PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : سوپر شارژ چیست؟ و شیوه عملکرد این وسیله چگونه است؟ (قطعات ماشین)


LOGAN
12-03-2009, 12:48 AM
در این مقاله به بحث درباره توربو شارژر می پردازیم.
توربوشارژر نوعي سيستم دمنده است كه هوا را با فشار زيادي به درون سيلندر مي دمد.

Marshal
12-09-2009, 04:26 PM
توربو شارژ چیست ؟ (قطعات ماشین)


28 مهر 1388 ساعت 22:36


http://www.mazdarotary.net/images/tech_pics/turbodiagram.jpg


اصول کار توربو بر اساس تغذیه بیشتر هوا به موتور است. برای مثال یک موتور فورد CVH1.6که در دو مدل معمولی و توربوشارژ تولید می شود. موتور معمولی 105 اسب نیرو دارد ولی موتور توربو فقط به واسطه نصب توربو 135 اسب نیرو دارد.
در این مورد با اضافه شدن توربو 30 اسب افزایش نیرو داریم. علت اینکه افزایش نیروی بیشتری نداریم این است که سطح فشرده سازی مورد استفاده کم است.
در یک موتور که به طور معمولی با فشار جو تغذیه می گردد فشار جو هوا را به میزان 14.7 پوند بر اینچ مکعب (1bar ) به درون موتور می راند.
به طور خلاصه اگر یک موتور در فشار 1اتمسفر 100 اسب نیرو داشته باشد با دو برار شدن فشار(1بار فشرده سازی در توربو) نیروی آن دو برار می شود. زیرا با این کار دو برابر هوا در سیلندر خواهیم داشت و می توانیم دو برابر سوخت بسوزانیم.
البته کارها به این سادگی هم نیست. با افزایش فشرده سازی بیشتر افزایش قدرت مورد توقع اتفاق نمی افتد زیرا در فشار بالاتر نیاز به سوخت غنی تر است و باید میزان تراکم موتور را کاهش داد و موارد دیگر...

توربوشارژ و نیتروس
توربو با اجبار موتور به تنفس بیشتر و سوراندن سوخت بیشتر نیروی بیشتر تولید می کند. توربو با نیرو گازهای خروجی کار می کند. توربو وسیله ای کاربردی هست اما یکی دو مشکل عمده دارد.

اگر توربین به اندازه کافی کوچک باشد که در دور پایین موتور به چرخش در آید در دور بالا به یک مانع تبدیل می شود که حداکثر قدرت را محدود می کند. زیرا اگر موتر موفق به خروج گاز های حاصل از سوخت نشود.....!

اگر توربین به اندازه کافی بزرگ باشد که در برابر حداکثر قدرت منطقی مانع نباشد آنگاه با مشکلی به نام واماندگی(lag) در دورهای پایین روبرو می شویم. به این علت که موتور در دور پایین گاز زیادی تولید نمی کند که توربین بزرگ را با سرعت مناسب به چرخش در آورد که فشار تولید شود. اما اگر بتوانید توربو را در دور پایین موتر به گردش با دور مناسب وادار کنید خود توربو فشار لازم برای تحریک بیشتر تولید خواهد کرد!

حال اگر ما مقدار بسیار کمی نیتروس را در دریچه سوخت(wot)تزریق کنیم موتور فوراً تولید نیرو خواهد کرد! و حتی در دور های پایین توربو شارژ سرعت می گیرد به علت گاز خروجی تولید شده! اکنون یک سنسور کوچک در ورودی سوخت افزایش فشار را متوجه شده و تزریق نیتروس را خاموش می کند. اکنون محرک خودبه خود پیش میرود. در عمل مقدار بسیار کمی نیتروس مصرف می گردد. نتیجه یک سیستم توربو بدون وامانگی هست حتی اگر از توربیهای عظیم استفاده شود.
انواع گوناگونی سیستم های تزریق نیتروس وتوربوشارژرهای عظیم برای کار باهمدیگر تولید می شود

یکی از مطمئن ترین راهها برای افزایش توان موتور ها، افزایش مقدار هوا و سوختی است که در سیلندرآنها می سوزد.برای این منظور افزودن تعداد سیلندرها یا بزرگ کردن هر یک از سیلندرها یکی از روش هاست اما در بعضی مواقع امکان این کار وجود ندارد. یک راه برای افزایش قدرت موتور که ساده تر و با صرفه تر نیز هست استفاده از توربو شارژردر موتوراست که بدون نیاز به تغییر در حجم و وزن موتورتوان آن را افزایش می دهد.درخودروهای پر سرعت مسابقه ای و سوپر اسپرت حتی خودروهای خانوادگی و سدان های پر قدرت نیز برای افزایش توان موتور از توربوشارژر استفاده می شود.

