدا کنند، ولی انتقال چنین گردشی به کمپرسور کار ساده‌ای نیست. میل محوری که پروانه توربین را به پره‌های کمپرسور متصل می‌کند، باید دارای پایداری بسیار بالایی باشد. اغلب میل محورهای معمولی در چنین سرعت بالایی منفجر می‌شوند، زیرا هم دمای میله بسیار بالا می‌رود، هم اندکی جابه‌جایی و عدم تعادل در نصب میل محور کافی است تا در این سرعت، میل محور به بیرون پرتاب شود. از این رو از یاتاقانهای روغنی برای مهار میل محور در توربوشارژر استفاده می‌شود. در چنین یاتاقانهایی، لایه نازکی از روغن اطراف میل محور را می‌پوشاند و بدین ترتیب، هم میل محور را خنک می‌كند و هم اصطکاک‌های احتمالی را به حداقل می‌رساند.
پس از انتقال قدرت به کمپرسور، پره کمپرسور به گردش در می‌آید. کمپرسور همانند یک پمپ سانتریفوژ عمل می‌کند، بدین ترتیب که هوا را از مرکز به گردش در می‌آورد و در نهایت هوای فشرده شده را از حفره تعبیه شده در محیط خارج به بیرون می‌دمد.
محدودیت های توربوشارژر

الف- فشار: فشار حداکثر درون سیلندر نباید از یک مقدار مجاز بیشتر شود. هنگامی که مخلوط هوا و سوخت در سیلندر یک خودروی بنزینی متراکم می شود، دمای آن نیز همراه با فشار افزایش خواهد یافت. فشار بیش از اندازه به دیواره های سیلندر، سرسیلندر و حتی پیستون و میل لنگ موجب کاهش عمر مفید آنها می‌شود.
افزایش دما اثری به مراتب بدتر دارد. اگر دما از حد مشخصی بالاتر رود، مخلوط هوا و سوخت می‌توانند پیش از زدن جرقه دچار احتراق شوند. بدین ترتیب نه تنها چرخه منظم موتور دچار اخلال می‌شود، بلکه ضربه ناشی از احتراق می‌تواند آسیب‌های جدی به موتور وارد آورد. از این رو برخی با کاهش دادن نسبت تراکم سیلندر، حداکثر فشار و دما را در محدوده مجاز نگه می‌دارند. البته برخی دیگر سوختی با اکتان بالاتر را برای موتور پیشنهاد می‌كنند.
ب- زمان تأخیر: یکی از مهم‌ترین مشکلات توربوشارژر این است که نمی‌توانند افزایش قدرت را به طور ناگهانی اعمال کنند. هنگامی که به پدال گاز فشار می‌آورید، حدوداً یک ثانیه طول می‌کشد تا توربین به سرعت لازم دست پیدا کند و افزایش قدرت اعمال شود. بنابراین افزایش قدرت با کمی تأخیر حاصل می‌شود. یکی از روش‌های کاستن این زمان تأخیر، پایین آوردن اینرسی قطعات است که معمولاً از طریق سبک کردن قطعات بدست می‌آید؛ بدین ترتیب توربین و پمپ سریع تر شتاب می‌گیرند و قدرت سریع تر اعمال می شود.
ج- اندازه توربوشارژر: اندازه توربوشارژر هم مزایا و معایبی به همراه دارد. هر چه توربوشارژر کوچکتر باشد، زمان تأخیر کمتری دارد و سریع تر قدرت را اعمال می‌کند، ولی در سرعت های بسیار بالا که باید حجم زیادی هوا را وارد سیلندر کند، کم توان و گاه خطرناک ظاهر می‌شود. در مقابل، توربوشارژر بزرگ می‌تواند به خوبی از عهده پمپ کردن حجم زیاد هوا برآید، ولی زمان تأخیر آن بیشتر خواهد بود
خوشبختانه راه‌حل‌های جالبی برای مقابله با این مشکلات پیشنهاد شده است که به برخی از آنها اشاره می‌کنیم:
- دریچه اگزوز (wastegate)
بسیاری از خودروهای توربوشارژردار از یک یا چند دریچه کمکی در مجرای اگزوز سود می‌برند که آنها را قادر می‌سازد از توربوشارژرهای کوچک استفاده کنند. هنگامی که سرعت خودرو بسیار بالا می‌رود و بالتبع حجم گاز اگزوز افزایش می‌یابد، این خطر وجود دارد که توربین با سرعت بسیار بالاتری بگردد. از این شرایط این دریچه‌ها باز شده و بخشی از اگزوز بدون آنکه از توربین عبور کند، از موتور خارج می‌شود. به این ترتیب سرعت دوران توربین در سرعت‌های بالا هم در حد مجاز باقی می‌ماند.
- یاتاقانهای ساچمه‌ای
در این یاتاقانها، از ساچمه‌های بسیار پیشرفته‌ای استفاده شده که از مواد بسیار پیشرفته و با فناوری فرا دقیق ساخته شده‌اند.
این یاتاقانها موجب می‌شوند میل محور با اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقانهای روغنی که در اغلب نمونه‌ها استفاده می‌شود، بگردد؛ ضمن آنکه موجب می شود از میل محورهای کوچکتر و سبکتری هم بتوان استفاده کرد. این چنین میل محور سریع‌تر شتاب می‌گیرد و زمان تأخیر کاهش می‌یابد.
- پره‌های سرامیکی توربین
سرامیک، دسته‌ای از مواد هستند که استحکام خوبی دارند و به مراتب از فلز هم ابعاد خود سبک‌ترند. استفاده از این پره‌ها به جای پره‌های فلزی دو مزیت دارد، نخست آنکه با سبک‌تر کردن توربین، زمان تأخیر را کاهش می‌دهد و دوم، چون بر همکنش با مواد خورنده درون اگزوز ندارد، شکل خود را برای مدت‌ها حفظ می‌کند و مانند پره فلزی خورده نمی‌شود.
- خنک کننده داخلی
هنگامی که توربوشارژر هوا را فشرده می‌کند، خواه نا خواه دمای هوا نیز افزایش می‌یابد. این افزایش دما جدای از تأثیر مخرب بر حداکثر فشار درون سیلندر، موجب می‌شود مولکولهای هوا کمتر از آن مقداری باشند که در طراحی خودرو در نظر گرفته شده است. لذا از یک خنک کننده استفاده می‌شود تا بدون افت محسوس فشار هوا، دمای آن به مقدار قابل توجهی کاهش یابد. بدین ترتیب می‌توان با اطمینان خاطر و بدون نگران بودن از پیش شعله، فشار مخلوط هوا و سوخت را به حداکثر رساند.
سوپر شارژر

سوپر شارژرها كمپرسورهایی هستند كه توان مورد نیاز خود را برای فشردن هوا از موتور می‌گیرند . و توربو شارژر ها، همان سوپر شارژر هایی هستند كه نیروی محركه خود را از دودهای خروجی از اگزوز می‌گیرند .
سه نوع سوپر شارژر وجود دارد :
• نوع دمنده ای
• نوع گریز از مركز
• نوع مارپیچی
كه همگی آنها قدرت رانشی خود را بطریقی از میل لنگ موتور می‌گیرند بطوریكه سرعت بالاتر موتور ، باعث سریع‌تر چرخیدن آنها می‌شود
دو نوع اول با سرعتی معادل 15000 دور در دقیقه و نوع سوم یا گریز از مركز با سرعتی معادل 40000 دور در دقیقه می‌چرخد .
مقایسه توربو شارژر و سوپر شارژر

زمان در سرویس قرار گرفتن : سوپرشارژرها بلافاصله بعد از روشن نمودن و چرخش موتور، در سرویس قرار می‌گیرند و هوای فشرده را در اختیار موتور قرار می‌دهند هر چند این میزان تقویت اولیه برای موتور، خیلی اندك است ولی بتدریج با دور گرفتن موتور افزایش می‌یابد و حاصل آن افزایش آرام و یكنواخت توان موتور است .
اما در مقابل توربو شارژر ها نقطه ضعفی دارند كه آن را تاخیر در واكنش نشان دادن می‌نامند. چون لختی كه توربو شارژرها در آغاز كار دارند و باید ابتدا دودهای خروجی داغ تولید شوند تا دور بگیرند (spool up) باعث می‌شود كه مدتی طول بكشد تا هوا را برای فرستادن به موتور فشرده كنند و بنابراین تا دور موتور بالا نرفته است نمی‌توانند هوا را به شكل دلخواه فشرده كنند.
در حالتی كه دریچه هوای ورودی آنها باز باشد (wide open throttle =wot) معمولا یك افزایش ناگهانی در قدرت توربو شارژر پدید می‌آید. این موضوع در دورهای حدود rpm 3000 صورت می‌گیرد و در این حالت اگر شما خودرویی را كه توربو شارژر دارد رانده باشید، ضربه‌هایی را كه وارد می‌شود حس خواهید كرد.
البته این امكان وجود دارد كه توربو شارژرها را در اندازه‌ای ساخت كه واكنش اولیه آنها سریع‌تر باشد . مثلاً موتور های دیزلی وجود دارد كه توربو شارژرهای آنان به اندازه‌ای كوچك است كه دور آن به 2000-1700 دور در دقیقه می‌رسد. عیب عمده‌ای كه این نوع توربوشارژرها دارند این است كه توانهای بالایی را نمی‌توان از آنها گرفت.
افت توان غیر قابل اجتناب

سوپرشارژرها بعلت اینكه نیروی خود را از موتور می‌گیرند باعث می‌شوند كه بخشی از توان تولید شده توسط موتور را مصرف كنند این افت توان غیر قابل اجتناب می‌تواند حتی از 50 اسب بخار هم تجاوز كند البته این سوپر شارژرها بیش از آنچه انرژی مصرف می‌كنند به توان موتور اضافه می‌كنند . ولی توربو شارژرها بعلت اینكه هیچگونه انرژی را از موتور مصرف نمی‌كنند ولی با ایجاد مانع در جریان دودهای خروجی از موتور و افزایش فشار پس زدن سبب می‌شوند بخشی از توان موتور بطور غیر مستقیم كاسته شود . چون در این حالت پیستون باید انرژی بیشتری را برای بیرون راندن دودهای خروجی از سیلندر صرف كند ولی از طرف دیگر استفاده از توربو شارژر باعث می‌شود كه هوای فشرده با فشار وارد سیلندر شود و همین موضوع باعث محكم به پائین رفتن پیستون و دادن انرژی به آن می شود كه با انرژی كه قبلاً گفته شد خنثی می‌شود. بهر حال استفاده از توربو شارژر بعلت اینكه توانی برای كار كردن از موتور نمی‌گیرد و باعث بالا رفتن توان موتور می‌شود معمول تر از سوپر شارژر است.
تولید حرارت

هنگامیكه هوای ورودی خنك‌تر باشد متراكم‌تر و چگال‌تر است كه بدین مفهوم است كه اكسیژن بیشتری در واحد حجم به موتور می‌رسد . اكسیژن بیشتر به مفهوم توان بیشتر است سوپر شارژرهای دمنده‌ای از این جهت كه تولید گرما می‌كنند مطلوب نیستند این گرمای تولید شده حاصل ناكافی بودن تراكم هوای ورودی است و از این روی توربوشارژرها كارآیی بیشتری نسبت به سوپر شارژرها دارند .
سوپر شارژرهای گریز از مركز می‌توانند از این جهت بهتر از توربو شارژرها باشند و قابلیت انعطاف بیشتری را از خود بروز دهند. با قرار دادن لوله هوای ورودی به موتور در نزدیكی دودهای خروجی می‌توان هوای ورودی به موتور را گرمتر كرد . سوپر شارژرهای گریز از مركزی كه خوب طراحی شده باشند می‌توانند این گرما را از طریق نصب خنك كننده كاهش دهند .
قابلیت اطمینان

مردم اغلب می‌گویند كه سوپر شارژرها نسبت به توربو شارژرها قابلیت اطمینان بیشتری دارند و این بدان علت است كه توربو شارژرها در حرارت بالا كار می‌كنند و توسط روغن روانكاری می‌شوند و هر گاه قبل از خنك شدن آنها موتور خودرو را خاموش كنند این روغن در معرض حرارت قرار می‌گیرد و باعث كوتاه شدن عمر كاری توربو شارژر می‌شود. اما با تعمیر و نگهداری و مراقبت‌های لازم از توربو شارژر می توان بر این مشكل هم فائق آمد.
میزان تقویت

از نظر حداكثر توان مطلق تولیدی استفاده از توربو شارژر امكان بالاتری برای تقویت قدرت موتور ارائه می‌دهد تا استفاده از سوپر شارژر . مثلاً در تراكتورهایی كه جهت كشش مورد استفاده قرار می‌گیرند، استفاده از سه توربو شارژر بصورت سری باعث می‌شود كه سطح تقویت هوای ورودی فشاری معادل psi 200 تولید كند !
نتیجه گیری : توربو شارژر یا سوپر شارژر ؟

اظهار نظر در مورد اینكه استفاده از كدامیك (توربو شارژر یا سوپر شارژر) بهتر است كاری مشكل است .
مهم‌ترین مزیت سوپر شارژر این است كه زمان واكنش نشان دادن آن كم است و به سرعت در سرویس قرار می‌گیرد (البته غیر از نوع گریز از مركز آن ) و استفاده از آن هم ساده است.
از آن طرف عمده‌ترین مزیت توربو شارژر ، كارایی بالای آن و تولید حداكثر توان است .
این دیگر بستگی به نظر خریداران خودرو دارد كه تصمیم بگیرند كدام نوع را برای وسیله خود انتخاب كنند
توربو شارژر چيست؟ (تو ضيح كامل)

