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 ايد، 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 ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقيقه مي چرخد که ٣٠ برابر سريع تر از دور موتور است، چون تئربين به اگزوز چسبيده دما در آن خيلي بالاست.
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 ٦تا ٨ پوند بر اينچ مربع است، از آن جايي که فشار جو در سطح دريا ٧/١٤ پوند بر اينچ مربع است مي توانيد بفهميد که حدود ٥٠٪ هواي بيشتري وارد موتور مي شود، بنابراين مي توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بيشتري بدست ايد، اما توربوشارژر کاملا ايده آل نيست و بين ٣٠ تا ٤٠ 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.

◄  توربوشارژرها 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 فيلتر 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 ١٥٠٫٠٠٠ 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.