موتور دورانی (وانکل بخش دوم)

 

موتور دورانی (وانکل)

 

                                          میپردازیم به چهار مرحله ی موتور

 

                                 

 

 

مکش:

 فاز مکش از زمانی آغاز می شود که يکی از تيغه های روتور از روی پورت مکش بگذرد و پورت مکش در برابر محفظه سيلندر و روتور واقع شود, در اين هنگام حجم محفظه کمترين مقدار خود می باشد. با حرکت روتور حجم محفظه منبسط شده و فرآيند مکش انجام میگیرد و در پی آن سوخت و هوای آمیخته شده به داخل اتاقک کشيده می شود.

  هنگامی که تيغه دیگر روتور از روبروی پورت ورودی می گذرد بدنه بصورت کامل نشت بندی می شود تا فرآيند تراکم آغاز گردد.

                            

 

تراکم:

  با ادامه حرکت روتور درون اتاقک, حجم سوخت و هوا کوچکتر و فشرده تر می گردد. زمانی که سطح روتور در اين حجم بسوی شمع می چرخد حجم مربوطه به کمترين مقدار خود نزديک می شود و اين درست هنگامی است که با جرقه شمع احتراق آغاز می گردد.

                      

 

طريقه محاسبه نسبت تراكم در موتور وانكل:

در موتور دورانی (وانكل) نسبت تراكم با تغيير شكل هندسي اتاقک، روتور و ميل لنگ و تجربه های گوناگون بدست مي آيد. نسبت تراكم موتور وانكل بر اساس طراحی اندازه شعاع روتور و اندازه خارج از مركز بين محور ميل لنگ و محور روتور می باشد.                             

اين نسبت تراكم در حدود موتورهاي پيستوني جديد و بين 1: 5/8 تا 5/10 است و محدوديت استفاده از بنزين با اكتان بالا همانند موتورهای پيستونی با افزايش نسبت تراكم در وانكل مطرح نمی باشد.

در موتور دورانی (وانكل) Audi – Nsu مدل R080 با حجم مفيد  87/994 در دور RPM 5500 قدرت hp 130 و نسبت تراكم آن /1 : 9 می باشد.

در موتور مزدا مدل R100 حجم مفيد موتور 4/983 است كه در دور RPM 7000 قدرتی معادل hp 100 با نسبت تراكم 1 : 4/9 توليد می كند.

احتراق:

  حجم اتاقک احتراق گسترده و دراز است بنابراين سرعت پخش آتش تنها با وجود يک شمع بسيار کم است و احتراق ناقصی بدست می دهد. از اين رو در بیشتر موتورهای دورانی از دو شمع در درازای اين بخش استفاده می شود. هنگامی که شمعها جرقه می زنند مخلوط سوخت و هوا فشرده شده و فشار بسيار بالايی را ايجاد می کنند که باعث تداوم چرخش روتور می گردد. فشار احتراق، روتور را در جهت خودش وادار به حرکت می کند و حجم ناحيه محترق شده، رفته رفته زياد می شود. در اينجاست که فرآيند انبساط و در نتيجه توان توليد می گردد تا جاييکه تيغه روتور به پورت خروجی برسد.

                            

 

. در موتور دورانی (وانكل) روتور ضمن چرخش بدور محور خود حركت انتقال هم انجام مي دهد، همانند گردش زمين بدور خورشيد كه در حال گردش بدور خود حول خورشيد هم مي گردد. مركز محور موتوربا مركز اتاقک بر هم منطبق است. ولي مركز بادامكهاي محور به اندازه e نسبت به مركز آن دو، خارج از مركز می باشد. در حقيقت وجود اختلاف مركز e باعث حركت انتقالی روتور در اتاقک و ايجاد تغيير حجم در آن می شود. در حالیکه روتور يك دور كامل در اتاقک گردش مي كند محور اصلی را سر دور می چرخاند. اين نسبت حركت ناشی از تأثير در حركت چرخشی و انتقالی روتور مي باشد. برای اصلاح حركت صحيح انتقالی روتور در اتاقک داخلی از روش چرخ دندانه هادی استفاده مي شود. چرخ دنده كوچك ثابت بوده و در روی درپوش کناری قرار می گيرد و كوچكترين تاثيری در تغيير نسبت حركت بين روتور و محور ايجاد نمی كند. چرخ دندانه روتور كه در درون می باشد با نسبت 3 و چرخ دندانه روی درپوش كه خارجی است با نسبت 2 ساخته می شود. بنابراين نسبت چرخ دندانه ها  است.

