انسان‌ها همواره به دنبال ارتقا و بهبود سازه‌هایشان بوده و هستند، خودرو و وسایل نقلیه نیز از این قائده مستثنا نیستند؛ اگر به دنیای خودرو علاقه‌مند هستید و اخبار را دنبال می‌کنید احتمالا بارها با اصطلاح توربوشارژ و سوپرشارژ مواجه شده‌اید، این دو سیستم‌ به منظور ارتقا عملکرد موتور خودروها توسعه یافته‌اند. در این مقاله به بررسی هردو سیستم و همین‌طور تفاوت‌هایشان خواهیم پرداخت، پس با ما همراه باشید.

چرا پیشرانه‌ها را به سیستم توربوشارژ و سوپرشارژ مجهز می‌کنند؟

پیشرانه‌هایی که احتراق داخلی دارند، قدرت خود را به وسیله اشتعال سوخت (که مانند هر نوع سوختن دیگری به هوا نیاز دارد) به دست می‌آورند، ممکن است فکر کنید با افزایش تزریق سوخت به موتوری که تنفس طبیعی دارد (در موتورهای تنفس طبیعی، هوای ورودی به موتور فشرده نمی‌شود و فشاری برابر یک اتمسفر دارد) می‌توانیم قدرت آنرا افزایش دهیم،

اما این باور اشتباه است و در نهایت تنها منجر به هدر رفت سوخت می‌شود، اما چرا؟ همانند هر واکنش شیمیایی دیگر، که نسبت واکنش‌دهنده‌ها باید رعایت شود، در واکنش سوختن هم لازم است نسبت‌ها را رعایت کنیم، برای بنزین این نسبت ۱۴.۷ به ۱ است، یعنی به ازای ۱۴.۷ واحد بنزین، لازم است یک واحد هوا هم به موتور وارد شود تا اشتعال به صورت بهینه انجام شود، پس اگر قصد داریم بنزین بیشتری به موتور تزریق کنیم، باید هوای بیشتری، به صورت متراکم، با فشار بالا و حجم ثابت به سیلندر وارد شود، این وظیفه برعهده سیستم‌های توربوشارژر و سوپرشارژر است.این دو سیستم در اصل کمپرسورهای هوا هستند و با متراکم کردن هوای ورودی به موتور، اکسیژن بیشتری برای فرایند احتراق سوخت فراهم می‌کنند.

تفاوت توربوشارژر و سوپرشارژر

همانطور که در قسمت قبلی گفتیم، هر دو سیستم، توربین‌هایی هستند که هوا را فشرده می‌کنند و سپس به محفظه احتراق می‌فرستند، تنها تفاوت این دو سیستم، نحوه تامین نیروی موردنیازشان است؛ سوپرشارژرها مستقیما و از طریق یک تسمه یا زنجیر، به موتور وصل می‌شوند و نیروی لازم را مستقیما از موتور می‌گیرند ولی توربوشارژرها نیروی چرخش خود را از گازهای خروجی موتور به دست می‌آورند، به این صورت که، بر سر راه گازهای خروجی، یک توربین قرار داده می‌شود، حرارت بالای گازهای خارج شده از موتور، این توربین را به حرکت در می‌آورد، سپس، حرکت توربین منجر به حرکت کمپرسور، که نقش فشرده‌سازی هوا را بر عهده دارد، می‌شود. هر کدام از این دو سیستم، مزایا و معایبی دارند که در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم.

مزایا و معایب

توربوشارژر:

از توربوشارژر‌ها به عنوان دستگاه‌های ارائه دهنده رایگان نیرو یاد می‌شود، چرا که برخلاف سوپرشارژرها به نیروی موتور نیاز ندارند و به جای استفاده از نیروی اصلی موتور از گازهای خارج شده از موتور یا همان دود اگزوز انرژی می‌گیرند، با توجه به این موضوع، انتظار می‌رود توربوشارژر بازدهی بیشتری داشته باشد، اما لازم است به این نکته توجه کنیم که این سیستم تا حدی مسیر خروج هوا را مسدود کرده و باعث می‌شود یک فشار منفی جزئی به وجود بیاید، به همین خاطر در دورهای پایین‌تر که دود خارج شده از اگزوز کم‌تر هست، توربین چرخش کمتری خواهد داشت و تا زمانی که دور موتور به اندازه کافی بالا نرود، قدرت به مقدار چشمگیری افزایش نخواهد یافت، البته این مشکل در سیستم‌های مدرن توربوشارژ تا حد زیادی برطرف شده. توربوشارژرها سبک هستند و از آنجایی که از خود موتور انرژی نمی‌گیرند، بر مصرف سوخت تاثیر چندانی نخواهند گذاشت.

