بررسی خودروهای مجهز به موتور توربو شارژ و مزایا و معایب آن‌ها

سیستم توربوشارژ بدون شک یکی از انقلابی‌ترین ابداعاتی است که به صنعت خودروسازی وارد شده است و به‌واسطه آن هم‌اکنون پیشرانه خودروهای ما می‌تواند اسب بخار بیشتری را تولید کرده و یک رانندگی هیجان‌انگیزتر را به ما وعده دهد. ایده توربوشارژ برای اولین بار در اواخر قرن ۱۹ توسط گوتلیب دایملر مطرح شد و از آن زمان تاکنون شاهد پیشرفت‌های شگرفی در زمینه توربوشارژ خودروها بوده‌ایم. هم‌اکنون پیشرفت‌های صنعت خودروسازی به حدی رسیده است که برخی شرکت‌ها موفق به ساخت سیستم‌های توربوشارژ دوقلو شده‌اند که می‌تواند بازدهی و قدرت خروجی پیشرانه را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهد. 

نحوه کار موتور توربوشارژ به این صورت است که با استفاده از یک توربین و کمپرسور، میزان هوایی که باید به موتور وارد شود را افزایش می‌دهد و از این طریق مقدار قدرت نهایی که باید از پیشرانه گرفته شود افزایش خواهد یافت. در موتورهایی که به توربوشارژ مجهز هستند برای عمل خنک‌کنندگی و جلوگیری از بالا رفتن دمای موتور از قطعه‌ای به نام اینترکولر استفاده می‌شود. 

امروزه کمتر شرکت خودروسازی در سطح جهان یافت می‌شود که از سیستم توربوشارژ استفاده نکرده باشد؛ حتی اخیرا شرکت‌های ایرانی مانند ایران خودرو نیز به استفاده از موتور توربوشارژ در محصولاتی همچون دنا پلاس روی آورده‌اند. علی‌رغم اینکه توربوشارژ مورد قبول تمامی خودروسازان جهان قرار گرفته، اما مانند هر سیستم دیگری از معایب و مزایای خاصی برخوردار است. در ادامه این مقاله از وبلاگ شیپور با ما همراه باشید تا مزایا و معایب خودروهای مجهز به موتور توربوشارژ را با هم بررسی کنیم. 

مزایای خودروهای مجهز به موتور توربوشارژ

خودروهایی که به موتور توربوشارژ مجهز هستند می‌توانند شتاب‌گیری بسیار سریع‌تری داشته باشند و یکی از اولین مزیت‌های این‌گونه موتورها برای خودروها افزایش قدرت خروجی پیشرانه و در نهایت بهبود شتاب 0 تا 100 است که هیجان بیشتری برای راننده و سرنشینان را به ‌همراه دارد. با کمک سیستم توربوشارژ می‌توان قدرتی را از یک موتور با حجم کم استخراج کرد که در حالت عادی امکان آن وجود ندارد. برای مثال، قدرت خودرو دنا پلاس با پیشرانه EF7 تنفس طبیعی حدود 115 اسب بخار است، در صورتی که با نصب توربوشارژ روی همین پیشرانه EF7 می‌توان مقدار قدرت نهایی را تا حدود 150 اسب بخار نیز بالا برد که برای خودرویی مانند دنا پلاس عالی است. 

کاهش مصرف سوخت از دیگر مزیت‌هایی است که موتور توربوشارژ برای یک خودرو به همراه دارد. خودروهایی که به این سیستم مجهز هستند معمولا در سیکل ترکیبی مقدار مصرف سوخت کمتری دارند و در نتیجه هزینه کمتری را بابت سوخت به مالکان تحمیل می‌کنند. اینکه بتوانید در عین دریافت قدرت بیشتر، مصرف سوخت کمتری داشته باشید یکی از مزیت‌های فوق‌العاده پیشرانه‌های توربوشارژ است. برای نمونه، مصرف سوخت ترکیبی خودرویی مانند فولکس واگن گلف GTI با برخورداری از یک پیشرانه 4 سیلندر توربو با قدرت 230 اسب بخار تنها 6.5 لیتر در هر صد کیلومتر است که بسیار عالی به نظر می‌رسد. پیشرانه‌های توربوشارژ از نظر اقتصادی نیز دارای برخی مزیت‌ها هستند و همچنین مقدار آلایندگی تولید شده آن‌ها از برخی موتورهای تنفس طبیعی کمتر است.

معایب ماشین‌های دارای موتور توربوشارژ

اما حالا نوبت به معایب توربوشارژ‌ها می‌رسد. سیستم توربوشارژ علی‌رغم همه مزیت‌ها دارای معایبی نیز است که با خواندن آن‌ها شاید قید خرید خودرو توربو را بزنید. برای مثال، در پیشرانه‌هایی که به سیستم توربو مجهز هستند فشار بسیار بیشتری روی روغن موتور وارد می‌شود و به همین جهت باید از روغن موتورهایی با خلوص و کیفیت بالا استفاده کنید تا پیشرانه دچار ایراد نشود. روغن موتور در پیشرانه‌های توربو وظیفه کاهش دما را نیز انجام می‌دهد و استفاده از روغن موتور نامناسب باعث می‌شود تا دمای پیشرانه افزایش یافته و در نهایت استهلاک آن بالا برود. برای انتخاب روغن موتور مناسب پیشنهاد می‌کنیم که این مقاله از وبلاگ شیپور را مطالعه کنید.