همانگونه كه گفته شد چرخ دندانه ها فقط به عنوان راهنمای روتور طرح گرديده است و اگر وجود نداشته باشد روتور تمايل دارد در محلی از تماس با اتاقک دوری كرده ودر موضعی ديگر در ديواره سيلندر فرو رود. بهتر است بدانيم كه بادامك خارج از مركز روي محور اصلی، روتور را به دور خود می چرخاند اما نمی تواند حركت خوبی به آن بدهد تا در همه زمانها رئوس روتور  با محيط اتاقک تماس داشته باشد.

 

تخليه:

   هرگاه تيغه روتور از پورت خروجی بگذرد، گازهای با فشار بالا رها شده و به سمت پورت خروجی جريان می يابند. با پیوسته حرکت کردن روتور حجم  فشرده تر می گردد و گازهای باقيمانده را به سوی پورت خروجی می راند. هنگامی که اين حجم به کمترين مقدار خود نزديک می شود، تيغه روتور در حال گذر از پورت ورودی است و در اين زمان سيکل جديد آغاز می گردد.

  يک مورد بسيار جالب در رابطه با موتورهای دورانی اينست که هر يک از سه سطح روتور هميشه در يک بخش سيکل درگير است. به عبارتی بهتر در هر دور کامل روتور، سه بار احتراق خواهيم داشت. اما به ياد داشته باشيد که در هر دور کامل روتور محور خروجی سه دور می چرخد و در نتيجه يک احتراق برای هر دور محور خروجی.

 

     

 

در يك موتور پيستونی مقدار فرصت تخليه دود را طرح بادامكها ميل سوپاپ معين مي كند اما در موتورهای دوزمانه دورانی (وانكل) اين عمل بوسيله موقعيت دريچه های روی اتاقک عمليات مشخص می گردد.

در موتور دورانی (وانكل) دريچه هاي ورودی و خروجی بطور دائم باز هستند و هر وجهی كه در مقابل اين دريچه ها واقع شود عمليات ورود و خروج گاز و دود فقط در آن وجه تحقق می يابد.

يكي از مزايای وانكل آن است كه فرصت هر مرحله از عمليات چهار زمان سيگل اتو زيادتر و در حدوده 270 درجه است. دور محور اصلی مرحله عمليات

 

 روغنكاري در موتور دورانی (وانكل)

از آنجا كه روغن موتور در موتور دورانی (وانكل) بطور مستقيم با دود و گاز سروکار ندارد بندرت آلوده شده و تعويض مرتب روغن چندان ضروری نمی باشد.

روغنكاری ياتاقانهاي موتور عيناً مانند موتورهاي پيستونی بوده و با روغن تحت فشار اويل پمپ انجام مي شود. شكل 207. ولی روغن كاری رينگها بصورت اختلاطی با بنزين می باشد، عيناً مانند موتورهای دوزمانه بنزينی.

روش ديگری برای روغن كاری رينگها وجود دارد. در اين روش روغن از میان محور اصلی به بخش خالی روتور رسيده و در اثر نيروی گريز از مركز و حركت پرتابی رينگها را روغنكاری می كند.

در روش سوم روغنكاری رينگها تزريقی بوده و روغن از دريچه ورودی گاز به موتور  تزريق مي شود ( مانند نوع اختلاطی ). در اين روش روغن تنظيم شده اي به محفظه عملياتی ارسال می گردد.

 

تفاوتها با موتور دیگر:

 1.کارکرد نرم و بدون لرزه:

    همه ی قطعات موتور دورانی بطور پيوسته در حال چرخش آن هم در يک جهت می باشد که در مقايسه با تغيير جهت شديد قطعات متحرک در موتورهای پيستونی از ارجحيت خاصی برخوردار است.موتورهای دورانی بدليل تقارن خاص قطعات گردنده دارای بالانس درونی است که هرگونه ارتعاشی را از بين می برد. همچنين انتقال قدرت در موتورهای دورانی نيز نرم تر است ؛ زيرا هر احتراق در درازای 90 درجه چرخش روتور انجام می شود. از آنجاييکه چرخش محور خروجی سه برابر چرخش روتور است پس هر احتراق در درازای 270 درجه چرخش محورخروجی انجام می گردد.اين يعنی يک موتور تک روتوره در سه ربع گردش محور خروجی خود قدرت انتقال می دهد؛ در مقايسه با موتور تک سيلندر پيستونی که احتراق در درازای 180 درجه از دو دور گردش ميل لنگ يا يک ربع گردش محور خروجی آن رخ می دهد.

