up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله موتورهاي توربو شارژ PDF
QR code - موتورهاي توربو شارژ

موتورهاي توربو شارژ

مقايسه موتورهاي توربو شارژ و سوپر شارژ

الف) توربوشارژر(Turbocharger):
زماني که مردم درباره خودروهاي مسابقه اي يا موتورهايي با بازدهي و عملکرد بالا صحبت مي کنند معمولاً بحث توربوشارژرها مطرح مي شود. توربوشارژرها همچنين در موتورهاي ديزلي بزرگ نيز استفاده مي شوند.
توربوشارژر يک کمپرسور مي باشد که توان خروجي موتورهاي احتراق داخلي را در اثر افزايش ميزان جرم هوا و سوخت ورودي به موتور افزايش مي دهد. يکي از مزاياي بزرگ توربوشارژرها آن است که افزايش قدرت خروجي موتور آنها در مقايسه با وزن آنها بسيار ناچيز است و اين يکي از دلايلي است که باعث شده توربوشارژرها تا اين اندازه محبوب و معروف گردند.
● نحوه عملکرد توربوشارژر:
يک توربوشارژر از يک کمپرسور گريز از مرکز و يک توربين گازي تشکيل شده است که توربين گازي توسط پيچ به مانيفولد دود متصل مي شود و گازهاي خروجي از موتور باعث چرخش توربين گاز شده و به سبب آن کمپرسور که توسط يک شفت به توربين گازي متصل است شروع به چرخش نموده و هواي محيط را مکش کرده و سپس آن را متراکم کرده و به طرف موتور مي فرستد و هواي ورودي بيشتر به موتور به معني سوخت بيشتر به داخل موتور و هوا و سوخت بيشتر به معني انرژي و قدرت خروجي موتور مي باشد. سرعت چرخش توربين با توجه به استفاده توربوشاررژ مي تواند متفاوت باشد و اکثراً داراي سرعتهاي چرخش بالا هستند به همين دليل بايد از ياتاقانهاي مخصوصي استفاده گردد که بتواند نيروي حاصل از چرخش شقت را تحمل کند که معمولاً از ياتاقانهاي سيال (fluid bearing) استفاده مي شود. در ياتاقانهاي سيال بين شفت و ياتاقان يک لايه روغن قرار دارد که روغن فوق دو وظيفه مهم بر عهده دارد:
۱) باعث خنک شدن شفت و ساير قسمتهاي توربوشارژر مي شود
۲) باعث از بين رفتن اصطکاک بين شفت و ياتاقان هنگام چرخش مي شود.
● نکاتي در مورد طراحي يک توربوشارژر:
۱) تقويت بيش از اندازه:
اگر فشار توليدي توربوشارژر خيلي زياد باشد همان طور که مي دانيد اين امر باعث بالا رفتن درجه حرارت هواي ورودي به موتور شده و در نتيجه سوخت قبل از آن که توسط شمع محترق شود دچار خودسوزي شده که به پديده فوق ضربه (Knocking) مي گويند که براي جلوگيري از پديده فوق مي بايست از بنزين با درجه اکتان بالاتر استفاده نموده و يا نسبت تراکم موتور را کاهش دهيم.
۲) پس افت (Lag):
يکي از مشکلات توربوشارژر آن مي باشد که توربوشارژرها نمي توانند يک قدرت فوري را زماني که شما پدال گاز را فشار مي دهيد، ايجاد نمايند و مدت زماني طول مي کشد تا توربين گاز چرخيده و هواي متراکم شده را به داخل موتور بفرستد. به همين خاطر شما در اول حرکت خودروي خود احساس يک حرکت ناگهاني به طرف جلو مي کنيد. دليل اين موضوع نيروي اينرسي (واماندگي) قسمت چرخنده توربين گاز مي باشد. اما مي توانيم با تمهيداتي نيروي اينرسي را کاهش داده تا توربين گاز بتواند در مدت زمان کوتاهي شتاب گرفته و ديگر پديده پس افت ايجاد نشود، که در زير به مواردي اشاره مي کنيم:
الف) استفاده از توربوشارژرهاي کوچک به جاي توربوشارژرهاي بزرگ:
يکي از راههاي که مي توانيم نيروي اينرسي توربين گاز را کاهش دهيم آن است که از توربوشارژرهاي کوچک استفاده نمائيم زيرا توربوشارژرهاي کوچک سريعتر شتاب گرفته و در دور پائين موتور تقويت بهتري ايجاد مي نمايند اما نمي توانند تقويت بيشتري را در دورهاي بالاي موتور که ما نياز به وارد نمودن حجم بيشتري از هوا به موتور هستيم را توليد کنند و نيابد دور توربين گاز در آنها خيلي بالا رود. در جاهائي که ما نياز به شتاب بالا در توربين گاز و مقدار بيشتري از هواي ورودي به موتور داريم مي توانيم از دو توربو شارژر کوچک که به صورت مجزا از يکديگر مي باشند، استفاده نمائيم که شرکتهاي خودروسازي همچون تويوتا، آئودي، مزدا اين نوع توربوشارژر را در برخي از توليدات خود به کار برده اند. به توربوشارژرهاي فوق توربوشارژرهاي دوقلو (Twin Turbocharger) نيز مي گويند.
ب) استفاده از توربين گاز با پره هاي سراميکي:
همان طور که مي دانيد توربين گاز با پره هاي سراميکي سبکتر از توربين گاز با پره هاي فولادي هستند در نتيجه اين امر باعث مي شود که توربين گاز سريعتر شتاب گرفته و نيروي اينرسي کاهش يابد.
ج) استفاده از ياتاقانهاي توپي (Ball Bearing) به جاي ياتاقانهاي سيالي:
برخي از توربوشارژرها از ياتاقانهاي توپي به جاي ياتاقانهاي سيالي استفاده مي کنند که ياتاقانهاي فوق بسيار دقيق و از مواد پيشرفته و خاصي ساخته شده اند تا بتوانند سرعت و حرارت شفت را کنترل نمايند. ياتاقانهاي توپي باعث مي شوند که شفت با اصطکاک کمتري بچرخد و همچنين اين نوع ياتاقانها به ما اجازه مي دهد تا از شفتهاي کوچکتر و سبکتر استفاده نمائيم که امر فوق باعث مي شود تا توربين گاز با شتاب بيشتري چرخيده و نيروي اينرسي آن کاهش يابد.
د) استفاده از توربوشارژرهاي ترتيبي (Sequential Turbocharger):
برخي از موتورها از دو توربوشارژر با اندازه مختلف استفاده مي کنند که توربوشارژر کوچکتر در دور پائين موتور تا پس افت را کاهش دهد استفاده دارد اما توربو شارژر بزرگتر در دورهاي بالاتر موتور که نياز به تقويت و حجم بيشتري از هوا داريم کاربرد دارد. اين نوع توربوشارژر در ب.ام.و سري ۵ مدل ۵۳۵d استفاده شده است.
● مکانيزم کنترل توربين گاز (Waste Gate):
بسياري از توربوشارژر خودروها يک سوپاپ بايپس يا گذرگاه فرعي(Waste Gate) دارد که باعث مي شود در توربوشارژرهاي کوچک ميزان چرخش آنها از حد مجازي تجاوز نکند. در واقع سوپاپ بايپس فشار داخل توربين گاز را حس کرده و اگر فشار آن بالا باشد سوپاپ فوق باز شده و مقداري از گاز را به خارج از محفظه توربين گاز هدايت مي کند تا اين که فشار به ميزان مطلوبي برسد.
● کولر داخلي (Inter Cooler):
همان طور که مي دانيد زماني که هوا فشرده مي شود آن گرم شده و منبسط مي شود اما هدف از استفاده توربوشارژرها افزايش ميزان چگالي ورودي به موتور (تعداد بيشتري از مولکولهاي هوا) مي باشد. به همين خاطر از کولرهاي داخي استفاده مي کنند تا هواي فشرده خروجي از کمپرسور را خنکتر کند تا ميزان چگالي آن افزايش يابد.
ب) سوپر شارژ (Supercharge)
ساختار موتورهاي سوپر شارژ مشابه توربو شارژ است با اين تفاوت که در سوپر شارژها توربين وجود ندارد و کمپرسور قدرت خود را مستقيما (با استفاده از تسمه يا زنجير) از موتور گرفته و هواي ورودي به سيلندر را فشرده مي کند.
با اين که استفاده از سوپر شارژها مقداري از قدرت موتور را ميگيرد اما در موارد خاص که ايجاد سرو صداي کمتر مهم بوده يا قيمت تمام شده از اهميت بيشتري برخوردار است يا فضاي کمي در محفظه موتور موجود باشد از سوپر شارژ استفاده مي کنند.
در مجموع با توجه با اين که توربو شارژها از انرژي گاز خروجي که بلا استفاده است, استفاده مي کنند از بازده بهتري برخوردار ميباشند.

