شناخت سیستم های توربو شارژر

شناخت سیستم های توربو شارژر

 

قسمت اول

همزمان با رشد تکنولوژی، صنعت خودرو نیز متحول شد. از جمله تحولات در این صنعت را می توان در زمینه رشد و توسعه موتورها مشاهده کرد. تلاش های زیادی در زمینه افزایش قدرت موتور در جهان صورت گرفته است که بسته به نوع کاربرد و موارد استفاده موتور اولویت طراحی موتور بر روی دور موتور و یا گشتاور آن قرار می گیرد.

امروزه در موتورهای خودروهای سواری طراحی بر اساس دور بالا صورت می گیرد. همچنین در طراحی اینگونه موتورهای احتراق داخلی تمام تلاش طراح افزایش راندمان حجمی موتور می باشد. این مهم از آنجا اتفاق می افتد که بدانیم یک موتور باحجم معین الزاما نمی تواند با تمام ظرفیت اسمی فعالیت داشته باشد، چرا که عوامل مختلف در طراحی موتور وجود دارد که مانع از دستیابی موتور به ماکزیمم ظرفیت می شود. با یک مثال ساده بخشی از این مشکلات را بررسی می کنیم:

فرض می کنیم یک سرنگ معمولی در اختیار داریم. پیستون این سرنگ را با سرعتهای مختلف از هوا پر می کنیم و سعی میکنیم میزان مقاومت هوا را زیر دست حس کنیم. یک بار دیگه این آزمایش را با آب انجام بدیم و حس خودمون رو از میزان مقاومت آب و هوا زیر دست مقایسه کنیم. متوجه می شویم که نوع سیال در میزان مقاومت ورود و خروج سیال به محفظه سیلندر تاثیر بسزایی دارد. حالا اگر فرض کنیم که سیلندر ما به جای یک دریچه جهت ورود و خروج سیال، دارای دو مجرا باشد، در سرعتهای بالا محفظه سیلندر ما بهتر از قبل پر و خالی می شود. به عبارت دیگر لختی یا اینرسی سیال عامل و همچنین اصطکاک، ممانعت کمتری در ورود و خروج از خود نشان می دهد و سیستم فرضی ما کمتر دچار واماندگی می شود.

حالا فرض کنید موتوری چهار سیلندر با حجم تقریبی دو هزار سی سی داشته باشیم. اگر میزان مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور کمتر از این حجم باشد آنگاه راندمان حجمی کمتر از 100%  خواهد شد این امر مستقیما باعث کاهش راندمان یا توان موتور ما می شود. روشهای مختلفی جهت افزایش راندمان حجمی وجود دارد که از جمله روش های مرسوم استفاده از بیش خوران ها است. امروزه بیش خوران کردن موتور به دو طریق مرسوم است. سوپرشارژ و توربوشارژ. در هر دو سیستم، هوای ورودی در مجموعه ای به نام کمپرسور فشرده شده و پس از آن وارد موتور می شود. در این روش هوای مورد نیاز موتور با چگالی بالاتر و حجم ثابت تامین می گردد. نیروی کار لازم جهت انجام این کار و مکانیزم عملکردی، وجه تمایز این دو نوع سیستم است. در سیستم توربوشارژ نیروی لازم از گازهای حاصل از احتراق دریافت می شود اما در سیستم سوپرشارژ نیروی کار مستقیما از موتور دریافت می شود. در حال حاضر استفاده از هر دو نوع سیستم بیش خوران در صنایع خودروسازی مرسوم است. هر یک از این سیستمها معایب و محاسن مخصوص به خود را دارد که در جای خود قابل تامل و بررسی است. برخی از شرکتهای مطرح در زمینه توسعه تکنولوژی موتور، در آخرین متدهای طراحی خود استفاده از هر دو نوع سیستم بیش خوران را توام با یکدیگر و با هدف پوشش دادن معایب هر یک از این سیستم ها به تنهایی در دستور کار خود قرار دادند. نتیجه ای که فوق العاده عالی و باورنکردنی بود.

