شناخت بيشتر توربو شارژر:

يک توربو شارژر از دو قسمت اصلي تشکيل شده است: توربين و کمپرسور که توسط يک شفت به يکديگر متصل اند توربو شارژر در حقيقت توربيني است که به وسيله گازهاي اگزوز به حرکت در آمده و يک کمپسور گريزاز مرکز را که توسط يک شفت به آن اتصال يافته مي چرخاند کمپرسور نيز هوا را از مرکز تيغه هايش به داخل کشيده و توسط پره هاي خود در حين چرخش به بيرون پرتاب مي کند
توربو شارژر در واقع همان سوپر شارز کردن يعني تغذيه موتور با هواي از بيش کمپرس شده . نيروي اين کمپرس اساسا مي تواند از دو راه تاميت شود از طريق چرخ دنده که در ايت حالت سوپر شارژ مکانيکي ناميده مي شود و ديگري استفاده از انرژي ذخيره شده در گاز هاي اگزوز حاصل از احتراق در موتور است که در اين حالت به توربوشارژر معروف است.

مزاياي توربو شارژر ها:

با صرفه نظر از افزايش توان خودرو کمک توربو شارژر به موتور در ارتفاعات است با توجه به اينکه در ارتفاعات غلظت هوا کم است به موتور کمک مي کند تا دچار کاهش قدرت نشود در ارتفاعات براي هر مکش پيستون جرم کمتري از هوا را به داخل سيلندر مي کشد حتي با پرشدن سيلندر از سوخت به علت کمبود اکسيژن احتراق کامل صورت نمي گيرد بنا براين توربو شارژر اين کمبود را جبران کرده و موتوربا شرايط عادي کار مي کند

معايب توربو شارژر:

يکي از عمده ترين مشکلات توربو شارژر ها کندي يا تنبلي توربو مي باشد . مثلا هنگامي مه راننده پا را روي پدال گاز فشار مي دهد توربو بلافاصله عمل نکرده و تا زماني که توربو به دور مناسب برسد چند ثانيه اي زمان لازم بوده سپس خودرو به طور کند شده و به شرايط عادي بر ميگردد براي رفع اين معضل از کاهش اينرسي قطعات توربو استفاده مي کنند و از پره هاي سراميکي
در توربين که سبک تر از پره هاي استيل است استفاده مي کنند
هدف از کار توربو شارژر فرستادن بيشتر مولکول هوا به سيلندر است نه بيشتر کردن فشار هواي ورودي به موتور افزايش فشار هوا در توربو شارژر ها تا حدودي ناشي از افزايش دماي هواي کمپرس شده قبل از ورود به موتور اصل بنابرايت استفاده از اينتر کولر براي پايين آوردن دماي هوا و متراکم کردن آن بسيار موثر خواهد بود اينتر کولر در حقيقت يک وسيله جانبي است شبيه به رادياتور که بعد از کمپرس قرار داشته و هوا پس از عبور از کمپرسور از داخل گذرگاه هاي آبندي شده که هواي خنک جريان دارد عبور مي کند و با انتقال حرارت خنک مي شود و در فشار معين تعداد مولکول هايش افزايش مي يابد
مطمئنا يک خودرو در صورت دارا بودن توربوشارژر مي 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 مي کنند؟

وقتي مردم درباره ي اتومبيل هاي مسابقه يا اتومبيل هاي ورزشي با سرعت بالا صحبت مي کنند،موضوع توربوشارژرها ظاهر مي شود ،توربوشارژرها در موتورهاي ديزل بزرگ هم وجود دارند،يک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزايش وزن آن زياد مي کند که مزيت بزرگي است و توربوشارژرها را مهم مي کند