یکی از مطمئن ترین راهها برای افزایش توان موتور ها، افزایش مقدار هوا و سوختی است که در سیلندرآنها می سوزد.برای این منظور افزودن تعداد سیلندرها یا بزرگ کردن هر یک از سیلندرها یکی از روش هاست اما در بعضی مواقع امکان این کار وجود ندارد. یک راه برای افزایش قدرت موتور که ساده تر و با صرفه تر نیز هست استفاده از توربو شارژردر موتوراست که بدون نیاز به تغییر در حجم و وزن موتورتوان آن را افزایش می دهد.درخودروهای پر سرعت مسابقه ای و سوپر اسپرت حتی خودروهای خانوادگی و سدان های پر قدرت نیز برای افزایش توان موتور از توربوشارژر استفاده می شود.
همه چيز درباره توربو شارژر

توربوشارژرها

هنگامي که مردم در مورد خودروهاي مسابقه اي و يا خودروهاي ورزشي با کيفيت صحبت مي کنند ( و از آن جمله است خودروهاي فرمول يک)، خواه نا خواه صحبت از توربوشارژر هم به ميان مي آيد. رد اين توربوشارژر را همچنين مي توان در خودروهاي ديزلي بزرگ هم مشاهده کرد.
تازه گي ها مي توان خودروهاي سواري زيادي را در شهر مشاهده کرد که عبارت turbo هر گوشه اي از آنها نصب شده است.
توربوشارژر وسيله اي است که مي تواند بدون آنکه وزن موتور را به مقدار قابل توجهي افزايش دهد، قدرت موتور را بسيار بالا ببرد و به همين دليل است که از چنين محبوبيت گسترده اي برخوردار است!
در اينجا قصد داريم بفهميم که توربوشارژر چگونه مي تواند بدون آنکه تغيير چنداني در وضعيت فيزيکي موتور ايجاد کند، قدرت را به مقدار بسيار زيادي افزايش دهد. هم چنين خواهيم ديد دريچه هاي خروجي، پره هاي سراميکي توربين، مجراهاي عبور گاز چگونه کارآيي سوپر شارژر را بهبود مي بخشند.
توربوشارژر چيست؟

توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است که هوا را با فشار زياد به درون سيلندر مي دمد. همان طور که مي دانيد، هنگامي که پيستون در حالت عکسش قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور ديزلي، هوا) را به درون سيلندر مي مکد. هر چه فشار هوا بيشتر باشد مقدار مولکولهاي هوا بيشتر خواهد بود، و باتبع مخلوط هوا و سوخت بيشتري در سيلندر جاي خواهد گرفت. هر چه سوخت بيشتر باشد، قدرت ناشي از احتراق هم بيشتر خواهد بود.
بدين ترتيب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بيشتري نسبت به موتور معمولي توليد مي کند. توربوشارژر به سادگي مي تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، يعني با قدرت مساوي، خودروي مجهز به توربو شارژر از موتوري با وزن و حجم کمتر سود مي برد، در نتيجه حجم و وزن خودرو نيز کمتر مي شود و اين بدان معني است که شتاب خودروي مجهز به توربوشارژر بيشتر است و سريع تر به سرعت مناسب دست پيدا مي کند.
اما توربوشارژر قدرت لازم براي فشرده کردن هواي ورودي را از کجا تأمين مي کند؟ در نوع ابتدايي توربوشارژر (که سوپر شارژر نام دارد)، قدرت مورد نياز از ميل لنگ گرفته مي شد، يعني بخشي از توان توليدي خودرو صرف فشرده سازي هواي ورودي مي شد.
ولي در نوع پيشرفته تر که همان توربوشارژر است، از فشار گاز خروجي اگزوز استفاده مي شود. گازهاي خروجي اگزوز داغ هستند و مي توان از انرژي جنبشي، سرعت و فشار آنها براي چرخاندن يک توربين استفاده کرد. اين توربين هم يک پمپ هوا را مي گرداند و در نهايت، پمپ، هوا را فشرده کرده به درون سيلندر مي فرستد. توربين نصب شده در مسير گازهاي خروجي گاه به سرعت 150 هزار دور در دقيقه مي رسد که بيش از 30 بار سريع ر از دور موتور اغلب خودروهاي امروزي است.
دماي اين توربين هم به دليل تماس با گازهاي داغ خروجي بسيار بالاست. اين دو عامل موجب مي شوند توربين از فناوري پيشرفته اي برخوردار باشد تا بتواند کارآيي و دوام خود را تا مدت ها حفظ کند.
يک نگاه آماري

توربوشارژرهاي رايج مي توانند هوا را به فشار 40 تا 55 کيلوپاسکال بيشتر از هواي محيط برسانند. از آنجايي که فشار هواي سطح دريا 100 کيلوپاسکال است، مشخص مي شود که توربوشارژر تقريباً 50% هواي بيشتر وارد سيلندر مي کند. بنابراين انتظار مي رود که قدرت هم تا پنجاه درصد افزايش يابد. ولي به دليل برخي تلفات، اين افزايش قدرت بين 30 تا 40 درصد خواهد بود.
يکي از دلايل اين اتلاف به اين موضوع باز مي گردد که کار مورد نياز توربوشارژر رايگان نيست. هنگامي که گاز خروجي اگزوز توربين را مي چرخاند، بدان معني است که مقاومتي در برابر خروج گازها وجود دارد، پس پيستون بايد فشار بيشتري اعمال کند تا گاز تخليه شود و اين، بخشي از قدرت موتور را مصرف مي کند.
يکي ديگر از مزاياي توربوشارژر، قابليت بهبود کارکرد موتور در ارتفاعات است. در ارتفاعات، فشار هوا کمتر است و در نتيجه هواي کمتري در سيلندر وارد مي شود. خودروهاي معمولي در چنين ارتفاعاتي با کاهش قدرت مواجه مي شوند، ولي خودروهاي مجهز به توربوشارژر عليرغم آنکه با کاهش قدرت مواجه مي شوند، ولي مقدار اين کاهش به مراتب کمتر است؛ چرا که کار لازم براي فشرده کردن گاز رقيق کمتر است!
پره، ميل محور، پره

همان طور که اشاره شد، يک توربوشارژر معمولي از يک توربين، يک ميل محور (شافت) و يک کمپرسور تشکيل شده است. مجراي گاز خروجي اگزوز معمولا به گونه اي طراحي مي شود که گاز داراي بيشترين سرعت و دماي ممکن باشد. پره هاي توربين با طراحي خاص مي توانند به گردش 150 هزار دور در دقيقه دست پيدا کنند، ولي انتقال چنين گردشي به کمپرسور کار ساده اي نيست.
ميل محوري که پروانه توربين را به پره هاي کمپرسور متصل مي کند، بايد داراي پايداري بسيار بالايي باشد. اغلب ميل محورهاي معمولي در چنين سرعت بالايي منفجر مي شوند، زيرا هم دماي ميله بسيار بالا مي رود، هم اندکي ناجابه جايي و عدم تعادل در نصب ميل محور کافي است تا در اين سرعت، ميل محور به بيرون پرتاب شود.
از اين رو از ياتاقانهاي روغني براي مهار ميل محور در توربوشارژر استفاده مي شود.
در چنين ياتاقانهايي، لايه نازکي از روغن اطراف ميل محور را مي پوشاند و بدين ترتيب، هم ميل محور را خنک مي کند و هم اصطکاک هاي احتمالي را به حداقل مي رساند.
پس از انتقال قدرت به کمپرسور، پره کمپرسور به گردش در مي آيد. کمپرسور همانند يک پمپ سانتريفوژ عمل مي کند، بدين ترتيب که هوا را از مرکز به گردش در مي آورد و در نهايت هواي فشرده شده را از حفره تعبيه شده در محيط خارج به بيرون ميدمد.
ساختار توربو شارژر:

یک توربو شارژر از 2 قسمت اصلی تشکیل شده است: توربین و کمپرسور(که توسط یک شفت به هم متصل اند).برای آشنایی با توربو شارژر، ابتدا باید واژه سوپر شارژر را تعریف کرد.سوپر شارژر یعنی تغذیه موتور با هوای از پیش کمپرس شده.یعنی هوای محیط مکیده و کمپرس شده و سپس به موتور فرستاده می شود.کمپرسور به طرق مختلفی به حرکت در می آیداز جمله از طریق چرخ دنده که در این حالت سوپرشارژر مکانیکی نامیده می شود. روش دیگر به حرکت در آوردن کمپرسور استفاده از انرژی ذخیره شده در گازهای اگزوز حاصل از احتراق در موتور است که در این حالت به آن توربو شارژر می گویند.
پس توربو شارژر در حقیقت توربینی است که بوسیله گازهای اگزوز به حرکت در آمده و یک کمپرسور گریز از مرکز را که توسط یک شفت به آن وصل شده است را می چرخاند.کمپرسور نیز هوا را از مرکز تیغه هایش به داخل کشیده و توسط پره های خود، در حین چرخش به بیرون پرتاب می کند.کمپرسور معمولا بین صافی و منیفولد هوای ورودی به موتور قراردارد.در حالی که توربین بین منیفولد هوای خروجی وانباره اگزوز قرار می گیرد.تمامی گازهای خروجی موتور (گازهای اگزوز) از محفظه توربین می گذرد و انبساط این گازهای تحت فشار بر پره های توربین عمل می کند و موجب حرکت دورانی آنها می شود. این گازها پس از گذشتن از توربین وارد اتمسفر می شوند.توربین صدای حاصل از گازهای اگزوز را نیز خفه می کند و به این ترتیب در اکثر موارد نیازی به استفاده از انباره اگزوز نیست.
به طور معمول توربو شارژها فشار هوا را به اندازه 6 تا 8psi فشرده تر می کنند.از آنجا که فشار معمولی اتمسفر 14.7 psi در سطح دریاست با این روش حدودا 50 درصد بیشتر هوا وارد موتور خواهد شد و افزایش بازدهی واقعی نیز بین 30تا 40 درصد است.
یکی از مزایای توربو شارژرها کمکی است که در ارتفاعات و مناطق مرتفع به موتور می کنند.موتورهای معمولی در ارتفاعات دچار کاهش شدید قدرت می شوند. زیرا برای هر مکش پیستون جرم کمتری از هوا را به داخل سیلندر می کشد و حتی در صورت افزایش مقدار سوخت پاشیدهشده به داخل سیلندر نیز به علت فقدان اکسیژن کافی ، احتراق کامل صورت نمی گیرد.بنابراین مساله رقیق بودن هوا موجب کم شدن قدرت موتور در این نقاط می شود که توربو شارژرها با کمپرس کردن و افزایش جرم هوای ورودی به موتور، این نقیصه را جبران می کنند
پس افت (Lag): یکی از مشکلات توربوشارژر ها می باشد که توربوشارژرها نمی توانند یک قدرت فوری را زمانی که شما پدال گاز را فشار می دهید، ...
توربوشارژر:

زمانی که مردم درباره خودروهای مسابقه ای یا موتورهایی با بازدهی و عملکرد بالا صحبت می کنند معمولاً بحث توربوشارژرها مطرح می شود. توربوشارژرها همچنین در موتورهای دیزلی بزرگ نیز استفاده می شوند.
توربوشارژر یک کمپرسور می باشد که توان خروجی موتورهای احتراق داخلی را در اثر افزایش میزان جرم هوا و سوخت ورودی به موتور افزایش می دهد. یکی از مزایای بزرگ توربوشارژرها آن است که افزایش قدرت خروجی موتور آنها در مقایسه با وزن آنها بسیار ناچیز است و این یکی از دلایلی است که باعث شده توربوشارژرها تا این اندازه محبوب و معروف گردند.
نحوه عملکرد توربوشارژر:

یک توربوشارژر از یک کمپرسور گریز از مرکز و یک توربین گازی تشکیل شده است که توربین گازی توسط پیچ به مانیفولد دود متصل می شود و گازهای خروجی از موتور باعث چرخش توربین گاز شده و به سبب آن کمپرسور که توسط یک شفت به توربین گازی متصل است شروع به چرخش نموده و هوای محیط را مکش کرده و سپس آن را متراکم کرده و به طرف موتور می فرستد و هوای ورودی بیشتر به موتور به معنی سوخت بیشتر به داخل موتور و هوا و سوخت بیشتر به معنی انرژی و قدرت خروجی موتور می باشد. سرعت چرخش توربین با توجه به استفاده توربوشاررژ می تواند متفاوت باشد و اکثراً دارای سرعتهای چرخش بالا هستند به همین دلیل باید از یاتاقانهای مخصوصی استفاده گردد که بتواند نیروی حاصل از چرخش شقت را تحمل کند که معمولاً از یاتاقانهای سیال (fluid bearing) استفاده می شود. در یاتاقانهای سیال بین شفت و یاتاقان یک لایه روغن قرار دارد که روغن فوق دو وظیفه مهم بر عهده دارد:
۱- باعث خنک شدن شفت و سایر قسمتهای توربوشارژر می شود
۲- باعث از بین رفتن اصطکاک بین شفت و یاتاقان هنگام چرخش می شود.
نکاتی در مورد طراحی یک توربوشارژر:

