مروری بر تاریخچه توربوشارژر و اولین خودروهای توربوی جهان

در این مطلب قصد داریم به تاریخچهٔ یکی از مهم‌ترین قطعات پیشرانه‌های امروزی یعنی توربوشارژر پرداخته و اولین خودروهای توربوی جهان را معرفی کنیم.

این روزها توربوشارژرها به قطعه‌ای متداول و حتی ضروری در پیشرانهٔ خودروها تبدیل شده‌اند تا جایی که در بازارهای جهانی کمتر خودرویی را با پیشرانهٔ تنفس طبیعی می‌توان پیدا کرد. دلیل این موضوع ساده است، توربوشارژرها باعث تولید قدرت بیشتر و درعین‌حال کاهش مصرف سوخت می‌شوند. به همین دلیل، امروزه در هر خودرویی که فکرش را بکنید از فولکس‌واگن پولو گرفته تا بوگاتی شیرون می‌توان توربوشارژر را دید؛ اما توربوشارژر چه زمانی در خودروها استفاده شد و اولین خودروهای توربوی جهان کدامند؟ در ادامه به این سؤالات پاسخ می‌دهیم.

تاریخچهٔ توربوشارژر

برخلاف تصور، توربوشارژرها تقریباً از همان سال‌های ابتدایی اختراع پیشرانهٔ درون‌سوز وجود داشته‌اند اما دهه‌ها طول کشید تا از آن‌ها در خودروهای سواری استفاده شود. به گفتهٔ اکثر منابع، تولد توربوشارژر به سال ۱۹۰۵ و ثبت اختراع یک مهندس سوئیسی بنام «آلفرد بوچی» بازمی‌گردد. وی اولین پروتوتایپ توربوشارژر خود را در سال ۱۹۱۵ تکمیل کرد اما اولین استفادهٔ تجاری آن ۱۰ سال بعد صورت گرفت یعنی زمانی که بوچی با موفقیت توربوشارژر را روی پیشرانهٔ دیزلی ۱۰ سیلندر دو کشتی مسافربری بزرگ آلمانی نصب کرد و قدرت آن را از ۱۷۵۰ به ۲۵۰۰ اسب بخار افزایش داد. این کار نشان داد که می‌توان از توربوشارژر در وسایل نقلیهٔ دریایی و ریلی استفاده کرد. قبل از اختراع توربوشارژر، القای اجباری فقط از طریق سوپرشارژرهای مکانیکی انجام می‌شد که استفاده از آن‌ها در سال ۱۸۷۸ آغاز شده بود.

در جنگ جهانی دوم نیز از توربوشارژرها در موتور هواپیماهای مختلف استفاده شد. بوئینگ B-17، لاکهید P-38 و فوک ولف FW-190 از اولین هواپیماهای توربوشارژ جهان بودند. اولین استفاده از توربوشارژر در وسایل نقلیهٔ جاده‌ای نیز در اوایل دههٔ ۳۰ توسط شرکت کامیون‌سازی سوئیسی سائورر انجام گرفت. سپس در طول دههٔ ۵۰، خودروسازان تحقیقاتی را در مورداستفاده از توربوشارژر در خودروهای سواری آغاز کردند اما اندازهٔ بزرگ توربوشارژرهای اولیه و همین‌طور تأخیر توربو مانعی بر سر این کار بود. بااین‌حال، به دلیل مزیت‌های بزرگ توربوشارژر، تنها چند دهه زمان نیاز بود تا بتوانیم این قطعه را زیر کاپوت خودروها ببینیم.

اولین خودروهای توربوشارژ جهان

در دههٔ ۶۰ برای اولین بار از توربوشارژر در خودروها استفاده شد اما به دلیل قابلیت اطمینان پایین موتورهای توربو و مشکلات دیگری که در ادامه خواهیم گفت، استفادهٔ گسترده از توربوشارژر تا پیش از دههٔ ۸۰ آغاز نشد.