در اين مقاله ياد مي گيريم که چطور توربوشارژر قدرت خروجي موتور را افزايش مي دهد،همچنين ياد مي گيريم پره هاي سراميکي و ياطاقان هاي ساچمه اي چطور به توربوشارژر کمک مي کنند تا وظيفه اش را بهتر انجام دهد
توربوشارژرها يک نوع سيستم مکش هوا هستند که جريان هواي ورودي به موتور را فشرده مي کنند،مزيت اين سيستم اين است که به موتور اجازه مي دهد هواي بيشتري به سيلندر وارد کند و هواي بيشتر به معني سوخت بيشتر است،بنابر اين انرژي بيشتري از هر انفجار به دست مي آيد،يک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بيشتري از يک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،يعني توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزايش مي دهد
براي رسيدن به اين تقويت فشار،توربوشارژر از جريان خروجي اگزوز براي چرخاندن يک توربين استفاده مي کند که خود يک پمپ هوا را مي چرخاند،توربين در توربوشارژر با سرعتي بالغ بر 150?000 دور در دقيقه مي چرخد که 30 برابر سريع تر از دور موتور است،چون تئربين به اگزوز چسبيده دما در آن خيلي بالاست

اصول

راه قطعي براي بدست آوردن قدرت بيشتر از موتور افزايش مقدار هوا و سوختي است که مي سوزد،يک راه براي انجام اين کار اضافه کردن يا بزرگتر کردن سيلندرهاست،بعضي مواقع اين تغييرات شدني نيست،يک توربوشارژر ساده تر است

توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه مي دهند سوخت و هواي بيشتري بسوزاند،فشار نسبي ايجاد شده توسط توربوشارژر بين 6تا 8 پوند بر اينچ مربع است،از آن جايي که فشار جو در سطح دريا 7/14 پوند بر اينچ مربع است مي توانيد بفهميد که حدود 50? هواي بيشتري وارد موتور مي شود،بنابراين مي توان انتظار داشت 50? قدرت بيشتري بدست آيد،اما توربوشارژر کاملا ايده آل نيست و بين 30 تا 40 درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده مي شود
يکي از دلايل عدم کارايي اين است که انرژي چرخاندن توربين از اگزوز گرفته مي شود و وجود يک توربين در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزايش مي دهد،و اين يعني در مرحله ي خروج دود،موتور بايد دود را با فشار بيشتري خارج کند در نتيجه کمي از قدرت سيلندري که در مرحله ي انفجار قرار دارد کاسته مي شود

در ارتفاعات

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالي هوا کم است به موتور کمک مي کنند،موتورهاي معمولي در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه مي شوند چون موتور جرم کمتري از هوا را دريافت مي کند،يک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما اين کاهش قدرت خيلي کمتر است چون هواي رقيق تر راحت تر پمپ مي شود
خودروهاي قديمي با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزايش مي دهند تا مناسب افزايش هواي ورودي شود،خودروهاي مدرن با انژکتور نيز اين کار را انجام مي دهند،سيستم انژکتور بر مبناي سنسورهاي اکسيژن در اگزوز کار مي کنند تا نعيين کنند که نسبت سوخت و هوا درست است يا نه بنابراين در اين سيستم نيز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودي خود به خود افزايش مي يابد
اگر يک توربوشارژر با فشار بالا به يک خودروي انژکتوري اضافه شود ممکن است کنترل کننده ي انژکتور اجازه ي ورود سوخت زياد را ندهد ويا پمپ بنزين و تزريق کننده ها توانليي رساندن اين مقدار سوخت را نداشته باشند،در اين حالت بايد تغييرات ديگري اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد

چگونه کار مي کند؟

توربوشارژر به خروجي اگزوز موتور متصل شده است،گازهاي خروجي از سيلندر توربين را مي چرخانند که شبيه يک توربين گازي است،توربين توسط يک محور به کمپرسور که بين ف_*ل_ن*__ر هوا و لوله هاي ورودي هوا واقع شده متصل مي شود،کمپرسور هواي ورودي به پيستون را فشرده مي کند

گازهاي خروجي از بين پره هاي توربين عبور مي کنند و آن را مي چرخانند،هر چه گازهاي بيشتري خارج شود توربين سريع تر مي چرخد

در طرف ديگر محوري که به توربين متصل است کمپرسور هوا را به سيلندر ها پمپ مي کند،کمپرسور يک پمپ از نوع گريز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها مي کشد و به بيرون پمپ مي کند

براي رسيدن به سرعت 150?000 دور در دقيقه محور توربين بايد به دقت پشتيباني شود،اکثر ياطاقان در اين سرعت خراب مي شوند بنابراين بيشتر توربوشارژرها از ياطاقان هاي مايع استفاده مي کنند،اين نوع ياطاقان محور را روي لايه ي نازکي از روغن که به طور پيوسته به دور محور پمپ مي شود نگه مي دارد،اين نوع ياطاقان دو مزيت دارد،يک اينکه محور و ساير قسمت هاي توربوشارژر را خنک نگه مي دارد،دوم اينکه محور بدون اصطکاک چنداني مي چرخد

