نویسنده: دکتر مهریار جعفری
اکنون که به لطف دستاوردهای سیاسی کشورمان در عرصه بین المللی یک بار دیگر بزرگان بازارهای جهانی دست به دست به سوی بازارکشورمان روانه شده‌اند و تحفه‌های فراوان با خود می آورند، شاهد ورود انواع و اقسام خودروهای مختلف به بازار خواهیم بود که از تکنولوژی روز دنیا بهره می برند و لذا خوب است تا با هم کمی با دو تکنولوژی نسبتاً جدید که در پیشرانه های امروزی بسیار مرسوم شده آشنا شویم.
سوپرشارژر و توربوشارژر چیست؟
سوپرشارژر در حقیقت یک کمپرسور است که هوای فشرده شده را به داخل محفظه احتراق سیلندرهای موتور پمپ می کند. این امر به خودی خود موجب می شود تا با تزریق هوای بیشتر بالطبع اکسیژن بیشتری وارد شود که موجب می شود تا بتوان در هر احتراق سوخت بیشتری را مصرف نماید و در نتیجه نیرو و توان بیشتری تولید شود. انرژی مکانیکی مورد نیاز سوپرشارژر می تواند از طریق یک زنجیر یا تسمه یا چرخ دنده متصل به میل لنگ از خود موتور تامین گردد.
اگر این انرژی به وسیله یک توربین که در مقابل گازهای خروجی موتور قرار می گیرد تامین گردد به آن توربوسوپرشارژر یا به اختصار توربوشارژر یا همان توربو اطلاق می گردد.
تاریخچه:
سوپرشارژر اولین بار توسط برادران روتس در آمریکا در سال ۱۸۶۰ به عنوان اختراع ثبت شدند و به دنبال آن در سال ۱۸۸۵ گوتلیب دایملر (از بنیان گذاران شرکت کنونی دایملر-بنز) سوپرشارژر اختراعی خود را در آلمان به ثبت رساند. در سال ۱۹۰۲ نیز لویی رنو (پدر کمپانی رنو) طرحی متفاوت را برای خود ثبت کرد که هرچند درنهایت این طرح دایملر بود که با تکیه بر طراحی اصلی برادران روتز مورد پذیرش عموم قرار گرفت.
سوپرشارژربه گزارش خودروبانک، اولین خودروی عرضه شده به عموم که به سوپرشارژر مجهز بود مدلی از بنز بود که در نمایشگاه خودروی برلین در سال ۱۹۲۱ معرفی شد و اولین نمونه تولیدی آن در سال ۱۹۲۳ تولید شد. این دو خودرو اولین مدل بنز بودند که با نام «کمپرسور» به فروش می رسیدند. به غیر از این دو عملا تمامی خودروهای تولیدی دیگر مخصوص مسابقه بودند مثل فیات ۸۰۵ یا آلفا پی ۲ و بوگاتی ۳۵سی. پیچیدگی این فناوری و هزینه های سنگین نگهداری و تولید این موتورها عملا باعث شد که تا همین چند سال قبل این فناوری در انحصار خودروهای مسابقه ای و لوکس و گران قیمت باقی بماند.
توربوشارژر در مقابل سوپرشارژر:
اگر کمی از فیزیک دبیرستان یادتان باشد می دانید که هرگاه یک گاز (که هوا هم گاز به حساب می آید) فشرده شود دمایش بالا می رود و این منجر به افزایش دمای موتور نیز می شود. به همین دلیل است که یک رادیاتور کوچک به نام اینترکولر معمولا در میانه راه بین پمپ و موتور قرار می گیرد تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری کند.
سوپرشارژر به دلیل این که انرژی خود را به صورت مکانیکی از موتور می گیرد گاهاً تا یک سوم از انرژی تولیدی موتور را برای خود بر می دارد و موجب کاهش راندمان کلی موتور می شود. به گونه ای که نمونه اولیه آن که توسط روتز طراحی شده بود و اهل فن به آن سوپرشارژر با جابه‌جایی مثبت نام داده اند، تنها ۴۰ تا ۵۰ درصد بازدهی داشت.
