توربوشارژ چیست و چگونه عملکرد موتور را تقویت می‌کند

یک دستگاه مکانیکی نسبتا کوچک است که روی موتور نصب می‌شود و به یاری گازهای خروجی اگزوز، هوای بیشتری را به صورت فشرده به موتور وارد می‌کند. با افزایش اکسیژن ورودی به پیشرانه، احتراق قوی‌تری اتفاق می‌افتد و قدرت بیشتری تولید خواهد شد.

در سال 1905، مهندس سوئیسی به نام آلفرد بوچی (Alfred Büchi) ایده استفاده از گاز اگزوز برای فشرده‌سازی هوا را به ثبت رساند.اصطلاح توربوشارژر نخستین بار توسط ایشان تعریف شد. اما اولین کاربرد واقعی توربوشارژر در دهه 1920 میلادی و در هواپیماهای ارتفاع‌بالا بود. به علت چگالی کمتر هوا در ارتفاع زیاد، توربوشارژر می‌تواند قدرت پیشرانه را ثابت نگه دارد. شرکت‌هایی مثل جنرال الکتریک، تولید این قطعه برای موتور هواپیما را آغاز کردند. در دوران جنگ جهانی دوم، هواپیماهای بمب‌افکن‌ همچون B-17 Flying Fortress به توربوشارژر مجهز شدند. توربوشارژر از دهه 60 میلادی به مسابقات فرمول یک وارد شد. در دهه‌های 70 و 80 میلادی، برخی شرکتهای خودروسازی مثل ساب و پورشه، مدل‌های شهری را به توربوشارژر مجهز کردند که از میان آنها می‌توان به پورشه 911 توربو 1975 اشاره کرد.

گازهای داغ و پرفشار خروجی از اگزوز، پس از ورود به توربوشارژر، توربین را به چرخش درمی‌آورد. کمپرسور متصل به توربین نیز هوای تازه را پس از مکش و فشرده‌سازی، به موتور ارسال می‌کند.

مهمترین مزیت توربوشارژر، افزایش قدرت پیشرانه بدون اضافه کردن حجم آن است. مثلا یک پیشرانه 1.6 لیتر توربوشارژ می‌تواند حداقل بین 20 تا 50 درصد خروجی بیشتر از نمونه‌های هم حجم و همچنین قدرت مساوی با پیشرانه 2.5 لیتر تنفس طبیعی تولید کند. این مقدار به طراحی توربوشارژر بستگی دارد.

• خروجی بیشتر بدون افزایش حجم پیشرانه
• کاهش مصرف سوخت (در صورت رانندگی نرمال)
• افزایش راندمان پیشرانه
• امکان ساخت خودروهای کوچک اما نیرومند
• کاهش آلایندگی (در ترکیب با سامانه‌های کنترل گازهای خروجی)

• افزایش حرارت پیشرانه
• تاخیر در فعالسازی توربوشارژر
• حساسیت بیشتر به کیفیت روغن و سوخت
• هزینه بالاتر تعمیرات و نگهداری

• کاهش قدرت پیشرانه: کند شدن ناگهانی مخصوصا در هنگام سبقت‌گیری و افزایش دور موتور.
• خروج دود آبی یا خاکستری از اگزوز: نشانه ورود روغن به محفظه احتراق از طریق توربوشارژر.
• صدای سوت غیرعادی: نشانه آسیب احتمالی در توربین یا شل شدن بلبرینگ‌ها.
• افزایش مصرف روغن موتور:احتمال نشتی روغن به داخل توربوشارژر.
• خطای توربو روی دیاگ یا روشن شدن چراغ چک
• نشتی روغن یا روغن‌ریزی اطراف توربو

به فاصله زمانی بین فشار دادن پدال گاز و اعمال قدرت از طرف پیشرانه، توربو لگ (Turbo Lag) می‌گویند. توربوشارژر برای تولید فشار، به زمان و دور موتور بالا نیاز دارد تا بتواند مقدار کافی از گاز اگزوز را به توربین ارسال کند.

• استفاده از توربوهای کوچک‌تر یا دو مرحله‌ای (توئین توربو)؛ توربوشارژر با ابعاد کوچک، می‌تواند در زمان کمتری بچرخد.
• توربوشارژ با هندسه متغیر؛ تغییر زاویه پره‌ها به عملکرد سریع‌تر در دور پایین منجر می‌شود.
• ریمپ ECU یا بوست کنترلر هوشمند؛ تنظیم بهتر پاشش سوخت و زمان جرقه‌زنی به پاسخ سریعتر منجر می‌شود.
• اینترکولر و لوله‌کشی: کیفیت بهتر اینترکولر و مسیر کوتاهتر لوله‌ها، کاهش حجم هوای فشرده‌سازی‌شده و زمان کوتاه‌تر بوست را در پی دارد.
• سیستم توربوشارژ الکتریکی (e-Turbo): این موتور برقی، توربین را قبل از رسیدن گاز اگزوز می‌چرخاند.

توربو تایم یا خنک‌کاری پس از توقف، به کارکرد درجای پیشرانه توربوشارژ قبل از خاموش کردن گفته می‌شود. این عمل پس از مدتی رانندگی سریع در جاده یا پیمودن مسیر سربالایی، لازم به نظر می‌رسد.

توربین داخل توربوشارژر با گاز داغ اگزوز می‌چرخد و بسیار داغ می‌شود به نحوی که شاید دمای آن به 900 درجه سانتیگراد هم برسد.اگر موتور خودرو بلافاصله خاموش شود، ارسال روغن به پیشرانه قطع خواهد شد درحالیکه دمای توربوشارژر همچنان بالاست. از طرف دیگر، روغن باقیمانده در توربوشارژر می‌سوزد و رسوب می‌کند که همین می‌تواند باعث خرابی زودرس شود.

بنابراین بهتر است پیش از خاموش کردن پیشرانه توربوشارژ، فرصتی 30 تا 60 ثانیه‌‌ای به آن داده شود. هرچند در مدلهای جدیدتر، این کار تا حدی با سیستم‌های خنک‌کاری مثل واترپمپ برقی یا توربو تایمر مجازی مدیریت می‌شود اما رعایت آن باز هم توصیه می‌شود.