تقويت فشار بيش از اندازه

با هواي فشرده اي که توسط توربوشارژر به سيلندر پمپ مي شود و فشرده شدن بيشتر توشط حرکت پيستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتي شما هوا را فشرده مي کنيد دماي آن افزايش مي يابد اين دما ممکن است آنقدر افزايش يابد که سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که اين باعث کوبش موتور مي شود،خودرو هاي داراي توربوشارژر اغلب بايد از سوختي با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد بايد نسبت تراکم موتور کاهش يابد تا کوبش نداشته باشد...

ملاحظات طراحي

يکي از مشکلات اصلي توربوشارژرها اين است که وقتي پدال گاز را فشار مي دهيد بلافاصله قدرت موتور را تقويت نمي کنند و چند ثانيه اي طول مي کشد تا توربين به سرعت مورد نظر برسد.اين باعث مي شود وقتي گاز مي دهيد تاخيري را احساس کنيد.در ضمن وقتي توربو شارژر حرکت کرد خيزشي در خودرو ايجاد مي شود.
يک راه براي کم کردن تاخير توربوشارژر کم کردن اينرسي دوراني اجزاي چرخنده ي آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.اين باعث مي شود توربين و کمپرسور سريع تر سرعت بگيرند و زود تر تقويت کنند.يک راه مسلم براي کاهش اينرسي کوچکتر کردن توربوشارژر است.يک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهاي پايين تر عمل تقويت را انجام مي دهد اما نمي تواند در دور موتورهاي بالاتر که حجم زيادي از هوا به موتور مي رود تقويت زيادي انجام دهد.همچنين خطر چرخش بسيار سريع در دور موتورهاي بالا که گازهاي خروجي زيادي از توربين مي گذرد نيز وجود دارد.
يک توربوشارژر بزرگ مي تواند در دور موتورهاي بالا تقويت زيادي انجام دهد اما به خاطر زمان زيادي که براي شتاب گرفتن توربين و کمپرسور سنگين تر آن لازم است تاخير زيادي دارد.خوشبختانه چندين ايده براي غلبه بر اين چالش وجود دارد.
بيشتر توربوشارژر ها يک دريچه ي هدر دارند که اجازه مي دهد از توربوشارژرها ي کوچکتري براي کاهش تاخير استفاده شود،در حالي که نمي گذارد در دور موتور هاي خيلي بالا خيلي سريع بچرخد.دريچه هدر سوپاپي است که اجازه مي دهد گازهاي اگزوز از گذرگاه جنبي از کنار پره هاي توربين عبور کند.
دريچه هدر فشار را حس مي کند و اگر فشار خيلي زياد شود که نشانه چرخش زياد توربين است،مقداري از گازهاي اگزوز را از کنار پره هاي توربين خارج مي کند تا سرعت چرخش کمتر شود.
بعضي توربوشارژر ها از ياتاقان هاي ساچمه اي بجاي ياتاقان هاي روغني استفاده مي کنند،اما اينها ياتاقان هاي ساچمه اي معمولي نيستند بلکه ياتاقان هاي فوق دقيقي هستند که از مواد پيشرفته اي ساخته شده اند تا در سرعت و دماي توربو شارژر کار کنند.اين ياتاقان ها به محور توربين اجازه مي دهند با اصطکاک کمتري نسبت به ياتاقان هاي روغني بچرخند،همچنين اجازه مي دهند از محور کوچکتر و سبک تري استفاده شود که اين باعث کاهش تاخير مي شود.
پره هاي سراميکي توربين از پره هاي فولادي سبک تر اند که اين باز هم باعث مي شود توربين زودتر شتاب گرفته و زمان تاخير کمتر شود.
بعضي موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده مي کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر مي چرخد و تاخير را کم مي کند در حالي که بزرگتر در دور موتور هاي بالا تر تقويت فشار بيشتري ايجاد مي کند.
وقتي هوا فشرده شود،گرم مي شود و وقتي گرم شود منبسط مي شود.بنا بر اين بخشي از تقويت فشار توربوشارژر ناشي از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،براي افزايش قدرت موتور بايد مولکول هاي بيشتري وارد سيلندر شوند نه لزوما فشار بيشتر.