الدزمبیل جت‌فایر سال ۱۹۶۲

در اوایل دههٔ ۶۰، الدزمبیل به این نتیجه رسید که پیشرانهٔ ۳.۵ لیتری V8 مدل کاتلاس قدرت کافی ندارد. این شرکت اما بجای توسل به زرادخانهٔ افسانه‌ای موتورهای هشت سیلندر بلوک کوچک و بزرگ جنرال موتورز، تصمیم گرفت کاری انجام دهد که هیچ خودروسازی تا آن زمان انجام نداده بود. الدزمبیل با همکاری شرکت گرت، موتور ۳.۵ لیتری کاتلاس را به توربوشارژر مجهز کرد تا در سال ۱۹۶۲ مدل جت‌فایر به‌عنوان اولین خودروی توربوشارژ تولیدی جهان متولد شود. به لطف توربو، موتور ۳.۵ لیتری الدزمبیل حالا ۲۱۵ اسب بخار قدرت و ۴۰۷ نیوتن متر گشتاور تولید می‌کرد؛ اما استفاده از توربوشارژر در یک خودروی تولید انبوه چالش‌های بزرگی را پیش روی مهندسان دههٔ ۶۰ گذاشت.

مشکل اول نسبت تراکم ۱۰.۲۵ به یک این پیشرانه بود که بدون سیستم‌های مدرن مدیریت موتور باعث افزایش ناک زدن می‌شد. البته مهندسان با اسپری کردن مخلوط آب و اتانول به داخل موتور این مشکل را برطرف کرده بودند اما این سیستم چندان کاربردی نبود. مشکل بعدی قیمت جت‌فایر بود. این خودرو ۳۰۰ دلار از کاتلاس معمولی گران‌تر بود که در آن زمان اختلاف بسیار زیادی محسوب می‌شد. علاوه بر این، پیشرانهٔ توربوشارژ الدزمبیل با مشکلات قابلیت اطمینان هم مواجه بود و به همین دلیل هرچند جت‌فایر به‌طور قابل‌توجهی از کاتلاس تنفس طبیعی سریع‌تر بود اما هرگز موردتوجه خریداران قرار نگرفت. از جت‌فایر تنها ۳,۷۶۵ دستگاه ساخته شد و الدزمبیل پس از تنها یک سال به تولید آن پایان داد.

شورلت کورویر مونزا سال ۱۹۶۲

تنها چند هفته پس از معرفی الدزمبیل جت‌فایر، شورلت در بهار سال ۱۹۶۲ برای مدل موتور عقب کورویر پیشرانهٔ توربوشارژ را ارائه کرد تا دومین خودروی توربوی تولیدی متولد شود. این موتور که فقط برای کورویر مونزا (نسخه‌های کوپه و کانورتیبل) ارائه می‌شد، یک نمونهٔ ۲.۳ لیتری شش سیلندر تخت بود که ۱۵۰ اسب بخار قدرت تولید می‌کرد. برخلاف الدزمبیل، موتور توربو در کورویر عمر طولانی‌تری کرد و حتی در نسل دوم این خودرو که در سال ۱۹۶۵ معرفی شد نیز یک پیشرانهٔ ۲.۸ لیتری توربو با ۱۸۰ اسب بخار قدرت ارائه شد. این موتور که فقط برای کوروت کورسا قابل انتخاب بود، شتاب صفر تا ۹۶ کیلومتر حدود ۷ ثانیه را فراهم می‌کرد.