همچنین در خودروهای توربو برای شتاب‌گیری لازم است که دور موتور به یک حد نصاب مشخص برسد که در نتیجه شاهد تاخیر در توربو خواهیم بود. رسیدن خودرو به آستانه شتاب‌گیری می‌تواند باعث کاهش پایداری آن نیز شود، به همین دلیل در اکثر خودروهای توربوشارژ از سیستم کنترل پایداری استفاده می‌شود.

پیشرانه‌های توربوشارژ نسبت به انواع تنفس طبیعی بسیار حساس‌تر هستند و به مراقبت بیشتری نیاز دارند. برای نمونه، در خودرویی که به توربو مجهز است باید چند دقیقه‌ای را به گرم شدن اختصاص دهید تا موتور آماده کار شود. همچنین اگر مسافتی طولانی را با خودرو طی کرده‌اید نباید بلافاصله خودرو را خاموش کنید. این کار باعث می‌شود تا فشار زیادی روی سیستم توربو وارد شود. باید اجازه دهید تا پیشرانه خنک شود و سپس خودرو را خاموش کنید.

نحوه‌ عملکرد موتور توربو شارژ

حال که از مزایا و معایب موتور توربوشارژ آگاه شدیم، بهتر است بدانیم که اصلا این موتورها چه طور کار می‌کنند؟ به ‌طور معمول، در موتور ماشین از طریق مکش ایجاد شده از حرکت پیستون به ‌سمت پایین و فشار جو، هوای درون محفظه احتراق تأمین می‌شود. بعضی اوقات ممکن است فشار هوای ورودی به سیلندر از فشار جو کمتر باشد. در این صورت احتراق به‌خوبی انجام نمی‌شود و عملکرد خودرو را دچار مشکل می‌کند. توربوشارژر نیاز به فشار جو را از بین می‌برد و از این طریق می‌تواند این مشکل را از بین ببرد. در واقع توربوشارژر برای افزایش فشار هوا از انرژی به دست آمده از گازهای خروجی اگزوز کمک می‌گیرد. به این ترتیب به موتور فشار اضافی وارد نمی‌شود. در واقع سیستم توربوشارژر به شکلی است که از انرژی گرمایی خروجی موتور که نوعی نیروی هدر رفته است، برای انجام فعالیت خود استفاده می‌کند. 

مزایا و معایب کاور کردن خودرو

برای همین لازم است توربین توربوشارژر در نزدیکی اگزوز نصب شود تا بتواند از گازهای خروجی اگزوز انرژی حرکتی خود را تأمین می‌کند. گازهای خروجی از اگزوز ابتدا به پره‌های پوسته توربین می‌رسند و با فشار بیشتری به پره‌های متحرک آن حرکت می‌کنند. توربین و کمپرسور هر دو روی یک محور مشترک سوار شده و وقتی توربین حرکت می‌کند، محور و کمپرسور نیز حرکت می‌کنند. به این ترتیب کمپرسور که نزدیک سیلندرها قرار دارد، شروع به کار کرده و هوای متراکم‌تر را برای موتور تأمین می‌کند.  

نکته مهم درباره عملکرد توربوشارژر این است که توربوشارژر برای شروع به کار مؤثر، نیاز به فشار بالاتر گازهای خروجی اگزوز دارد. یعنی اگر دور موتور پایین باشد، تاثیر زیادی در حرکت کردن پره‌ها و به دنبال آن افزایش تراکم هوای ورودی به درون سیلندرها ندارد. ولي وقتي دور موتور زياد باشد، توربوشارژر  وارد عمل می‌شود.  

انواع توربوشارژر

توربوشارژرها نیز مانند بسیاری سیستم‌های دیگر که در خودروها وجود دارد، انواع مختلفی دارند. البته کارایی نهایی آن‌ها يكي است و همه انواع یک هدف مشترك دارند. اما نحوه انجام این وظیفه در آن‌ها كمي با هم فرق مي‌كند. انواع توربوشارژرها به صورت زير هستند: 

• توربوشارژر حلزونی 

در این مدل، توربین در انتهای یک مسیر حلزونی قرار دارد. اين مسير حلزوني شكل در پوسته توربین قرار گرفته و مقطع سطح آن در قسمت‌های مختلف، متفاوت است. طراحی سطح مقطع به شکلی است که هر چه به توربین نزدیک می‌شود، سطح مقطع کم می‌شود و این نکته به افزایش فشار هوا و حرکت سریع‌تر پره‌های توربین کمک می‌کند و سرعت گاز ثابت می‌ماند. گازهای خروجی از موتور پس از عبور از این مسیر به توربین رسیده بعد از عبور از توربین از اگزوز خارج می‌شوند.  