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 ...

امروزه بر روي اينترنت صدها ميليون صفحه حاوي اطلاعات وجود دارد. کاربران اينترنت با آگاهي از آدرس يک سايت ، قادر به اتصال به سايت مورد نظر و استفاده از ...

موتورهاي دوراني (وانکل) زير مجموعه موتورهاي احتراق داخلي مي باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهاي رايج پيستوني کاملاً متفاوت است. در موتورهاي پيستوني ي ...

موتور هاي چند فاز موتورهاي چند فازه موتورهاي متناوبي هستند که به صورت دو يا سه فاز کار مي کنند . هر دو از لحاظ ساختماني مشابه بوده و فقط اتصال داخلي ک ...

يکي از بهترين تعريف هايي که از مهندسي برق شده است, اين است که محور اصلي فعاليت هاي مهندسي برق, تبديل يک سيگنال به سيگنال ديگر است که البته اين سيگنال ...

موتورهاي دوراني (وانکل) زير مجموعه موتورهاي احتراق داخلي مي باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهاي رايج پيستوني کاملاً متفاوت است. در موتورهاي پيستوني ي ...

هواپيماي مسافربري منطقه اي، هواپيمايي است کوچک براي حمل ۳۵ تا ۱۰۰ نفر مسافر از يک منطقه به منطقه اي ديگر که براساس بهترين کارايي(اقتصادي، عملکرد) طراح ...

دانلود نسخه PDF - موتورهاي توربو شارژ