อาจารย์ใหญ่
โดยพื้นฐานแล้ว ทั้งเทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ทำงานโดยการส่งอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์มากขึ้น ออกซิเจนคือขาหนึ่งของปิรามิดการเผาไหม้ พร้อมด้วยเชื้อเพลิงและแหล่งกำเนิดประกายไฟ หรือที่เรียกว่า "ประกายไฟ" สำหรับ การเผาไหม้จึงจะเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างออกซิเจน เชื้อเพลิง และอย่างระมัดระวัง จุดประกาย
ภายใต้เปลือกหอยที่ดูแปลกตา เทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นเป็นพัดลมคู่หนึ่งที่เชื่อมโยงกันด้วยเพลา
การค้นหาความสมดุลนี้เป็นปัญหาสำหรับนักออกแบบเครื่องยนต์มานานแล้ว ในประวัติศาสตร์การเผาไหม้ภายในส่วนใหญ่ ปัญหาอยู่ที่การส่งเชื้อเพลิงให้เพียงพอ ต้องขอบคุณการพัฒนาระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงแรงดันสูงพิเศษเมื่อเร็ว ๆ นี้ โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้ได้รับการแก้ไขแล้ว ตอนนี้เป็นเรื่องของการจัดเตรียมอากาศให้เพียงพอสำหรับเครื่องยนต์ที่จะหายใจ
เครื่องยนต์ที่มีสมรรถนะสูงจริงๆ จะต้องดูดอากาศในห้องนอนของเด็กทุกๆ นาทีโดยประมาณ ดอดจ์เฮลล์แคท. โดยทั่วไปกฎฟิสิกส์ไม่อนุญาตให้ทำเช่นนี้เพราะแรงเดียวที่ดึงอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์คือแรงที่ต่ำ แรงดันที่เกิดขึ้นเมื่อกระบอกสูบของเครื่องยนต์ถอนตัว เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นเมื่อลูกสูบถูกดึงกลับที่ เข็มฉีดยา.
แรงนี้ไม่ทรงพลังพอที่จะตามปริมาณเชื้อเพลิงที่เครื่องยนต์สมัยใหม่สามารถฉีดเข้าไปในกระบอกสูบได้ เทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ต่างก็พยายามแก้ไขปัญหานี้ด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำแบบบังคับ ซึ่งเทียบเท่ากับคำศัพท์แฟนซีที่ใช้เรียกอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์มากขึ้น แต่ละคนทำสิ่งนี้ด้วยวิธีที่แตกต่างกัน แต่มีข้อดีและข้อเสียที่แยกจากกัน
เทอร์โบชาร์จเจอร์
รูปแบบการบังคับเหนี่ยวนำที่พบมากที่สุดคือเทอร์โบชาร์จเจอร์ ผู้ผลิตรถยนต์ชื่นชอบสิ่งเหล่านี้ เพราะอย่างน้อยในทางทฤษฎี สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงทั้งกำลังและความประหยัดได้
ดูเหมือนว่าสิ่งใดก็ตามที่สามารถทำได้นั้นจะต้องซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ แต่จริงๆ แล้วเทอร์โบนั้นเรียบง่ายอย่างหลอกลวง ภายใต้เปลือกหอยที่ดูแปลกตา เทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นเป็นพัดลมคู่หนึ่งที่เชื่อมโยงกันด้วยเพลา
- 1. Dodge SRT 6.2 ลิตร Supercharged Hellcat V8
- 2. Dodge SRT 6.2 ลิตร Supercharged Hellcat V8
ไอเสียจากเครื่องยนต์ที่ร้อนจะหมุนพัดลมตัวแรกและขับเคลื่อนพัดลมตัวที่สองซึ่งใช้ในการอัดอากาศ จากนั้นอากาศอัดนี้จะถูกบังคับให้กลับเข้าไปในเครื่องยนต์ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น อากาศที่เพิ่มเข้าไปนี้หมายความว่าสามารถฉีดเชื้อเพลิงได้มากขึ้น และเชื้อเพลิงใดก็ตามที่มีอยู่ก็สามารถเผาไหม้ได้หมดจดยิ่งขึ้น
จากจุดยืนด้านประสิทธิภาพ ประโยชน์ที่ได้มีความชัดเจน เทอร์โบชาร์จเจอร์เพิ่มปริมาณอากาศ ทำให้สามารถใช้เชื้อเพลิงได้มากขึ้นในแต่ละรอบการเผาไหม้ ซึ่งส่งผลให้มีกำลังมากขึ้น โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งนี้ทำให้เครื่องยนต์ขนาดเล็กสามารถแสร้งทำเป็นว่ามันใหญ่กว่ามากได้
เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพ ประโยชน์ของเทอร์โบชาร์จเจอร์นั้นเข้าใจยากขึ้นเล็กน้อย ในการเริ่มต้น เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถให้ประโยชน์บางประการได้ เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้โดยการประกันว่ามีอากาศเพียงพอที่การเผาไหม้แต่ละครั้งจะเสร็จสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์โดยการเพิ่มอุณหภูมิในการทำงาน เหนือสิ่งอื่นใด เนื่องจากเทอร์โบถูกขับเคลื่อนโดยพลังงาน "อิสระ" (ไอเสียของเครื่องยนต์) การมีเทอร์โบจึงไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพแต่อย่างใด
