سوپرشارژر

سوپرشارژرها اساساً کمپرسورهای هوایی هستند که کمک می‌کنند تا اکسیژن بیشتری به موتور خودروی شما وارد شود تا بتواند توان بیشتری ایجاد کند. اما آیا می‌دانید که توربو هم همین کار سوپرشارژرها را برای شما انجام می‌دهد؟

توربوها هم نوع دیگری از سوپرشارژرها هستند و ابتدا هم به آن‌ها توربوسوپرشارژر گفته می‌شد. امروزه از همان نام سوپرشارژر برای کمپرسورهای هوای موتوری استفاده می‌کنیم که توربو نیستند.

تعریف

سوپرشارژر وسیله‌ای است که فشار مخلوط هوا و سوختی که از کاربراتور خارج می‌شود را پیش از ورود به موتور افزایش می‌دهد. فرآیند ورود مخلوط هوا و سوخت به موتور در فشاری بیش از فشار اتمسفر را سوپرشارژینگ می‌گویند.

در یک موتور غیرسوپرشارژشده، یک سیلندر وجود دارد که مخلوط را به اندازه حجم جابجاشده آن به داخل می‌کشد. این سیلندر بین کاربراتور و سیلندر و در مسیر منیفولد هوا قرار می‌گیرد. این سیلندر معمولاً به وسیله موتور و از طریق یک سری چرخدنده و شفت‌های مناسب به حرکت در می‌آید.

سوپرشارژرها چگونه ابداع شده‌اند؟

از زمان اختراع موتورهای احتراق داخلی (موتورهای IC)، مهندسین خودرو و طراحان خودروهای مسابقه‌ای، همواره به دنبال روش‌های جدیدی برای تقویت موتور و سرعت‌های بیشتر خودروهای خود بوده‌اند.

یکی از این روش‌ها آن است که موتورهای بزرگ‌تری ساخته شوند تا بتوانند توان بیشتری تولید کنند. اما هر چه موتورها بزرگ‌تر شوند، وزن آن‌ها هم بیشتر می‌شود و ساخت و نگهداری آن‌ها هم هزینه‌برتر می‌شود. این در حالی است که موتورهای بزرگ‌تر، همیشه هم بهتر نیستند. یکی دیگر از روش‌ها برای افزایش توان، این است که موتورهایی با اندازه معمول را کارآمدتر کرده و بازده آن‌ها را افزایش داد. برای این کار می‌توان هوای بیشتری را به محفظه احتراق وارد کرد.

هوای بیشتر به این معنا است که می‌توان سوخت بیشتری هم به موتور وارد کرد. سوخت بیشتر هم به معنای انفجار بزرگ‌تر و اسب بخار بیشتر است. اضافه‌کردن سوپرشارژر یکی از روش‌های بسیار خوب برای القای هوای نیرومند است.

انواع سوپرشارژرها

انواع مختلف سوپرشارژرها که از آن‌ها در خودروها استفاده می‌شود، عبارتند از:

1. سوپرشارژر مدل سانتریفیوژی
2. سوپرشارژر مدل پره‌ای
3. سوپرشارژر مدل دمنده هوا در ریشه‌ها

1. سوپرشارژر مدل سانتریفیوژی (گریز از مرکزی)

در این مدل، یک پروانه وجود دارد که با سرعت بسیار بالایی، در حدود rpm 10000 می‌چرخد. مخلوط هوا و سوخت در قسمت وسط وارد می‌شود و پس از عبور از پروانه و پره‌های پخش‌کننده به سمت بیرون از محفظه و به طرف سیلندر موتور می‌رود. این حرکت به واسطه سرعت پروانه صورت گرفته و مخلوط با فشار زیاد به درون سیلندر وارد می‌شود.

2. سوپرشارژر مدل دمنده هوا در ریشه‌ها

این سوپرشارژرها از دو روتور به شکل اپی‌سیکلوئید ساخته می‌شوند. هر یک از این روتورها به وسیله یک کلید به یک شفت متصل شده‌اند. این شفت‌ها به وسیله چرخ‌دنده‌هایی با اندازه برابر به هم متصل شده‌اند. به همین دلیل، این دو روتور با سرعت یکسان می‌چرخند. عملکرد سوپرشارژر، درست همانند یک پمپ دنده‌ای است، به طوری که مخلوطی که از آن خارج می‌شود، فشار بالایی دارد.

3. سوپرشارژر مدل پره‌ای

در این سوپرشارژرها یک درام وجود دارد که تعدادی پره بر روی آن نصب شده‌اند. این پره‌ها به گونه‌ای قرار گرفته‌اند که به واسطه مقداری نیرو به سمت داخل یا به سمت بیرون می‌لغزند. این حرکت به صورتی انجام می‌شود که همواره با سطح داخلی بدنه سوپرشارژر در تماس قرار می‌گیرد.