ساختار توربو شارژر:



یک توربو شارژر از 2 قسمت اصلی تشکیل شده است: توربین و کمپرسور(که توسط یک شفت به هم متصل اند).برای آشنایی با توربو شارژر، ابتدا باید واژه سوپر شارژر را تعریف کرد.سوپر شارژر یعنی تغذیه موتور با هوای از پیش کمپرس شده.یعنی هوای محیط مکیده و کمپرس شده و سپس به موتور فرستاده می شود.کمپرسور به طرق مختلفی به حرکت در می آیداز جمله از طریق چرخ دنده که در این حالت سوپرشارژر مکانیکی نامیده می شود. روش دیگر به حرکت در آوردن کمپرسور استفاده از انرژی ذخیره شده در گازهای اگزوز حاصل از احتراق در موتور است که در این حالت به آن توربو شارژر می گویند.

پس توربو شارژر در حقیقت توربینی است که بوسیله گازهای اگزوز به حرکت در آمده و یک کمپرسور گریز از مرکز را که توسط یک شفت به آن وصل شده است را می چرخاند.کمپرسور نیز هوا را از مرکز تیغه هایش به داخل کشیده و توسط پره های خود، در حین چرخش به بیرون پرتاب می کند.کمپرسور معمولا بین صافی و منیفولد هوای ورودی به موتور قراردارد.در حالی که توربین بین منیفولد هوای خروجی وانباره اگزوز قرار می گیرد.تمامی گازهای خروجی موتور (گازهای اگزوز) از محفظه توربین می گذرد و انبساط این گازهای تحت فشار بر پره های توربین عمل می کند و موجب حرکت دورانی آنها می شود. این گازها پس از گذشتن از توربین وارد اتمسفر می شوند.توربین صدای حاصل از گازهای اگزوز را نیز خفه می کند و به این ترتیب در اکثر موارد نیازی به استفاده از انباره اگزوز نیست.



به طور معمول توربو شارژها فشار هوا را به اندازه 6 تا 8psi فشرده تر می کنند.از آنجا که فشار معمولی اتمسفر 14.7 psi در سطح دریاست با این روش حدودا 50 درصد بیشتر هوا وارد موتور خواهد شد و افزایش بازدهی واقعی نیز بین 30تا 40 درصد است.

یکی از مزایای توربو شارژرها کمکی است که در ارتفاعات و مناطق مرتفع به موتور می کنند.موتورهای معمولی در ارتفاعات دچار کاهش شدید قدرت می شوند. زیرا برای هر مکش پیستون جرم کمتری از هوا را به داخل سیلندر می کشد و حتی در صورت افزایش مقدار سوخت پاشیدهشده به داخل سیلندر نیز به علت فقدان اکسیژن کافی ، احتراق کامل صورت نمی گیرد.بنابراین مساله رقیق بودن هوا موجب کم شدن قدرت موتور در این نقاط می شود که توربو شارژرها با کمپرس کردن و افزایش جرم هوای ورودی به موتور، این نقیصه را جبران می کنند

نوشته شده توسط SMA

Marshal
12-09-2009, 04:29 PM
توربو شارژرها چگونه کار می کنند؟

(ترجمه از داریوش رضایی میانرودی)




وقتی مردم درباره ی اتومبیل های مسابقه یا اتومبیل های ورزشی با سرعت بالا صحبت 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



http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-housing.jpg



در این مقاله یاد می گیریم که چطور توربوشارژر قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد،همچنین یاد می گیریم پره های سرامیکی و یاطاقان های ساچمه ای چطور 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 قذرت 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

اصول:
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،بعضی مواقع این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است



http://static.howstuffworks.com/gif/turbo.jpg


مکان توربوشارژر در خودرو




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 ارتفاعات:
توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه 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 مدرن با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا نعیین 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 اضافه 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





چگونه کار می کند؟
توربوشارژر به خروجی اگزوز 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 ***** هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند

http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-plumbing.gif

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

http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-parts.gif
درون یک توربوشارژر




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



http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-fins.jpg
پره های کمپرسور




برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت 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 توشط حرکت پیستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتی شما هوا را فشرده می کنید دمای آن افزایش می یابد این دما ممکن است آنقدر افزایش یابد که سوخت قبل 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.