 2.آهسته تر:

       از آنجاييکه گردش روتور يک سوم گردش محور خروجی آن است, قطعات اصلی موتور آهسته تر از قطعات موتورهای پيستونی حرکت می کنند. که اين موضوع قابليت اطمينان به اين موتور را بالا می برد.

چالشها در طراحی موتورهای دورانی:

 1. نوعاً ساخت موتورهای دورانی که بتواند استانداردهای آلودگی را پوشش دهد بسيار مشکل است. ( اما نه امکان ناپذير)

 2. هزينه ساخت آنها معمولاً بالاتر از موتورهای رايج پيستونی است؛ بيشتر به اين دليل که تيراژ توليد آنها نسبت به موتورهای پيستونی پايينتر است.

 3. مصرف سوخت اين گونه موتورها بالاتر از مصرف سوخت موتورهای پيستونی است زيرا مشکل کشيده بودن اتاقک احتراق و نسبت تراکم پايين اين موتورها راندمان ترموديناميکی آنها را محدود می کند.

 گرداورنده : میلاد منصوری

 

موتور دورانی (وانکل بخش یکم)

 

موتور دورانی (وانکل بخش یکم)

 

موتورهای دورانی (وانکل) زير مجموعه موتورهای احتراق داخلی می باشند. اما شيوه کار آنها با موتورهای رايج پيستونی کاملاً متفاوت است. در موتورهای پيستونی يک حجم يکسان و مشخص (حجم سيلندر) بصورت پی در پی تحت تأثير چهار فرآيند, مکش, تراکم, احتراق و تخليه قرار مي گيرد؛ حال اينکه در موتورهای دورانی هر کدام از اين چهار فرآيند در نواحی خاصی از محفظه سيلندر که تنها متعلق به همان فرآيند می باشد صورت می پذيرد. درست مانند اينکه برای هر فرآيند سيلندر مربوط به خودش را اختصاص داده باشيم و پيستون بصورت پيوسته از يکی به ديگری حرکت می کند تا چهار فرآيند سيکل اتو را کامل نمايد.

موتورهای دورانی که به موتورهای وانکل نيز معروف می باشند برای اولين بار به انديشه مبتکرانه دکتر فليکس وانکل (Felix Wankel) آلمانی در سال 1933 خطور يافت و در سال 1957 اولين نمونه اين نوع موتور ساخته شد.

در موتورهای دورانی, فشار ناشی از احتراق، نيرويی را بر سطح يک روتور مثلث شکل که کاملاً محفظه احتراق را نشت بندی کرده است، وارد می کند. اين قطعه (روتور) همان چيزی است که بجای پيستون از آن استفاده می شود.

روتور در مسيری بيضی شکل حرکت می کند؛ بگونه ای که هميشه سه راس اين روتور را در تماس با محفظه سيلندر نگه داشته و سه حجم جداگانه از گازها, بين سه سطح روتور و محفظه سيلندر ايجاد می کند.

 

قطعات يک موتور دورانی:

موتور های دورانی دارای سيستم جرقه و سوخت رسانی مشابه با موتورهای پيستونی می باشند. 

 

 

روتور:

روتور يک قطعه مثلث شکل با سه سطح برآمده يا محدب می باشد که هر کدام از اين سطوح همانند يک پيستون عمل می کند. همچنين هر کدام از اين سطح ها دارای يک گودی يا تورفتگی می باشد که حجم موتور را بيشتر می کند.

در راس هر وجه يک تيغه فلزی قرار گرفته که عمل نشت بندی سه حجم محبوس بين روتور و جداره سيلندر را بر عهده دارد. همچنين در هر طرف روتور ( سطح فوقانی و تحتانی) رينگ های فلزی قرار گرفته اند که وظيفه نشت بندی جانبی روتور را به عهده دارد.

روتور دارای چرخدنده داخلی در مرکز يک وجه جانبی می باشد؛ اين چرخدنده با يک چرخدنده ديگر که روی محفظه سيلندر بصورت ثابت قرار دارد درگير می شود و اين درگيری است که مسير وجهت حرکت روتور را درون محفظه  تعيين می نمايد.