เหตุผลที่แท้จริงที่ผู้ผลิตรถยนต์ชื่นชอบเทอร์โบชาร์จเจอร์ไม่ได้เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมมากนัก แต่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของมนุษย์มากกว่า คนขับโดยเฉลี่ยใช้คันเร่งเต็มที่น้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของเวลา ในเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่ดูดอากาศเข้าไปตามธรรมชาติ หมายความว่าจะต้องสูญเสียพลังงานจำนวนมาก ในขณะที่ขนาดที่แท้จริงของเครื่องยนต์ยังคงทำให้ประสิทธิภาพลดลง
ในทางตรงกันข้าม เทอร์โบชาร์จเจอร์ถูกขับเคลื่อนโดยไอเสียของเครื่องยนต์ ซึ่งจะผลิตออกมาในปริมาณที่เพียงพอเมื่อเครื่องยนต์ทำงานหนักเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อผู้ขับขี่เหยียบคันเร่งไม่แรง เทอร์โบชาร์จเจอร์จะไม่เพิ่มอากาศ และเครื่องยนต์จะไม่เติมเชื้อเพลิงมากขึ้น ดังนั้นวิธีหนึ่งในการคิดเกี่ยวกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ก็คือการสร้างเครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่หรือเล็กได้ตามสถานการณ์ที่ต้องการ
นี่เป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยมในทางทฤษฎี โดยที่รถยนต์มีศักยภาพที่จะมีประสิทธิภาพและกำลังสูงในเวลาเดียวกัน ความจริงก็มักจะไม่เป็นสีดอกกุหลาบ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จสามารถคาดหวังได้ว่าจะให้กำลังหรือความประหยัด แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน ขับรถคันเร่งเต็มกำลังบนรถเทอร์โบชาร์จ และการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงจะไม่ดีไปกว่ารถที่มีเครื่องยนต์ขนาดใหญ่กว่า ขับช้าๆ แล้วเทอร์โบก็ไม่ได้ใช้
ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดในการนึกถึงเทอร์โบชาร์จเจอร์ก็คือการให้ความยืดหยุ่นแก่ผู้ขับขี่ พวกเขาสามารถเลือกได้ว่าต้องการมีประสิทธิภาพแค่ไหน และต้องการความสนุกสนานมากน้อยเพียงใด น่าเศร้าที่เทอร์โบไม่ใช่สิ่งมหัศจรรย์ ดังนั้นจึงไม่สามารถให้ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกันได้
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์อาจทำงานโดยใช้หลักการเดียวกันกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ แต่จะซับซ้อนกว่าเล็กน้อย
แทนที่จะขับเคลื่อนด้วยก๊าซไอเสีย ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะถูกขับเคลื่อนด้วยกลไก โดยทั่วไปแล้วซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ผ่านโซ่หรือสายพาน กำลังของเครื่องยนต์จะใช้ในการขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์หนึ่งในสองประเภท
- 1. คาดิลแลค ซูเปอร์ชาร์จ V8 ขนาด 6.2 ลิตร
- 2. ออดี้ ซุปเปอร์ชาร์จ TFSI V6 ขนาด 3.0 ลิตร
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ส่วนใหญ่ใช้โบลเวอร์ประเภท "Roots" บางรูปแบบ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เหล่านี้ใช้โรเตอร์คู่ที่ทับซ้อนกันเพื่ออัดอากาศ การออกแบบ Roots ค่อนข้างเรียบง่ายและสามารถทำได้ตามข้อกำหนดเฉพาะที่หลากหลาย ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ผลิตโดย Eton ขั้นสูงสามารถพบได้ในรถยนต์หลากหลายประเภท เช่น Cadillac CTS-V และ Audi S4 ที่กำลังจะออก
เทอร์โบชาร์จเจอร์อาจไม่ใช่กระสุนเงิน แต่สามารถประนีประนอมได้ดีเยี่ยม
