سوپر شارژر چیست و به چه منظور استفاده می شود؟

سوپرشارژر (Supercharger) یک کمپرسور هوا است که با افزایش فشار یا چگالی هوای ورودی موتور، باعث ورود اکسیژن بیشتر به محفظه احتراق شده و به احتراق بهتر سوخت و بازدهی بیشتر موتور، و در نتیجه افزایش قدرت خروجی آن کمک می‌کند. در این سامانه، دستگاه انرژی مورد نیاز خود را از موتور می‌گیرد و به همین دلیل موجب تضعیف قدرت موتور می‌گردد. با پیشرفت فناوری‌های مرتبط با خودرو و اختراع توربو شارژر به مرور استفاده از این دستگاه رو به کاهش نهاده‌است.

در تفکر عمومی تصور بر این است که سوپرشارژرها از طریق اتصالات مکانیکی به کار می‌افتند؛ این در حالی است که یک سوپرشارژر در واقع نیروی خود را از یک توربین به حرکت درآمده توسط گازهای خروجی موتور می‌گیرد. در عین حال سوپرشارژرها می‌توانند نیروی خود را به صورت مکانیکی، و از طریق اتصال تسمه، چرخ‌دنده، شفت یا زنجیر با میل‌لنگ و در مواد خاصی روی میل بادامک نیز تأمین کنند.

دو خانواده اصلی سوپرشارژرها با توجه به روش انتقال گاز تعریف می شوند: جابجایی مثبت و سوپرشارژرهای دینامیک.

سوپرشارژرهای جابجایی مثبت یک سطح تقریبا ثابت از افزایش فشار بوست را در تمام دورهای موتور (RPM) ارائه می‌کنند، در حالی که سوپرشارژرهای پویا باعث می‌شوند فشار بوست به صورت تصاعدی با RPM (بالاتر از آستانه RPM مشخص) افزایش یابد.

یکی دیگر از خانواده‌های سوپرشارژر، اگرچه به ندرت استفاده می‌شود، سوپرشارژر موج فشار است.

دمنده های ریشه (طراحی با جابجایی مثبت) در سطوح تقویتی بالا تنها 40 تا 50 درصد کارایی دارند، در مقایسه با 70 تا 85 درصد برای سوپرشارژرهای پویا. به اندازه سوپرشارژرهای پویا در محدوده باریکی از بار/سرعت/افزایش کارآمد است، که سیستم باید به طور خاص برای آن طراحی شود.

پمپ های جابجایی مثبت:

پمپ های جابجایی مثبت حجم تقریباً ثابتی از هوا را در هر دور کمپرسور ارائه می دهند (به جز نشتی که معمولاً در سرعت های بالاتر موتور اثر کاهش می یابد). رایج ترین نوع سوپرشارژر با جابجایی مثبت، سوپرشارژر از نوع Roots است. انواع دیگر عبارتند از سوپرشارژرهای چرخشی، پره کشویی و سوپرشارژرهای اسکرول

سیستم رتبه بندی سوپرشارژرهای جابجایی مثبت معمولاً بر اساس ظرفیت آنها در هر دور است. در مورد دمنده Roots، الگوی رتبه بندی GMC معمولی است. رتبه بندی GMC بر اساس تعداد سیلندرهای دو زمانه – و اندازه آن سیلندرها – است که برای پاکسازی طراحی شده است، با محدوده مدل GMC شامل دمنده های 2-71، 3-71، 4-71 و 6-71.

به عنوان مثال، دمنده 6-71 برای حذف شش سیلندر 71 مکعبی در هر (1.2 لیتر) طراحی شده است که منجر به تولید موتوری با جابجایی کل 426 مکعب در (7.0 لیتر) می شود. با این حال، از آنجا که 6-71 نام موتور به جای دمنده است، جابجایی واقعی دمنده کمتر است. به عنوان مثال، یک دمنده 6 تا 71، 339 مکعب در (5.6 لیتر) در هر دور پمپ می کند. سایر سازندگان سوپرشارژر دمنده هایی با درجه بندی 16 تا 71 تولید کرده اند.

دینامیک:

کمپرسورهای دینامیک بر شتاب دادن هوا به سرعت بالا و سپس تعویض آن سرعت با فشار با انتشار یا کاهش سرعت تکیه دارند.