 

محفظه سيلندر :

محفظه سيلندر تقريباً بيضی شکل است و شکل محفظه احتراق نيز بگونه ای طراحی شده است که همواره سه لبه روتور در تماس با ديواره محفظه قرار گيرد و سه حجم نشت بندی شده را بسازد.هر قسمت از اين محفظه به يکی از فرآيندهای موتور اختصاص خواهد داشت. ( مکش- تراکم - احتراق- تخليه)

پورتهای مکش و تخليه هر دو، در ديواره محفظه تعبيه شده اند. و سوپاپی برای اين پورتها وجود ندارد. پورت تخليه مستقيماً به اگزوز راه دارد و پورت مکش به دريچه گاز.

 

محور خروجی:

محور خروجی دارای يک برآمدگی مدور (بادامک) می باشد که خروج از مرکز نسبت به خط مرکزی دارد. هر روتور روی يکی از اين بادامکها سوار خواهد شد.اين بادامک همانند يک ميل لنگ در موتورهای پيستونی عمل می کند. از آنجاييکه اين بادامکها دارای يک خروج از مرکز مي باشند نيروی وارد از طرف روتور به اين بادامکها گشتاوری در محور ايجاد ميکند که باعث چرخيدن آن ميگردد.

 

رينگها:

اگر رينگهاي پيشاني را كه در رئوس روتور قرار دارند سخت بسازند تا سائيدگي كمتري داشته باشند در اينصورت محيط محفظه را خراش داده و ايجاد خطوط ناصافي مي كند.

البته راه حلهاي مختلفي براي مشكل فوق پيشنهاد گرديده است. مثلاً بعضي از كارخانه هاي اتومبيل سازي محيط محفظه را با پوشش سختي اندود مي كنند و برخي ديگر از رينگهاي سخت و كم اصطكاك استفاده مي نمايند.

رينگهاي روي روتور در معرض نيروهاي مختلفي قرار دارند. مثلاً نيروهاي گريز از مركز و جذب به مركز، نيروي فشار گاز و نيروي اصطكاك ناشي از مقاومت مسير حركت. از طرف ديگر موقعيت رينگهاي پيشاني دائماً در حال تغيير مي باشد. وقتي رأس روتور در روي بزرگترين و كوچكترين محور قرار دارد رينگ پيشاني عمود بر محيط محفظه مي باشد و در مواضع ديگر رينگها با زاوية غير 90 حركت مي كنند.

اخيراً مواد مختلفي براي ساختن رينگها به كار مي برند كه خاصيت روانكاري بهتري دارند مثلاً شركت مزدا از رينگهاي كربني استفاده نموده است و يا اخيراً مواد تركيبي بدست آورده اند كه با تزريق پودر آلومينيوم در مجاورت گرما پخته شده و جسم محكم كم اصطكاكي بوجود مي آيد( Sintering ) بعضي موقع هم از رينگ هاي سراميكي استفاده مي شود.

 

شكل وجايگاه رينگها درموتور

 

نحوه قرار گيری اجزاء کنار هم :

موتور دورانی بصورت لايه لايه مونتاژ ميگردد. يک موتور دو روتوره به پنج لايه اصلی تقسيم بندی ميشود که با يک رديف دايروی از پيچ های بلند کنار هم نگه داشته شده اند. آب خنک کاری درراهگاههای دورتادور قطعات جريان دارد.

 

لايه های اول و آخر دارای نشت بندی و ياتاقانهای مناسب جهت محور خروجی می باشد. آنها همچنين دو مقطع محفظه روتور را نشت بندی می کنند. سطح داخلی اين قطعات بسيار هموار است که اين خود به نشت بندی روتور متناسب با کارش کمک می کند. روی هر يک از قطعات دو انتها يک پورت ورودی تعبيه شده است.

يکی از دو قسمت انتهايی موتور وانکل دو روتوره

 

محفظه در بر دارنده روتورها. (به موقعيت پورت خروجی توجه کنيد)

لايه بعدی محفظه بيضی شکلی است که قسمتی از محفظه کل روتور می باشد اين لايه که در شکل زير نشان داده شده است دارای پورت خروجی می باشد.

در مرکز هر روتور يک چرخدنده داخلی بزرگ قرار دارد که حول يک چرخدنده کوچک ثابت روی محفظه موتور می چرخد. اين دو چرخدنده مسير حرکتی روتور را تعيين می کنند. همچنين روتور روی بادامک دايروی محور خروجی واقع شده و آن را به گردش در می آورد.

