up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله توربو شارژر PDF
QR code - توربو شارژر

توربو شارژر

توربو شارژرها چگونه کار مي کنند؟

وقتي مردم درباره اتومبيل هاي مسابقه يا اتومبيل هاي ورزشي با سرعت بالا صحبت مي کنند،موضوع توربوشارژرها ظاهر مي شود،توربوشارژرها در موتورهاي ديزل بزرگ هم وجود دارند،يک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزايش وزن آن زياد مي کند که مزيت بزرگي است و توربوشارژرها را مهم مي کند در اين مقاله ياد مي گيريم که چطورتوربوشارژر قدرت خروجي موتور را افزايش مي دهد،همچنين ياد مي گيريم پره هاي سراميکي و ياطاقان هاي ساچمه اي چطور به توربوشارژر کمک مي کنند تا وظيفه اش را بهتر انجام دهد توربوشارژرها يک نوع سيستم مکش هوا هستند که جريان هواي ورودي به موتور را فشرده مي کنند،مزيت اين سيستم اين است که به موتور اجازه مي دهد هواي بيشتري به سيلندر وارد کند و هواي بيشتر به معني سوخت بيشتر است،بنابر اين انرژي بيشتري از هر انفجار به دست مي آيد،يک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بيشتري از يک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،يعني توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزايش مي دهد براي رسيدن به اين تقويت فشار،توربوشارژر از جريان خروجي اگزوز براي چرخاندن يک توربين استفاده مي کند که خود يک پمپ هوا را مي چرخاند،توربين در توربوشارژر با سرعتي بالغ بر ۱۵۰۰۰۰ دور در دقيقه مي چرخد که ۳۰ برابر سريع تر از دور موتور است،چون تئربين به اگزوز چسبيده دما در آن خيلي بالاست
● اصول:
راه قطعي براي بدست آوردن قدرت بيشتر از موتور افزايش مقدار هوا و سوختي است که مي سوزد،يک راه براي انجام اين کار اضافه کردن يا بزرگتر کردن سيلندرهاست،بعضي مواقع اين تغييرات شدني نيست،يک توربوشارژر ساده تر است.
● مکان توربوشارژر در خودرو
توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه مي دهند سوخت و هواي بيشتري بسوزاند،فشار نسبي ايجاد شده توسط توربوشارژر بين ۶تا ۸ پوند بر اينچ مربع است،از آن جايي که فشار جو در سطح دريا ۷ ۱۴ پوند بر اينچ مربع است مي توانيد بفهميد که حدود ۵۰% هواي بيشتري وارد موتور مي شود،بنابراين مي توان انتظار داشت۵۰% قدرت بيشتري بدست آيد،اما توربوشارژر کاملاً ايده آل نيست و بين ۳۰ تا ۴۰ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده مي شوديکي از دلايل عدم کارايي اين است که انرژي چرخاندن توربين از اگزوز گرفته مي شود و وجود يک توربين در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزايش مي دهد،و اين يعني در مرحله خروج دود،موتور بايد دود را با فشار بيشتري خارج کند در نتيجه کمي از قدرت سيلندري که در مرحله انفجار قرار دارد کاسته مي شود
● در ارتفاعات:
توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالي هوا کم است به موتور کمک مي کنند،موتورهاي معمولي در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه مي شوند چون موتور جرم کمتري از هوا را دريافت مي کند،يک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما اين کاهش قدرت خيلي کمتر است چون هواي رقيق تر راحت تر پمپ مي شود خودروهاي قديمي با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزايش مي دهند تا مناسب افزايش هواي ورودي شود،خودروهاي مدرن با انژکتور نيز اين کار را انجام مي دهند،سيستم انژکتور بر مبناي سنسورهاي اکسيژن در اگزوز کار مي کنند تا تعيين کنند که نسبت سوخت و هوا درست است يا نه بنابراين در اين سيستم نيز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودي خود به خود افزايش مي يابد اگر يک توربوشارژر با فشار بالا به يک خودروي انژکتوري اضافه شود ممکن است کنترل کننده انژکتور اجازه ورود سوخت زياد را ندهد ويا پمپ بنزين و تزريق کننده ها توانا يي رساندن اين مقدار سوخت را نداشته باشند،در اين حالت بايد تغييرات ديگري اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد چگونه کار مي کند؟ توربوشارژر به خروجي اگزوز موتور متصل شده است،گازهاي خروجي از سيلندر توربين را مي چرخانند که شبيه يک توربين گازي است،توربين توسط يک محور به کمپرسور که بين فيلتر هوا و لوله هاي ورودي هوا واقع شده متصل مي شود،کمپرسور هواي ورودي به پيستون را فشرده مي کند گازهاي خروجي از بين پره هاي توربين عبور مي کنند و آن را مي چرخانند،هر چه گازهاي بيشتري خارج شود توربين سريع تر مي چرخد
● درون يک توربوشارژر
در طرف ديگر محوري که به توربين متصل است کمپرسور هوا را به سيلندر ها پمپ مي کند،کمپرسور يک پمپ از نوع گريز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها مي کشد و به بيرون پمپ مي کند
● پره هاي کمپرسور
