نگاهی به گسترش چشمگیر پیشرانه‌های توربو در جهان

به گزارش پایگاه خبری پدال نیوز، در دهه‌ای که از سر صنعت خودروسازی جهان گذشت یا به صورت دقیق‌تر، ۵ سال گذشته، صنعت خودرو جهانی با رویکرد بسیار مثبت و با حجم قابل توجهی به استفاده از پیشرانه‌های کم‌حجم‌تر اما مجهز به توربو روی آوردند. دلیل این تغییر ناگهانی و مهم در امکان تولید نیروی بیشتر از پیشرانه کم‌حجم‌تر و در عین حال مصرف سوخت پایین‌تر و به صورت کلی یک تیر و چند نشان بود. اما سوالی که در ذهن بسیاری از علاقه‌مندان صنعت خودرو نقش می‌بندد، چرایی استفاده از توربو است. چرا توربوشارژر؟
 
برخلاف تصور بسیاری از مردم مبنی بر جدیدبودن تکنولوژی سیستم‌های پرخوران (Force Inducer) باید یادآور شد که استفاده از این سیستم در گذشته‌های بسیار دور و در حقیقت در همان دوران آغازین پیدایش اتومبیل و در پی تلاش گوتلیب دایملر آلمانی برای استفاده از یک سیستم دمنده هوا به درون محفظه احتراق پیشرانه درون‌سوز در سال 1885 شکل گرفت. استفاده از سیستم دمنده پر فشار پیرو نیاز صنعت هوانوردی برای ارتقای توان افزایش ارتفاع و سرعت هواپیماهای نظامی و سپس در صنعت خودرو به‌صورت جسته و گریخته در دهه‌های 30، 60 و 80 میلادی رواج پیدا کرد. اما آنچه از گسترش این تکنولوژی جلوگیری به عمل آورد، ترکیب پیچیدگی طراحی سیستم‌های پرخوران و افزایش حساسیت و آسیب‌پذیری خود پیشرانه که همچنان به روش سنتی و از مواد اولیه رایج ساخته می‌شد، مانع از ادامه یافتن تولید انبوه پیشرانه‌های مجهز به سیستم پرخوران شد و از این رو این سیستم جز در خودروهای آنتیک تولید محدود یا مسابقات اتومبیلرانی در هیچ خودرو تولید انبوه موفق دیگری استفاده نشد.
 
بازگشت پرخوران
با وجود عقب‌ماندگی همیشگی صنعت خودرو در مقایسه با صنعت الهام‌بخش آن، یعنی صنعت هوایی، قرن بیست‌ویکم شاهد پیشرفت‌های بسیار در زمینه ارتقای سطح کیفی مواد اولیه و روش‌های تولید به ویژه در بخش پیشرانه و قوای فنی بود. از این رو با بهبود دقت و کیفیت در مراحل طراحی و تولید پیشرانه‌ها و همچنین سیستم‌های پرخوران و تجهیز شدن آنها به ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی چون تنظیم فشار، دریچه‌های تنظیم‌شونده ثبات فشار و ... صنعت خودرو مجددا به استفاده از سیستم‌های پرخوران در خودروهای تولید انبوه روی آورد. البته در این میان هرگز نباید تاثیر بحران‌ سوخت‌های فسیلی و آلایندگی محیط زیست را در سرعت‌گرفتن پیشرفت سیستم‌های پرخوران نادیده گرفت چرا‌که ترکیب سوخت با هوای فشرده حاوی اکسیژن بیشتر است و احتراق کامل‌تر از حالت نرمال انجام شده و ضمن تولید قدرت بیشتر، به‌صورت غیر‌مستقیم میزان آلاینده‌ها را نیز کاهش می‌دهد.
 
چرا توربو؟
اگر سیستم‌های پرخوران رایج در صنعت خودرو را تقسیم‌بندی کنیم، به 2 گروه مشابه اما در عین حال متفاوت می‌رسیم که یک گروه سوپرشارژر (Supercharger) و گروه دیگر توربوشارژر (Turbocharger) نام دارند. بنا به ساده‌ترین بیان ممکن، تفاوت سوپرشارژر با توربوشارژر تنها در نحوه عملکرد آنها نهفته است به این ترتیب که سوپرشارژر سوا از نوع و سبک طراحی، نیروی گردش خود را مستقیما از میل‌لنگ پیشرانه دریافت می‌کند درحالی که توربوشارژر نیروی خود را به‌صورت غیر‌مستقیم یعنی از گاز‌های پرفشار و قدرتمند خروجی حاصل از احتراق پیشرانه کسب می‌کند. اما دلیل گرایش صنعت خودرو به توربوشارژر در ازای سوپرشارژر در پاره‌ای از ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد خوب و بد توربوشارژر نهفته است.
سوپرشارژر برای به گردش درآمدن از آنجایی که نیروی خود را مستقیما از پیشرانه دریافت می‌کند، هیچ مکثی در ارائه قدرت افزایش یافته پیشرانه ایجاد نمی‌کند اما در عوض مقداری از توان تولیدی پیشرانه می‌کاهد تا آن مقدار توان فرضی را به پیشرانه اضافه کند. به عبارت دیگر، مقداری از قدرت تولیدی که با نصب سوپرشارژر اضافه می‌شود به توانی که از پیشرانه کم می‌کند، در می‌شود.
اگرچه توربوشارژر نیز با بلوکه کردن مسیر گازهای خروجی موجب ایجاد مکث (معروف به لَگ - Lag) در دورگرفتن و افزایش توان پیشرانه می‌شود اما به اندازه سوپرشارژر از توان تولیدی پیشرانه نمی‌کاهد.
از سوی دیگر نه‌تنها امکان استفاده متعدد از توربوشارژر به دلیل ابعاد کوچک به‌سادگی وجود دارد بلکه ضمن افزایش قدرت مورد نیاز از میزان تاخیر در دورگرفتن پیشرانه و توربوها به دلیل کاهش ابعاد و افزایش تعداد، کاسته می‌شود.
استفاده از سوپرشارژر ضمن داشتن وزن زیاد و ابعاد بزرگ در مقایسه با توربوشارژر، به دلیل طراحی خاص نیازمند اعملا تغییرات گسترده در منیفولد هوای پیشرانه است که هزینه کلی تهیه و نصب را بالا می‌برد.  اما توربوشارژر ضمن سبک‌بودن به‌سادگی در مسیر خروجی منیفولد اگزوز نصب شده و در مدار قرار می‌گیرد و از این رو هزینه تهیه و نصب بسیار کمتری دارد ضمن آنکه تعمیرات آن ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر از سوپرشارژر است.  
مجموعه این ویژگی‌های جزئی اما استثنایی باعث شده است تا در دنیای حقیقی صنعت خودرو یعنی جایی که بحث تولید انبوه، حاشیه سود، صرفه اقتصادی، امکان ارائه خدمات، دوام و ... مطرح است، توربوشارژر نقش برجسته‌تری در مقایسه با سوپرشارژر بازی کند.
 
نویسنده: مصطفی انیسی