 

توليد توان:

موتورهای دورانی همانند موتورهای رايج پيستونی از سيکل چهار زمانه استفاده می کند. که به شکل کاملاٌ متفاوتی به خدمت گرفته شده است. قلب يک موتور دورانی روتور آن است، که بصورت کلی معادل پيستون در موتورهای پيستونی می باشد. روتور روی يک بادامک دايروی روی بزرگ محور خروجی سوار شده است. اين بادامک از خط مرکزی محور خروجی فاصله داشته و همانند يک ميل لنگ عمل می کند. چرخش روتور نيروی لازم جهت چرخش محور خروجی را تامين می کند. همزمان با چرخش روتور در محفظه, اين قطعه, بادامک را در يک مسير دايروی به حرکت در می آورد به قسمی که هر دور کامل روتور منجر به سه دور چرخش محور خروجی می گردد.

كارخانة مرسدس بنز در روي موتورهاي وانكل از روش انژكتوري استفاده مي كند. درنوع كاربراتوري از كاربراتورهاي دودهانه سولكس، وبر و هيتاچي استرامبورگ استفاده مي شود.

محل قرار گرفتن دريچه هاي ورودي وخروجي اثر مهمي در راندمان موتور دارد. كارخانه هاي اتومبيل سازي آلماني مانند NSU و بنز معتقد به دريچه هاي محيطي هستند كه در محيط محفظه ايجاد مي شود.

در حاليكه كارخانه هاي ژاپني مانند: Toyo Kogyo و مزدا نوع جانبي را ترجيح مي دهند و معتقدند كه دور آرام موتور با دريچه هاي روش درپوش، و نيز بازدهي در دوره هاي كم و تحت بار زياد بهتر انجام مي باشد.

بطور كلي دريچه محيطي براي موتور با دور زياد و دريچه جانب براي موتور با بار زياد مناسب است. سوخت موتورهاي وانكل مانند موتورهاي بنزيني است كه با 87 تا 91 درصد اكتان مي باشد.

اين موتور نياز به بنزين اصلاح شده با تترااتيل سرب كه محيط را آلوده مي سازد ندارد. آزمايش انجام شده در روي موتور مزدا نشان مي دهد كه بنزين با 67% اكتان راندمان بهتري را براي موتور بوجود مي آورد. در بعضي از موتورهاي وانكل سوخت گازوئيل نتيجة خوبي را نشان داده است.

حجم مفيد موتور وانكل مانند موتورهاي پيستوني يكي از عوامل مؤثر در قدرت محسبو مي شود. در موتور پيستوني حجم بالاي پيستون ها وقتيكه در نقطة مرگ پائين قرار دارند معادل حجمموتور محاسبه مي شود. البته برخي از طراحان حجم جابجائي محدود بين نقطة مرگ بالا و پائين را مبناي محاسبه قدرت به حساب مي آورند و عقيده دارند كه موتور بطور كامل از هوا و سوخت پر نمي شود لذا حجم مفيد مبناي عملي تري را ارائه مي دهد.

قدرت خروجي موتور وانكل مانند موتورهاي دوزمانه محاسبه مي شود. البته محاسبه حجم مفيد موتور وانكل پيچيده تر است.

ميدانيم كه در هر دور محور اصلي يك كار مفيد انجام مي شود مانند موتورهاي دوزمانه.

بنابراين در هر دور محور يك احتراق بوجود مي آيد.

قدرت يك موتور دو روتوري وانكل برابر يك موتور چهار سيلندر چهارزمانه مشابه از نظر حجم فيد مي باشد. انجمن مهندسين طراح معقد است كه حجم كل سيلندر موتو وانكل برابر است با دو برابر حجم يك محفظه ضربدر تعداد روتور. مثلاً هر گاه حجم يك محفظه 983 باشد، حجم مفيد كل موتور دو روتوري برابر است با:

3932=(تعداد روتور)2*983*2

 گرداورنده : میلاد منصوری

 

چگونگی کارکرد پرخوران پره ای

                                             

                                               پرخوران پره ای (توربو شارژرها)

 

هنگامی که مردم درباره ی خودروهای مسابقه یا خودروهای ورزشی با سرعت بالا گفتوگو می کنند، موضوع توربوشارژرها ظاهر می شود ،توربوشارژرها در موتورهای دیزل بزرگ هم وجود دارند،یک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزایش وزن آن زیاد می کند که مزیت بزرگی است و توربوشارژرها را مهم می کند