انواع اصلی کمپرسورهای دینامیکی عبارتند از:

• گریز از مرکز
• جریان محوری چند مرحله ای

 

تاریخچه سوپر شارژر:

در سال 1849، جی. جونز از بیرمنگام، انگلستان شروع به ساخت کمپرسور پمپ لوبی برای تامین تهویه برای معادن زغال سنگ کرد. در سال 1860، شرکت Roots Blower (که توسط برادران فیلاندر و فرانسیس ماریون روتس تأسیس شد) در ایالات متحده، طرحی را برای یک محرک هوا برای استفاده در کوره های بلند و سایر کاربردهای صنعتی به ثبت رساند. این محرک هوا و کمپرسور تهویه بیرمنگام هر دو از طرح هایی شبیه به سوپرشارژرهای بعدی Roots استفاده می کردند.

در ماه مارس سال 1878، مهندس آلمانی هاینریش کریگار اولین حق ثبت اختراع را برای یک کمپرسور از نوع پیچی به دست آورد. این طرح یک مجموعه روتور دو لوبی با روتورهایی به شکل یکسان بود، اما طرح به تولید نرسید.

همچنین در سال 1878، مهندس اسکاتلندی دوگالد کلرک اولین سوپرشارژر را طراحی کرد که با موتور مورد استفاده قرار گرفت. این سوپرشارژر با موتور گازی دو زمانه استفاده می شد. گوتلیب دایملر در سال 1885 یک حق اختراع آلمانی برای سوپرشارژ کردن موتور احتراق داخلی دریافت کرد. لویی رنو در سال 1902 یک سوپرشارژر گریز از مرکز را در فرانسه به ثبت رساند.

سیستم رانندگی:

روش های متداول رانندگی سوپرشارژر عبارتند از:

• تسمه (کمربند V، کمربند سنکرون، کمربند تخت)
• رانندگی مستقیم
• درایو دنده
• درایو زنجیر
• نسبت سرعت متغیر، نسبت متغیر گریز از مرکز

سوپرشارژرهای الکتریکی از یک موتور الکتریکی به جای منبع نیروی مکانیکی استفاده می کنند.

 

اولین سری خودروهای تولید شده با سوپرشارژر در جهان، مرسدس 1.6 لیتری 6/25 اسب بخار و 2.6 لیتری مرسدس بنز 10/40 اسب بخار بودند، که هر دو در سال 1923 تولید شدند. آنها به عنوان مدل های کمپرسور به بازار عرضه می شدند.

ماشین‌های مسابقه‌ای سوپرشارژر از حدود این زمان شامل فیات 805-405 1923، میلر 122 1923، آلفارومئو P2 1924، خودروی فصل گرندپری 1924 از Sunbeam،  دلاژ 1925 و بوگاتی تایپ 35C مدل 1926.

در میان مشهورترین خودروهای سوپرشارژر، بنتلی 4½ لیتری (“Blower Bentley”) است که در سال 1929 معرفی شد.

در سال 1935، توسعه سوپرشارژرهای پیچی به نقطه عطفی رسید که مهندس سوئدی آلف لیشولم طرحی را برای یک کمپرسور مارپیچ دوار با پنج روتور زن و چهار روتور مرد به ثبت رساند.

در قرن بیست و یکم، موتورهای خودروهای تولیدی سوپرشارژ کمتر رایج شده‌اند، زیرا تولیدکنندگان برای دستیابی به مصرف سوخت و توان خروجی بالاتر به سمت توربوشارژ روی آورده‌اند.

به عنوان مثال، موتورهای مرسدس بنز در اوایل دهه 2000 (مانند موتورهای C230K مستقیم چهار، C32 AMG V6 و CL55 AMG V8) در حدود سال 2010 با موتورهای توربوشارژ در مدل هایی مانند مدل های C250 و CL S65 AMG جایگزین شدند. با این حال، استثناهایی وجود دارد، مانند آئودی 3.0 TFSI V6 سوپرشارژ (معرفی شده در سال 2009) و جگوار AJ-V8 سوپرشارژ V8 (به‌روزرسانی به نسخه Gen III در سال 2009).

 

 

 

امیدواریم از این مقاله استفاده کرده باشید، شما در هر زمان می توانید ضمن ارائه نظر به تکمیل مقاله نیز کمک کنید.

تهیه، تدوین و ترحمه: تیم زاورمگ

منابع:

1. Automotive handbook (6th ed.). Stuttgart: Robert Bosch. 2004. p. 528. ISBN 0-8376-1243-8. Retrieved 2022-06-06.
2.  wikipedia.org
3.  “How Superchargers Work”. www.HowStuffWorks.com. 2006-01-24. Retrieved 2022-06-05.
4. Chartered Mechanical Engineer. Great Britain: Institution of Mechanical Engineers. 1974-01-01. p. 110 – via Google Books.