การออกแบบที่ไม่ค่อยพบเห็นมากนักคือใบพัด "Lysholm" การออกแบบนี้บังคับอากาศระหว่างสกรู Archimedes สองตัวที่ทับซ้อนกัน ทำให้มีแรงกดดันสูงอย่างมาก ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ของใบพัดมีประสิทธิภาพและให้กำลังในช่วงรอบเครื่องยนต์ที่หลากหลาย แต่การสร้างนั้นมีราคาแพง สกรูคู่จะต้องประกบกันอย่างสมบูรณ์ และต้องใช้ความคลาดเคลื่อนในการผลิตที่ละเอียดเหลือเชื่อ ด้วยเหตุนี้ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ของ Lysholm จึงมักพบในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น รถยนต์ Mercedes AMG หรือ Dodge Hellcats
ไม่ว่าในกรณีใด ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับเทอร์โบที่ขับเคลื่อนด้วยไอเสีย ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ไม่มีความล่าช้า เนื่องจากขับเคลื่อนด้วยเพลาขับโดยตรง สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งกับเครื่องยนต์ที่มีอัตราการกระจัดสูงที่รอบต่ำ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องยนต์ V8 สมรรถนะสูงของอเมริกาจึงมักถูกอัดซูเปอร์ชาร์จมากกว่าเทอร์โบชาร์จ
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ยังส่งแรงบิดในช่วงรอบเครื่องยนต์ที่กว้างขึ้น ซึ่งทำให้น่าสนใจในแง่ของประสิทธิภาพ
น่าเสียดายที่ยังมีข้อเสียอยู่ด้วย ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์มีแนวโน้มที่จะมีความซับซ้อนทางกลไกมากกว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์ เนื่องจากมีการเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องยนต์ พูดง่ายๆ ก็คือซูเปอร์ชาร์จเจอร์ใช้พลังงานเพื่อสร้างพลังงาน นอกจากนี้ยังมีขนาดใหญ่ หนัก และโดยทั่วไปจะต้องติดตั้งไว้บนเครื่องยนต์โดยตรง ซึ่งเป็นปัญหาร้ายแรงสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ยุคใหม่ซึ่งมีพื้นที่จำกัด
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ต่างจากเทอร์โบชาร์จเจอร์ตรงที่ลดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ เนื่องจากซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ใช้พลังงานบางส่วนจากเครื่องยนต์ในการหมุนอย่างต่อเนื่อง เมื่อไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานมากนัก พลังงานนี้ก็สูญเปล่าไป นี่คือเหตุผลว่าทำไมซูเปอร์ชาร์จเจอร์จึงไม่ค่อยพบนอกแอปพลิเคชันด้านประสิทธิภาพมากนัก (หากเคย)
บทสรุป
ใครก็ตามที่ซื้อรถยนต์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าอาจต้องเผชิญกับทางเลือกว่าจะซื้อรุ่นเทอร์โบชาร์จหรือไม่ ไม่มีคำตอบง่ายๆ แม้ว่าจะเป็นที่น่าสังเกตว่าแม้ว่าพวกเขาจะให้ข้อได้เปรียบมากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านประสิทธิภาพ แต่พวกเขาก็ไม่ได้ทำตามคำมั่นสัญญาเรื่องประสิทธิภาพเสมอไป
เทอร์โบชาร์จเจอร์อาจไม่ใช่กระสุนเงิน แต่สามารถประนีประนอมได้ดีเยี่ยม พวกเขาให้พลังเพิ่มเติมเมื่อจำเป็น — หรือเพียงแค่ต้องการ — ในขณะที่สามารถรักษา mpg ได้เมื่อขับขี่ตามปกติ ในทางกลับกัน ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มีประสิทธิภาพการทำงานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน
สำหรับผู้ซื้อที่ต้องการสัมผัสกับขุมพลัง V8 ที่มีความจุขนาดใหญ่ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์คือตัวเลือกที่ยอดเยี่ยม ลองพิจารณาสักครู่ว่ารถยนต์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดบางคันในปีนี้ล้วนมาพร้อมกับเครื่องเป่าลมขนาดใหญ่: ใหม่ คาดิลแลค ซีทีเอส-วี, ที่ คอร์เวทท์ Z06และผู้ทรงอำนาจ ดอดจ์เฮลแคทส์.
ท้ายที่สุดแล้ว การตัดสินใจซื้อเทอร์โบชาร์จเจอร์ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ หรือไม่ทั้งสองอย่างจะขึ้นอยู่กับรถและสไตล์การขับขี่ของผู้ซื้อ โดยไม่คำนึงว่าการบังคับเหนี่ยวนำมีข้อเสนอมากมายสำหรับผู้ขับขี่เกือบทุกประเภท
คำแนะนำของบรรณาธิการ
- เครื่องชาร์จปลายทางของ Tesla เทียบกับ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์: อะไรคือความแตกต่าง?