۱- تقویت بیش از اندازه: اگر فشار تولیدی توربوشارژر خیلی زیاد باشد همان طور که می دانید این امر باعث بالا رفتن درجه حرارت هوای ورودی به موتور شده و در نتیجه سوخت قبل از آن که توسط شمع محترق شود دچار خودسوزی شده که به پدیده فوق ضربه (Knocking) می گویند که برای جلوگیری از پدیده فوق می بایست از بنزین با درجه اکتان بالاتر استفاده نموده و یا نسبت تراکم موتور را کاهش دهیم.
۲- پس افت (Lag): یکی از مشکلات توربوشارژر آن می باشد که توربوشارژرها نمی توانند یک قدرت فوری را زمانی که شما پدال گاز را فشار می دهید، ایجاد نمایند و مدت زمانی طول می کشد تا توربین گاز چرخیده و هوای متراکم شده را به داخل موتور بفرستد. به همین خاطر شما در اول حرکت خودروی خود احساس یک حرکت ناگهانی به طرف جلو می کنید. دلیل این موضوع نیروی اینرسی (واماندگی) قسمت چرخنده توربین گاز می باشد. اما می توانیم با تمهیداتی نیروی اینرسی را کاهش داده تا توربین گاز بتواند در مدت زمان کوتاهی شتاب گرفته و دیگر پدیده پس افت ایجاد نشود، که در زیر به مواردی اشاره می کنیم:
الف) استفاده از توربوشارژرهای کوچک به جای توربوشارژرهای بزرگ: یکی از راههای که می توانیم نیروی اینرسی توربین گاز را کاهش دهیم آن است که از توربوشارژرهای کوچک استفاده نمائیم زیرا توربوشارژرهای کوچک سریعتر شتاب گرفته و در دور پائین موتور تقویت بهتری ایجاد می نمایند اما نمی توانند تقویت بیشتری را در دورهای بالای موتور که ما نیاز به وارد نمودن حجم بیشتری از هوا به موتور هستیم را تولید کنند و نیابد دور توربین گاز در آنها خیلی بالا رود. در جاهائی که ما نیاز به شتاب بالا در توربین گاز و مقدار بیشتری از هوای ورودی به موتور داریم می توانیم از دو توربو شارژر کوچک که به صورت مجزا از یکدیگر می باشند، استفاده نمائیم که شرکتهای خودروسازی همچون تویوتا، آئودی، مزدا این نوع توربوشارژر را در برخی از تولیدات خود به کار برده اند. به توربوشارژرهای فوق توربوشارژرهای دوقلو (Twin Turbocharger) نیز می گویند.
ب) استفاده از توربین گاز با پره های سرامیکی: همان طور که می دانید توربین گاز با پره های سرامیکی سبکتر از توربین گاز با پره های فولادی هستند در نتیجه این امر باعث می شود که توربین گاز سریعتر شتاب گرفته و نیروی اینرسی کاهش یابد.
ج) استفاده از یاتاقانهای توپی (Ball Bearing) به جای یاتاقانهای سیالی: برخی از توربوشارژرها از یاتاقانهای توپی به جای یاتاقانهای سیالی استفاده می کنند که یاتاقانهای فوق بسیار دقیق و از مواد پیشرفته و خاصی ساخته شده اند تا بتوانند سرعت و حرارت شفت را کنترل نمایند. یاتاقانهای توپی باعث می شوند که شفت با اصطکاک کمتری بچرخد و همچنین این نوع یاتاقانها به ما اجازه می دهد تا از شفتهای کوچکتر و سبکتر استفاده نمائیم که امر فوق باعث می شود تا توربین گاز با شتاب بیشتری چرخیده و نیروی اینرسی آن کاهش یابد.
د) استفاده از توربوشارژرهای ترتیبی (Sequential Turbocharger): برخی از موتورها از دو توربوشارژر با اندازه مختلف استفاده می کنند که توربوشارژر کوچکتر در دور پائین موتور تا پس افت را کاهش دهد استفاده دارد اما توربو شارژر بزرگتر در دورهای بالاتر موتور که نیاز به تقویت و حجم بیشتری از هوا داریم کاربرد دارد. این نوع توربوشارژر در ب.ام.و سری 5 مدل 535d استفاده شده است.
توربوشارژ و نیتروس

توربو با اجبار موتور به تنفس بیشتر و سوراندن سوخت بیشتر نیروی بیشتر تولید می کند. توربو با نیرو گازهای خروجی کار می کند. توربو وسیله ای کاربردی هست اما یکی دو مشکل عمده دارد.
اگر توربین به اندازه کافی کوچک باشد که در دور پایین موتور به چرخش در آید در دور بالا به یک مانع تبدیل می شود که حداکثر قدرت را محدود می کند. زیرا اگر موتر موفق به خروج گاز های حاصل از سوخت نشود.....!
اگر توربین به اندازه کافی بزرگ باشد که در برابر حداکثر قدرت منطقی مانع نباشد آنگاه با مشکلی به نام واماندگی(lag) در دورهای پایین روبرو می شویم. به این علت که موتور در دور پایین گاز زیادی تولید نمی کند که توربین بزرگ را با سرعت مناسب به چرخش در آورد که فشار تولید شود. اما اگر بتوانید توربو را در دور پایین موتر به گردش با دور مناسب وادار کنید خود توربو فشار لازم برای تحریک بیشتر تولید خواهد کرد!
حال اگر ما مقدار بسیار کمی نیتروس را در دریچه سوخت(wot)تزریق کنیم موتور فوراً تولید نیرو خواهد کرد! و حتی در دور های پایین توربو شارژ سرعت می گیرد به علت گاز خروجی تولید شده! اکنون یک سنسور کوچک در ورودی سوخت افزایش فشار را متوجه شده و تزریق نیتروس را خاموش می کند. اکنون محرک خودبه خود پیش میرود. در عمل مقدار بسیار کمی نیتروس مصرف می گردد. نتیجه یک سیستم توربو بدون وامانگی هست حتی اگر از توربیهای عظیم استفاده شود.
انواع گوناگونی سیستم های تزریق نیتروس وتوربوشارژرهای عظیم برای کار باهمدیگر تولید می شود
یکی از مطمئن ترین راهها برای افزایش توان موتور ها، افزایش مقدار هوا و سوختی است که در سیلندرآنها می سوزد.برای این منظور افزودن تعداد سیلندرها یا بزرگ کردن هر یک از سیلندرها یکی از روش هاست اما در بعضی مواقع امکان این کار وجود ندارد. یک راه برای افزایش قدرت موتور که ساده تر و با صرفه تر نیز هست استفاده از توربو شارژردر موتوراست که بدون نیاز به تغییر در حجم و وزن موتورتوان آن را افزایش می دهد.درخودروهای پر سرعت مسابقه ای و سوپر اسپرت حتی خودروهای خانوادگی و سدان های پر قدرت نیز برای افزایش توان موتور از توربوشارژر استفاده می شود.
استفاده از ضد پس افت (Anti-Lag) در خودروهای مسابقه ای:
مکانیزم کنترل توربین گاز (Waste Gate):

بسیاری از توربوشارژر خودروها یک سوپاپ بایپس یا گذرگاه فرعی(Waste Gate) دارد که باعث می شود در توربوشارژرهای کوچک میزان چرخش آنها از حد مجازی تجاوز نکند. در واقع سوپاپ بایپس فشار داخل توربین گاز را حس کرده و اگر فشار آن بالا باشد سوپاپ فوق باز شده و مقداری از گاز را به خارج از محفظه توربین گاز هدایت می کند تا این که فشار به میزان مطلوبی برسد.
کولر داخلی (Inter Cooler):

همان طور که می دانید زمانی که هوا فشرده می شود آن گرم شده و منبسط می شود اما هدف از استفاده توربوشارژرها افزایش میزان چگالی ورودی به موتور (تعداد بیشتری از مولکولهای هوا) می باشد. به همین خاطر از کولرهای داخی استفاده می کنند تا هوای فشرده خروجی از کمپرسور را خنکتر کند تا میزان چگالی آن افزایش یابد.
توربوشارژرقلب تپنده موتور

یکی از موثر ترین راه ها برای افزایش اسب بخار موتورها افزایش مقدار هوا و سوختی است که در سیلند آن ها می سوزد برای رسیدن به این هدف اغلب خودرو سازان تعداد سیلندرها یا حجم آنه را افزایش داده اما این روش مقبول به صرفه نبوده و افزایش مصرف سوخت و آلایندگی زیاد را به دنبال دارد به همین منظور ساده ترین و به صرفه ترینترین راه استفاده از توربوشارژر است
توربو شارژر مانند قلب هوا را به داخل سیلندر دمیده یا پمپ می کند که عملا مرحله مکش توسط سیلنر حذف شده و این عامل مهم افزایش توان موتور به شمار می آید به طور معمول توربوشارژر ها فشار هوا را شش تا هشت بوند براینچ فشرده تر می کنند با توجه به اینکه فشارمعمولی اتمسفر7/14 پوند بر اینچ در سطح دریا می باشدوا ضح است که با این روش می توان 50 درصد بیشتر هوا وارد موتور کرد به علت افزایش فشار هوا که این خود کوجب افزایش 50 درصدی توان خودرو می شودالبته افزایش بازدهی واقعی بین 30 تا 40درصد بسیار قابل توجه است به طوری که موتور هشت سیلندرv شکل و 2/4 لیتری جاگوار معمولی 300 اسب بخار قدرت دارد و همین موتور با همان حجم و تعداد سیلندر به کمک توربو شارژر 400 اسب بخارقدرت دارد که افزایش 100 اسب بخاری در نوع توربو شارژر دارد قابل ملاحظه می با شد
توربو شارژر ابتدا در موتور دیزلی کار برداشت اما با ایجاد اصلاحاتی اینک در اغلب اتومبیل های پر قدرت و حتی اتومبیل های خانوادگی می توان از توربو شارژر استفاده کرد و حتی می توان آن را برروی موتور خودرو نصب کرد
در موتور های کاربراتوری کاربراتور به طور خودکار و به وسیله پلانچر کاربراتور مقدار سوخت را برای هماهنگ شدن با مقدار هوای ورودی افزایش می دهد در موتور های انژکتوری نیز این هماهنگی متکی بر سنسور های سیستم انژکتور بوده البته ممکن است با نصب توربوشارژر با قدرت بالا سیستم انژکتور به دلیل عدم برنامه ریزی نرم افزاری جواب ندهد که در این صورت باید از توربو شارژر مناسب استفاده کرد
ادامه دارد .....
/خ

[ریپورتر]

شناخت بیشتر توربو شارژر:

یک توربو شارژر از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: توربین و کمپرسور که توسط یک شفت به یکدیگر متصل اند توربو شارژر در حقیقت توربینی است که به وسیله گازهای اگزوز به حرکت در آمده و یک کمپسور گریزاز مرکز را که توسط یک شفت به آن اتصال یافته می چرخاند کمپرسور نیز هوا را از مرکز تیغه هایش به داخل کشیده و توسط پره های خود در حین چرخش به بیرون پرتاب می کند
توربو شارژر در واقع همان سوپر شارز کردن یعنی تغذیه موتور با هوای از بیش کمپرس شده . نیروی این کمپرس اساسا می تواند از دو راه تامیت شود از طریق چرخ دنده که در ایت حالت سوپر شارژ مکانیکی نامیده می شود و دیگری استفاده از انرژی ذخیره شده در گاز های اگزوز حاصل از احتراق در موتور است که در این حالت به توربوشارژر معروف است.

مزایای توربو شارژر ها:

با صرفه نظر از افزایش توان خودرو کمک توربو شارژر به موتور در ارتفاعات است با توجه به اینکه در ارتفاعات غلظت هوا کم است به موتور کمک می کند تا دچار کاهش قدرت نشود در ارتفاعات برای هر مکش پیستون جرم کمتری از هوا را به داخل سیلندر می کشد حتی با پرشدن سیلندر از سوخت به علت کمبود اکسیژن احتراق کامل صورت نمی گیرد بنا براین توربو شارژر این کمبود را جبران کرده و موتوربا شرایط عادی کار می کند

معایب توربو شارژر:

یکی از عمده ترین مشکلات توربو شارژر ها کندی یا تنبلی توربو می باشد . مثلا هنگامی مه راننده پا را روی پدال گاز فشار می دهد توربو بلافاصله عمل نکرده و تا زمانی که توربو به دور مناسب برسد چند ثانیه ای زمان لازم بوده سپس خودرو به طور کند شده و به شرایط عادی بر میگردد برای رفع این معضل از کاهش اینرسی قطعات توربو استفاده می کنند و از پره های سرامیکی
در توربین که سبک تر از پره های استیل است استفاده می کنند
هدف از کار توربو شارژر فرستادن بیشتر مولکول هوا به سیلندر است نه بیشتر کردن فشار هوای ورودی به موتور افزایش فشار هوا در توربو شارژر ها تا حدودی ناشی از افزایش دمای هوای کمپرس شده قبل از ورود به موتور اصل بنابرایت استفاده از اینتر کولر برای پایین آوردن دمای هوا و متراکم کردن آن بسیار موثر خواهد بود اینتر کولر در حقیقت یک وسیله جانبی است شبیه به رادیاتور که بعد از کمپرس قرار داشته و هوا پس از عبور از کمپرسور از داخل گذرگاه های آبندی شده که هوای خنک جریان دارد عبور می کند و با انتقال حرارت خنک می شود و در فشار معین تعداد مولکول هایش افزایش می یابد
مطمئنا یک خودرو در صورت دارا بودن توربوشارژر می تواند قدرت و سرعت خود را به رخ همگان بکشاند.