حال آنکه نمونه های جدید تر که به آن سوپرشارژر سانتریفیوژی یا به آن دینامیک هم گفته می شود، بازدهی ۷۵ تا ۸۰ درصدی دارد.
از آنجایی که توربوشارژرها به موتور اتصالی ندارند و برای کار کردن متکی به انرژی تولیدی موتور نیستند، از نظر اقتصادی و نیز قدرت کلی موتور نسبت به سوپرشارژرها برتری دارند چرا که این نوع از شارژرها انرژی مورد نیاز خود را از طریق قرار دادن یک توربین در مسیر خروجی گازهای اگزوز به دست می آورند که در حالت عادی هم انرژی شان اتلاف می شد. اما همین خصیصه موجب می شود تا توربوها از پدیده ای به نام توربو لگ یا تاخیر توربو رنج ببرند که به این دلیل است که موتور در دورهای پایین تر از ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ گازهای خروجی آن توان لازم برای به حرکت درآوردن توربین جهت تولید انرژی مکانیکی مورد نیاز برای کارکردن توربوشارژر را ندارد و لذا عملاً توربوها در هنگام نیاز موتور به قدرت بالا مثل به حرکت درآمدن از حالت سکون به موتور کمک خاصی نمی کند و از این نظر نسبت به سوپرشارژرها ضعف دارند.
توربوشارژر در مقابل سوپرشارژر توربوشارژر عملا از محبوبیت بالاتری نسبت به سوپرشارژر در میان تولید کنندگان اصلی در سال های اخیر داشته به صورتی که بنز تا سال ۲۰۰۰ در مدل های C200 و نسخه AMG کلاس C خود از سوپرشارژر استفاده کرده اما به مرور و از سال ۲۰۱۰ در مدل های C250 و S55 آن را با تویین توربوشارژرها معاوضه کرد. هرچند امروزه هنوز هم کمپانی های بزرگی مثل آئودی در موتور ۳ لیتری TFSI معروف خود و جگوار در موتور V8 خود که در رنج وسیعی از خودروهای این کمپانی و خانواده رنج روور استفاده می شود از تکنولوژی سوپرشارژر بهره می برند.
تویین شارژر (شارژینگ دوگانه)
این نوع شارژینگ که اولین بار توسط لانسیا دلتا S4 در سال ۱۹۸۵ و ۱۹۸۶ در مسابقات رالی جهانی استفاده شده بود از پیچیده ترین طراحی های مهندسی در صنعت موتورسازی بهره مند است به صورتی که با استفاده از دریچه های متعدد و یک کلاج الکترومغناطیسی به گونه ای عمل می کند که در دور موتورهای پایین نیروی خود را از موتور و در دور موتور بالا نیز از نیروی تولیدی توربین استفاده می کند.
اهمیت استفاده از شارژینگ چیست؟
امروزه انسان پی برده که اعمال وی تا چه حد در حال نابودسازی کره زمین و طبیعتی است که حیات خود او در گرو سلامت آن است از این روی سعی نموده تا با وضع قوانین سخت گیرانه جلوی خودخواهی و تاخت و تاز بی قاعده صنایع را بگیرد. یکی از همین قوانین قانونی است که چند سال قبل توسط پارلمان اروپا وضع شد و براساس آن فروش و تردد خودروهای با موتورهای حجیم و تولید کننده آلاینده های کربنی بیشتر از یک حد مشخص ممنوع شد. همین امر موجب شد تا کمپانی های تولید کننده خودروهای سدان سرعتی با چالش بزرگی مواجه شوند. تاجایی که به عنوان مثال بی ام و که در سری M5 خود که به صورت سنتی و مرسوم از موتور V10 با تنفس طبیعی بهره می برد در نسل جدید آن ناچار شود تا به موتور V8 ولی توربو شارژردار بسنده کند.
اهمیت سوخت و نگهداری صحیح از شارژرها
تا سال ۱۹۲۰ کلیه موتورها به گونه ای طراحی و تولید شده بودند که با سوختی کار کنند که عدد اوکتان آن ۸۷ بود. این سوخت ساده ترین سوختی است که در پالایش نفت تولید می شود. اما سوخت های با عدد اوکتان بالاتر نه تنها نسبت به احتراق بی جا و خود به خود مقاوم ترند بلکه کمک می کنند تا قدرت بیشتری توسط شارژرها ایجاد شود.