يک سرد کننده مياني يا خنک کننده هوا جزئي اضافي است که بعضي مواقع شبيه رادياتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور مي کند.هواي ورودي به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور مي کند در حالي که هواي خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره هاي خنک کننده دميده مي شود.
خنک کننده مياني قدرت موتور را افزايش مي دهد زيرا هواي فشرده خارج شده از کمپرسور را پيش از ورود به موتور خنک مي کند اين بدان معني است که اگر توربوشارژر در فشار 7 psi کار کند خنک کننده مياني هواي خنک تر با اين فشار را وارد موتور مي کند که چگال تر بوده و مولکول هاي بيشتري نسبت به هواي گرم دارد.

و اما سوپرشارژر:

سوپرشارژ کردن اتوموبيل با مجبور کردن موتور به تنفس بيشتر نيروي بيشتري ايجاد مي کند درست مانند توربوشارژر ها که با نيروي اگزوز کار مي کنند.
تفاوت سوپرشارژ و توربوشارژ فقط در اين است که کمپرسور سوپرشارژر مستغيماً با نيروي موتور کار مي کند و توربوشارژر نيروي خود را از گازهاي خروجي مي گيرد. تصوير, يک موتور RV6 ساخت فولکس واگن را نشان مي دهد که يک سوپرشارژر بر روي آن سوار شده
در اين مورد يک کمپرسور گريز از مرکز است درست مانند توربو اما به وسيله يک تسمه کمکي به حرکت در مي آيد.
اکثر کمپرسورهاي سوپرشارژر مدل "چرخشي" راست گرد هستند.
البته موتوري که در بالا آمده است اندکي نا متعارف است زيرا در آن از يک کوپرسور توربو استفاده شده است ولي چون نيروي خود را مستقيماً از موتور مي گيرد سوپرشارژر است.
سوپرشارژر در مقابل توربوشارژر داراي اشکالاتي است. سوپرشارژر نيروي مورد نياز خود را از موتور مي گيرد پس اندکي کاهش نيرو خواهيم داشت ولي توربو نيروي خود را از گازهاي اگزوز مي گيرد.
البته سوپرشارژ محاسني نيز دارد. واماندگي ندارد و هواي فشرده هميشه موجود است! با توربوشارژ شما بايد صبر کنيد تا دور موتور بالا رود و گازهاي خروجي به ميزان لازم براي گردش توربو توليد شود اما سوپرشارژ در هر دور موتوري گردش کرده و کار خود را انجام مي دهد.
براي موتورهاي بسيار پر قدرت مثل اتوموبيل هاي کورسي 5000اسبي تنها گزينه سوپرشارژ است. آنها داراي 0تا300 مايل 4ثانيه اي هستند و توربو فرصت کافي براي فشارده سازي نخواهد يافت.
توربوشارژرها يک نوع سيستم مکش هوا هستند که جريان هواي ورودي به موتور را فشرده مي کنند،مزيت اين سيستم اين است که به موتور اجازه مي دهد هواي بيشتري به سيلندر وارد کند و هواي بيشتر به معني سوخت بيشتر است،بنابر اين انرژي بيشتري از هر انفجار به دست مي آيد،يک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بيشتري از يک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،يعني توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزايش مي دهد
براي رسيدن به اين تقويت فشار،توربوشارژر از جريان خروجي اگزوز براي چرخاندن يک توربين استفاده مي کند که خود يک پمپ هوا را مي چرخاند،توربين در توربوشارژر با سرعتي بالغ بر 150?000 دور در دقيقه مي چرخد که 30 برابر سريع تر از دور موتور است،چون تئربين به اگزوز چسبيده دما در آن خيلي بالاست

اصول

راه قطعي براي بدست آوردن قدرت بيشتر از موتور افزايش مقدار هوا و سوختي است که مي سوزد،يک راه براي انجام اين کار اضافه کردن يا بزرگتر کردن سيلندرهاست،بعضي مواقع اين تغييرات شدني نيست،يک توربوشارژر ساده تر است