اینترنشنال اسکات سال ۱۹۶۵

سومین خودروی توربوشارژ تولید انبوه جهان هم ساخت آمریکا بود. این ماشین اما نه خودرویی اسپرت بلکه یک شاسی‌بلند بزرگ ۴×۴ بود. از سال ۱۹۶۵ تا اوایل ۱۹۶۸ شاسی‌بلند اسکات ساخت شرکت اینترنشنال هاروستر با یک پیشرانهٔ ۲.۵ لیتری چهار سیلندر توربو قابل خریداری بود. این موتور حدود ۱۱۰ اسب بخار قدرت تولید می‌کرد که ۲۰ اسب بخار بیشتر از نسخهٔ تنفس طبیعی همین موتور ۲.۵ لیتری قوی‌تر بود و به سیستم اسپری آب هم نیازی نداشت. بااین‌حال، حدود سه سال بعد اینترنشنال با ارائهٔ پیشرانهٔ بزرگ‌تر ۳.۲ لیتری چهار سیلندر تنفس طبیعی که همان میزان قدرت را با مصرف سوخت کمتری تولید می‌کرد، موتور توربو را کنار گذاشت. پس از این نیز با وقوع بحران نفتی در دههٔ ۷۰، استفاده از توربوشارژر منطقی نبود و به همین دلیل حدود یک دهه طول کشید تا دوباره روی پیشرانه‌های آمریکایی توربوشارژر نصب شود.

ب‌ام‌و ۲۰۰۲ توربو سال ۱۹۷۳

اروپایی‌ها حدود یک دهه بعد از آمریکایی‌ها به فکر استفاده از توربوشارژر در خودروهای سواری افتادند و در سال ۱۹۷۳ در نمایشگاه فرانکفورت ب‌ام‌و ۲۰۰۲ توربو به‌عنوان اولین خودروی توربوشارژ اروپایی معرفی شد. این خودرو به یک پیشرانهٔ ۲ لیتری چهار سیلندر توربو مجهز شده بود که ۱۷۰ اسب بخار قدرت و ۲۴۰ نیوتن متر گشتاور تولید می‌کرد. این درواقع همان پیشرانهٔ مدل ۲۰۰۲ tii بود که توربوشارژری ساخت شرکت KK&K مجهز شد. علاوه بر این، برای جلوگیری از ناک زدن، محفظه‌های احتراق بزرگ‌تر شدند و نسبت تراکم به ۶.۹ به یک کاهش یافت. ۲۰۰۲ توربو هرچند خودروی بسیار سریعی بود اما از مشکلات بزرگی مثل مصرف سوخت بسیار بالا و تأخیر توربوی وحشتناک رنج می‌برد. به همین دلیل، ۲۰۰۲ توربو که دقیقاً پیش از بحران نفتی سال ۱۹۷۳ معرفی شده بود، مثل جت‌فایر فقط یک سال دوام آورد و تنها ۱,۶۷۲ دستگاه از آن ساخته شد.

پورشه ۹۱۱ توربو سال ۱۹۷۵

پورشه در اواخر دههٔ ۶۰ آزمایش تکنولوژی توربوشارژر را روی خودروهای مسابقه‌ای خود آغاز کرد و در سال ۱۹۷۲ نیز توسعهٔ نسخهٔ توربوشارژ ۹۱۱ را کلید زد. این خودرو در سال ۱۹۷۴ معرفی و یک سال بعد روی خط تولید رفت. ۹۱۱ توربو در ابتدا فقط برای مطابقت با قوانین مسابقات که الزام به تولید تعدادی نسخهٔ جاده‌ای از خودروهای مسابقه‌ای داشت در نظر گرفته شده بود اما به‌سرعت در بین علاقه‌مندان به خودرو محبوب شد تا جایی که تا اوایل سال ۱۹۷۶ تعداد هزار دستگاه از آن به تولید رسید. ۹۱۱ توربو از همان پیشرانهٔ ۳ لیتری شش سیلندر تخت ۹۱۱ کاررا RS 3.0 استفاده می‌کرد که به یک توربوشارژر ساخت KK&K مجهز شده بود. این موتور ۲۶۰ اسب بخار قدرت و ۳۳۰ نیوتن متر گشتاور تولید می‌کرد که بسیار بیشتر از کاررا بود و ۹۱۱ توربو را به سریع‌ترین خودروی تولیدی جهان تبدیل کرد. این مهم‌ترین نقطهٔ عطف در تاریخ پیشرانه‌های توربو بود و پس از این تمایل خودروسازان به استفاده از توربوشارژ افزایش یافت.