استاندارد آلایندگی اتحادیه اروپا میزان بیشینه مجاز برای انتشار گازهای آلاینده خودروهایی که در کشورهای اتحادیه اروپا فروخته می‌شوند را تعیین می‌کند. یکی از راهکارهای تولید کنندگان صنعت خودرو در راستای نیل به توان بالا و همچنین پاس کردن استاندارد آلایندگی توام با یکدیگر استفاده از موتورهایی  با حجم کم و راندمان بالا  بوده است که در دستور کار اکثر خودروسازان قرار گرفته است. لزوم دستیابی به این مهم استفاده از تکنولوژیهای روز است. دو موتور EF7 با تنفسهای طبیعی، بیش خوران و دوگانه سوز را در جدول زیر با یکدیگر مقایسه می کنیم:

با نگاهی به جدول مشخصات  و مقایسه ماکزیمم توان و گشتاور این دو نوع موتور، متوجه بازدهی بالا در استفاده از این تکنولوژی خواهیم شد.

 

 

نوع موتور	EF7 NA	EF7 Dual Fuel	EF7 TC
حجم موتور	1.7	1.7	1.7
حداکثر قدرت موتور	115 اسب در دور 6000	113 اسب دردور 6000	150 اسب در دور 5500
حداکثر گشتاور موتور	159 نیوتن متر در دور 3500 تا 4000	155 نیوتن متر در دور 3500 تا 4000	215 نیوتن متر در دور 2200 تا 4800
حداکثر قدرت موتور دوگانه سوز	-	100 اسب دردور 6000	-
حداکثر گشتاور موتور دوگانه سوز	-	136 نیوتن متر در دور 3500 تا 4000	-
تعداد سیلندر	چهار سیلندر خطی	چهار سیلندر خطی	چهار سیلندر خطی
نسبت تراکم	11	11	9.6
کورس/قطر داخلی	85 میلیمتر/ 78.6 میلیمتر	85 میلیمتر/ 78.6 میلیمتر	85 میلیمتر/ 78.6 میلیمتر
تعداد سوپاپ	16 سوپاپ	16 سوپاپ	16 سوپاپ
نوع سوخت	بنزین بدون سرب با اکتان 95	بنزین بدون سرب با اکتان 95/CNG	بنزین بدون سرب با اکتان 95
سیستم سوخت رسانی	چند نقطه ای با پاشش الکترونیکی	چند نقطه ای با پاشش الکترونیکی	چند نقطه ای با پاشش الکترونیکی
استاندارد آلایندگی	یورو4	یورو4	یورو4
مصرف ترکیبی	7.49Lit/100km	7.54Lit/100km	7.33Lit/100km

 

در گام نخست اجزای اصلی این سیستم را بشناسیم و این شناخت را پیش نیاز نکاتی بدانید که میخواهیم با بیان آنها به شما کمک کنیم تا از سیستم توربو شارژر خود به بهترین شکل استفاده و محافظت کنید:

 

مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده یک توربو شارژر عبارتند از :

1. هوزینگ

پوسته بیرونی توربوشارژر که فرم کلی این قطعه را تشکیل می‌دهد و سایر اجزا را درون خود نگاه می‌دارد، هوزینگ نام دارد.

2.  پره‌های چرخان  یا بلیدها

تیغه‌ها و پره‌های کمپرسور و توربین به منظور فشرده‌سازی هوا با استفاده از انرژی گازهای خروجی طراحی شده‌اند. عواملی همچون نوع طراحی، سایز و فرم این تیغه‌ها بر شدت جریان هوا و همچنین نسبت فشار و در نهایت راندمان کمپرسور تاثیرگذار هستند. از ویژگیهای این تیغه‌ها سازگاری کامل با دیگر اجزای این سیستم است.

3.  شفت یا محور اتصال‌دهنده

این محور در میان بلبرینگ‌ها یا یاتاقان‌های روغنکاری شونده نصب شده و تیغه های کمپرسور و توربین را به یکدیگر متصل می‌کند.

4.  یاتاقان‌ها

این یاتاقان‌ها بر روی شفت اصلی نصب می شود و توسط روغن موتور روانکاری می‌شوند. فیلم روغن مابین یاتاقانها تشکیل می شود.

5. بلبرینگ‌های شفت

این بلبرینگ‌ها نیروهای محوری وارده بر شفت را تحمل می‌کنند

6. مکانیکال سیل یا آب ‌بندها

این آب‌بندها بیشتر شبیه به رینگ پیستون هستند و موجب عدم نشتی روغن از کمپرسور و یا توربین خواهند شد.

 

 

سوالات متداول

گالری تصاویر