توربوشارژر الکتریکی و جایگزینی توربوهای مکانیکی

دوست من اساس کار توربوشارژر اینه که توربو در اصل از یک توربین و یک کمپرسور تشکیل شده که این توربین و کمپرسور به وسیله ى یک شفت یا همون میله به هم متصل هستن،در اصل توربوشارژ از نظرساختار و عملکرد کاملاً یک نوع موتور جت(شبیه به موتورهاى جت مورد استفاده در هلى کوپترها نه هواپیماها)به حساب میاد که فقط مرحله ى احتراق اون حذف شده و به جاى اینکه هواى خروجى از محفظه ى احتراق توربین رو به چرخش دربیاره این گازهاى داغ خروجى از موتور یا همون اگزوز(ساده تر بگیم همون دود خروجى از موتور)هستن که وظیفه ى چرخش توربو رو به عهده دارن
همونطور که گفتم ساختار فشرده سازى هوا توى هر موتور جتى من جمله توربو از یک کمپرسور و توربین تشکیل شده که این دو به وسیله ى شفت به هم متصل هستن،وظیفه ى توربین اینه که کمپرسور رو به چرخش دربیاره،براى این منظور هواى خروجى از موتور به سمت توربین هدایت میشه،توربین از پره هایى آیرودینامیک با شکلى خاص تشکیل شده تا بتونن حداکثر نیروى هواى ورودى به توربین رو به نیروى چرخشى توربین تبدیل کنن،حالا زمانى که توربین به چرخش درمیاد کمپروسور رو هم به چرخش درمیاره،کمپرسورهاى مورد استفاده در توربو یا سوپر شارژر از نوع کمپرسور هاى گریز از مرکز(centrifugal compressor)هستن،یعنى جریان هواى ورودى به موتور قبل از اینکه بخواد وارد موتور بشه از مرکز یا اصطلاحاً چشم کمپرسور وارد میشه و کمپرسور که داره با سرعت بالایى میچرخه مثل یک سانتریفیوژ با استفاده از نیروى گریز از مرکز هوا رو از مرکز کمپرسور به سمت محیط کمپرسور هل میده،در لبه ى دیسک کمپرسور که در واقع محیط کمپرسور میشه تیغه هایى به اسم دفیوزر به صورت مورب نصب شدن تا انرژى جنبشى جریان هوایى که از مرکز کمپرسور به سمت محیط اون در حرکته رو تبدیل به فشار استاتیک کنن،یعنى در واقع جریان هوا به جاى اینکه بخواد کمپرسور رو با سرعت زیاد ترک کنه به این تیغه ها برخورد میکنه و انرژى جنبشیش تبدیل میشه به فشار درونى و در نتیجه فشارش افزایش پیدا میکنه و سپس از کمپرسور خارج و به سمت موتور میره،نتیجه فراهم شدن هواى ورودى به موتور با فشارى بالاتر از فشار اتمسفره که همین باعث میشه بتونیم در حجم سیلندر کوچکتر هواى بیشترى تزریق کنیم و در نتیجه قدرت موتور افزایش پیدا میکنه
در اکثر سیستم هاى توربو یک دریچه به اسم Waste gate بر سر راه هواى ورودى به توربین قرار داده که با فشار روغن موتور کار میکنه و میزان هواى ورودى به توربین و در نتیجه دور توربو رو تنظیم میکنه،به این صورت که هرچه دور موتور بالاتر میره فشار روغن افزایش پیدا میکنه و این باعث باز شدن بیشتر waste gate میشه و هواى ورودى به توربو افزایش پیدا میکنه و سرعت توربو و عملکرد توربو افزایش پیدا میکنه،برعکس زمانى که موتور داره در دورهاى پایین یا idle کار میکنه،waste gate کلملاً بسته میشه و توربو از کار میوفته.این موضوع مهمترین مزیت توربو نسبت به سوپرشارژر به حساب میاد،یعنى شما در دور موتورهاى پایین که نیازى به توربو ندارید توربو از کار میوفته و مصرف سوخت رو کاهش میده،اما هر چى دور موتور بالاتر میره عملکرد و دور توربو هم بیشتر میشه،در واقع مزیت بزرگ توربو اینه که هر موقع بهش نیاز دارید به کمکتون میاد.مزیت دیگه ى توربو اینه که وابستگى و ارتباط مکانیکى به موتور نداره،یعنى به چرخش میل لنگ وابسته نیست و همین باعث میشه تا کار کردن توربو سبب افت و کاهش دور موتور نشه.
از طرفى پروسه ى فشار دادن پدال گاز به میزان دلخواه،افزایش دور موتور و به طبع اون افزایش فشار روغن،باز شدن waste gate،افزایش ورود هوا به توربین و بالاخره افزایش سرعت توربین و کمپرسور زمان نسبتاً قابل توجهى رو نیاز داره که به این زمان همون تأخیر یا lag توربو گفته میشه که مهمترین مشکل و معایب توربو به حساب میاد.
در طرف مقابل سوپرشارژر قرار داره،در سوپرشارژر مرحله ى توربین به طور کامل حذف شده و شفت کمپرسور به جاى توربین با تسمه تایم یا یک تسمه ى جداگانه به میل لنگ وصله و در اصل کمپرسور به وسیله ى میل لنگ میچرخه
سوپرشارژر دوتا مزیت بزرگ نسبت به توربو داره،اول اینکه از نظر مکانیکى پیچیدگى کمترى نسبت به توربوشارژر داره و کم هزینه تر و ارزان قیمت تر از توربوست(به خاطر حذف توربین،waste gate و…)،دوم اینکه تأخیر یا لَگ معروف توربو رو دیگه نداره و پاسخدهىش تقریباً بلافاصله است،چون با موتور میچرخه و به میزانى که دور موتور بالا بره بلافاصله چرخش سوپرشارژر و هواى خروجیش به همون نسبت افزایش پیدا میکنه و دیگه lag نداره
اما در نقطه ى مقابل سوپرشارژر سه تا عیب بزرگ نسبت به توربو داره که باعث شده کمتر از سوپرشارژر در خودروها استفاده بشه،اول اینکه سوپرشارژر برخلاف توربو به صورت دائم در تمام دور موتورها کار میکنه،چه شما بهش نیاز داشته باشید چه نداشته باشید و همین باعث افزایش مصرف سوخت میشه،نکته ى بعد که مشکل سوپرشارژر به حساب میاد امکان overboost شدن موتوره،یعنى اگه شما به صورت ناگهانى پدال گازو فشار بدید سوپرشارژر هم به صورت ناگهانى فشار هواى زیادى رو به سمت موتور میفرسته که ممکنه به موتور آسیب بزنه،به همین دلیل استفاده از سوپرشارژر دقت بیشترى نیاز داره،سومین عیب سوپرشارژر هم اینه که وابستگى مکانیکى به موتور داره،یعنى به وسیله ى موتور کار میکنه که همین باعث میشه قدرت و اصطلاحاً جون موتور رو کم کنه و بخشى از قدرت موتور صرف چرخوندن سوپرشارژر بشه
سوپرشارژر معمولاً تو خودروهاى مسابقه اى یا خودروهاى با عملکرد بالا بیشتر استفاده میشه
معذرت بابت طولانى شدن کامنتم،امیدوارم مفید باشه:)

6