• توربوشارژر حلزونی فزاینده سرعت 

تفاوت این نوع از توربوشارژرها با توربوشارژر حلزونی ساده این است که این نوع توربورشارژی‌ها دارای دو معبر عبور هوا هستند. یعنی در آن‌ها یک حلزون و یک فزاینده سرعت وجود دارد که در دو مجرای مختلف قرار دارند. گازهای حاصل از احتراق ابتدا به منیفولد دود و سپس وارد بخشی حلزونی می‌شوند. اما قبل از این‌که به وارد توربین شوند، از روی پرده‌های ثابت فزاینده سرعت که روی پوسته توربین هستند، عبور می‌کنند و به این ترتیب با انرژی و زاویه متناسب به توربین برخورد کنند. 

• توربوشارژر ضربانی 

در توربوشارژر ضربانی ضربات گازهای خروجی از منیفولد تأمین‌کننده انرژی مورد نیاز توربین هستند. این نوع منیفولد برای هر سیلندر خروجی مجزا دارد. این خروجی‌ها در انتها به دو کانال اصلی اما جدا از هم می‌رسند که کانال‌ها نیز به معابر توربوشارژر متصل هستند. سطح مقطع منیفولد ضربانی دارای مقطع نسبتاً کوچکی است و به این ترتیب، از ضربات بهره‌ی بیشتری می‌برد. طراحی منیفولد ضربانی به‌گونه‌ای است که از جریان گازهای آزاد و جریان گازهای توده‌ای به خوبی استفاده کند.  

خودروهای دارای موتور توربوشارژ در ایران

در بازار ایران نیز خودروهای زیادی هستند که از سیستم توربوشارژر استفاده می‌کنند. در ادامه مقاله چند مورد از آن‌ها را خواهيم ديد. 

• خودروهای ایرانی 

دنا و سورن دو خودروي ايراني با الهام از تكنولوژی آلمانی، از سیستم ۱۷۰۰ سی سی بهره می‌برند و با داشتن نیرویی معادل ۱۵۰ اسب بخار، هم هندلینگ بهتری را برای راننده ایجاد می‌کنند و هم مصرف سوخت پایین‌تری از نمونه‌های مشابه غیرتوربو دارند. هایما اس ۷ محصول ایران خودرو دارای یک پیشرانه توربوی ۱.۸ لیتری با قدرت ۱۸۷ اسب بخار است که باعث افزایش شتاب این خودرو شده است. 

• خودروهای چینی 

مهم‌ترین اتومبیل توربوی چینی،  ام جی جی اس مدل ۲۰۱۷ است که دارای یک موتور دو لیتری توربو با قدرت ۲۱۷ اسب بخار است. مصرف سوخت این اتومبیل کمتر از ۸ لیتر است و سرعت صفر تا ۱۰۰ جی اس نزدیک به ۸.۷ ثانیه است. دوقلوهای چری یعنی تیگو ۷ و آریزو ۵ نیز یک پیشرانه توربوی ۱.۵ لیتری با قدرت 147 اسب بخار استفاده می‌کنند که ضمن مصرف سوخت خوب، کشش خوبی را برای این دو اتومبیل فراهم می‌کند. شاسی بلند پر مخاطب جی ۵ ساخته برند جک هم دارای پیشرانه توربو و دو لیتری است.  

• خودروهای وارداتی  

هاچ بک دی اس با داشتن یک پیشرانه ۱.۲ لیتری توربو که با نام پیورتِک (Pure Tech) از بهترین موتورهای توربو و کم حجم جهان است که می‌تواند 110 اسب بخار قدرت تولید کند و مصرف سوخت را به 5/4 لیتر کاهش دهد و در کمتر از ۱۰ ثانیه دی اس ۳ را به شتاب ۱۰۰ کیلومتر در ساعت می‌رساند. رنو کپچر با موتور TCE با کمک پیشرانه ۱۲۰۰ سی سی و توربوی خود (Tce) که ۱۲۰ اسب بخار نیرو دارد، مصرف سوخت کمتر از ۴.۷ لیتر در هر ۱۰۰ کیلومتر را برای راننده به ارمغان می‌آورد. بی ام و سری 7 هم مجهز به یک پیشرانه توربوی ۳۲۰ اسبی است و بسیار در ایران پر طرفدار است. از دیگر خودروهای بازار ایران که دارای سیستم توربوشارژر هستند، می‌توان به خودروهاي زير اشاره كرد: 

همچنین توجه داشته باشید که اگر خودرو توربوشارژ دارید باید فقط از بنزین‌هایی با اکتان بالا استفاده کنید. بنزین‌هایی که اکتان پایینی دارند باعث آسیب به سیستم توربو می‌شوند که هزینه زیادی را برای شما ایجاد می‌کند. دمای روغن، فیلترها، لوله‌ها و اتصالات در خودروهای توربو باید به صورت دوره‌ای بررسی شوند تا هیچ‌گونه ایرادی در آن‌ها وجود نداشته باشد. تعمیر موتورهای توربوشارژ از انواع تنفس طبیعی سخت‌تر است و باید فقط توسط افراد متخصص انجام شود. همچنین هزینه تعمیر اینگونه موتورها نیز برایتان چندان ارزان تمام نخواهد شد.