بررسی توربوشارژر و سوپرشارژر الکتریکی در خودروهای نسل جدید

بررسی توربوشارژر و سوپرشارژر الکتریکی در خودروهای نسل جدید

خودروهای نسل جدید معمولا با پیشرانه‌های توربو عرضه می‌شوند تا بتوانند مصرف سوخت کم و عملکرد بهتری داشته باشند. این تکنولوژی چندین سال است که وجود دارد اما تعداد کمی از خودروسازان در حال حاضر از توربوشارژرهای الکتریکی در خودروهای خود استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها چگونه کار می‌کنند؟ با ما باشید تا پاسخ این سؤال‌ها را بیابید.

خب در ابتدا بیایید یک‌بار دیگر طرز کار توربوها و سوپرشارژرها را با همدیگر مرور کنیم.

پیشرانه‌ها با سوزاندن مخلوط هوا و سوخت قدرت تولید می‌کنند. هرچقدر که این مخلوط سریع‌تر بسوزد قدرت بیشتری تولید می‌شود. توربوشارژرها و سوپرشارژرها هوای بیشتری را به داخل پیشرانه می‌فرستند و به آن اجازه می‌دهند تا سوخت بیشتری را سوزانده و قدرت بیشتری تولید کند. سوپرشارژرها توسط یک پولی از سوی پیشرانه کار می‌کنند درحالی‌که توربوها از گازهای پرفشار اگزوز برای چرخش توربین سود می‌برند.

سوپرشارژرها مستقیماً توسط خود پیشرانه کار می‌کنند و به عنوان نتیجه به تولید قدرت آنی کمک می‌کنند. توربوها بیشتر تمایل دارند تا کم‌مصرف و با راندمان بالا باشند زیرا انرژی تلف شده‌ی اگزوز داغ را به قدرت مفید تبدیل می‌کنند. هرچند، پس از فشار پدال گاز، اندکی طول می‌کشد تا توربین به چرخش درآید به این معنی که تحویل نرم قدرت در پیشرانه‌های توربو به اندازه‌ی نسخه‌های مجهز به سوپرشارژر نیست. ما این تأخیر را با عنوان لگ توربو می‌شناسیم.

خب با این مقدمه‌ی ساده به بحث خودمان برمی‌گردیم. توربوهای الکتریکی به منظور ترکیب کارایی سیستم‌های توربو با پاسخ سریع سوپرشارژرها و حذف لگ توربوها طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها، توربوی سنتی را با کمپرسور هوای الکتریکی کوچکی ترکیب کرده‌اند. این کمپرسور با استفاده از پیشرانه‌ی قدرتمندی کار می‌کند. زمانی که پدال گاز فشار داده می‌شود، پیشرانه‌ی یاد شده کمپرسور هوا را مجبور به ورود آنی هوای سرد به داخل پیشرانه می‌کند. این موضوع تحویل نرم قدرت را حتی پیش از آنکه توربوی پیشرانه سرعت گیرد تضمین می‌کند. زمانی که توربوشارژر مرسوم به حدی کافی دور گرفت، سیستم الکتریکی به منظور صرفه‌جویی در مصرف انرژی خاموش می‌شود.

اولین خودروی تولیدی که از این تکنولوژی استفاده کرده آئودی SQ7 می‌باشد. سیستم توربوی الکتریکی در پیشرانه‌ی 8 سیلندر 4 لیتری توئین توربوی دیزلی این خودرو بکار رفته و خروجی 435 اسب بخاری پیشرانه باعث ثبت شتاب صفر تا 100 کیلومتر در ساعت 4.8 ثانیه‌ای می‌شود.

ولوو سیستم جایگزینی را توسعه داده که هوای فشرده شده را در محفظه‌ای در زیر پیشرانه ذخیره می‌کند. زمانی که شتاب آنی خودرو نیاز باشد یک سوپاپ باز شده و این هوای پرفشار به خود توربو راه یافته و باعث چرخش سریع توربین می‌شود. این سیستم در مدل‌های دیزلی D5 ولوو S90، V90 و XC90 بکار رفته و به کاهش بیش از نیم ثانیه‌ای شتاب‌های صفر تا 100 کیلومتر در ثانیه‌ی مدل‌های یاد شده کمک کرده است.

اما تا به اینجا از مزیت‌های توربوهای الکتریکی صحبت کردیم. آیا این سیستم‌ها نقاط ضعفی هم دارند؟ هدف این سیستم‌ها بیش از آنکه کاهش مصرف سوخت یا آلاینده‌ها باشد، افزایش پرفورمنس خودرو است. البته می‌توان این سیستم را در زمانی که موردنیاز نیست خاموش کرد و همین امر به خودرو اجازه می‌دهد تا حداکثر راندمان را داشته باشد.

همانند هر تکنولوژی جدیدی، توربوشارژرهای الکتریکی نیز تا زمانی که متداول‌تر شوند، کاملاً گران‌بها خواهند ماند. همچنین میزان اعتماد و اطمینان این سیستم‌ها نیز ناشناخته است. از سوی دیگر می‌توان گفت استفاده از توربوهای الکتریکی راهی به طرف افزایش عمر پیشرانه‌های احتراق داخلی است درحالی‌که بی‌شک صنعت خودرو نیازمند حرکت به‌سوی خودروهای کاملاً الکتریکی می‌باشد.

شاید تبلیغاتی را دیده باشید که در آن ادعا می‌شود توربوهای الکتریکی قادر هستند عملکرد و مصرف سوخت را بهبود بخشند. متأسفانه قریب به اتفاق این قطعات افترمارکتی نمی‌توانند این کارها را انجام دهند.اکثر این قطعات از فن‌های کوچکی تشکیل شده‌اند که خیلی بی‌شباهت به فن‌های خنک‌کننده‌ی رایانه نبوده و هوا را به داخل پیشرانه منتقل می‌کنند. هرچند برای تولید قدرت توسط پیشرانه، هوا باید با فشار بالا به داخل سیلندرها تزریق شود. هرچقدر فشار هوا بالاتر باشد خروجی پیشرانه نیز بالاتر خواهد بود.

این تکنولوژی در حال حاضر نسبتاً جدید بوده و تنها چند خودروساز محدود از این سیستم‌ها در محصولات خود استفاده خواهند کرد. آئودی SQ7 به‌صورت استاندارد با این تکنولوژی عرضه شده و مدل‌های یاد شده‌ی ولوو نیز با سیستم تقریباً مشابهی در دسترس هستند.

انتظار داریم توربوهای الکتریکی بیشتر از قبل عادی‌تر شوند زیرا خودروسازان زیادی در تلاش هستند تا خودروهای سریع‌تری بسازند. به احتمال زیاد خودروهای اسپورت و پرفورمنس و گران‌بها در میان اولین خودروهایی خواهند بود که از این تکنولوژی استفاده می‌کنند.