محدوديت هاي توربوشارژر

الف- فشار
فشار حداکثر درون سيلندر نبايد از يک مقدار مجاز بيشتر شود. هنگامي که مخلوط هوا و سوخت در سيلندر يک خودروي بنزيني متراکم مي شود، دماي آن نيز همراه با فشار افزايش خواهد يافت. فشار بيش از اندازه به ديواره هاي سيلندر، سرسيلندر و حتي پيستون و ميل لنگ موجب کاهش عمر مفيد آنها مي شود.
اما افزايش دما اثري به مراتب بدتر دارد. اگر دما از حد مشخصي بالاتر رود، مخلوط هوا و سوخت مي توانند پيش از زدن جرقه دچار احتراق شوند. بدين ترتيب نه تنها چرخه منظم موتور دچار اخلال مي شود، که ضربه ناشي از احتراق مي تواند آسيب هاي جدي به موتور وارد آورد. از اين رو برخي با کاهش دادن نسبت تراکم سيلندر، حداکثر فشار و دما را در محدوده مجاز نگه مي دارند. البته برخي ديگر سوختي با اکتان بالاتر را براي موتور پيشهاد مي دهند.
ب- زمان تأخير:
يکي از مهم ترين مشکلات توربوشارژر اين است که نمي توانند افزايش قدرت را به طور ناگهاني اعمال کنند. هنگامي که به پدال گاز فشار مي آوريد، حدودا يک ثانيه طول مي کشد تا توربين به سرعت لازم دست پيدا کند و افزايش قدرت اعمال شود. بنابراين افزايش قدرت با کمي تأخير حاصل مي شود. يکي از روش هاي کاستن اين زمان تأخير، پايين آوردن اينرسي قطعات است که معمولاً از طريق سبک کردن قطعات بدست مي آيد؛ بدين ترتيب توربين و پمپ سريع تر شتاب مي گيرند و قدرت سريع تر اعمال مي شود.
ج- اندازه توربوشارژر:
اندازه توربوشارژر هم مزايا و معايبي به همراه دارد. هر چه توربوشارژر کوچکتر باشد، زمان تأخير کمتري دارد و سريع تر قدرت را اعمال مي کند، ولي در سرعت هاي بسيار بالا که بايد حجم زيادي هوا را وارد سيلندر کند، کم توان و گاه خطرناک ظاهر مي شود. در مقابل، توربوشارژر بزرگ مي تواند به خوبي از عهده پمپ کردن حجم زياد هوا برآيد، ولي زمان تأخير آن بيشتر خواهد بود.
خوشبختانه راه حل هاي جالبي براي مقابله با اين مشکلات پيشنهاد شده است که به برخي از آنها اشاره مي کنيم.
- دريچه اگزوز (wastegate)
بسياري از خودروهاي توربوشارژردار از يک يا چند دريچه کمکي در مجراي اگزوز سود مي برند که آنها را قادر مي سازد از توربوشارژرهاي کوچک استفاده کنند. هنگامي که سرعت خودرو بسيار بالا مي رود و بالتبع حجم گاز اگزوز افزايش مي يابد، اين خطر وجود دارد که توربين با سرعت بسيار بالاتري بگردد. از اين دريچه ها باز مي شوند و بخشي از اگزوز بدون آنکه از توربين عبور کند، از موتور خارج مي شود. اين چنين سرعت دوران توربين در سرعت هاي بالا هم در حد مجاز باقي مي ماند.
- ياتاقانهاي ساچمه اي
در اين ياتاقانها، از ساچمه هاي بسيار پيشرفته اي استفاده شده که از مواد بسيار پيشرفته و با فناوري فرا دقيق ساخته شده اند.
اين ياتاقانها موجب مي شوند ميل محور با اصطکاک کمتري نسبت به ياتاقانهاي روغني که در اغلب نمونه ها استفاده مي شود، بگردد؛ ضمن آنکه موجب مي شود بتوان از ميل محورهاي کوچکتر و سبکتري هم بتوان استفاده کرد. اين چنين ميل محور سريع تر شتاب مي گيرد و زمان تأخير کاهش مي يابد.
- پره هاي سراميکي توربين:
سراميک، دسته اي از مواد هستند که استحکام خوبي دارند و به مراتب از فلز هم ابعاد خود سبک ترند. استفاده از اين پره ها به جاي پره هاي فلزي دو مزيت دارد، نخست آنکه با سبک تر کردن توربين ، زمان تأخير را کاهش مي دهد و دوم، چون بر همکنش با مواد خوزنده درون اگزوز ندارد، شکل خود را براي مدت ها حفظ مي کند و مانند پره فلزي خورده نمي شود.
- خنک کننده داخلي (intercooler)
هنگامي که توربوشارژر هوا را فشرده مي کند، خواه نا خواه دماي هوا نيز افزايش مي يابد. اين افزايش دما جداي از تأثير مخرب بر حداکثر فشار درون سيلندر، موجب مي شود مولکولهاي هوا کمتر از آن مقداري باشند که در طراحي خودرو در نظر گرفته شده است. لذا از يک خنک کننده استفاده مي شود تا بدون افت محسوس فشار هوا، دماي آن به مقدار قابل توجهي کاهش يابد. بدين ترتيب مي توان با اطمينان خاطر و بدون نگران بودن از پيش شعله، فشار مخلوط هوا و سوخت را به حداکثر رساند.

توربو شارژرها چگونه کار می کنند؟

وقتی مردم درباره ی اتومبیل های مسابقه یا اتومبیل های ورزشی با سرعت بالا صحبت می کنند،موضوع توربوشارژرها ظاهر می شود ،توربوشارژرها در موتورهای دیزل بزرگ هم وجود دارند،یک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزایش وزن آن زیاد می کند که مزیت بزرگی است و توربوشارژرها را مهم می کند


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(1).jpg
در این مقاله یاد می گیریم که چطور توربوشارژر قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد،همچنین یاد می گیریم پره های سرامیکی و یاطاقان های ساچمه ای چطور به توربوشارژر کمک می کنند تا وظیفه اش را بهتر انجام دهد
توربوشارژرها یک نوع سیستم مکش هوا هستند که جریان هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند،مزیت این سیستم این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری به سیلندر وارد کند و هوای بیشتر به معنی سوخت بیشتر است،بنابر این انرژی بیشتری از هر انفجار به دست می آید،یک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بیشتری از یک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،یعنی توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزایش می دهد
برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است،چون تئربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست

اصول

راه قطعی برای بدست آوردن قدرت بیشتر از موتور افزایش مقدار هوا و سوختی است که می سوزد،یک راه برای انجام این کار اضافه کردن یا بزرگتر کردن سیلندرهاست،بعضی مواقع این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(2).jpg
توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه می دهند سوخت و هوای بیشتری بسوزاند،فشار نسبی ایجاد شده توسط توربوشارژر بین ٦تا ٨ پوند بر اینچ مربع است،از آن جایی که فشار جو در سطح دریا ٧/١٤ پوند بر اینچ مربع است می توانید بفهمید که حدود ٥٠٪ هوای بیشتری وارد موتور می شود،بنابراین می توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بیشتری بدست آید،اما توربوشارژر کاملا ایده آل نیست و بین ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده می شود
یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود،موتور باید دود را با فشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود

در ارتفاعات

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه می شوند چون موتور جرم کمتری از هوا را دریافت می کند،یک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما این کاهش قدرت خیلی کمتر است چون هوای رقیق تر راحت تر پمپ می شود
خودروهای قدیمی با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزایش می دهند تا مناسب افزایش هوای ورودی شود،خودروهای مدرن با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا نعیین کنند که نسبت سوخت و هوا درست است یا نه بنابراین در این سیستم نیز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودی خود به خود افزایش می یابد
اگر یک توربوشارژر با فشار بالا به یک خودروی انژکتوری اضافه شود ممکن است کنترل کننده ی انژکتور اجازه ی ورود سوخت زیاد را ندهد ویا پمپ بنزین و تزریق کننده ها توانلیی رساندن این مقدار سوخت را نداشته باشند،در این حالت باید تغییرات دیگری اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد

چگونه کار می کند؟

توربوشارژر به خروجی اگزوز موتور متصل شده است،گازهای خروجی از سیلندر توربین را می چرخانند که شبیه یک توربین گازی است،توربین توسط یک محور به کمپرسور که بین ف_*ل_ن*__ر هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(3).jpg
گازهای خروجی از بین پره های توربین عبور می کنند و آن را می چرخانند،هر چه گازهای بیشتری خارج شود توربین سریع تر می چرخد


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(4).jpg
در طرف دیگر محوری که به توربین متصل است کمپرسور هوا را به سیلندر ها پمپ می کند،کمپرسور یک پمپ از نوع گریز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها می کشد و به بیرون پمپ می کند


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(5).jpg
برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت های توربوشارژر را خنک نگه می دارد،دوم اینکه محور بدون اصطکاک چندانی می چرخد

تقویت فشار بیش از اندازه

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...

ملاحظات طراحی

یکی از مشکلات اصلی توربوشارژرها این است که وقتی پدال گاز را فشار می دهید بلافاصله قدرت موتور را تقویت نمی کنند و چند ثانیه ای طول می کشد تا توربین به سرعت مورد نظر برسد.این باعث می شود وقتی گاز می دهید تاخیری را احساس کنید.در ضمن وقتی توربو شارژر حرکت کرد خیزشی در خودرو ایجاد می شود.
یک راه برای کم کردن تاخیر توربوشارژر کم کردن اینرسی دورانی اجزای چرخنده ی آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.این باعث می شود توربین و کمپرسور سریع تر سرعت بگیرند و زود تر تقویت کنند.یک راه مسلم برای کاهش اینرسی کوچکتر کردن توربوشارژر است.یک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهای پایین تر عمل تقویت را انجام می دهد اما نمی تواند در دور موتورهای بالاتر که حجم زیادی از هوا به موتور می رود تقویت زیادی انجام دهد.همچنین خطر چرخش بسیار سریع در دور موتورهای بالا که گازهای خروجی زیادی از توربین می گذرد نیز وجود دارد.
یک توربوشارژر بزرگ می تواند در دور موتورهای بالا تقویت زیادی انجام دهد اما به خاطر زمان زیادی که برای شتاب گرفتن توربین و کمپرسور سنگین تر آن لازم است تاخیر زیادی دارد.خوشبختانه چندین ایده برای غلبه بر این چالش وجود دارد.
بیشتر توربوشارژر ها یک دریچه ی هدر دارند که اجازه می دهد از توربوشارژرها ی کوچکتری برای کاهش تاخیر استفاده شود،در حالی که نمی گذارد در دور موتور های خیلی بالا خیلی سریع بچرخد.دریچه هدر سوپاپی است که اجازه می دهد گازهای اگزوز از گذرگاه جنبی از کنار پره های توربین عبور کند.
دریچه هدر فشار را حس می کند و اگر فشار خیلی زیاد شود که نشانه چرخش زیاد توربین است،مقداری از گازهای اگزوز را از کنار پره های توربین خارج می کند تا سرعت چرخش کمتر شود.
بعضی توربوشارژر ها از یاتاقان های ساچمه ای بجای یاتاقان های روغنی استفاده می کنند،اما اینها یاتاقان های ساچمه ای معمولی نیستند بلکه یاتاقان های فوق دقیقی هستند که از مواد پیشرفته ای ساخته شده اند تا در سرعت و دمای توربو شارژر کار کنند.این یاتاقان ها به محور توربین اجازه می دهند با اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان های روغنی بچرخند،همچنین اجازه می دهند از محور کوچکتر و سبک تری استفاده شود که این باعث کاهش تاخیر می شود.
پره های سرامیکی توربین از پره های فولادی سبک تر اند که این باز هم باعث می شود توربین زودتر شتاب گرفته و زمان تاخیر کمتر شود.
بعضی موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده می کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر می چرخد و تاخیر را کم می کند در حالی که بزرگتر در دور موتور های بالا تر تقویت فشار بیشتری ایجاد می کند.
وقتی هوا فشرده شود،گرم می شود و وقتی گرم شود منبسط می شود.بنا بر این بخشی از تقویت فشار توربوشارژر ناشی از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،برای افزایش قدرت موتور باید مولکول های بیشتری وارد سیلندر شوند نه لزوما فشار بیشتر.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250454%20(6).jpg
یک سرد کننده میانی یا خنک کننده هوا جزئی اضافی است که بعضی مواقع شبیه رادیاتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور می کند.هوای ورودی به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور می کند در حالی که هوای خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره های خنک کننده دمیده می شود.
خنک کننده میانی قدرت موتور را افزایش می دهد زیرا هوای فشرده خارج شده از کمپرسور را پیش از ورود به موتور خنک می کند این بدان معنی است که اگر توربوشارژر در فشار ۷ psi کار کند خنک کننده میانی هوای خنک تر با این فشار را وارد موتور می کند که چگال تر بوده و مولکول های بیشتری نسبت به هوای گرم دارد.