Marshal
12-09-2009, 04:31 PM
ملاحظات طراحی

(ترجمه از داریوش رضایی میانرودی)





یکی از مشکلات اصلی توربوشارژرها این است که وقتی پدال گاز را فشار می دهید بلافاصله قدرت موتور را تقویت نمی کنند و چند ثانیه ای طول می کشد تا توربین به سرعت مورد نظر برسد.این باعث می شود وقتی گاز می دهید تاخیری را احساس کنید.در ضمن وقتی 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 سریع 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 عمل 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 سریع 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 سریع بچرخد.دریچه هدر سوپاپی است که اجازه می دهد گازهای اگزوز از گذرگاه جنبی از کنار پره های توربین عبور کند.


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.


بعضی 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.


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


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


http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-plumbing.gif




یک سرد کننده میانی یا خنک کننده هوا جزئی اضافی است که بعضی مواقع شبیه رادیاتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور می کند.هوای ورودی به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور می کند در حالی که هوای خنک تر از خارج 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 7 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.

Marshal
12-09-2009, 04:36 PM
How Turbochargers Work
مقاله و اصل مطلب به زبان انگلیسی از سایت مرجع
http://auto.howstuffworks.com/turbo1.htm


http://static.howstuffworks.com/gif/turbo-getty-2.jpg

Marshal
12-09-2009, 04:40 PM
سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟ بیل هریس(www.howstuffworks.com)
ترجمه: مصطفی حسن پناه
mhasanpanah @ gmail.com




از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-7.jpg

فوررد رنجر با یک سوپر شارژر زیر کاپوت
یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.
اصول سوپر شارژر ها
سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-3.jpg

یک سوپر شارژر دو پیچی
تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.
یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:


پیستون به سمت پایین حرکت می کند.
حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.

همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.

یک موتور ساده به علاوه ی سوپر شارژر
اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.
این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.
سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.
برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-6a.jpg

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.
اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.
اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.
در مرحله ی بعد انواع مختلف سوپر شارژر ها را بررسی می کنیم .

انواع سوپر شارژر
سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-1.jpg

سوپر شارژر اتون، یک سوپر شارژر روتز بهینه سازی شده

Marshal
12-09-2009, 04:41 PM
سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت. http://www.frequency.ir/article/4/super-charger-11.jpg
سوپر شارژر روتز
با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-8.jpg
یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک سوپر شارژر روتز
سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.
سوپر شارژر های دو پیچی
یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-5.jpg
سوپر شارژر دو پیچی
http://www.frequency.ir/article/4/super-charger-13.jpg
سوپر شارژر دو پیچی
آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

Marshal
12-09-2009, 04:42 PM
سوپر شارژر های مرکز گریز
یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-6.jpg
سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

http://www.frequency.ir/article/4/super-charger-12.jpg
سوپر شارژر مرکز گریز
سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.
http://www.frequency.ir/article/4/supercharger-4.jpghttp://www.frequency.ir/article/4/untitled000.jpg
هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با سوپر شارژر هم عرضه می شوند.
هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.
در بخش بعدی در مورد مزایا و معایب به کار بستن سوپر شارژر یاد خواهیم گرفت.
مزایا و معایب سوپر شارژر ها
بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.
http://www.frequency.ir/article/4/super-charger-10.jpg
یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

Marshal
12-09-2009, 04:43 PM
سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد. اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.
بزرگ ترین نقطه ی ضعف سوپر شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک سوپر شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون سوپر شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.
هم از توبره هم از آخور

Volkswagen اخیرا یک موتور Twinchargerدار را روی یک Golf GT.T عرضه کرده است. Twincharger هم از توربو شارژر و هم از سوپر شارژر بهره می برد. در دور های پایین سوپر شارژر هوا را به درون سیلندر فشار می دهد و گشتاور را ارتقا می بخشد و در دور های بالا وقتی گاز های اگزوز در مقادیر کافی تولید شدند، توربو شارژر تاثیر خود را آغاز می کند. GT که فقط در اروپا در دسترس است. در 7.9 ثانیه 62 مایل بر ساعت سرعت می گیرد. همچنین می تواند به 136 مایل در ساعت برسد در حالی که هنوز با هر گالن سوخت 39 مایل راه می پیماید.