براي رسيدن به سرعت ۱۵۰۰۰۰ دور در دقيقه محور توربين بايد به دقت پشتيباني شود،اکثر ياطاقان در اين سرعت خراب مي شوند بنابراين بيشتر توربوشارژرها از ياطاقان هاي مايع استفاده مي کنند،اين نوع ياطاقان محور را روي لايه نازکي از روغن که به طور پيوسته به دور محور پمپ مي شود نگه مي دارد،اين نوع ياطاقان دو مزيت دارد،يک اينکه محور و ساير قسمت هاي توربوشارژر را خنک نگه مي دارد،دوم اينکه محور بدون اصطکاک چنداني مي چرخد
● تقويت فشار بيش از اندازه:
با هواي فشرده اي که توسط توربوشارژر به سيلندر پمپ مي شود و فشرده شدن بيشتر توسط حرکت پيستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتي شما هوا را فشرده مي کنيد دماي آن افزايش مي يابد اين دما ممکن است آنقدر افزايش يابد که سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که اين باعث کوبش موتور مي شود،خودرو هاي داراي توربوشارژر اغلب بايد از سوختي با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد بايد نسبت تراکم موتور کاهش يابد تا کوبش نداشته باشد.
● ملاحظات طراحي
يکي از مشکلات اصلي توربوشارژرها اين است که وقتي پدال گاز را فشار مي دهيد بلافاصله قدرت موتور را تقويت نمي کنند و چند ثانيه اي طول مي کشد تا توربين به سرعت مورد نظر برسد.اين باعث مي شود وقتي گاز مي دهيد تأخيري را احساس کنيد.در ضمن وقتي توربو شارژر حرکت کرد خيزشي در خودرو ايجاد مي شود. يک راه براي کم کردن تاخير توربوشارژر کم کردن اينرسي دوراني اجزاي چرخنده آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.اين باعث مي شود توربين و کمپرسور سريع تر سرعت بگيرند و زودتر تقويت کنند. يک راه مسلم براي کاهش اينرسي کوچکتر کردن توربوشارژر است.يک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهاي پايين تر عمل تقويت را انجام مي دهد اما نمي تواند در دور موتورهاي بالاتر که حجم زيادي از هوا به موتور مي رود تقويت زيادي انجام دهد.همچنين خطر چرخش بسيار سريع در دور موتورهاي بالا که گازهاي خروجي زيادي از توربين مي گذرد نيز وجود دارد. يک توربوشارژر بزرگ مي تواند در دور موتورهاي بالا تقويت زيادي انجام دهد اما به خاطر زمان زيادي که براي شتاب گرفتن توربين و کمپرسور سنگين تر آن لازم است تاخير زيادي دارد.خوشبختانه چندين ايده براي غلبه بر اين چالش وجود دارد.بيشتر توربوشارژر ها يک دريچه هدر دارند که اجازه مي دهد از توربوشارژرها کوچکتري براي کاهش تاخير استفاده شود،در حالي که نمي گذارد در دور موتور هاي خيلي بالا خيلي سريع بچرخد. دريچه هدر سوپاپي است که اجازه مي دهد گازهاي اگزوز از گذرگاه جنبي از کنار پره هاي توربين عبور کند. دريچه هدر فشار را حس مي کند و اگر فشار خيلي زياد شود که نشانه چرخش زياد توربين است،مقداري از گازهاي اگزوز را از کنار پره هاي توربين خارج مي کند تا سرعت چرخش کمتر شود. بعضي توربوشارژر ها از ياتاقان هاي ساچمه اي بجاي ياتاقان هاي روغني استفاده مي کنند،اما اينها ياتاقان هاي ساچمه اي معمولي نيستند بلکه ياتاقان هاي فوق دقيقي هستند که از مواد پيشرفته اي ساخته شده اند تا در سرعت و دماي توربو شارژر کار کنند.اين ياتاقان ها به محور توربين اجازه مي دهند با اصطکاک کمتري نسبت به ياتاقان هاي روغني بچرخند،همچنين اجازه مي دهند از محور کوچکتر و سبک تري استفاده شود که اين باعث کاهش تاخير مي شود.پره هاي سراميکي توربين از پره هاي فولادي سبک تر اند که اين باز هم باعث مي شود توربين زودتر شتاب گرفته و زمان تأخير کمتر شود.
بعضي موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده مي کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر مي چرخد و تاخير را کم مي کند در حالي که بزرگتر در دور موتور هاي بالا تر تقويت فشار بيشتري ايجاد مي کند. وقتي هوا فشرده شود،گرم مي شود و وقتي گرم شود منبسط مي شود. بنا بر اين بخشي از تقويت فشار توربوشارژر ناشي از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،براي افزايش قدرت موتور بايد مولکول هاي بيشتري وارد سيلندر شوند نه لزوماً فشار بيشتر. يک سرد کننده مياني يا خنک کننده هوا جزئي اضافي است که بعضي مواقع شبيه رادياتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور مي کند.هواي ورودي به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور مي کند در حالي که هواي خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره هاي خنک کننده دميده مي شود.خنک کننده مياني قدرت موتور را افزايش مي دهد زيرا هواي فشرده خارج شده از کمپرسور را پيش از ورود به موتور خنک مي کند اين بدان معني است که اگر توربوشارژر در فشار ۷ psi کار کند خنک کننده مياني هواي خنک تر با اين فشار را وارد موتور مي کند که چگال تر بوده و مولکول هاي بيشتري نسبت به هواي گرم دارد.