و اما سوپرشارژر:

سوپرشارژ کردن اتوموبیل با مجبور کردن موتور به تنفس بیشتر نیروی بیشتری ایجاد می کند درست مانند توربوشارژر ها که با نیروی اگزوز کار می کنند.
تفاوت سوپرشارژ و توربوشارژ فقط در این است که کمپرسور سوپرشارژر مستغیماً با نیروی موتور کار می کند و توربوشارژر نیروی خود را از گازهای خروجی می گیرد. تصویر, یک موتور RV6 ساخت فولکس واگن را نشان می دهد که یک سوپرشارژر بر روی آن سوار شده
در این مورد یک کمپرسور گریز از مرکز است درست مانند توربو اما به وسیله یک تسمه کمکی به حرکت در می آید.
اکثر کمپرسورهای سوپرشارژر مدل "چرخشی" راست گرد هستند.
البته موتوری که در بالا آمده است اندکی نا متعارف است زیرا در آن از یک کوپرسور توربو استفاده شده است ولی چون نیروی خود را مستقیماً از موتور می گیرد سوپرشارژر است.
سوپرشارژر در مقابل توربوشارژر دارای اشکالاتی است. سوپرشارژر نیروی مورد نیاز خود را از موتور می گیرد پس اندکی کاهش نیرو خواهیم داشت ولی توربو نیروی خود را از گازهای اگزوز می گیرد.
البته سوپرشارژ محاسنی نیز دارد. واماندگی ندارد و هوای فشرده همیشه موجود است! با توربوشارژ شما باید صبر کنید تا دور موتور بالا رود و گازهای خروجی به میزان لازم برای گردش توربو تولید شود اما سوپرشارژ در هر دور موتوری گردش کرده و کار خود را انجام می دهد.
برای موتورهای بسیار پر قدرت مثل اتوموبیل های کورسی 5000اسبی تنها گزینه سوپرشارژ است. آنها دارای 0تا300 مایل 4ثانیه ای هستند و توربو فرصت کافی برای فشارده سازی نخواهد یافت.
توربوشارژرها یک نوع سیستم مکش هوا هستند که جریان هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند،مزیت این سیستم این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری به سیلندر وارد کند و هوای بیشتر به معنی سوخت بیشتر است،بنابر این انرژی بیشتری از هر انفجار به دست می آید،یک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بیشتری از یک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،یعنی توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزایش می دهد
برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است،چون تئربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست

اصول

راه قطعی برای بدست آوردن قدرت بیشتر از موتور افزایش مقدار هوا و سوختی است که می سوزد،یک راه برای انجام این کار اضافه کردن یا بزرگتر کردن سیلندرهاست،بعضی مواقع این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است

مکان توربوشارژر در خودرو

توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه می دهند سوخت و هوای بیشتری بسوزاند،فشار نسبی ایجاد شده توسط توربوشارژر بین ٦تا ٨ پوند بر اینچ مربع است،از آن جایی که فشار جو در سطح دریا ٧/١٤ پوند بر اینچ مربع است می توانید بفهمید که حدود ٥٠٪ هوای بیشتری وارد موتور می شود،بنابراین می توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بیشتری بدست آید،اما توربوشارژر کاملا ایده آل نیست و بین ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده می شود
یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود،موتور باید دود را با فشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود

در ارتفاعات

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه می شوند چون موتور جرم کمتری از هوا را دریافت می کند،یک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما این کاهش قدرت خیلی کمتر است چون هوای رقیق تر راحت تر پمپ می شود
خودروهای قدیمی با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزایش می دهند تا مناسب افزایش هوای ورودی شود،خودروهای مدرن با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا نعیین کنند که نسبت سوخت و هوا درست است یا نه بنابراین در این سیستم نیز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودی خود به خود افزایش می یابد
اگر یک توربوشارژر با فشار بالا به یک خودروی انژکتوری اضافه شود ممکن است کنترل کننده ی انژکتور اجازه ی ورود سوخت زیاد را ندهد ویا پمپ بنزین و تزریق کننده ها توانلیی رساندن این مقدار سوخت را نداشته باشند،در این حالت باید تغییرات دیگری اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد

توربوشارژر چگونه کار می کند؟

توربوشارژر به خروجی اگزوز موتور متصل شده است،گازهای خروجی از سیلندر توربین را می چرخانند که شبیه یک توربین گازی است،توربین توسط یک محور به کمپرسور که بین ف_*ل_ن*__ر هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند
گازهای خروجی از بین پره های توربین عبور می کنند و آن را می چرخانند،هر چه گازهای بیشتری خارج شود توربین سریع تر می چرخد درون یک توربوشارژر
در طرف دیگر محوری که به توربین متصل است کمپرسور هوا را به سیلندر ها پمپ می کند،کمپرسور یک پمپ از نوع گریز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها می کشد و به بیرون پمپ می کند

پره های کمپرسور

برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت های توربوشارژر را خنک نگه می دارد،دوم اینکه محور بدون اصطکاک چندانی می چرخد

تقویت فشار بیش از اندازه

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 مشکلات اصلی توربوشارژرها این است که وقتی پدال گاز را فشار می دهید بلافاصله قدرت موتور را تقویت نمی کنند و چند ثانیه ای طول می کشد تا توربین به سرعت مورد نظر برسد.این باعث می شود وقتی گاز می دهید تاخیری را احساس کنید.در ضمن وقتی توربو شارژر حرکت کرد خیزشی در خودرو ایجاد می شود.
یک راه برای کم کردن تاخیر توربوشارژر کم کردن اینرسی دورانی اجزای چرخنده ی آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.این باعث می شود توربین و کمپرسور سریع تر سرعت بگیرند و زود تر تقویت کنند.یک راه مسلم برای کاهش اینرسی کوچکتر کردن توربوشارژر است.یک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهای پایین تر عمل تقویت را انجام می دهد اما نمی تواند در دور موتورهای بالاتر که حجم زیادی از هوا به موتور می رود تقویت زیادی انجام دهد.همچنین خطر چرخش بسیار سریع در دور موتورهای بالا که گازهای خروجی زیادی از توربین می گذرد نیز وجود دارد.
یک توربوشارژر بزرگ می تواند در دور موتورهای بالا تقویت زیادی انجام دهد اما به خاطر زمان زیادی که برای شتاب گرفتن توربین و کمپرسور سنگین تر آن لازم است تاخیر زیادی دارد.خوشبختانه چندین ایده برای غلبه بر این چالش وجود دارد.
بیشتر توربوشارژر ها یک دریچه ی هدر دارند که اجازه می دهد از توربوشارژرها ی کوچکتری برای کاهش تاخیر استفاده شود،در حالی که نمی گذارد در دور موتور های خیلی بالا خیلی سریع بچرخد.دریچه هدر سوپاپی است که اجازه می دهد گازهای اگزوز از گذرگاه جنبی از کنار پره های توربین عبور کند.
دریچه هدر فشار را حس می کند و اگر فشار خیلی زیاد شود که نشانه چرخش زیاد توربین است،مقداری از گازهای اگزوز را از کنار پره های توربین خارج می کند تا سرعت چرخش کمتر شود.
بعضی توربوشارژر ها از یاتاقان های ساچمه ای بجای یاتاقان های روغنی استفاده می کنند،اما اینها یاتاقان های ساچمه ای معمولی نیستند بلکه یاتاقان های فوق دقیقی هستند که از مواد پیشرفته ای ساخته شده اند تا در سرعت و دمای توربو شارژر کار کنند.این یاتاقان ها به محور توربین اجازه می دهند با اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان های روغنی بچرخند،همچنین اجازه می دهند از محور کوچکتر و سبک تری استفاده شود که این باعث کاهش تاخیر می شود.
پره های سرامیکی توربین از پره های فولادی سبک تر اند که این باز هم باعث می شود توربین زودتر شتاب گرفته و زمان تاخیر کمتر شود.
بعضی موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده می کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر می چرخد و تاخیر را کم می کند در حالی که بزرگتر در دور موتور های بالا تر تقویت فشار بیشتری ایجاد می کند.
وقتی هوا فشرده شود،گرم می شود و وقتی گرم شود منبسط می شود.بنا بر این بخشی از تقویت فشار توربوشارژر ناشی از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،برای افزایش قدرت موتور باید مولکول های بیشتری وارد سیلندر شوند نه لزوما فشار بیشتر.
یک سرد کننده میانی یا خنک کننده هوا جزئی اضافی است که بعضی مواقع شبیه رادیاتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور می کند.هوای ورودی به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور می کند در حالی که هوای خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره های خنک کننده دمیده می شود.
خنک کننده میانی قدرت موتور را افزایش می دهد زیرا هوای فشرده خارج شده از کمپرسور را پیش از ورود به موتور خنک می کند این بدان معنی است که اگر توربوشارژر در فشار ۷ psi کار کند خنک کننده میانی هوای خنک تر با این فشار را وارد موتور می کند که چگال تر بوده و مولکول های بیشتری نسبت به هوای گرم دارد.

سوپرشارژ كردن

وارد كردن هوا (ويا مخلوط هوا و سوخت) به درون سيلندر موتور، با چگالي‌اي بيشتر از چگالي هواي محيط را سوپرشارژ كردن گويند. با اين كار مي‌توان مقدار سوخت را متناسب با مقدار هوا افزايش داد كه در نتيجه توان خروجي نيز افزايش مي‌يابد. هدف اصلي از اين كار، افزايش توان خروجي موتور است نه راندمان ولي ممكن است راندمان نيز بهبود يابد.
به علت وجود هواي بيشتر، امكان احتراق سوخت افزايش مي‌يابد. (حجم يكسان ولي چگالي بيشتر). موتور سوپرشارژ شده توان خروجي بيشتر و حداكثر فشار سيلندر بالاتري دارد. اگر موتور براي سوپرشارژ شدن طراحي نشده باشد، نمي‌تواند اين حداكثر فشار بالا و تنش‌هاي وارده را تحمل كند. با كاهش نسبت تراكم، حجم آزاد افزايش و حداكثر فشار كاهش مي‌يابد. مي‌توان نسبت تراكم را طوري انتخاب كرد كه حداكثر فشار موتور سوپرشارژ شده با حداكثر فشار موتور داراي مكش عادي برابر شود اما باز هم مي‌توان خروجي موتور سوپرشارژ شده بيشتر خواهد بود.
بايد توجه كرد تمام تواني كه از دور موتور به دست مي‌آيد به محور خروجي انتقال نمي‌يابد بلكه مقداري از آن در ياتاقان‌ها، رينگ‌ها، پيستون و غيره به صورت اصطكاك تلف مي‌شود و مقداري از آن نيز صرف گرداندن ميل سوپاپ و پمپ روغن و آب مي‌شود. علاوه بر اين‌ها مقداري كار بايد صرف متراكم كردن هواي محيط شود.
توان لازم براي اين كار را مي‌توان از ميل لنگ گرفت كه طريقه‌اي متداول براي سوپرشارژ كردن به صورت مكانيكي است
علاوه بر تلفات اصطكاكي، توان لازم براي گردش كمپرسور نيز از توان ظاهري بايد كسر شود. با سوپرشارژ كردن مكانيكي به سادگي مي‌شود توان خروجي حاصل را به قدري افزايش داد كه حتي پس از جذب مقداري از آن توسط كمپرسور و تلفات اصطكاكي، خالص توان خروجي بيشتر از حالت غير سوپرشارژ شده باشد.

[ریپورتر]

توربوشارژ كردن

توربوشارژ كردن روش ويژه‌اي در سوپرشارژ كردن است كه در آن از انرژي گازهاي داغ خروجي براي رانش كمپرسور سوپرشارژكننده استفاده مي‌شود. در اين روش، انرژي‌اي كه در حالت عادي به هدر مي‌رود، به كار گرفته مي‌شود و ديگر لزومي ندارد توان موردنياز كمپرسور از توان ظاهري كسر شود.
اولين كسي كه از انرژي گازهاي خروجي موتور براي رانش كمپرسور سوپرشارژكننده استفاده كرد، آلفرد بوچي بود و قدمت اين كار به سال 1909 مي‌رسد اما حصول موفقيت براي او سال‌ها طول كشيد (حدود سال 1925). او براي رانش توربيني كه كمپرسور سوپرشارژكننده را مي‌گردانيد، از انرژي گازهاي خروجي استفاده كرد
كمپرسور و توربين يك واحد خودكفا يعني توربوشارژ را تشكيل مي‌دهند.
كمپرسور و توربين در مجموع دستگاه مستقلي به نام توربوشارژ را تشكيل مي‌دادند كه به غير از لوله‌هاي حاوي هواي متراكم و گازهاي خروجي، هيچ ارتباط مكانيكي ديگري با موتور نداشت. اساس توربوشارژهاي امروزي نيز همين گونه است.
ممكن است تصور شود پس فشاري (1) كه به واسطه وجود توربين ايجاد مي‌شود، مانعي براي فرايند تخليه به شمار مي‌آيد و در نتيجه توان خروجي بالقوه را كاهش مي‌دهد. با اين حال اگر توربوشارژر آن قدر كارايي داشته باشد كه افزايش فشار ايجاد شده (2) توسط آن بيشتر از فشار گازهاي خروجي باشد، به فرايندهاي مكش و تخليه كمك خواهد كرد.
برخلاف تصور، اين ظهور توربين گاز هواپيما (در دهه 40) بود كه برداشتن گام‌هاي بزرگ در زمينه توربوشارژرها را امكان‌پذير كرد، نه بالعكس. پره‌هاي توربين گاز و توربين توربوشارژر هر دو بايد از موادي ساخته شوند كه تنش‌هاي بزرگ را در دماهاي خيلي زياد تحمل كنند. چنين موادي را ابتدا براي توربين‌هاي گاز هواپيما ساختند و سپس از آن در توربوشارژرها نيز استفاده شد. سهم اصلي در ايجاد سير افزايشي BMEP و نسبت تراكم، مربوط به ساخت اين مواد و كمپرسور و توربين‌هاي كارآمدتر است.

