توربوشارژر (Turbocharger) یک دستگاه القای اجباری (Forced Induction) است که به طور انحصاری برای افزایش توان و راندمان موتورهای احتراق داخلی (ICE – Internal Combustion Engine) به کار می‌رود. این فناوری با استفاده از انرژی گازهای خروجی اگزوز، مقدار بیشتری هوا را به داخل سیلندرهای موتور فشرده می‌کند و در نتیجه امکان سوزاندن سوخت بیشتر و تولید توان و گشتاور بالاتر را فراهم می‌آورد. در حالی که توربوشارژرها نقش مهمی در تحول موتورهای احتراق داخلی داشته‌اند، خودروهای برقی باتری‌دار (BEVs) به دلیل نداشتن موتور احتراق داخلی، از این فناوری استفاده نمی‌کنند.
نحوه کارکرد توربوشارژر
توربوشارژر از دو بخش اصلی تشکیل شده است که توسط یک شفت به هم متصل شده‌اند:
- توربین (Turbine): این بخش در مسیر جریان گازهای داغ خروجی از اگزوز موتور قرار می‌گیرد. انرژی این گازها باعث چرخش پره‌های توربین با سرعت بسیار بالا (گاهی تا ۲۵۰ هزار دور در دقیقه) می‌شود.
- کمپرسور (Compressor): این بخش در مسیر ورودی هوای تازه به موتور قرار دارد و به شفت توربین متصل است. با چرخش توربین، کمپرسور نیز می‌چرخد و هوای ورودی به موتور را فشرده کرده و با فشار بیشتری به داخل منیفولد ورودی و سپس سیلندرها هدایت می‌کند.
ورود هوای بیشتر و متراکم‌تر به سیلندرها، امکان تزریق سوخت بیشتر و در نتیجه احتراق قوی‌تر و تولید نیروی بیشتر در هر سیکل احتراق را فراهم می‌کند. این فرآیند “پرخورانی” نامیده می‌شود.
مزایای توربوشارژینگ برای موتورهای احتراق داخلی
استفاده از توربوشارژر در موتورهای احتراق داخلی مزایای متعددی دارد:
- افزایش توان و گشتاور: امکان تولید توان و گشتاور بالاتر از یک موتور با حجم (حجم موتور) کمتر (“Downsizing”)
- بهبود راندمان سوخت: موتورهای کوچک‌تر و توربوشارژ شده اغلب راندمان سوخت بهتری نسبت به موتورهای تنفس طبیعی با توان مشابه دارند.
- عملکرد بهتر در ارتفاع: در ارتفاعات که چگالی هوا پایین‌تر است، توربوشارژر می‌تواند کمبود اکسیژن را جبران کرده و افت توان موتور را کاهش دهد.
محدودیت‌های توربوشارژینگ
توربوشارژرها نیز با چالش‌هایی همراه هستند، از جمله:
- پدیده Turbo Lag: تأخیری کوتاه بین فشردن پدال گاز و تولید حداکثر بوست توسط توربوشارژر، که به دلیل زمان لازم برای رسیدن توربین به سرعت چرخش کافی رخ می‌دهد (اگرچه در توربوشارژرهای مدرن به حداقل رسیده است).
- تولید گرما: فرآیند فشرده‌سازی هوا و کارکرد با گازهای داغ اگزوز باعث تولید گرمای قابل توجهی می‌شود که نیازمند سیستم‌های خنک‌کاری است.
- پیچیدگی و هزینه: افزودن توربوشارژر به موتور، پیچیدگی و هزینه تولید موتور را افزایش می‌دهد.
توربوشارژر در خودروهای برقی و هیبریدی
نکته بسیار مهم برای خودروهای برقی: خودروهای برقی باتری‌دار (BEVs) که صرفاً با استفاده از انرژی الکتریکی حرکت می‌کنند و فاقد موتور احتراق داخلی هستند، به هیچ وجه توربوشارژر ندارند. موتورهای الکتریکی ذاتاً نیازی به “پرخورانی” ندارند و گشتاور بسیار بالا را از لحظه شروع چرخش (۰ دور در دقیقه) تولید می‌کنند، که این ویژگی جایگزین نیاز به بوست توربو در دورهای پایین موتور احتراق داخلی می‌شود. شتاب‌گیری فوری و قدرتمند خودروهای برقی ناشی از همین ویژگی موتورهای الکتریکی است.
در خودروهای هیبریدی: خودروهای هیبریدی دارای یک موتور احتراق داخلی در کنار موتور الکتریکی هستند. اگر موتور احتراق داخلی مورد استفاده در یک خودروی هیبریدی (به‌خصوص هیبریدی‌های پلاگین یا هیبریدی‌های عملکردی که موتور بنزینی نقش پررنگ‌تری دارد) از نوع توربوشارژ شده باشد (معمولاً از نوع Downsized و راندمان بالا)، آنگاه آن بخش از قوای محرکه دارای توربوشارژر خواهد بود. در این حالت، توربوشارژر عملکرد موتور احتراق داخلی را بهبود می‌بخشد و به توان کلی پیشرانه هیبریدی کمک می‌کند، اما خود توربوشارژر مستقیماً با بخش الکتریکی سیستم هیبریدی در ارتباط نیست.
توربوشارژر در بازار خودروی ایران
توربوشارژر فناوری رایجی در بسیاری از خودروهای بنزینی مدرن، اعم از تولید داخل و وارداتی در بازار ایران است. رانندگان ایرانی با مزایای افزایش توان و راندمان ناشی از توربوشارژر در خودروهای احتراق داخلی آشنا هستند. در زمینه خودروهای هیبریدی وارداتی به ایران نیز، برخی مدل‌ها ممکن است مجهز به موتور احتراق داخلی توربوشارژ شده باشند، که این موضوع بر عملکرد کلی آن بخش از قوای محرکه هیبریدی تأثیر می‌گذارد. اما برای خودروهای برقی وارداتی به ایران (BEVs)، بحث توربوشارژر اساساً مطرح نیست و شتاب و گشتاور بالای آن‌ها ناشی از ویژگی‌های ذاتی موتورهای الکتریکی است.
