تفاوت موتور تنفس طبیعی و توربوشارژ چیست؟

امیرمسعود عابدین: در سال‌های اخیر، مقررات اروپایی‌ها در مورد آلایندگی خودروها سخت‌گیرانه‌تر شده است. این تغییر، خودروسازان را تشویق کرده تا راه حل‌ها و ایده‌هایی جدید ارائه دهند؛ ایده‌هایی که امکان حفظ میزان قدرت مشابه را در عین کاهش قابل توجه آلاینده‌ها فراهم می‌کند. در این زمینه، چندین تولیدکننده تصمیم گرفته‌اند موتورهای تنفس طبیعی معمولی را با توربوشارژرها جایگزین کنند.

با وجود این جایگزینی، موتورهای تنفس طبیعی همچنان نقش برجسته‌ای در صنعت خودرو ایفا می‌کنند و ویژگی‌های متمایزی را ارائه می‌دهند که تطبیق آنها با موتورهای توربوشارژ دشوار است. در این مقاله قصد داریم تا تفاوت‌های بین هر دو نوع موتور را بررسی کرده و ویژگی‌ها، مزایا و معایب آنها را برجسته کنیم.

تفاوت‌های اصلی

تفاوت اساسی بین یک موتور تنفس طبیعی و یک موتور توربوشارژ در نحوه مدیریت ورودی هوا و فشرده‌سازی در داخل موتور نهفته است.

در مورد موتور توربوشارژ، از توربوشارژر برای افزایش فشار هوا قبل از ورود به موتور استفاده می‌شود. این بخش از یک توربین و یک کمپرسور تشکیل شده است. توربین توسط گازهای خروجی تولید شده توسط موتور به حرکت در می‌آید و به کمپرسور متصل است که مسئول فشرده‌سازی هوای محیط است. مخلوط فشرده شده حاصل از طریق دریچه ورودی تحت فشار به داخل سیلندرها وارد می‌شود. پس از ورود هوا، دریچه بسته می‌شود، پیستون بالا می‌رود و مخلوط هوا و سوخت را فشرده می‌کند. احتراق این مخلوط باعث انفجاری می‌شود که پیستون را به سمت پایین حرکت می‌دهد و انرژی را به کار مکانیکی تبدیل می‌کند.

در مقابل، موتور تنفس طبیعی (Naturally Aspirated) به یک مکانیزم خارجی برای هدایت جریان هوا به داخل سیلندرها متکی نیست. در عوض، ورود هوا بر اساس فشار اتمسفر رخ می‌دهد. در طول کورس ورودی، پیستون پایین می‌آید و خلاء ایجاد می‌کند که ورود هوای اتمسفر را از طریق دریچه ورودی به داخل محفظه احتراق تسهیل می‌کند. پس از ورود هوا به سیلندر، دریچه بسته می‌شود و پیستون بالا می‌رود، مخلوط هوا و سوخت را فشرده می‌کند و انفجار احتراق بعدی پیستون را به حرکت در می‌آورد و کار مکانیکی تولید می‌کند.

مزایا و معایب

مزیت اصلی موتور توربوشارژ نسبت به موتور تنفس طبیعی در بازده قابل توجه آن از نظر مصرف سوخت نهفته است. فشار هوای بالاتر در سیلندر به عملکرد مکانیکی بیشتر تبدیل می‌شود و به موتور توربوشارژ، با همان قدرت موتور تنفس طبیعی، اجازه می‌دهد تا حجم جابجایی کمتری داشته باشد و در نتیجه مصرف سوخت کمتری داشته باشد. علاوه بر این، در محیط‌های مرتفع، موتورهای توربوشارژ عملکرد ثابت‌تری را در مقایسه با موتورهای تنفس طبیعی حفظ می‌کنند؛ چرا که موتورهای تنفس طبیعی ممکن است به دلیل چگالی هوای کمتر، کاهش قدرت قابل توجهی را تجربه کنند، در حالی که توربوشارژر این کاهش فشار اتمسفر را جبران می‌کند.

با این حال، نقطه قوت قابل توجه موتورهای تنفس طبیعی در مکانیک بسیار خالص‌تر آنها، با قطعات متحرک کمتر و در نتیجه قطعات کمتری که مستعد خرابی هستند، نهفته است. علاوه بر این، صدای تولید شده توسط آن‌ها بسیار متمایزتر و جذاب‌تر است. موتورهای توربوشارژ، با هدایت هوای خارج شده توسط توربین، کاهش قابل توجهی در صدا را تجربه می‌کنند، تا جایی که به سیستم‌های اگزوز اسپرت یا دستگاه‌های صوتی برای تقلید غرش بی‌نظیر موتور تنفس طبیعی متوسل می‌شوند. در مقابل، موتورهای تنفس طبیعی با اجازه دادن به گازهای خروجی برای جریان آزادانه از طریق لوله اگزوز، صدایی مسحورکننده برای علاقه‌مندان به خودرو ایجاد می‌کنند.

لازم به ذکر است که موتورهای تنفس طبیعی در عملکرد روان برتری دارند. در موتور توربوشارژ، هنگامی که راننده پدال گاز را فشار می‌دهد، توربوشارژرها برای رسیدن به سرعت لازم و ارائه فشار هوای قابل توجه به زمان نیاز دارند. این تاخیر در پاسخ موتور به عنوان تاخیر توربو شناخته می‌شود. در یک موتور تنفس طبیعی، این تاخیر وجود ندارد، زیرا منحنی گشتاور آن خطی‌تر است و در نتیجه تحویل قدرت قابل پیش‌بینی‌تر و روان‌تری دارد.

۲۲۷۳۲۲