خنك كردن شارژ

در يك كمپرسور، تراكم گاز با افزايش دما همراه است كه به نسبت تراكم و راندمان كمپرسور بستگي دارد. هركاري كه موجب كاهش دما در منيفلد ورودي شود، چگالي هوا را افزايش مي‌دهد و در نتيجه جرم هواي درون سيلندر نيز افزايش خواهد يافت. بنابراين كاهش دما، احتراق سوخت بيشتر را ممكن مي‌كند و توان خروجي را نيز افزايش مي‌دهد.
از آنجا كه دماي هواي خروجي از كمپرسور بيشتر از دماي محيط است، از يك مبدل حرارتي ساده براي كاهش آن مي‌توان استفاده كرد. اين مبدل مي‌تواند از نوع هوا با هوا يا هوا با آب باشد (سيستم خنك كن موتور). به علت نصب خنك كننده شارژ بين كمپرسور و موتور اغلب به آن ميان‌سردساز(3) و گاهي نيز after cooler مي‌گويند. (شكل 3)

موتور مركب

موتورهاي توربوشارژ شده متداول به واسطه نبود ارتباط مكانيكي بين محور توربوشارژر و ميل لنگ موتور مشخص مي‌شوند. توربوشارژر دستگاهي است كه آزادانه مي‌گردد و انرژي را از گازهاي خروجي دريافت مي‌كند و از طريق جريان هواي كمپرسور انتقال مي‌دهد. توان موردنياز كمپرسور به طور طبيعي با توان خروجي موتور متعادل مي‌شود. اگر اين تعادل به هر علت به هم بخورد، سرعت توربوشارژر طوري تنظيم مي‌شود كه تعادل دوباره برقرار شود. هيچ توان خالصي از توربوشارژر گرفته نمي‌شود اما اگر در سيستمي محور توربوشارژر و ميل لنگ موتور به هم متصل باشد، بين آنها توان مبادله خواهد شد. براي ايجاد افزايش فشاري كه موتور را سوپرشارژ مي‌كند، توربوشارژ به انرژي گازهاي خروجي متكي است. گاهي اوقات بر اثر راندمان پايين سيستم توربوشارژر، مقدار اين انرژي براي ايجاد افزايش فشار مناسب، كافي نيست اغلب در دورهاي كم، به ويژه در موتورهاي دوزمانه). در اين وضعيت كمك گرفتن از ميل لنگ، براي رانش كمپرسور توربوشارژر مي‌تواند مفيد باشد (تا حدودي مشابه سوپرشارژرهاي مكانيكي). اين كار مقدار افزايش فشار را بيشتر مي‌كند و در نتيجه توان خروجي در دورهاي كم نيز افزايش خواهد يافت. ارتباط بين موتور و توربوشارژ را مي‌توان از طريق چرخ دنده برقرار كرد (شكل 4). بي‌شك چنين موتوري در دورهاي كم، گشتاور خروجي جالب توجهي خواهد داشت اما اين كار دو عيب دارد:
1- سرعت نوعي موتور و توربوشارژر حداقل به اندازه يك مرتبه بزرگي، با هم تفاوت دارد. نسبت چرخ دنده خيلي بزرگ، و در طرف توربوشارژ سرعت دوراني چرخ دنده بين 20000 تا 80000 دور در دقيقه خواهد بود (بسته به اندازه موتور). احتمالاً چنين چرخ دنده‌اي راندمان مناسبي نخواهد داشت و كاركرد درازمدت و مطلوب آن نيز زير سوال است.
2- در سرعت‌هاي دوراني زياد موتور، توان خروجي توربين توربوشارژر كاملاً مناسب است (و اغلب بيش از حد نياز) لذا در هنگام گردش آزاد، سرعت دوراني توربوشارژر بيش از سرعت دوراني موتور افزايش مي‌يابد. اگر از سيستم ثابت چرخ دنده استفاده شود، توربوشارژ مقيد شده، سرعت آن كاهش مي‌يابد و به رغم انتقال مقداري توان مفيد به موتور، سرعت دوراني نسبتاً كم توربين سبب مي‌شود كمپرسور سرعت دوراني لازم براي ايجاد افزايش فشار مناسب را نداشته باشد، در نتيجه مقدار مزيت حاصل را محدود مي‌كند. يك راه حل براي اين مسئله، استفاده از سيستم چرخ دنده‌اي است كه نسبت تبديل آن متغير باشد اما واضح است كه اين كار سبب مشكلات مكانيكي خواهد شد؛ با اين حال روش مذكور امتحان شده است.
به موتورهايي كه در آنها محور توربوشارژر و ميل لنگ با هم ارتباط دارد، موتورهاي مركب گفته مي‌شود. در اين موتورها توان خروجي نهايي از ميل لنگ موتور گرفته مي‌شود.

اصول کار توربو

اصول کار توربو بر اساس تغذیه بیشتر هوا به موتور است. برای مثال یک موتور فورد CVH1.6که در دو مدل معمولی و توربوشارژ تولید می شود. موتور معمولی 105 اسب نیرو دارد ولی موتور توربو فقط به واسطه نصب توربو 135 اسب نیرو دارد.
در این مورد با اضافه شدن توربو 30 اسب افزایش نیرو داریم. علت اینکه افزایش نیروی بیشتری نداریم این است که سطح فشرده سازی مورد استفاده کم است.
در یک موتور که به طور معمولی با فشار جو تغذیه می گردد فشار جو هوا را به میزان 14.7 پوند بر اینچ مکعب (1bar ) به درون موتور می راند.
به طور خلاصه اگر یک موتور در فشار 1اتمسفر 100 اسب نیرو داشته باشد با دو برار شدن فشار(1بار فشرده سازی در توربو) نیروی آن دو برار می شود. زیرا با این کار دو برابر هوا در سیلندر خواهیم داشت و می توانیم دو برابر سوخت بسوزانیم.
البته کارها به این سادگی هم نیست. با افزایش فشرده سازی بیشتر افزایش قدرت مورد توقع اتفاق نمی افتد زیرا در فشار بالاتر نیاز به سوخت غنی تر است و باید میزان تراکم موتور را کاهش داد و موارد دیگر...

چگونگی رفع مشکل توربو شارژر ها

خوب یکی از معایب توربو شارزر ها همیشه محدود بودن بازه کاریشون بوده چرا؟
خوب چون اون دور ایده الی که توربو تو اون بهینه کار میکنه بازه خاصیه یا در دور پایین یا میانا یا بالاو معمولا بنا به احتیاج از گزینه مورد نظر استفاده میکنند که معمولا دور بالا به کار میره و همیشه شتاب کم ماشین های مجهز به توربو مورد اعتراض اما
در نسل جدی موتور های دیزلی مرسدس بنز این نقض با یه ابتکار کوچک حل شده


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250455%20(1).jpg
توسط یه شیر دود خروجی هدایت میشه به دو توربو که دو دورهای مختلف تنظیم شده اند به اینگونه که در دور پایین گازهای خروجی به توربین 1 و با بالا رفتن تدریجی به سمت توربین 2 هدایت میشند که هر کدوم برای بازه خاصی طراحی شده اند
و اگه از حد مجاز در نظر گرفته دور بالاتر بره شیر مقداری از دود رو به مسیر فرعی هدایت میکنه که باعث انهدام سیستم نشه
حالا اینکه چرا توربو ها این مشکل رو دارند یعنی برای دور های خاصی طراحی شدند سادستپره ی توربین سرعت بسیار بالایی دارد حدود 100 تا 300 هزار دور بر دقیقه دقیقا درس خوندید 300000 دور بر دقیق که طراحی چنین پره ای عملا بسیار سخته اونایی که در دور بالا کار میکنند وزن و متریال محکم تر و سنگین تری دارند و در دور های پایین کارایی ندارند و اونهایی که در دورهای پایین کار میکنند با بالا رفتن دور منهدم شده و متلاشی میشند

نمودار زیر نیز نشاندهنده همین موضوع است


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250455%20(2).jpg
توربو شارژر و سوپر شارژر

رد اين توربوشارژر را همچنين مي توان در خودروهاي ديزلي بزرگ هم مشاهده کرد. امروزه مي‌توان خودروهاي سواري زيادي را در شهر مشاهده کرد که عبارت turbo هر گوشه‌اي از آنها نصب شده است.
توربوشارژر وسيله‌اي است که مي‌تواند بدون آنکه وزن موتور را به مقدار قابل توجهي افزايش دهد، قدرت موتور را بسيار بالا ببرد و به همين دليل است که از چنين محبوبيت گسترده‌اي برخوردار است! در اينجا قصد داريم بفهميم که توربوشارژر چگونه مي‌تواند بدون آنکه تغيير چنداني در وضعيت فيزيکي موتور ايجاد کند، قدرت را به مقدار بسيار زيادي افزايش دهد. همچنين خواهيم ديد دريچه‌هاي خروجي، پره‌هاي سراميکي توربين، مجراهاي عبور گاز چگونه کارآيي سوپر شارژر را بهبود مي بخشند.

توربوشارژر چيست؟

توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است که هوا را با فشار زياد به درون سيلندر مي‌دمد. هنگامي که پيستون در حالت عکس قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور ديزلي، هوا) را به درون سيلندر مي‌مکد. هر چه فشار هوا بيشتر باشد مقدار مولکولهاي هوا بيشتر خواهد بود، و بالتبع مخلوط هوا و سوخت بيشتري در سيلندر جاي خواهد گرفت. هر چه سوخت بيشتر باشد، قدرت ناشي از احتراق هم بيشتر خواهد بود.
بدين ترتيب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بيشتري نسبت به موتور معمولي توليد مي‌کند. توربوشارژر به سادگي مي‌تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، يعني با قدرت مساوي، خودروي مجهز به توربو شارژر از موتوري با وزن و حجم کمتر سود مي‌برد، در نتيجه حجم و وزن خودرو نيز کمتر مي‌شود و اين بدان معني است که شتاب خودروي مجهز به توربوشارژر بيشتر است و سريع‌تر به سرعت مناسب دست پيدا مي‌کند.
توربوشارژر قدرت لازم براي فشرده کردن هواي ورودي را از کجا تأمين مي‌کند؟ در نوع ابتدايي توربوشارژر (که سوپر شارژر نام دارد)، قدرت مورد نياز از ميل لنگ گرفته مي‌شد، يعني بخشي از توان توليدي خودرو صرف فشرده سازي هواي ورودي مي شد. ولي در نوع پيشرفته‌تر که همان توربوشارژر است، از فشار گاز خروجي اگزوز استفاده مي‌شود. گازهاي خروجي اگزوز داغ هستند و مي‌توان از انرژي جنبشي، سرعت و فشار آنها براي چرخاندن يک توربين استفاده کرد. اين توربين هم يک پمپ هوا را مي‌گرداند و در نهايت، پمپ، هوا را فشرده کرده به درون سيلندر مي‌فرستد. توربين نصب شده در مسير گازهاي خروجي گاه به سرعت 150 هزار دور در دقيقه مي رسد که بيش از 30 بار سريع‌تر از دور موتور اغلب خودروهاي امروزي است.
دماي اين توربين هم به دليل تماس با گازهاي داغ خروجي بسيار بالاست. اين دو عامل موجب مي‌شوند توربين از فناوري پيشرفته‌اي برخوردار باشد تا بتواند کارآيي و دوام خود را تا مدت ها حفظ کند.
يک نگاه آماري: توربوشارژرهاي رايج مي‌توانند هوا را به فشار 40 تا 55 کيلوپاسکال بيشتر از هواي محيط برسانند. از آنجايي که فشار هواي سطح دريا 100 کيلوپاسکال است، مشخص مي‌شود که توربوشارژر تقريباً 50 درصد هواي بيشتر وارد سيلندر مي‌کند. بنابراين انتظار مي‌رود که قدرت هم تا پنجاه درصد افزايش يابد. ولي به دليل برخي تلفات، اين افزايش قدرت بين 30 تا 40 درصد خواهد بود. يکي از دلايل اين اتلاف به اين موضوع باز مي‌گردد که کار مورد نياز توربوشارژر رايگان نيست. هنگامي که گاز خروجي اگزوز توربين را مي‌چرخاند، بدان معني است که مقاومتي در برابر خروج گازها وجود دارد، پس پيستون بايد فشار بيشتري اعمال کند تا گاز تخليه شود و اين، بخشي از قدرت موتور را مصرف مي‌کند.
يکي ديگر از مزاياي توربوشارژر، قابليت بهبود کارکرد موتور در ارتفاعات است. در ارتفاعات، فشار هوا کمتر است و در نتيجه هواي کمتري در سيلندر وارد مي‌شود. خودروهاي معمولي در چنين ارتفاعاتي با کاهش قدرت مواجه مي‌شوند، ولي خودروهاي مجهز به توربوشارژر عليرغم آنکه با کاهش قدرت مواجه مي‌شوند، ولي مقدار اين کاهش به مراتب کمتر است؛ چرا که کار لازم براي فشرده کردن گاز رقيق کمتر است!
همان طور که اشاره شد، يک توربوشارژر معمولي از يک توربين، يک ميل محور (شافت) و يک کمپرسور تشکيل شده است. مجراي گاز خروجي اگزوز معمولا به گونه اي طراحي مي‌شود که گاز داراي بيشترين سرعت و دماي ممکن باشد. پره‌هاي توربين با طراحي خاص مي‌توانند به گردش 150 هزار دور در دقيقه دست پيدا کنند، ولي انتقال چنين گردشي به کمپرسور کار ساده‌اي نيست. ميل محوري که پروانه توربين را به پره‌هاي کمپرسور متصل مي‌کند، بايد داراي پايداري بسيار بالايي باشد. اغلب ميل محورهاي معمولي در چنين سرعت بالايي منفجر مي‌شوند، زيرا هم دماي ميله بسيار بالا مي‌رود، هم اندکي جابه‌جايي و عدم تعادل در نصب ميل محور کافي است تا در اين سرعت، ميل محور به بيرون پرتاب شود. از اين رو از ياتاقانهاي روغني براي مهار ميل محور در توربوشارژر استفاده مي‌شود. در چنين ياتاقانهايي، لايه نازکي از روغن اطراف ميل محور را مي‌پوشاند و بدين ترتيب، هم ميل محور را خنک مي‌كند و هم اصطکاک‌هاي احتمالي را به حداقل مي‌رساند.
پس از انتقال قدرت به کمپرسور، پره کمپرسور به گردش در مي‌آيد. کمپرسور همانند يک پمپ سانتريفوژ عمل مي‌کند، بدين ترتيب که هوا را از مرکز به گردش در مي‌آورد و در نهايت هواي فشرده شده را از حفره تعبيه شده در محيط خارج به بيرون مي‌دمد.

