توربو شارژ با هدف طراحی موتورهای سبک تر و در عین حال قدرتمند تر و با راندمان بالاتر اختراع شد. توربین تعبیه شده بین خروجی دود و ورودی هوا، قدرت خود را از دود خارج شده از منیفولد دود گرفته و به نوعی باعث بهینه تر شدن مصرف سوخت می شود.
یکی از راهکارهائی که شرکت های خودروسازی برای جبران کمبود هوا در سیلندر در دورهای بالا به منظور افزایش توان و قدرت بالا به کار می گرفتند این بود که حجم موتور را افزایش دهند ولی افزایش حجم موتور پیامدهائی به دنبال داشت که از مهم ترین آنها می توان به افزایش مصرف سوخت و افزایش آلایندگی اشاره کرد، از طرفی یکی دیگر از معایب موتورها با حجم بالا راندمان پائین آنها بود، علاوه بر این افزایش قیمت سوخت و همچنین ایجاد قوانین سخت گیرانه برای جلوگیری از آلایندگی موجب شد تا خودروسازان به فکر ابداع راه حل دیگری بیفتند.
در سال 1885 میلادی یک مهندس آلمانی به نام گوتلیب دایملر ایده ای را برای تقویت موتورهای احتراقی مطرح کرد؛ وی در نظر داشت که به وسیله یک ساختار مکانیکی، هوا را فشرده کرده و آن را به داخل سیلندر خودرو تزریق نماید. پس از گذشت چندین سال از طرح این ایده، آلفرد بوچی مهندس مکانیک سوئیسی در سال 1900 میلادی سیستمی به نام توربو شارژر را اختراع کرد. وسیله ساخته شده توسط وی از یک منیفولد حلزونی تشکیل می شد که درون آن یک توربین قرار گرفته بود که با اتصال به خروجی اگزوز و با استفاده از گازهای آن توربین چرخانده می شد و با عملی شبیه به یک کمپرسور، تراکم هوای ورودی به داخل سیلندر را افزایش می داد.
میله موجگیر چه نقشی در خودرو دارد؟
پس از گذشت چندین سال از آغاز استفاده از تکنولوژی توربو شارژر در صنعت هوایی، این فناوری به دنیای اتومبیل ها نیز وارد شد و در دهه 50 چندین شرکت تلاش کردند که از توربو شارژر در خودروهای خود استفاده کنند که این کار با موفقیت به انجام نرسید زیرا این سیستم مشکلات زیادی را به دنبال داشت که نهایتا شرکت جنرال موتورز توانست بعضی از ایرادهای این سیستم را برطرف کرده و برای اولین بار در سال 1962 اولین خودروی مجهز به موتور توربو شارژ را معرفی کند.
توربو شارژر (Turbocharger) چگونه کار می کند؟
معادل نام توربو شارژ در فارسی پرخوران است که با هدف طراحی موتورهای سبک تر با حجم کمتر و در عین حال قدرتمند تر و با راندمان بالاتر اختراع شد. در نظر بگیرید که یک خودرو در دنده چهار در حال حرکت در یک جاده مسطح با سرعتی حدود 70 کیلومتر در ساعت است؛ دور موتور در این وضعیت حدود 2000 دور در دقیقه بوده و در این وضعیت میل لنگ در هر ثانیه حدود 34 دور می چرخد. از آنجا که در حال بحث در خصوص موتورهای چهار زمانه هستیم و دور میل سوپاپ نصف دور میل لنگ است و یا به عبارتی دیگر سرعت چرخش میل سوپاپ نصف سرعت چرخش میل لنگ است لذا سوپاپ دود در هر ثانیه حدود 17 بار باز و بسته می شود. با توجه به اینکه هوا در اثر خلا نسبی که در اثر پائین رفتن پیستون در سیلندر، وارد سیلندر می شود لذا راندمان موتور مناسب است زیرا هوا به مقدار مناسب وارد سیلندر می شود.
حال اگر راننده قصد افزایش سرعت خودرو را داشته باشد، می بایست پدال گاز را فشار دهد، چنانچه دور موتور به حدود 4500 دور در دقیقه افزایش یابد، میل لنگ در ثانیه 75 دور خواهد چرخید، در این حالت سوپاپ هوا حدود 38 بار در هر ثانیه باز و بسته می شود، در این حالت سرعت باز و بسته شدن سوپاپ های هوا آنقدر زیاد است که هوا نمی تواند به اندازه کافی و به مقدار مورد نیاز وارد سیلندر شود و در این حالت راندمان موتور به شدت کاهش می یابد. به عبارت دیگر مشکلی که در این دور موجب کاهش کارائی موتور می شود، کاهش حجم هوای ورودی به داخل سیلندر است؛ در واقع می توان با افزایش فشار سوخت و افزایش زمان پاشش سوخت، سوخت بیشتری وارد سیلندر نمود ولی افزایش میزان هوای ورودی به داخل سیلندر کار بسیار مشکل و دشواری است.
سیستم توربوشارژر در واقع این کار را انجام می دهد و هوا علاوه بر اینکه در اثر خلاء نسبی به داخل سیلندر راه پیدا می کند، بوسیله سیستم توربوشارژر نیز به داخل سیلندر تزریق می شود و همانطور که با اعداد و ارقام نشان داده شد، این کار صرفا لازم است در دورهای بالا انجام شود؛ به عبارت دیگر سیستم توربوشارژر در دورهای پائین به کار گرفته نشده بلکه در دورهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد.