سوپر شارژر ماشین چیست و چه تفاوتی با توربو شارژر دارد؟

قوانین مختلف دولتی و نگرانی‌های زیست‌محیطی باعث شدند خودروسازان به فکر جایگزینی پیشرانه‌های تنفس طبیعی حجیم با نمونه‌های پاک‌تر و کم‌مصرف‌تر بیفتند و دو نمونه از کاراترین سیستم‌ها برای انجام این کار استفاده از توربو شارژر و سوپر شارژر بوده است؛ اما سوپر شارژر ماشین چیست و چه وظیفه‌ای بر عهده دارد؟

همان‌طور که می‌دانید در حال حاضر سه نوع اصلی پیشرانه درون‌سوز وجود دارد که شامل نمونه‌های تنفس طبیعی، توربو شارژر و سوپر شارژر است. قبلاً در پدال به‌صورت مفصل به دو پیشرانه اولی پرداخته‌ایم و حالا می‌خواهیم سوپر شارژر را بررسی نماییم. سوپر شارژر ماشین، کمپرسور هوای مکانیکی یا اخیراً برقی است که برای انتقال بیشتر و سریع‌تر هوا به داخل محفظه احتراق به کار می‌رود. سوپر شارژر مکانیکی رایج‌ترین نوع از این قطعه‌هاست که سابقه استفاده از آن به اواخر قرن 19 میلادی بازمی‌گردد. سه نوع اصلی و رایج سوپر شارژرهای بکار رفته در خودروها عبارت‌اند از Roots، Lysholm twin-screw و centrifugal.

سوپر شارژرهای نوع Roots دارای دو بخش هستند که به یکدیگر متصل می‌شوند و هوا در بین این دو بخش‌ها فشرده شده و راهی فضای احتراق می‌شود. در برخی موارد می‌توان از سه بخش برای فشرده‌سازی هوا استفاده کرد. از این نوع سوپر شارژر در خودروهایی همچون شورولت کوروت Z06 استفاده شده است؛ اما سوپر شارژر ماشین نوع Lysholm twin-screw از دو پیچ برای کمپرس هوا استفاده می‌کند و این پیچ ها در واقع شبیه دنده‌های مخصوص هستند. نهایتاً به سوپر شارژر نوع centrifugal می‌رسیم که شبیه توربو شارژر به نظر می‌رسد و از نیروی گریز از مرکز برای متراکم کردن هوا استفاده می‌کند. اما در سال‌های اخیر از سوپر شارژرهای برقی نیز استفاده می‌شود. این قطعه از نیروی برق برای چرخش کمپرسور و متراکم کردن هوا استفاده می‌کند هرچند برق 12 ولت استاندارد برای کارکرد این نوع سوپر شارژر ماشین کافی نخواهد بود و به همین خاطر از سیستم‌های 48 ولتی استفاده می‌شود.

در ابتدا به عملکرد سوپر شارژرهای مکانیکی می‌پردازیم که معمولاً از تسمه برای کارکرد خود استفاده می‌کند اما امکان متصل بودن آن به میل‌لنگ از طریق شفت، دنده یا زنجیر نیز وجود دارد. تسمه یاد شده روی پولی‌ای قرار دارد که می‌تواند برای ایجاد بوست کمتر یا بیشتر تغییر یابد. پولی پیچ‌ها یا شفت‌های داخل سوپر شارژر را می‌چرخاند تا به این ترتیب هوای فشرده با شدت بالاتری وارد پیشرانه شود. در سوپر شارژرهای نوع centrifugal نیز از تسمه استفاده می‌شود اما بجای اینکه پولی باعث چرخش پیچ‌ها یا شفت‌ها شود، توربین را می‌چرخاند تا به این ترتیب هوا از طریق نیروی گریز از مرکز فشرده و متراکم شود. برخلاف توربو شارژر، سوپر شارژر ماشین مکانیکی همیشه نیازمند اتصال و ارتباط فیزیکی بین خودش با پیشرانه خواهد بود.

اما سوپر شارژرهای برقی به همراه توربو شارژر کار می‌کنند به این‌گونه که سوپر شارژر برقی بوست لازم در دورهای پایین را تأمین می‌کند و در دورهای بالا این وظیفه به توربو واگذار می‌شود. زمانی که توربو به سرعت لازم خود برسد سوپر شارژر برقی از دور خارج خواهد شد. برخلاف سوپر شارژرهای مکانیکی، نمونه‌های برقی نیازمند اتصال فیزیکی با میل‌لنگ پیشرانه نیستند و تنها یک منبع برق قوی نیاز خواهد بود و به همین خاطر اکثر خودروهای مجهز به این نوع قطعه از آلترناتورهای بزرگ‌تر و سیستم هیبریدی 48 ولتی سود می‌برند.

بزرگ‌ترین مزیت سوپر شارژر ماشین ارائه پاسخ آنی است درحالی‌که توربو شارژر این‌گونه نیست. به دلیل اینکه قطعه موردبحث توسط پیشرانه بکار گرفته می‌شود بنابراین همیشه میزان مشخصی از بوست را دارد. با افزایش دور پیشرانه میزان بوست نیز بیشتر خواهد شد و این افزایش تدریجی‌تر از بوست توربو شارژر است. دیگر مزیت قطعه یاد شده عدم نیاز به برخی قطعات همچون اینترکولر است که این امر باعث کاهش پیچیدگی و هزینه‌ها می‌شود.

اما در بخش معایب باید به کارایی پایین‌تر نسبت به توربوها اشاره کنیم. در برخی موارد یک‌سوم قدرت میل‌لنگ باید صرف کارکرد سوپر شارژر شود. همچنین راندمان گرمایی این قطعه کمتر از توربوست زیرا توربو شارژر از انرژی اگزوز استفاده می‌کند و به همین خاطر است که اکثر خودروهای امروزی همچون شورولت سیلورادو بجای سوپر شارژر از توربو شارژر استفاده می‌کنند.

سوپر شارژر عبارتی کلی برای متراکم کردن هوا به منظور ورود به پیشرانه است. در واقع این قطعه اکسیژن بیشتری را برای فرایند سوختن فراهم می‌کند. سوپر شارژرهای اولیه از قدرت میل‌لنگ برای کارکرد خود استفاده می‌کردند. در مقابل باید گفت توربو شارژر نیز همان سوپر شارژر است اما بجای میل‌لنگ از توربین و گازهای اگزوز استفاده می‌کند. هر دو قطعه برای افزایش قدرت، کاهش مصرف سوخت و... بکار می‌روند و البته نقاط قوت و ضعف مخصوص خود را دارند.

همچنین بخوانید: برنده تقابل سوپرشارژرها و توربوشارژرها

توربو شارژرها از انرژی آزادی که در صورت عدم استفاده به هدر خواهد رفت سود می‌برند. استفاده از توربین باعث افزایش فشار اگزوز شده و تأثیر منفی روی مجموع قدرت تولیدی ندارد اما باید گفت سوپر شارژر بخشی از قدرت پیشرانه را می‌گیرد و برای مثال در خودروهای درگستر تاپ فیول که 7500 اسب بخار قدرت دارند، سوپر شارژر 900 اسب بخار قدرت را مصرف می‌کند. البته همان‌طور که گفته شد سوپر شارژر ماشین بوست خود را تقریباً به‌صورت آنی فراهم می‌کند اما توربو دارای تأخیر است چراکه فشار اگزوز برای چرخاندن توربین کمی زمان‌بر خواهد بود. به همین خاطر است که خودروهای درگستر از سوپر شارژر استفاده می‌کنند زیرا باید مسافت 400 متر را در حدود 4 ثانیه طی کنند و زمانی برای ایجاد فشار اگزوز توربو ندارند.

اما همان‌طور که می‌دانید در خودروهای معمولی و جاده‌ای توربو شارژر محبوبیت بیشتری دارد. دلیل اصلی این موضوع را می‌توان در تست‌های مصرف سوخت دانست و این موضوع در خودروهای اقتصادی و ارزان‌تر اهمیت بالایی دارد. در حقیقت سوپر شارژر اکثراً در خودروهای پرفورمنس بکار می‌رود هرچند تمامی محصولات ولوو با پیشرانه 2 لیتری توئین شارژر همچون XC60 و XC90 هم از توربو شارژر و هم از سوپر شارژر استفاده می‌کنند. این نوع طراحی باعث به‌کارگیری نقاط قوت هر دو قطعه خواهد شد به گونه‌ای که سوپر شارژر در دورهای پایین بوست لازم را تولید کرده و در دورهای بالا نیز توربو وارد مدار می‌شود.

موتور تنفس طبیعی یا اتمسفریک نوعی از موتورهای درون‌سوز است که بدون استفاده از سیستم‌های پرخوران همچون سوپر شارژر یا توربو شارژر هوا را به درون فضای احتراق مکش می کند.

در حال حاضر برخی خودروهای داخلی همچون دنا و شاهین با توربو شارژر تولید می‌شوند. در حال حاضر توربو شارژر شاهین بین 20 تا 28 میلیون تومان قیمت دارد درحالی‌که برای خرید توربو شارژر دنا باید حدود 13 میلیون تومان پرداخت کرد.