البته لازم به ذکر است، در صورتی که تصمیم به نصب یک سوپرشارژر دارید و نمی‌خواهید سیستم خروجی خودروی خود را تغییر دهید، سوپرشارژر برای شما گزینه بهتری‌ است، نصب آن آسان‌تر بوده و به هزینه کمتری نیاز خواهد داشت، چراکه لازم نیست سیستم خروجی موتور ارتقا پیدا کند.

به علاوه، در سوپرشارژرها، نیروی مورد نیاز مستقیما از موتور گرفته می‌شود، پس مشکل تاخیر بسیار کمتر از توربوشارژر است، به علاوه سوپرشارژرها عملکردی سریع و یکنواخت دارند و آسیب کمتری به موتور وارد می‌کنند، از آنجایی که توربورشارژر از دود اگزوز داغ نیرو می‌گیرد، به شدت داغ خواهد شد و این حرارت به سایر قطعات خودرو سرایت خواهد کرد، در صورتی که سیستم خنک‌کنندگی مناسب نصب نشده باشد، طول عمر قطعات خودرو کاهش پیدا کرده و شاهد افت قدرت خواهیم بود.

نگهداری و سرویس این سیستم مشکل‌تر و نیازمند هزینه بیشتری است و حتما لازم است از روغن موتور مرغوب استفاده شود و فیلتر روغن هم، پس از هر بار تعویض روغن تعویض شود، در غیر این‌صورت احتمال خرابی موتور و مجموعه توربوشارژر وجود دارد، روغن‌کاری این سیستم با استفاده از مکانیزم Cool down انجام می‌شود و لازم است قبل از روغن‌کاری دمای توربوشارژر پایین بیاید.

از دیگر مشکلاتی که حرارت بالای مورد نیاز این سیستم به وجود می‌آورد، امکان آتش‌سوزی است، که در توربوشارژر بالاتر است. سوپرشارژرها معمولا به روغن‌کاری نیاز ندارند، به همین خاطر نسبت به توربوشارژر به لوله‌های کمتری نیاز دارند، سوپرشارژر در دورهای پایین‌ هم بوست مناسبی ایجاد می‌کند و نصب آن با هزینه کمتری انجام می‌شود و بر روی موتور یا کنار آن قرار می‌گیرد، به علاوه تعمیر آن هم راحت‌تر خواهد بود، عمر بیشتری دارند و سرعت چرخششان نسبت به توربوشارژر تقریبا سه برابر بیشتر است.

بزرگ‌ترین عیب سوپرشارژر راندمان پایین‌تر آن نسبت به توربوشارژر است، که به علت استفاده مستقیم سوپرشارژ از نیروی موتور است، حرکت میل‌لنگ متصل به سوپرشارژر منجر به مقداری اتلاف انرژی خواهد شد، به صورتی که سوپرشارژرها حدود ۲۰ درصد از توان خروجی موتور را می‌گیرند و در حالت بهینه کارکرد، تقریبا ۴۶ درصد توان موتور را افزایش می‌دهند، به علاوه استفاده از سوپرشارژر مصرف سوخت را بالا خواهد برد.

لازم به ذکر است، سوپرشارژر برخلاف توربوشارژر دریچه تخلیه (Waste-gate) ندارد و آلایندگی ایجاد می‌کنند، به علاوه هر دو، قطعات و موتور خودرو را در معرض دمای بالایی قرار می‌دهند، پس نمی‌توان آنها را در خودروهایی که موتور معمولی دارند نصب کرد و لازم است پیشرانه به منظور استفاده از این سیستم‌ها بهینه شده باشد.

پس، توربوشارژر بهتر است یا سوپرشارژر؟

باید بگوییم این کاملا به شما و و خودرویتان بستگی دارد. در صورتی که یک خودروی چهارسیلندر کوچک دارید، توربوشارژر انتخاب بهتریست، به همین علت در اروپا معمولا خودروها توربوشارژر هستند، اما، سوپرشارژرها؛ از آنجایی که در دورهای پایین موتور هم نیروی اضافی تولید می‌کنند و صدای کمتری ایجاد می‌کنند برای خودروهای شهری انتخاب بهتری هستند به علاوه نگه‌داری سوپرشارژر ساده‌تر از توربوشارژر است و یک خودروی معمولی با سوپرشارژر بهتر کار خواهد کرد.