سوپر شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای سوپر شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین سوپر شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.
علی رغم نقاط ضعف سوپر شارژر ها، سوپر شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. سوپر شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود.

Marshal
12-17-2009, 07:44 PM
مقاله مرتبط:

سوپر شارژ چیست؟ و شیوه عملکرد این وسیله چگونه است؟ (قطعات ماشین) (http://acoforum.org/showthread.php?t=223)

Marshal
12-17-2009, 07:46 PM
سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟
http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-7.jpg

از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.


یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.

تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر

سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-3.jpg

یک سوپر شارژر دو پیچی


تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.

اصول سوپر شارژر ها

یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:



حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.
هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.



همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.

اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.

این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.

سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.

برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-6a.jpg


سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.

اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.

اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.

Marshal
12-17-2009, 07:46 PM
انواع سوپر شارژر

سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-1.jpg

سوپر شارژر اتون، یک سوپر شارژر روتز بهینه سازی شده

سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.

http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-11.jpg

با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-8.jpg

یک هورد پیک آپ دهه 1940 با یک سوپر شارژر روتز

سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند. سوپر شارژر های دو پیچی

یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.

http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-13.jpg


سوپر شارژر دو پیچی

آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

سوپر شارژر های مرکز گریز

یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-6.jpg

سوپر شارژر مرکز گریز ProCharger D1SC

http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-12.jpg

Marshal
12-17-2009, 07:46 PM
سوپر شارژر مرکز گریز

سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.

http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-4.jpg http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-2.jpg


هر دوی مونت کارلو و مینی کوپر اس با سوپر شارژر هم عرضه می شوند.

هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.


مزایای سوپر شارژر ها

بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.
اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.
سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.
نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.
در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.
سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.


http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-10.jpg



یک سیستم ابتدابی برای یک هواپیما همراه یک سوپر شارژر مرکز گریز یا کمپرسور

سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.
اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.

Marshal
12-17-2009, 07:47 PM
معایب سوپر شارژر ها

بزرگ ترین نقطه ی ضعف سوپر شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک سوپر شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون سوپر شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.
سوپر شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای سوپر شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین سوپر شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.
علی رغم نقاط ضعف سوپر شارژر ها، سوپر شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. سوپر شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود.

Volkswagen اخیرا یک موتور Twinchargerدار را روی یک Golf GT.T عرضه کرده است. Twincharger هم از توربو شارژر و هم از سوپر شارژر بهره می برد. در دور های پایین سوپر شارژر هوا را به درون سیلندر فشار می دهد و گشتاور را ارتقا می بخشد و در دور های بالا وقتی گاز های اگزوز در مقادیر کافی تولید شدند، توربو شارژر تاثیر خود را آغاز می کند. GT که فقط در اروپا در دسترس است. در 7.9 ثانیه 62 مایل بر ساعت سرعت می گیرد. همچنین می تواند به 136 مایل در ساعت برسد در حالی که هنوز با هر گالن سوخت 39 مایل راه می پیماید. iran-eng.com

Marshal
12-17-2009, 07:47 PM
مقاله مرتبط:

توربو شارژ چیست؟ و شیوه عملکرد این وسیله چگونه است؟ (قطعات ماشین) (http://acoforum.org/showthread.php?t=222)

روابط عمومی آکو فروم
12-18-2009, 04:50 PM
توربوشارژر و صدمه به آن
http://i38.tinypic.com/nwzvhw.jpg

اغلب دیده شده که رانندگان به غلط هنگام خاموش کردن موتور ماشین الات با دادن گاز شدید انرا خاموش می کنند.این کار در عرض چند ثانیه منجر به صدمه جدی به توربو شارژرمی گردد.
زیرا با خاموش کردن ناگهانی دستگاه ؛توربو شارژر که دارای دور بسیار بالائی (بطور متوسط 100000 دور در دقیقه)نسیت به دور موتور(2000 تا حداکثر3200 دور در دقیقه)می باشد.ناگهان روغن آن که از موتور تغدیه می شود قطع شده و به علت دمای زیاد توربوشارژر؛ روغن خروجی آن که هنوزدر مجرای خروجی است تبدیل به روغن سوخته و یا ذغال کک coking شده و مجرای خروجی را می بندد. سپس با روشن شدن بعدی و مجدد موتور؛روغن ورودی که تحت فشار بوده راه خروج ندارد و به شافت توربوشارژر فشار وارد اورده و باعث لرزش شدید ان و انتقال ذغالهابه درون پوسته کمپرسور و شکستن پره آن و خراش پوسته می شود.
برای رفع این این مشکل بایستی رانندگان هنگام خاموش کردن دستگاه بگذارند موتور حداقل دو دقیقه به صورت دور ارام IDLE ودر جاکار کرده و سپس انرا خاموش کنند.