فضای بین بدنه و درام هم به طوری است که از داخل به سمت بیرون کم می‌شود. بنابراین، حجم مخلوط هوا و سوختی که بین این دو پره در ورودی محبوس می‌شود، کم شده و با رسیدن به خروجی، فشار آن افزایش می‌یابد.

سوپرشارژرهای ریشه‌ای دارای ساختار ساده‌تری هستند و به نگهداری و تعمیرات کمتری نیاز دارند. عمر آن‌ها نیز طولانی‌تر است. این سوپرشارژرها حتی در سرعت‌های کمتر هم بهتر کار می‌کنند. سوپرشارژرهای سانتریفیوژی در سرعت‌های پایین‌تر عملکرد ضعیف‌تری دارند. در سوپرشارژرهای نوع پره‌ای هم مشکل خوردگی در نوک پره‌ها به وجود می‌آید.

چگونگی عملکرد سوپرشارژر

هوا به درون پروانه کشیده می‌شود. نیروی گریز از مرکز باعث می‌شود تا این هوا به سمت بدنه کمپرسور خارج شده و در آن‌جا با فشار زیاد فشرده می‌شود. این کار باعث می‌شود تا هوای بیشتر و سوخت بیشتری وارد شده و توان بیشتری تولید شود.

در مرحله مکش، فشار درون سیلندرها نسبت به فشار اتمسفر کمتر است. اما در یک موتور سوپرشارژشده، مخلوط با فشاری بیشتر از فشار اتمسفر به درون سیلندر وارد می‌شود.

به خاطر فشار بیشتر، چگالی مخلوط افزایش می‌یابد. بنابراین، وزن در هر مرحله به ازای همان مقدار جابجایی بیشتر می‌شود. این مسأله باعث می‌شود تا توان خروجی موتور بیشتر شود. میزان مصرف سوخت نیز بیشتر می‌شود.

• به واسطه سوپرشارژینگ، موتور باید بتواند نیروهای بیشتری دریافت کند.
• همچنین، سوخت هم باید دارای ویژگی‌های ضد ضربه بیشتری باشد.

باید به این نکته توجه داشته باشید که استفاده از سوپرشارژر باعث می‌شود تا وزن یا چگالی مخلوط هوا و سوخت (در موتورهای دارای احتراق با شمع) یا هوایی که (در موتورهای احتراق داخلی) که در حین مرحله مکش به درون سیلندر وارد می‌شود، بیشتر شود.

موارد استفاده از سوپرشارژرها

1. استفاده از سوپرشارژرها کمک می‌کند تا وزن به ازای هر اسب بخار موتور در موتورهای هوایی کاهش یابد.
2. فضای اشغال‌شده توسط موتور در موتورهای زیردریایی کمتر می‌شود.
3. مقدار توان موتور در هواپیماهای دارای موتورهای رفت و برگشتی، حتی در ارتفاع‌های زیادی که اکسیژن کمتری هم برای احتراق وجود دارد، حفظ می‌شود.
4. از سوپرشارژرها برای بهبود در بازده حجمی موتور در ارتفاعات زیاد، از جمله در موتورهای هواپیما و در سرعت‌های زیاد، از جمله در خودروهای مسابقه‌ای استفاده می‌شود.
5. برای آن‌که آشفتگی (توربولانس) بهتری ایجاد شده و بنابراین، اطمینان حاصل شود که به منظور ایجاد توان بیشتر و میزان مصرف ویژه کمتر، احتراق کامل‌تری حاصل می‌شود هم از سوپرشارژر استفاده می‌کنند.

مزایا و معایب سوپرشارژرها

مزایا

• با استفاده از سوپرشارژر می‌توانید در دورهای (rpm) کمتر هم تقویت بیشتری داشته باشید.
• قابل اطمینان و نسبتاً ارزان هستند.
• در سوپرشارژرها از روغن موتور استفاده نمی‌شود و این هم خود، یک مزیت به حساب می‌آید.
• مشکلات داغ‌کردن در سوپرشارژرها وجود ندارند، در حالی که در توربوشارژرها چنین مشکلاتی دیده می‌شود و این هم یک مزیت به حساب می‌آید.

معایب

• یکی از مشکلاتی که در سوپرشارژرهای مدل ریشه‌ای دیده می‌شود، این است که هوا در داخل فشرده نمی‌شود. بنابراین داغ می‌شوند و این، یک عیب به حساب می‌آید.
• تمامی سوپرشارژرها نیروی خود را از موتور می‌گیرند و نه از گازهای خروجی اگزوز. بنابراین، برای آن‌که سوپرشارژر به حرکت در آید، باید مقداری نیروی اضافی از موتور گرفته شود. بنابراین، اگر از سوپرشارژر استفاده کنید، مقداری افت را تجربه خواهید کرد.

سوپرشارژرها سنگین هستند و فضایی را اشغال می‌کنند. بنابراین، شما باید اول موتور خود را دریافت کنید و سپس، سوپرشارژر را در بالای آن نصب کنید.