در این بخش یاد می گیریم که چگونه توربوشارژر قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد،همچنین یاد می گیریم پره های سرامیکی و یاتاقان های ساچمه ای چگونه به توربوشارژر کمک می کنند تا وظیفه اش را بهتر انجام دهد

توربوشارژرها یک نوع سیستم مکش هوا هستند که جریان هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند،مزیت این سیستم این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری به سیلندر وارد کند و هوای بیشتر به معنی سوخت بیشتر است،بنابر این انرژی بیشتری از هر انفجار به دست می آید،یک موتور با توربو شارژر در کل قدرت بیشتری از یک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،یعنی توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزایش می دهد

برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی  اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است،چون تئربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست

 

 

  اساس کار

راه قطعی برای بدست آوردن قدرت بیشتر از موتور افزایش مقدار هوا و سوختی است که می سوزد،یک راه برای انجام این کار اضافه کردن یا بزرگتر کردن سیلندرهاست،برخی زمانها این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است

توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه می دهند سوخت و هوای بیشتری بسوزاند،فشار نسبی ایجاد شده توسط توربوشارژر بین ٦تا ٨ پوند بر اینچ مربع است،از آن جایی که فشار جو در سطح دریا  ٧/١٤ پوند بر اینچ مربع است می توانید بفهمید که حدود ٥٠٪ هوای بیشتری وارد موتور می شود،بنابراین می توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بیشتری بدست آید،اما توربوشارژر کاملا ایده آل نیست و بین ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده می شود

یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود،موتور باید دود را با فشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود

 

 

در بلندیها

توربوشارژرها در بلندیها (بالاتر از سطح دریا) که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت روبرو می شوند چون موتور جرم کمتری از هوا را دریافت می کند،یک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما این کاهش قدرت خیلی کمتر است چون هوای رقیق تر راحت تر پمپ می شود

 

خودروهای قدیمی با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزایش می دهند تا مناسب افزایش هوای ورودی شود،خودروهای پیشرفته با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا تعیین کنند که نسبت سوخت و هوا درست است یا نه بنابراین در این سیستم نیز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودی خود به خود افزایش می یابد

اگر یک توربوشارژر با فشار بالا به یک خودروی انژکتوری بسته شود ممکن است کنترل کننده ی انژکتور اجازه ی ورود سوخت زیاد را ندهد ویا پمپ بنزین و تزریق کننده ها توانلیی رساندن این مقدار سوخت را نداشته باشند،در این حالت باید تغییرات دیگری اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد

 

 

چگونگی کارکرد

 

توربوشارژر به خروجی موتور متصل شده است،گازهای  خروجی از سیلندر توربین را می چرخانند که شبیه یک توربین گازی است،توربین توسط یک محور به کمپرسور که بین فیلتر هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند

گازهای خروجی از بین پره های توربین عبور می کنند و آن را می چرخانند،هر چه گازهای بیشتری خارج شود توربین سریع تر می چرخد

 

 

               

                                                    درون یک توربوشارژر

 

در سوی دیگر محوری که به توربین متصل است کمپرسور هوا را به سیلندر ها پمپ می کند،کمپرسور یک پمپ از گونه های گریز از مرکز است که هوا را از میانه پره ها می کشد و به بیرون پمپ می کند

  برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،بیشتر یاتاقانها در این سرعت خراب می شوند بنابراین بسیاری توربوشارژرها از یاتاقان های مایع استفاده می کنند،این گونه یاتاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این یاتاقان دو برتری دارد،یک اینکه محور و سایر بخش های توربوشارژر را خنک نگه می دارد،دوم اینکه محور بدون اصطکاک چندانی می چرخد

 

تقویت فشار بیش از اندازه

 

با هوای فشرده ای که توسط توربوشارژر به سیلندر پمپ می شود و فشرده شدن بیشتر توسط حرکت پیستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون زمانی شما هوا را فشرده می کنید دمای آن افزایش می یابد این دما ممکن است آنچنان افزایش یابد که سوخت پیش از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که این باعث کوبش موتور می شود،خودرو های دارای توربوشارژر اغلب باید از سوختی با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد باید نسبت تراکم موتور کاهش یابد تا کوبش نداشته باشد

 

نگاهی به طراحی

 

یکی از مشکلات اساسی توربوشارژرها این است که زمانی پدال گاز را فشار می دهید بلافاصله قدرت موتور را تقویت نمی کنند و چند ثانیه ای می کشد تا توربین به سرعت مورد نظر برسد.این باعث می شود هنگامی که گاز می دهید تاخیری را احساس کنید.ناگفته نماند زمانی توربو شارژر حرکت کرد خیزشی در خودرو ایجاد می شود.

