همه توضیحات درباره توربو شارژر خودرو

تامین هوای موتور

موتورهایی که توربو شارژر ندارند به عنوان موتورهای بدون توربو شارژر یا موتورهای معمولی یاد می شوند زیرا در این موتورها به علت حرکت پیستون در داخل سیلندر عمل مکش هوا به داخل سیلندرها انجام می شود به این ترتیب هوای داخل سیلندر با فشار جو تامین می گردد.
حتی در شرایط ایدآل فشار هوای ورودی در داخل سیلندرها به فشار جو نمی رسد و در عمل به مقدار قابل توجهی کمتر از آن می باشد توربو شارژر جریان هوای ورودی به محفظه احتراق را تقویت نموده و باعث افزایش فشار آن به نسب دو برابر فشار جو می گردد این امر سبب افزایش قدرت خروجی و گشتاور موتور از 25 تا 40 درصد بسته به طراحی توربو شارژر و موتور می شود.

توربو شارژر

توربو شارژر شامل یک کمپرسور و یک توربین می باشد که هر دو روی شفت نصب شده اند و توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود به این ترتیب انرژی این گازها که در صورت نبودن توربو شارژر تلف می شد برای چرخانیدن کمپرسور استفاده می شود و هوای بیشتری برای سیلندرها موتور تامین می کند.
توربو شارژر دارای یک قسمت دوار (روتور) است که شامل یک شفت می باشد و یک سر آن توربین و سر دیگر آن یک کمپرسور نصب شده است این قسمت دوار داخل یک پوسته قرار گرفته که دارای دو محفظه یکی توربین و دیگری برای کمپرسور می باشد گازهای خروجی موتور مستقیما وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه کمپرسور را با سرعت بالایی به چرخش وا می دارند.
هوا از مرکز محفظه کمپرسور مکیده شده و تحت فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مرکز که بواسطه سرعت بسیار بالای چرخش کمپرسور ناشی می شود به درون موتور رانده می شود به این ترتیب هوای بیشتری به داخل سیلندر ارسال می گردد. اگر سوخت بیشتری به داخل سیلندرها تزریق شود انرژی گازهای خروجی نیز افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربو شارژر نیز بالاتر می رود. این امر سبب افزایش هوای تامین شده برای موتور می گردد.

اجزای توربو شارژر

اجزای توربو شارژر عبارتند از توربین در سمت راست و کمپرسور در سمت دیگر (بستگی به دید شما دارد) محور دوار در وسط حامل توربین و کمپرسور می باشد و از داخل دارای مجرایی است که در آن روغن به منظور روغنکاری و خنک کاری محور و یاتاقان جریان دارد. پوسته محفظه توربین دارای پره های ثابت می باشد که به عنوان نازل های حلقوی عمل می کنند. گازهای خروجی موتور روی پره های ثابت پوسته محفظه چرخیده و سپس با سرعت بسیار زیاد روی پره های توربین برخورد می نماید.

انواع توربو شارژر

همه توربو شارژر ها به یک طریق عمل می کنند اما چگونگی ورود گازهای خروجی به داخل توربین متفاوت می باشد سه نوع توربو شارژر وجود دارد این سه نوع عبارتند از:

1. توربو شارژر حلزونی ساده
   این نوع توربو شارژر دارای یک معبر تنها می باشد که گازهای خروجی موتور را به چرخ توربین منتقل می کند. حلزون یک معبر مارپیچ در درون پوسته محفظه توربین می باشد که مقطع آن ثابت نبوده و کاهش می یابد این تغییر به دلیل ثابت نگهداشتن سرعت گازهای خروجی هنگام عبور از طول حلزن می باشد گازهای خروجی به طور پیوسته از حلزون عبور کرده و وارد توربین می شوند گازها از میان پره های توربین عبور کرده و باعث چرخش توربین شده و سپس توربین را ترک و وارد اگزوز می شوند.
   چرخ کمپرسور به همراه توربین روی یک شفت نصب شده است پره های کمپرسور دارای انحناء بوده و تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز هوا را فشرده می سازد هوای فشرده شده با سرعت زیاد و فشار کم از لبه پره های کمپرسور جدا می شود. هوا از دیفیوز عبور نموده وارد قسمت حلزونی پوسته کمپرسور می شود. این امر سبب می گردد هوا مستقیما وارد محفظه احتراق شود و فشار آن افزایش یابد.
2. توربو شارژر حلزونی با افزاینده سرعت
   این نوع توربو شارژر دارای یک حلزون و یک افزاینده سرعت (پره های ثابت) یا دو حلزون و دو مجرا می باشد. گازهای خروجی وارد منیفولد دود و از آنجا وارد حلزونها شده اما بجای آنکه مستقیما وارد چرخ توربین شوند از پره های ثابت روی پوسته توربین عبور نموده و با زاویه مناسب بسیار زیاد و با انرژی بالاتر با پره های توربین برخورد می نماید. سمت کمپرسور توربو شارژر همانطور که قبلا در نوع حلزونی توضیح داده شد عمل می کند.
3. توربو شارژر نوع ضربانی
   استفاده از این نوع توربو شارژر یک منیفولد دود نوع ضربانی را طلب می کند زیرا از ضربات دودهای خروجی که از سیلندرها موتور خارج می شود استفاده می کند این امر سبب افزایش سرعت توربو شارژر می شود. منیفولد نوع ضربانی دارای معبری از هر سیلندر می باشد که در انتها به دو کانال اصلی جداگانه تبدیل می شوند این دو کانال به دو کانال روی پوسته توربین می پیوندند. منیفولد دارای مقطع نسبتا کوچکی می باشد تا از ضربات بهره بیشتری ببرد زیرا در منیفولد بزرگتر اتلاف بیشتر است. شکل منیفولد به گونه ای طراحی شده تا از جریان گازهای آزاد نیز به خوبی گازهای توده ای استفاده کند. در حین شتاب گیری این امر اجازه می دهد انرژی گازهای خروجی سریعا به توربین رسیده و شتاب موتور بهبود یابد.
   برای بهره بردن بهتر از گازهای توده ای سیلندرها بطور یک در میان با توجه به ترتیب احتراق به یک کانال مرتبط گشته اند. مثلا در یک موتور شش سیلندر که ترتیب احتراق 4-2-6-3-5-1 می باشد سیلندرهای 1 و 2 و 3 به یک کانال و سیلندرهای 4 و 5 و 6 به کانال دیگر متصل می گردند به این ترتیب باعث می شود توده های دود بیشتر از هم جدا باشند و اثر بیشتری خواهد داشت.