Marshal
01-09-2010, 04:25 PM
معرفی توربوشارژر و کاربردهای آن

سعید شادروانان، مصطفی خلیلی
اعضای گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا
دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات

مقدمه
در این مقاله به معرفی توربوشارژر و بررسی اصول عملکرد آن در موتورهای دیزلی و هواپیما پرداخته خواهد شد. درک صحیح عملکرد توربوشارژرها مستلزم شناخت طرز کار موتورهای چهار زمانه می باشد. لذا ابتدا بطور خلاصه عملکرد موتورهای دیزلی را ارائه کرده و کاربرد توربوشارژر را بررسی می نماییم.

معرفی توربوشارژرها و نحوه عملکرد آنها
استفاده از توربوشارژرها یکی از مؤثرترین راه های افزایش بازده در موتورهای توربین گازی می باشد. به منظور درک صحیح از نحوه عملکرد توربوشارژرها می بایستی ابتدا طرز کار موتور اتومبیل های مدرن را بررسی کنیم. این موتورها با نام مرسوم چهار زمانه شناخته شده و در هر چرخه کاری، پیستون چهار مرحله را طی می کند. زمانی که پیستون پائین می آید، در یک لحظه هوا از طریق دریچه ای به داخل سیلندر وارد می شوند و وقتی که پیستون برمی گردد، دریچه ها (سوپاپ) بسته شده و هوای درون محفظه احتراق با بالا آمدن پیستون متراکم می گردد. زمانی که پیستون به بالای سیلندر می رسد، با جرقه ی شمع، مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود.
http://samplic.googlepages.com/ASG-005.jpg


در صورتی که دبی ورودی به داخل سیلندر افزایش یابد و هوای فشرده تری وارد آن شود، احتراق و انفجار قوی تر و نیرومندتر خواهد بود. برای این منظور توربوشارژرها وارد سیکل کاری می شوند.
http://samplic.googlepages.com/ASG-006.jpg


توربوشارژرها بین سالهای 1909 تا 1911 توسط آلفرد.ج.بوچی توسعه یافتند. در طول جنگ جهانی اول برای نخستین بار از توربوشارژرها در هواپیما استفاده شد که موتور آنها طبق اصول موتورهای اتومبیل کار می کرد. مشکل اصلی در هواپیما زمانی بود که هواپیما در ارتفاع زیاد با هوای رقیق تر برخورد می کرد و دبی هوای ورودی به موتور کاهش می یافت، با نصب توربوشارژرها این مشکل حل شد. توربوشارژرها جهت مکش هوا به داخل موتور از کمپرسور استفاده می کنند و کمپرسور شرایط مناسبی را جهت انجام فرایند احتراق فراهم می کند. معمولاً گازهای خروجی از موتور به اتمسفر رانده می شود، اما موتورهایی که از توربوشارژر استفاده می کنند، گازهای خروجی به طرف توربین هدایت شده و باعث گردش توربین می شود. توربین بوسیله شفت به کمپرسور متصل است و گردش آن باعث گردش کمپرسور می گردد.
http://samplic.googlepages.com/ASG-007.jpg