مکان توربوشارژر در خودرو

توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه مي دهند سوخت و هواي بيشتري بسوزاند،فشار نسبي ايجاد شده توسط توربوشارژر بين 6تا 8 پوند بر اينچ مربع است،از آن جايي که فشار جو در سطح دريا 7/14 پوند بر اينچ مربع است مي توانيد بفهميد که حدود 50? هواي بيشتري وارد موتور مي شود،بنابراين مي توان انتظار داشت 50? قدرت بيشتري بدست آيد،اما توربوشارژر کاملا ايده آل نيست و بين 30 تا 40 درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده مي شود
يکي از دلايل عدم کارايي اين است که انرژي چرخاندن توربين از اگزوز گرفته مي شود و وجود يک توربين در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزايش مي دهد،و اين يعني در مرحله ي خروج دود،موتور بايد دود را با فشار بيشتري خارج کند در نتيجه کمي از قدرت سيلندري که در مرحله ي انفجار قرار دارد کاسته مي شود

در ارتفاعات

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالي هوا کم است به موتور کمک مي کنند،موتورهاي معمولي در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه مي شوند چون موتور جرم کمتري از هوا را دريافت مي کند،يک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما اين کاهش قدرت خيلي کمتر است چون هواي رقيق تر راحت تر پمپ مي شود
خودروهاي قديمي با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزايش مي دهند تا مناسب افزايش هواي ورودي شود،خودروهاي مدرن با انژکتور نيز اين کار را انجام مي دهند،سيستم انژکتور بر مبناي سنسورهاي اکسيژن در اگزوز کار مي کنند تا نعيين کنند که نسبت سوخت و هوا درست است يا نه بنابراين در اين سيستم نيز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودي خود به خود افزايش مي يابد
اگر يک توربوشارژر با فشار بالا به يک خودروي انژکتوري اضافه شود ممکن است کنترل کننده ي انژکتور اجازه ي ورود سوخت زياد را ندهد ويا پمپ بنزين و تزريق کننده ها توانليي رساندن اين مقدار سوخت را نداشته باشند،در اين حالت بايد تغييرات ديگري اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد

توربوشارژر چگونه کار مي کند؟

توربوشارژر به خروجي اگزوز موتور متصل شده است،گازهاي خروجي از سيلندر توربين را مي چرخانند که شبيه يک توربين گازي است،توربين توسط يک محور به کمپرسور که بين ف_*ل_ن*__ر هوا و لوله هاي ورودي هوا واقع شده متصل مي شود،کمپرسور هواي ورودي به پيستون را فشرده مي کند
گازهاي خروجي از بين پره هاي توربين عبور مي کنند و آن را مي چرخانند،هر چه گازهاي بيشتري خارج شود توربين سريع تر مي چرخد درون يک توربوشارژر
در طرف ديگر محوري که به توربين متصل است کمپرسور هوا را به سيلندر ها پمپ مي کند،کمپرسور يک پمپ از نوع گريز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها مي کشد و به بيرون پمپ مي کند

پره هاي کمپرسور

براي رسيدن به سرعت 150?000 دور در دقيقه محور توربين بايد به دقت پشتيباني شود،اکثر ياطاقان در اين سرعت خراب مي شوند بنابراين بيشتر توربوشارژرها از ياطاقان هاي مايع استفاده مي کنند،اين نوع ياطاقان محور را روي لايه ي نازکي از روغن که به طور پيوسته به دور محور پمپ مي شود نگه مي دارد،اين نوع ياطاقان دو مزيت دارد،يک اينکه محور و ساير قسمت هاي توربوشارژر را خنک نگه مي دارد،دوم اينکه محور بدون اصطکاک چنداني مي چرخد