یک راه برای کم کردن تاخیر توربوشارژر کم کردن اینرسی دورانی اجزای چرخنده ی آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.این باعث می شود توربین و کمپرسور زود تر سرعت بگیرند و زود تر تقویت کنند.یک راه مسلم برای کاهش اینرسی کوچکتر کردن توربوشارژر است.یک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهای پایین تر کار تقویت را انجام می دهد اما نمی تواند در دور موتورهای بالاتر که حجم زیادی از هوا به موتور می رود تقویت زیادی انجام دهد.همچنین خطر چرخش بسیار زود در دور موتورهای بالا که گازهای خروجی زیادی از توربین می گذرد نیز وجود دارد.

یک توربوشارژر بزرگ می تواند در دور موتورهای بالا تقویت زیادی انجام دهد اما به خاطر زمان زیادی که برای شتاب گرفتن توربین و کمپرسور سنگین تر آن لازم است تاخیر زیادی دارد.خوشبختانه چندین ایده برای غلبه بر این چالش وجود دارد.

بیشتر توربوشارژر ها یک دریچه ی هدر دارند که اجازه می دهد از توربوشارژرها ی  کوچکتری برای کاهش تاخیر استفاده شود،در حالی که نمی گذارد در دور موتور های خیلی بالا خیلی زود بچرخد.دریچه هدر سوپاپی است که اجازه می دهد گازهای سوخته شده از گذرگاه کناری از دور پره های توربین برود.

دریچه هدر فشار را حس می کند و اگر فشار خیلی زیاد شود که نشانه چرخش زیاد توربین است،مقداری از گازهای اگزوز را از کنار پره های توربین خارج می کند تا سرعت چرخش کمتر شود.

برخی توربوشارژر ها از یاتاقان های ساچمه ای بجای یاتاقان های روغنی استفاده می کنند،اما اینها یاتاقان های ساچمه ای معمولی نیستند بلکه یاتاقان های فوق دقیقی هستند که از مواد پیشرفته ای ساخته شده اند تا در سرعت و دمای توربو شارژر کار کنند.این یاتاقان ها به محور توربین اجازه می دهند با اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان های روغنی بچرخند،همچنین اجازه می دهند از محور کوچکتر و سبک تری استفاده شود که این باعث کاهش تاخیر می شود.

پره های سرامیکی توربین از پره های فولادی سبک تر اند که این باز هم باعث می شود توربین زودتر شتاب گرفته و زمان تاخیر کمتر شود.

برخی موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده می کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر می چرخد و دیرکرد را کم می کند در حالی که بزرگتر در دور موتور های بالا تر تقویت فشار بیشتری ایجاد می کند.

هنگامی که هوا فشرده شود،گرم می شود و زمانی گرم شود منبسط می شود.بنا بر این بخشی از تقویت فشار توربوشارژر ناشی از گرم شدن هوا پیش از ورود به موتور است،برای افزایش قدرت موتور باید مولکول های بیشتری وارد سیلندر شوند نه لزوما فشار بیشتر.

 

  

 

یک سرد کننده میانی یا خنک کننده هوا جزئی زیادی است که برخی زمانها شبیه رادیاتور است و هوا از درون و بیرون آن گذر می کند.هوای ورودی به موتور از گذرگاه درون خنک کننده عبور می کند در حالی که هوای خنک تر از بیرون توسط پروانه موتور به پره های خنک کننده دمیده می شود.

خنک کننده میانی قدرت موتور را افزایش می دهد زیرا هوای فشرده خارج شده از کمپرسور را پیش از ورود به موتور خنک می کند این بدان معنی است که اگر توربوشارژر در فشار ۷ psi  کار کند خنک کننده میانی هوای خنک تر با این فشار را وارد موتور می کند که چگال تر بوده و مولکول های بیشتری نسبت به هوای گرم دارد.

 گرداورنده : میلاد منصوری