محدوديت هاي توربوشارژر

الف- فشار: فشار حداکثر درون سيلندر نبايد از يک مقدار مجاز بيشتر شود. هنگامي که مخلوط هوا و سوخت در سيلندر يک خودروي بنزيني متراکم مي شود، دماي آن نيز همراه با فشار افزايش خواهد يافت. فشار بيش از اندازه به ديواره هاي سيلندر، سرسيلندر و حتي پيستون و ميل لنگ موجب کاهش عمر مفيد آنها مي‌شود.
افزايش دما اثري به مراتب بدتر دارد. اگر دما از حد مشخصي بالاتر رود، مخلوط هوا و سوخت مي‌توانند پيش از زدن جرقه دچار احتراق شوند. بدين ترتيب نه تنها چرخه منظم موتور دچار اخلال مي‌شود، بلکه ضربه ناشي از احتراق مي‌تواند آسيب‌هاي جدي به موتور وارد آورد. از اين رو برخي با کاهش دادن نسبت تراکم سيلندر، حداکثر فشار و دما را در محدوده مجاز نگه مي‌دارند. البته برخي ديگر سوختي با اکتان بالاتر را براي موتور پيشنهاد مي‌كنند.
ب- زمان تأخير: يکي از مهم‌ترين مشکلات توربوشارژر اين است که نمي‌توانند افزايش قدرت را به طور ناگهاني اعمال کنند. هنگامي که به پدال گاز فشار مي‌آوريد، حدوداً يک ثانيه طول مي‌کشد تا توربين به سرعت لازم دست پيدا کند و افزايش قدرت اعمال شود. بنابراين افزايش قدرت با کمي تأخير حاصل مي‌شود. يکي از روش‌هاي کاستن اين زمان تأخير، پايين آوردن اينرسي قطعات است که معمولاً از طريق سبک کردن قطعات بدست مي‌آيد؛ بدين ترتيب توربين و پمپ سريع تر شتاب مي‌گيرند و قدرت سريع تر اعمال مي شود.
ج- اندازه توربوشارژر: اندازه توربوشارژر هم مزايا و معايبي به همراه دارد. هر چه توربوشارژر کوچکتر باشد، زمان تأخير کمتري دارد و سريع تر قدرت را اعمال مي‌کند، ولي در سرعت هاي بسيار بالا که بايد حجم زيادي هوا را وارد سيلندر کند، کم توان و گاه خطرناک ظاهر مي‌شود. در مقابل، توربوشارژر بزرگ مي‌تواند به خوبي از عهده پمپ کردن حجم زياد هوا برآيد، ولي زمان تأخير آن بيشتر خواهد بود
خوشبختانه راه‌حل‌هاي جالبي براي مقابله با اين مشکلات پيشنهاد شده است که به برخي از آنها اشاره مي‌کنيم:

- دريچه اگزوز (wastegate)

بسياري از خودروهاي توربوشارژردار از يک يا چند دريچه کمکي در مجراي اگزوز سود مي‌برند که آنها را قادر مي‌سازد از توربوشارژرهاي کوچک استفاده کنند. هنگامي که سرعت خودرو بسيار بالا مي‌رود و بالتبع حجم گاز اگزوز افزايش مي‌يابد، اين خطر وجود دارد که توربين با سرعت بسيار بالاتري بگردد. از اين شرايط اين دريچه‌ها باز شده و بخشي از اگزوز بدون آنکه از توربين عبور کند، از موتور خارج مي‌شود. به اين ترتيب سرعت دوران توربين در سرعت‌هاي بالا هم در حد مجاز باقي مي‌ماند.

- ياتاقانهاي ساچمه‌اي

در اين ياتاقانها، از ساچمه‌هاي بسيار پيشرفته‌اي استفاده شده که از مواد بسيار پيشرفته و با فناوري فرا دقيق ساخته شده‌اند.
اين ياتاقانها موجب مي‌شوند ميل محور با اصطکاک کمتري نسبت به ياتاقانهاي روغني که در اغلب نمونه‌ها استفاده مي‌شود، بگردد؛ ضمن آنکه موجب مي شود از ميل محورهاي کوچکتر و سبکتري هم بتوان استفاده کرد. اين چنين ميل محور سريع‌تر شتاب مي‌گيرد و زمان تأخير کاهش مي‌يابد.

- پره‌هاي سراميکي توربين

سراميک، دسته‌اي از مواد هستند که استحکام خوبي دارند و به مراتب از فلز هم ابعاد خود سبک‌ترند. استفاده از اين پره‌ها به جاي پره‌هاي فلزي دو مزيت دارد، نخست آنکه با سبک‌تر کردن توربين، زمان تأخير را کاهش مي‌دهد و دوم، چون بر همکنش با مواد خورنده درون اگزوز ندارد، شکل خود را براي مدت‌ها حفظ مي‌کند و مانند پره فلزي خورده نمي‌شود.

- خنک کننده داخلي

هنگامي که توربوشارژر هوا را فشرده مي‌کند، خواه نا خواه دماي هوا نيز افزايش مي‌يابد. اين افزايش دما جداي از تأثير مخرب بر حداکثر فشار درون سيلندر، موجب مي‌شود مولکولهاي هوا کمتر از آن مقداري باشند که در طراحي خودرو در نظر گرفته شده است. لذا از يک خنک کننده استفاده مي‌شود تا بدون افت محسوس فشار هوا، دماي آن به مقدار قابل توجهي کاهش يابد. بدين ترتيب مي‌توان با اطمينان خاطر و بدون نگران بودن از پيش شعله، فشار مخلوط هوا و سوخت را به حداکثر رساند.

سوپر شارژر

سوپر شارژرها كمپرسورهايي هستند كه توان مورد نياز خود را براي فشردن هوا از موتور مي‌گيرند . و توربو شارژر ها، همان سوپر شارژر هايي هستند كه نيروي محركه خود را از دودهاي خروجي از اگزوز مي‌گيرند .
سه نوع سوپر شارژر وجود دارد :
• نوع دمنده اي
• نوع گريز از مركز
• نوع مارپيچي
كه همگي آنها قدرت رانشي خود را بطريقي از ميل لنگ موتور مي‌گيرند بطوريكه سرعت بالاتر موتور ، باعث سريع‌تر چرخيدن آنها مي‌شود
دو نوع اول با سرعتي معادل 15000 دور در دقيقه و نوع سوم يا گريز از مركز با سرعتي معادل 40000 دور در دقيقه مي‌چرخد .

مقايسه توربو شارژر و سوپر شارژر

زمان در سرويس قرار گرفتن : سوپرشارژرها بلافاصله بعد از روشن نمودن و چرخش موتور، در سرويس قرار مي‌گيرند و هواي فشرده را در اختيار موتور قرار مي‌دهند هر چند اين ميزان تقويت اوليه براي موتور، خيلي اندك است ولي بتدريج با دور گرفتن موتور افزايش مي‌يابد و حاصل آن افزايش آرام و يكنواخت توان موتور است .
اما در مقابل توربو شارژر ها نقطه ضعفي دارند كه آن را تاخير در واكنش نشان دادن مي‌نامند. چون لختي كه توربو شارژرها در آغاز كار دارند و بايد ابتدا دودهاي خروجي داغ توليد شوند تا دور بگيرند (spool up) باعث مي‌شود كه مدتي طول بكشد تا هوا را براي فرستادن به موتور فشرده كنند و بنابراين تا دور موتور بالا نرفته است نمي‌توانند هوا را به شكل دلخواه فشرده كنند.
در حالتي كه دريچه هواي ورودي آنها باز باشد (wide open throttle =wot) معمولا يك افزايش ناگهاني در قدرت توربو شارژر پديد مي‌آيد. اين موضوع در دورهاي حدود rpm 3000 صورت مي‌گيرد و در اين حالت اگر شما خودرويي را كه توربو شارژر دارد رانده باشيد، ضربه‌هايي را كه وارد مي‌شود حس خواهيد كرد.
البته اين امكان وجود دارد كه توربو شارژرها را در اندازه‌اي ساخت كه واكنش اوليه آنها سريع‌تر باشد . مثلاً موتور هاي ديزلي وجود دارد كه توربو شارژرهاي آنان به اندازه‌اي كوچك است كه دور آن به 2000-1700 دور در دقيقه مي‌رسد. عيب عمده‌اي كه اين نوع توربوشارژرها دارند اين است كه توانهاي بالايي را نمي‌توان از آنها گرفت.

افت توان غير قابل اجتناب

سوپرشارژرها بعلت اينكه نيروي خود را از موتور مي‌گيرند باعث مي‌شوند كه بخشي از توان توليد شده توسط موتور را مصرف كنند اين افت توان غير قابل اجتناب مي‌تواند حتي از 50 اسب بخار هم تجاوز كند البته اين سوپر شارژرها بيش از آنچه انرژي مصرف مي‌كنند به توان موتور اضافه مي‌كنند . ولي توربو شارژرها بعلت اينكه هيچگونه انرژي را از موتور مصرف نمي‌كنند ولي با ايجاد مانع در جريان دودهاي خروجي از موتور و افزايش فشار پس زدن سبب مي‌شوند بخشي از توان موتور بطور غير مستقيم كاسته شود . چون در اين حالت پيستون بايد انرژي بيشتري را براي بيرون راندن دودهاي خروجي از سيلندر صرف كند ولي از طرف ديگر استفاده از توربو شارژر باعث مي‌شود كه هواي فشرده با فشار وارد سيلندر شود و همين موضوع باعث محكم به پائين رفتن پيستون و دادن انرژي به آن مي شود كه با انرژي كه قبلاً گفته شد خنثي مي‌شود. بهر حال استفاده از توربو شارژر بعلت اينكه تواني براي كار كردن از موتور نمي‌گيرد و باعث بالا رفتن توان موتور مي‌شود معمول تر از سوپر شارژر است.

توليد حرارت

هنگاميكه هواي ورودي خنك‌تر باشد متراكم‌تر و چگال‌تر است كه بدين مفهوم است كه اكسيژن بيشتري در واحد حجم به موتور مي‌رسد . اكسيژن بيشتر به مفهوم توان بيشتر است سوپر شارژرهاي دمنده‌اي از اين جهت كه توليد گرما مي‌كنند مطلوب نيستند اين گرماي توليد شده حاصل ناكافي بودن تراكم هواي ورودي است و از اين روي توربوشارژرها كارآيي بيشتري نسبت به سوپر شارژرها دارند .
سوپر شارژرهاي گريز از مركز مي‌توانند از اين جهت بهتر از توربو شارژرها باشند و قابليت انعطاف بيشتري را از خود بروز دهند. با قرار دادن لوله هواي ورودي به موتور در نزديكي دودهاي خروجي مي‌توان هواي ورودي به موتور را گرمتر كرد . سوپر شارژرهاي گريز از مركزي كه خوب طراحي شده باشند مي‌توانند اين گرما را از طريق نصب خنك كننده كاهش دهند .

قابليت اطمينان

مردم اغلب مي‌گويند كه سوپر شارژرها نسبت به توربو شارژرها قابليت اطمينان بيشتري دارند و اين بدان علت است كه توربو شارژرها در حرارت بالا كار مي‌كنند و توسط روغن روانكاري مي‌شوند و هر گاه قبل از خنك شدن آنها موتور خودرو را خاموش كنند اين روغن در معرض حرارت قرار مي‌گيرد و باعث كوتاه شدن عمر كاري توربو شارژر مي‌شود. اما با تعمير و نگهداري و مراقبت‌هاي لازم از توربو شارژر مي توان بر اين مشكل هم فائق آمد.

ميزان تقويت

از نظر حداكثر توان مطلق توليدي استفاده از توربو شارژر امكان بالاتري براي تقويت قدرت موتور ارائه مي‌دهد تا استفاده از سوپر شارژر . مثلاً در تراكتورهايي كه جهت كشش مورد استفاده قرار مي‌گيرند، استفاده از سه توربو شارژر بصورت سري باعث مي‌شود كه سطح تقويت هواي ورودي فشاري معادل psi 200 توليد كند !

توربو شارژر يا سوپر شارژر ؟

اظهار نظر در مورد اينكه استفاده از كداميك (توربو شارژر يا سوپر شارژر) بهتر است كاري مشكل است .
مهم‌ترين مزيت سوپر شارژر اين است كه زمان واكنش نشان دادن آن كم است و به سرعت در سرويس قرار مي‌گيرد (البته غير از نوع گريز از مركز آن ) و استفاده از آن هم ساده است.
از آن طرف عمده‌ترين مزيت توربو شارژر ، كارايي بالاي آن و توليد حداكثر توان است .
اين ديگر بستگي به نظر خريداران خودرو دارد كه تصميم بگيرند كدام نوع را براي وسيله خود انتخاب كنند .