اما امروزه سوخت های تولیدی در کشورمان و یا وارداتی از کیفیت و عدد اوکتان بالایی بهره مند نیستند و اضافه نمودن مکمل ها نیز جهت بالابردن عدد اوکتان هنوز امری ثابت شده نیست و در خیلی از کشورها هنوز در حد یک کار تحقیقاتی ادامه دارد چرا که مضرات احتمالی در مصرف طولانی مدت آن مشخص نیست. از طرفی هم در صورتی که سوخت مصرفی دارای موادی غیر اشتعال پذیر باشد که به صورت گرد با گاز خروجی خارج شود ممکن است که روی پره های توربین توربوها رسوب نماید و رفته رفته با سنگین تر شدن آنها موجب از کار افتادنش شود.
اما نکته مهم دیگری که در مورد موتورهای توربو باید رعایت شود روغن موتور و روغن رسانی به آن است. همان طور که می دانید روغن نقش کاهنده اصطکاک و در نتیجه پایین آورنده استهلاک را در موتور بازی می کند و از آنجا که میزان و شدت روغن رسانی به طور مستقیم با فعالیت موتور رابطه دارد بسیار اهمیت دارد تا به چند نکته دقت نمایید.
اولا اینکه با توجه به این که روغن بعد از توقف طولانی خودرو و به خصوص در طول شب و فصول سرد سال دمایش پایین می آید و همین امر ویسکوزیته و روانی آن را افزایش می دهد، ممکن است که به محض روشن شدن موتور کمی طول بکشد تا با بالا رفتن دمای موتور و بالطبع روغن، فرآیند روغن رسانی به توربوشارژر به خوبی انجام شود و لذا بسیار مهم است که در این گونه موتورها از به حرکت درآمدن سریع بلافاصله پس از روشن شدن خودرو خودداری شود و نیز تا داغ شدن کامل موتور از رانندگی تخت گاز و پر سرعت باید پرهیز شود.
توربوشارژر از آن طرف هم با توجه به اینکه توربین توربو تا چند دقیقه پس از خاموش شدن موتور هم چنان می چرخد و به دلیل اینکه موتور خاموش شده فرآیند روغن رسانی نیز قطع شده است چرخش توربین بدون روغن می تواند آسیب فراوان به آن برساند. پیش‌تر به منظور جلوگیری از این امر توصیه می شد تا موتور خودرو چند دقیقه قبل از خاموش کردن روشن بماند تا توربین از حرکت بازایستد ولی امروزه متوجه شده اند که این امر خود موجب بالارفتن دمای موتور شده و خود آسیب رسان است. به همین دلیل امروزه توصیه می شود تا به منظور مراقبت بهتر از توربین بهتر است تا چند دقیقه قبل از رسیدن به مقصد از رانندگی با دورهای بالا خودداری شود تا به توربین فرصت داده شود تا رفته رفته آرام شود و بتوان موتور را با خیال راحت تری و در زمان کوتاه تری خاموش کرد.
جایگاه توربوشارژر و سوپرشارژر در موتور البته رعایت همه این نکات برای همه منطقی و دلچسب نیست و همچنین موتورهای تولیدی امروزی تا حد زیادی تلاش نموده اند تا تبعات ناشی از عدم رعایت این موارد را کاهش دهند اما به هرحال از دید خودروبانک اگر می خواهید هرچه کمتر به تعمیرگاه سربزنید و تاجایی که ممکن است از هزینه های سرسام آور تعمیرات توربوشارژرها دور بمانید بهتر است تا جای ممکن به این نکات اهمیت دهید و همواره از سوخت های سوپر و با کیفیت استفاده نمایید و روغن موتور خود و فیلترهای هوا و روغن را مرتب تعویض نمایید و از اقلام مصرفی با کیفیت و طبق توصیه کمپانی تولید کننده بهره ببرید.