ساب ۹۹ توربو سال ۱۹۷۸

سال ۱۹۷۸ سال مهمی برای موتورهای توربو بود. در این سال نسخهٔ توربوشارژ ساب ۹۹ معرفی شد که پس از الدزمبیل جت‌فایر، یکی از اولین خودروهای توربوشارژ خانوادگی محسوب می‌شد. خودروهای توربوشارژ قبلی مدل‌هایی اسپرت و تخصصی بودند که رانندگی با آن‌ها دشوار بود اما ساب ۹۹ توربو یک خودروی خانوادگی راحت بود هرچند که فقط به‌صورت کوپه ارائه می‌شد. موتور ۲ لیتری توربوشارژ این ماشین با تولید ۱۴۵ اسب بخار قدرت امکان دستیابی به حداکثر سرعت ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت را فراهم می‌کرد. تا اوایل سال ۱۹۷۹ بیش از ۱۰ هزار دستگاه از ۹۹ توربو ساخته شد و ساب را با موفقیت وارد بخش جدیدی از بازار کرد.

مرسدس بنز 300SD سال ۱۹۷۸

یکی دیگر از اتفاقات مهمی که در سال ۱۹۷۸ برای توربوشارژرها رخ داد، معرفی مرسدس بنز 300SD به‌عنوان اولین خودروی سواری جهان با موتور دیزلی توربو بود. این خودرو از یک پیشرانهٔ ۳ لیتری پنج سیلندر دیزلی با توربوشارژر گرت استفاده می‌کرد که از خودروی آزمایشی C111 گرفته شده بود و ۱۱۰ اسب بخار قدرت و ۲۲۸ نیوتن متر گشتاور داشت. 300SD نشان داد که توربوشارژ روی بهبود عملکرد موتورهای دیزلی تأثیر بسیار بیشتری نسبت به نمونه‌های بنزینی دارد زیرا چرخهٔ احتراق موتورهای دیزلی به تراکم بالا بستگی دارد و القای اجباری به‌راحتی می‌تواند قدرت و کارایی این پیشرانه‌ها را بهبود بخشد. به همین دلیل، به‌سرعت مشخص شد که موتورهای توربودیزل بسیار بهتر از نمونه‌های دیزلی تنفس طبیعی هستند. مرسدس 300SD که فقط در بازار آمریکای شمالی و ژاپن عرضه می‌شد، به خودروی پرفروشی تبدیل شد اما علیرغم محبوبیت خودروهای دیزلی در اروپا، 300SD هیچ‌گاه در این قاره عرضه نشد تا سال ۱۹۹۱ که مرسدس مدل 300SD نسل W140 را برای اروپا و بازارهای جهانی معرفی کرد.

بیوک رگال سال ۱۹۷۸

در سال ۱۹۷۸ بیوک برای نسل دوم رگال پیشرانهٔ ۳.۸ لیتری V6 توربو را ارائه کرد. این اولین خودروهای آمریکایی توربوشارژ پس از اینترنشنال اسکات و همین‌طور تنها خودروی توربوی بازار آمریکا در کنار سه مدل وارداتی ساب ۹۹، پورشه ۹۱۱ توربو و مرسدس بنز 300SD محسوب می‌شد. رگال توربو با کاربراتور دو دهنه ۱۵۰ اسب بخار و با کاربراتور چهار دهنه ۱۶۵ اسب بخار قدرت داشت. این خودرو بعداً منجر به ساخت مدل افسانه‌ای و قدرتمند گرند نشنال در سال ۱۹۸۲ شد که قدرت آن در سال ۱۹۸۷ به ۲۴۵ اسب بخار رسید.