تقويت فشار بيش از اندازه

با هواي فشرده اي که توسط توربوشارژر به سيلندر پمپ مي شود و فشرده شدن بيشتر توشط حرکت پيستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتي شما هوا را فشرده مي کنيد دماي آن افزايش مي يابد اين دما ممکن است آنقدر افزايش يابد که سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که اين باعث کوبش موتور مي شود،خودرو هاي داراي توربوشارژر اغلب بايد از سوختي با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد بايد نسبت تراکم موتور کاهش يابد تا کوبش نداشته باشد
يکي از مشکلات اصلي توربوشارژرها اين است که وقتي پدال گاز را فشار مي دهيد بلافاصله قدرت موتور را تقويت نمي کنند و چند ثانيه اي طول مي کشد تا توربين به سرعت مورد نظر برسد.اين باعث مي شود وقتي گاز مي دهيد تاخيري را احساس کنيد.در ضمن وقتي توربو شارژر حرکت کرد خيزشي در خودرو ايجاد مي شود.
يک راه براي کم کردن تاخير توربوشارژر کم کردن اينرسي دوراني اجزاي چرخنده ي آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.اين باعث مي شود توربين و کمپرسور سريع تر سرعت بگيرند و زود تر تقويت کنند.يک راه مسلم براي کاهش اينرسي کوچکتر کردن توربوشارژر است.يک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهاي پايين تر عمل تقويت را انجام مي دهد اما نمي تواند در دور موتورهاي بالاتر که حجم زيادي از هوا به موتور مي رود تقويت زيادي انجام دهد.همچنين خطر چرخش بسيار سريع در دور موتورهاي بالا که گازهاي خروجي زيادي از توربين مي گذرد نيز وجود دارد.
يک توربوشارژر بزرگ مي تواند در دور موتورهاي بالا تقويت زيادي انجام دهد اما به خاطر زمان زيادي که براي شتاب گرفتن توربين و کمپرسور سنگين تر آن لازم است تاخير زيادي دارد.خوشبختانه چندين ايده براي غلبه بر اين چالش وجود دارد.
بيشتر توربوشارژر ها يک دريچه ي هدر دارند که اجازه مي دهد از توربوشارژرها ي کوچکتري براي کاهش تاخير استفاده شود،در حالي که نمي گذارد در دور موتور هاي خيلي بالا خيلي سريع بچرخد.دريچه هدر سوپاپي است که اجازه مي دهد گازهاي اگزوز از گذرگاه جنبي از کنار پره هاي توربين عبور کند.
دريچه هدر فشار را حس مي کند و اگر فشار خيلي زياد شود که نشانه چرخش زياد توربين است،مقداري از گازهاي اگزوز را از کنار پره هاي توربين خارج مي کند تا سرعت چرخش کمتر شود.
بعضي توربوشارژر ها از ياتاقان هاي ساچمه اي بجاي ياتاقان هاي روغني استفاده مي کنند،اما اينها ياتاقان هاي ساچمه اي معمولي نيستند بلکه ياتاقان هاي فوق دقيقي هستند که از مواد پيشرفته اي ساخته شده اند تا در سرعت و دماي توربو شارژر کار کنند.اين ياتاقان ها به محور توربين اجازه مي دهند با اصطکاک کمتري نسبت به ياتاقان هاي روغني بچرخند،همچنين اجازه مي دهند از محور کوچکتر و سبک تري استفاده شود که اين باعث کاهش تاخير مي شود.
پره هاي سراميکي توربين از پره هاي فولادي سبک تر اند که اين باز هم باعث مي شود توربين زودتر شتاب گرفته و زمان تاخير کمتر شود.
بعضي موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده مي کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر مي چرخد و تاخير را کم مي کند در حالي که بزرگتر در دور موتور هاي بالا تر تقويت فشار بيشتري ايجاد مي کند.
وقتي هوا فشرده شود،گرم مي شود و وقتي گرم شود منبسط مي شود.بنا بر اين بخشي از تقويت فشار توربوشارژر ناشي از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،براي افزايش قدرت موتور بايد مولکول هاي بيشتري وارد سيلندر شوند نه لزوما فشار بيشتر.
يک سرد کننده مياني يا خنک کننده هوا جزئي اضافي است که بعضي مواقع شبيه رادياتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور مي کند.هواي ورودي به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور مي کند در حالي که هواي خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره هاي خنک کننده دميده مي شود.
خنک کننده مياني قدرت موتور را افزايش مي دهد زيرا هواي فشرده خارج شده از کمپرسور را پيش از ورود به موتور خنک مي کند اين بدان معني است که اگر توربوشارژر در فشار 7 psi کار کند خنک کننده مياني هواي خنک تر با اين فشار را وارد موتور مي کند که چگال تر بوده و مولکول هاي بيشتري نسبت به هواي 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.
ادامه دارد .....
/خ