شارژر وسيله اي است که طبق اصول الکترونيک قدرت کار کرده و ولتاژ متناوب را به مستقيم تبديل مي نمايد . جريان مستقيم هميشه در يک مسير جاري مي شود ( هميشه ...

توربوماشين دستگاهي است که در آن حرکت يک سيال غيرمحبوس بنحوي تغيير داده مي شود که قدرت را به يک محور انتقال دهد يا از آن قدرت بگيرد و يا به نحوي که باع ...

توربين توربوشارژ که شامل يک چرخ و يک محفظه است گاز خروجي موتور را به انرژي مکانيکي براي به کار انداختن کامپرسور تبديل مي کند. گاز که به وسيله ناحيه قط ...

سوپرشارژر، وسيله تنظيم فشاري (افزايش فشار) است که باعث مي‌شود هوا با فشاري بيشتر از فشار اتمسفر، به داخل محفظه تراکم موتور مکيده شود. توربوشارژرها نيز ...

از زمان اختراع موتورهاي درونسوز تاکنون، مهندسان خودرو و طراحان خودروهاي سرعت، همواره به دنبال راهي براي افزايش و ارتقاي قدرت موتور بوده اند. يک راه اف ...

با گذشت شش دهه ، شات پينينگ (Shot peening:sp) ، زيادترين استفاده و بيشترين اثر را در ايجاد تنش هاي پسماند در سطح فلزات ، به منظور بهبود عملکرد خستگي د ...

مقدمه: هدف از انجام اين تحقيق بررسي سير تحقيقات انجام شده با موضوع ژنراتورها(ساختمان و اساس کار و سير تکاملي ژنراتوها بخصوص ژنراتور هاي سنکرون ) است . ...

● زمينه هاي تاريخي تجريه کيفي به ابتکار «پروفسور رونالد بلچر» که به نارساييهاي متعدد سيستم هاي تجزيه کيفي معدني موجود پي برده و تصميم به اصلاح اين سيس ...

دانلود نسخه PDF - توربو شارژر