چه تفاوتى بين سوپر شارژر و توربو شارژر وجود دارد ؟

اجازه بدهيد ابتدا از شباهت ها شروع كنيم.هر دوى توربو و سوپر شارژر سيستمهاي القاء اجبارى ناميده مى شوند وهستند.انها جريان هوا را فشرده مى كنند وبه داخل موتور مى فرستند(براى توصيف جريان هوا در يك موتور عادى به "موتور خودرو چگونه كار مى كند" مراجعه كنيد).مزيت فشرده كردن هوا اين است كه موتور مقدار بيشترى هوا را وارد سيلندر مى كند.وارد شدن هواى بيشتر به معناي سوخت بيشتر در سيلندر است بنابراين شما قدرت بيشترى نيز در هر انفجار از هر سيلندر بدست مى آوريد.وجود توربو/ سوپر شارژر در موتور باعث توليد نيروي بيشترى نسبت به حالتى كه موتور بدون شارژر است مى شود.ميزان تقويت توربو/سوپر شارژر به اندازه 6تا 8 پوند بر اينچ مربع(psi) است.مى دانيم كه فشار نرمال اتمسفر در سطح آزاد دريا 14.7 psi است.در نتيجه در مى يابيم كه توربو/سوپر شارژر به اندازه 50% هواي بيشتر به داخل موتور و سيلندر مى فرستند.بنابراين شما انتظار 50% نيروى بيشتر نسبت به حالت عادى داريد.اما كاملا نيز به اين مقدار نمى رسد بلكه بين 30 تا40 % بهبود مى يابد.تفاوت اساسي بين توربو/سوپر شارژر در محل تامين انرژى شان است .همان انرژى كه باعث فشرده شدن هوا مى شود.در سوپر شارژرتامين انرژى توسط يك تسمه كه به طور مستقيم به موتور متصل است انجام مى شود.مانند پمپ آب وژنراتورها در موتور خودرو كه به همين صورت انرژى خود را بدست مى آورند. در توربو شارژر اين انرژى توسط گازهاي خروجي از اگزوز تامين مى شود.اين گازها با سرعت و فشارى كه دارند توربين را به حركت در مىاورند ودر نتيجه توربين هم كمپرسور را به حركت در مىاورد كه باعث فشرده كردن هوا مى شود.
توربو شارژر كارايى بالاتري نسبت به سوپر شارژرها دارد.زيرا از انرژى تلف شده و گازهاي خروجي براي تامين انرژى خود استفاده مى كند.ولي توربو شارژر باعث مى شود كه مقداري فشار برگشتى درسيستم اگزوز ايجاد شود كه اين فشار برگشتى مى تواند باعث كاهش كارايى توربو شارژر تا زمانى كه موتور در دور بالا كار مى كند شود.نصب كردن سوپر شارژر ها راحت تر است ولى تمام مى شود.

سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟

از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250455%20(3).jpg
فوررد رنجر با یک سوپر شارژر زیر کاپوت

یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.

اصول سوپر شارژر ها

سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250455%20(4).jpg
یک سوپر شارژر دو پیچی

تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.
یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:
1. پیستون به سمت پایین حرکت می کند.
2. حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
3. هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.
همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و حركت رفت و برگشتي ايجاد مي كند كه آن هم اخر كار به چرخ ها منتقل مي شود.

موتور ساده به علاوه ی سوپر شارژر

اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.
این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.
سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.
برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250455%20(5).jpg

[ریپورتر]

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.
اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.
اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.
در مرحله ی بعد انواع مختلف سوپر شارژر ها را بررسی می کنیم .

انواع سوپر شارژر

سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(1).jpg
سوپر شارژر اتون، یک سوپر شارژر روتز بهینه سازی شده

سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(2).jpg
سوپر شارژر روتز

با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(3).jpg
یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک سوپر شارژر روتز

سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.

سوپر شارژر های دو پیچی

یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(4).jpg
سوپر شارژر دو پیچی


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(5).jpg
سوپر شارژر دو پیچی

آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

سوپر شارژر های مرکز گریز

یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(6).jpg
سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(7).jpg
سوپر شارژر مرکز گریز

سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(8).jpg
هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با سوپر شارژر هم عرضه می شوند.
هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.
در بخش بعدی در مورد مزایا و معایب به کار بستن سوپر شارژر یاد خواهیم گرفت.

مزایا و معایب سوپر شارژر ها

بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(9).jpg
یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.
اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.
بزرگ ترین نقطه ی ضعف سوپر شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک سوپر شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون سوپر شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.

هم از توبره هم از آخور

Volkswagen اخیرا یک موتور Twinchargerدار را روی یک Golf GT.T عرضه کرده است. Twincharger هم از توربو شارژر و هم از سوپر شارژر بهره می برد. در دور های پایین سوپر شارژر هوا را به درون سیلندر فشار می دهد و گشتاور را ارتقا می بخشد و در دور های بالا وقتی گاز های اگزوز در مقادیر کافی تولید شدند، توربو شارژر تاثیر خود را آغاز می کند. GT که فقط در اروپا در دسترس است. در 7.9 ثانیه 62 مایل بر ساعت سرعت می گیرد. همچنین می تواند به 136 مایل در ساعت برسد در حالی که هنوز با هر گالن سوخت 39 مایل راه می پیماید.
سوپر شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای سوپر شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین سوپر شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.
علی رغم نقاط ضعف سوپر شارژر ها، سوپر شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. سوپر شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود.

شارژر ها چگونه کار می کنند ؟

از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.

فوررد رنجر با یک شارژر زیر کاپوت

یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.

تفاوت شارژر و توربوشارژر

شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو شارژر، اسم رسمی خود است.

یک شارژر دو پیچی

تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.

اصول شارژر ها

یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:
پیستون به سمت پایین حرکت می کند.
حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.
همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.

یک موتور ساده به علاوه ی شارژر

اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.
این کار یک شارژر است. شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.
شارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.
برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.

شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

برای فشرده کردن هوا یک شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.
اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.
اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.

انواع شارژر

سه نوع شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.

شارژر اتون، یک شارژر روتز بهینه سازی شده

شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.

شارژر روتز

با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام شارژر ها به کار می رود.

یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک شارژر روتز

شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.
شارژر های دو پیچی یک شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک شارژر دو پیچی مانند یک شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.
شارژر دو پیچی
شارژر دو پیچی
آنچه گفته شد شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع شارژر ها ی دو پیچی مانند شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

شارژر های مرکز گریز

یک شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.

شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC
شارژر مرکز گریز

شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند. هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با شارژر هم عرضه می شوند.
هر کدام از این شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.

مزایای شارژر ها

بزرگ ترین فایده ی شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.

یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای شارژ شده را نشان می دهد.
اول بار شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.

معایب شارژر ها

بزرگ ترین نقطه ی ضعف شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.
شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.
علی رغم نقاط ضعف شارژر ها، شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود.

هم از توبره هم از آخور

Volkswagen اخیرا یک موتور Twinchargerدار را روی یک Golf GT.T عرضه کرده است. Twincharger هم از توربو شارژر و هم از شارژر بهره می برد. در دور های پایین شارژر هوا را به درون سیلندر فشار می دهد و گشتاور را ارتقا می بخشد و در دور های بالا وقتی گاز های اگزوز در مقادیر کافی تولید شدند، توربو شارژر تاثیر خود را آغاز می کند. GT که فقط در اروپا در دسترس است. در 7.9 ثانیه 62 مایل بر ساعت سرعت می گیرد. همچنین می تواند به 136 مایل در ساعت برسد در حالی که هنوز با هر گالن سوخت 39 مایل راه می پیماید.

چه تفاوتى بين شارژر و توربو شارژر وجود دارد؟

اجازه بدهيد ابتدا از شباهت ها شروع كنيم.هر دوى توربو و شارژر سيستمهاي القاء اجبارى ناميده مى شوند وهستند.انها جريان هوا را فشرده مى كنند وبه داخل موتور مى فرستند.مزيت فشرده كردن هوا اين است كه موتور مقدار بيشترى هوا را وارد سيلندر مى كند.وارد شدن هواى بيشتر به معناي سوخت بيشتر در سيلندر است بنابراين شما قدرت بيشترى نيز در هر انفجار از هر سيلندر بدست مى آوريد.وجود توربو/ شارژر در موتور باعث توليد نيروي بيشترى نسبت به حالتى كه موتور بدون شارژر است مى شود.ميزان تقويت توربو/ شارژر به اندازه 6تا 8 پوند بر اينچ مربع(psi) است.مى دانيم كه فشار نرمال اتمسفر در سطح آزاد دريا 14.7 psi است.در نتيجه در مى يابيم كه توربو/ شارژر به اندازه 50% هواي بيشتر به داخل موتور و سيلندر مى فرستند.بنابراين شما انتظار 50% نيروى بيشتر نسبت به حالت عادى داريد.اما كاملا نيز به اين مقدار نمى رسد بلكه بين 30 تا40 % بهبود مى يابد.تفاوت اساسي بين توربو/ شارژر در محل تامين انرژى شان است .همان انرژى كه باعث فشرده شدن هوا مى شود.در شارژرتامين انرژى توسط يك تسمه كه به طور مستقيم به موتور متصل است انجام مى شود.مانند پمپ آب وژنراتورها در موتور خودرو كه به همين صورت انرژى خود را بدست مى آورند. در توربو شارژر اين انرژى توسط گازهاي خروجي از اگزوز تامين مى شود.اين گازها با سرعت و فشارى كه دارند توربين را به حركت در مىاورند ودر نتيجه توربين هم كمپرسور را به حركت در مىاورد كه باعث فشرده كردن هوا مى شود.
توربو شارژر كارايى بالاتري نسبت به شارژرها دارد.زيرا از انرژى تلف شده و گازهاي خروجي براي تامين انرژى خود استفاده مى كند.ولي توربو شارژر باعث مى شود كه مقداري فشار برگشتى درسيستم اگزوز ايجاد شود كه اين فشار برگشتى مى تواند باعث كاهش كارايى توربو شارژر تا زمانى كه موتور در دور بالا كار مى كند شود.نصب كردن شارژر ها راحت تر است ولى تمام مى شود

توربو شارژر موتورسيكلت

توربوشارژر موتورسيكلت سوخت مجزايي داره يا همون بنزينه؟

عمر موتوريسكلت با توربوشارژر بيشتره يا بدون توربوشارژر؟


http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(10).jpg
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(11).jpg
http://www.rasekhoon.net/_WebsiteData/Article/ArticleImages/1/1388/farvardin/00/250456%20(12).jpg
تحليل و ارزيابي اثرگذاري سيستم توربوشارژ بر مصرف سوخت و ميزان آلاينده هاي خروجي اتوبوس هاي گازسوز نمونه منتخب «شرکت واحد اتوبوسراني تهران»

براساس مطالعات انجام شده سهم خودروها در انتشار آلاينده ها در حدود %70 است و اين سهم نيز عمدتا ناشي از سوخت هاي فسيلي است. با توجه به مشکلات روزافزون آلودگي هوا و عواقب زيست محيطي آن به دليل استفاده از سوخت هاي دودزا (گازوئيل و بنزين و...) که حجم عمده اي از اين آلودگي توسط وسايل نقليه شخصي يا عمومي توليد مي گردد، استفاده از سوخت گاز طبيعي به دليل توليد حداقل گازهاي آلوده کننده در صدر اولويت هاي دولتها از جمله کشور ايران جهت جايگزين نمودن اين سوخت با ديگر سوخت هاي موجود در وسايل نقليه قرار دارد. در اين راستا، لازم است تحقيقاتي در جهت بهينه سازي فناوري گازسوز نمودن خودروها انجام گيرد که يکي از جنبه هاي تحقيقاتي، تاثير توربوشارژ بر ميزان آلايندگي و مصرف سوخت خودروهاي گازسوز است. در اين تحقيق سعي شده است تاثير توربوشارژ در ميزان آلاينده ها و مصرف سوخت اتوبوس گازسوز 355 (يکي از اتوبوسهاي گازسوز شرکت واحد) به کمک داده هاي آزمايشگاهي و تحليلهاي آماري بررسي شود. در اين پژوهش با الهام از نتايج و داده هاي آزمايشگاهي موجود، ابتدا توان مناسبي با توجه به تاثير نوع توروشارژ بر روي اتوبوس گازسوز 355 که به عنوان اتوبوس مبنا جهت آزمايش در نظر گرفته شده است؛ انتخاب شد و سپس ميزان آلاينده ها که ابتدا با استفاده از اصول و مقادير پايه ترموديناميک و احتراق محاسبه شده، مقايسه گرديد و در مرحله بعدي اين مقادير با ميزان استاندارد آلايندگي EURO2 اروپا- که ميزان آلاينده هاي استاندارد از آزمايش بر روي اتوبوس گازسوز اسکانيا که موفق به کسب استاندارد آلايندگي EURO2 اروپا شده است، لحاظ گرديده مقايسه شده و در نهايت توربوشارژي که بيشترين تاثير را جهت سازگاري با اين استاندارد و حداقل سازي آلاينده ها و مصرف سوخت داشته است؛ به عنوان توربوشارژ منتخب معرفي مي شود که در اين پروژه تحقيقي، توربوشارژ Garrett مدل Gt37 بهترين توربوشارژ سازگار با اين اتوبوس گازسوز چه از لحاظ قدرت و چه از لحاظ تاثير بر ميزان آلاينده ها و مصرف سوخت معرفي مي شود.
منابع و ماخذ:
http://www.TurkanTuning.mihanblog.com
http://www.centralclubs.com/
http://www.parsikhodro.com/underhood/49.htm
http://www.centralclubs.com
:http://www.forum.niksalehi.com/
http://www.allengineering.ir
www. Automotivemag.com
www.automotive.com
http://iran204.blogfa.com
http://www.frequency.ir
http://carsx2.blogfa.com/
http://www.carx1.com/
http://forum.patoghu.com/
http://www.daneshju.ir/
http://www.sid.ir
:سایت پارسی خودرو