مقالات
در حال خواندن
راهکار های افزایش راندمان موتور خودرو قسمت دوم
0

راهکار های افزایش راندمان موتور خودرو قسمت دوم

توسط محسن نادری۱۵ بهمن, ۱۳۹۵

بخش دوم: سیستم های پرخوران

همانطور که در بخش قبلی بیان شد (قسمت اول مقاله)، سیستم های پرخوران از توربوشارژر، سوپرشارژر یا ترکیبی از آنها استفاده می کنند. برای درک بهتر این سیستم ها، لازم است که خصوصیات فنی هر کدام از این سیستم ها شرح داده شوند.

توروبوشارژر:

توربوشارژر عبار است از یک توربین هوا که بصورت مستقیم به یک کمپرسور متصل شده است. نحوه ی نصب آن به این صورت است که مجرای خروجی دود از منیفولد را به ورودی توربین توربوشارژر متصل کرده سپس خروجی توربین را به کاتالیزور در سیستم اگزوز وصل میکنیم. همچنین فیلتر هوا را به مجرای ورودی کمپرسور متصل کرده و خروجی آنرا به منیفولد گاز متصل میکنیم.

عملکرد موتور توربوشارژ

عملکرد موتور توربوشارژ

گاز های حاصل از احتراق دارای دما و سرعت بسیار زیادی هستند. به عبارت دیگر از دیدگاه ترمودینامیکی این گاز ها دارای انرژی در دسترس بسیار زیادی هستند که می توان از آنها برای انجام کار استفاده کرد. این گاز ها پس از ورود به محفظه توربین از میان پره های توربین گذشته و شروع به چرخاندن محور توربین میکنند. در سوی دیگر محور، پره های کمپرسور قرار دارند که در اثر چرخش ایجاد شده، هوا را از قسمت فیلتر مکیده، فشرده کرده و به سمت منیفولد گاز هدایت میکند.

میزان انرژی دریافتی و کار خروجی این سیستم ها بسته به هندسه ی سیستم متفاوت است اما نسبت ها تقریبا ثابت هستند. برای مثال یک توروبو شارژر کوچک نصب شده روی یک موتور بنزینی با حجم ۱۸۰۰ سی سی و توان ۷۰ اسب بخار، مقدار ۱۵ اسب بخار از توان تولیدی موتور را مصرف کرده و در مقابل ۵۰ اسب بخار توان تولید میکند. یعنی ۳۵ اسب بخار توان خالص تولید شده و توان نهایی موتور می شود ۱۰۵ اسب بخار.

توربو شارژر ها راندمان خوبی دارند، اما توان خروجی آنها محدود است و از مقدار مشخصی به بعد راندمان آنها شدیدا کاهش میابد. در ضمن لازم به ذکر است که توربوشارژر برای رسیدن به راندمان نهایی خود در هر دور موتور، به مقداری زمان نیاز دارد. به عبارت دیگر پاسخ دهی توربوشارژر با تاخیر همراه است.

سوپرشارژر:

مکانیزم کلی سوپر شارژر مشابه توربو شارژر بوده و با افزایش فشار هوای ورودی به موتور، راندمان را افزایش می دهد. در سوپر شارژر ها انرژی مورد نیاز برای راه اندازی کمپرسور مستقیما از محور خروجی میل لنگ و توسط سیستم تسمه و پولی تامین می شود. سوپر شارژر ها معمولا توان خروجی بیشتر از توربوشارژر ولی راندمان کمتری دارند. برای مثال در همان موتور مطرح شده در قسمت توروبوشارژر، یک سوپر شارژر حدود ۳۰ اسب بخار از توان موتور را مصرف میکند و در مقابل ۷۰ اسب بخار توان به موتور تحویل می دهد.

 

سوپر شارژر اسکرو نصب شده روی خودروی شرکت فورد

سوپر شارژر اسکرو نصب شده روی خودروی شرکت فورد

سوپر شارژر ها نسبت به توربوشارژر ها توان خروجی بیشتری دارند، اما این توان بیشتر در سرعت های بالای موتور محقق می شود و در دور موتور های پایین توان زیادی از موتور گرفته شده و نسبتا توان کمتری برای موتور تولید می شود. مزیت ویژه سوپر شارژر ها نسبت به توربو شارژر ها این است که در این سیستم ها، به محض افزایش دور موتور، فشار را افزایش می دهند. به عبارت دیگر سوپر شارژر ها در پاسخگویی به تغییرات دور موتور تاخیر بسیار کمی دارند.

سوپر شارژر های مورد استفاده در اتومبیل ها عبارت اند از

۱.     سوپر شارژر های پره ای (Vane Superchargers)

۲.     سوپر شارژر های پیچی (Screw Superchargers)

۳.     سوپر شارژر های مکشی (Blown Superchargers)

در این بین سوپر شارژر های اسکرو بیشترین استفاده را دارند.

 

سیستم های پرخوران ترکیبی:

همانطور که مشاهده شد، هرکدام از سیستم های معرفی شده دارای معایب و محاسنی بودند. برای داشتن یک سیستم پرخوران ایده آل از ترکیب توربوشارژر و سوپر شارژر استفاده می شود.

بدین منظور معمولا از یک توروبو شارژر با توان خالص پایین تر و راندمان بالا به همراه یک سوپر شارژر با نسبت تراکم پایین تر و فشار کاری بالا استفاده می شود. هوا از سیستم فیلتر به کمپرسور توروبو شارژر وارد شده و پس از افزایش فشار به سمت سوپر شارژر هدایت می شود. سپس از خروجی سوپر شارژر به منیفولد گاز وارد می شود.

این سیستم ترکیبی با دریافت توان نسبتا کمی از موتور، توان خروجی قابل ملاحظه ای بدست می دهد.

اینترکولر(Intercooler)

یکی از معایب سیستم های پرخوران این است که در اثر افزایش فشار هوای ورودی به موتور، دمای هوا افزایش پیدا کرده و در نتیجه راندمان حرارتی موتور کاهش پیدا میکند. برای رفع این مشکل از سیستم اینتر کولر استفاده می شود. در این سیستم هوای خروجی از مجموعه سیستم پرخوران، قبل از ورود به منیفولد گاز، از داخل یک تبادل کننده گرما گذشته و دمای آن به میزان قابل توجهی کم میشود. سپس این هوای خنک و پر فشار، به محفظه احتراق وارد شده و توان زیادی تولید می کند.

مولف: مسعود سلیمانی

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محسن نادری
دانشجوی مهندسی مکانیک - برنامه نویس و کارشناس امنیت شبکه

پاسخ بدهید