در شرایط معمولی فشار هوا در سطح دریا Psi ۱۴/۷ می باشد و توربوشارژری که هوا را با فشار Psi 8 پمپ می کند باعث افزایش 54 درصدی هوای ورودی می شود.
طراحی و ساخت توربوشارژرها روندی پیچیده دارد. برای مثال، می دانیم که فشار مستقیماً با درجه حرارت عمل می کند. به طوری که هر چه فشار بیشتر شود حرارت نیز بیشتر خواهد شد. هوا توسط یک خنک کننده داخلی Intercooler چگالیده تر می شود. به این معنی که درصد مولکول های بیشتری در همان حجم از هوا وجود خواهد داشت. از آنجائی که توربوشارژر فشار هوا را تقریباً دو برابر می کند موجب دو برابر شدن درجه حرارت می شود. یکی از راه حل ها استفاده از خنک کننده داخلی می باشد که اساساً یک رادیاتور است. هوای متراکم شده که از توربوشارژر خارج می شود از میان لوله ای که توسط هوای مکیده شده موتور خنک شده، عبور می کند.
مشکل دیگری که توربوشارژرها با آن مواجه اند، واماندگی می باشد. این مشکل زمان کار توربوشارژر و هنگامی که دسته گاز فشرده شود اتفاق می افتد. توربین دارای وزن است و لذا در مقابل تغییر در حرکت از خود مقاومت نشان می دهد. پره کوچکتر توربین با اینرسی کمتر شاید مشکل را حل کند ولی مساحت کوچک پره توربین باعث می شود توربین در سرعت های پایین نچرخد. اگر چه پره های توربین بزرگتر تمایلی به توقف یک مرتبه ندارند اما در آنها مشکل وزن و اینرسی همچنان وجود دارد.
در اغلب موارد به منظور جلوگیری از پدیده واماندگی از توربوشارژرهای دو زنجیره ای استفاده می شود، که یک توربوشارژر کوچکتر جلوی توربوشارژر بزرگتر کار می کند. توربوشارژر کوچک، سرعتهای کمتر را پوشش می دهد و توربوشارژر بزرگ سرعت های بیشتر را.
راه دیگر غلبه بر این مشکل استفاده از توربین های با پره سرامیکی است که وزن کمتری دارند. لذا می توان توربین های بزرگتری را به کار گرفت طوری که در سرعت های بالا مقاوم باشند و در سرعتهای پایین مشکل واماندگی نداشته باشند.
http://samplic.googlepages.com/ASG-008.jpg


اصطکاک از دیگر مشکلات توربوشارژر است. شفت رابط قسمتهای دوار بایستی روغنکاری شوند و روغنکاری نیز مشکلات خاص خودش را از قبیل نوع روغن، حجم و زمان روغن کاری و درجه حرارت قابل قبول دارا است. می توان به جای روغن از بلبرینگ (Ball bearing) استفاده کرد. آنها طوری ساخته می شوند که در برابر درجه حرارتهای بالا مشکلی نداشته باشند. این یاتاقان ها آزادانه می چرخند و اصطکاک روی شفت را از بین می برند. اما هزینه آنها زیاد است و در سیستمهای با راندمان بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
موضوع مهم دیگر در توربوشارژرها مسئله تراکم است و اگر تراکم در هنگام ورود هوا به داخل محفظه احتراق از حد مطلوب بیشتر باشد باعث بالا رفتن فشار شده و ممکن است موتور از کار بیفتد.
http://samplic.googlepages.com/ASG-009.jpg



استفاده از توربوشارژر در موتورهای توربین گازی
استفاده از توربوشارژرها یكی از مؤثرترین راه های راه اندازی توربین های گازی آزمایشگاهی می باشد. از آنجا كه طراحی پره های توربین و كمپرسور و نحوه ساخت آنها فرایندی بسیار پیچیده و پرهزینه است، لذا تعداد بسیار محدودی از كشورهای صنعتی دنیا قادر به ساخت آنها می باشند. به همین خاطر مناسبترین گزینه ای كه بتوان آنرا جایگزین كمپرسور و توربین در موتورهای توربین گازی نمود، توربوشارژرها می باشند. توربین گاز ساخته شده با توربوشارژر، همه مشخصه های معمولی توربین گاز را نشان می دهد و بستر مناسبی جهت انجام آزمایش و كسب تجربه در عملكرد موتورهای توربین گاز و توربوجت میباشد. توربین گازهای اولیه كه با استفاده از توربوشارژر ساخته شدند، عملكرد مناسبی نداشتند ولی امروزه با بهبود روند طراحی قسمت های مختلف سیكل كاری آنها، عملكردی قابل قبول و مشابه توربین گازهای معمولی دارند. توربوشارژر از یك كمپرسور با صفحه ای آلومنیومی تشكیل می شود كه با یك توربین ستاره ای (رادیال ) كوپل می شود. بخش های دوار توربوشارژر جهت جلوگیری از ارتعاشات و قرار گرفتن در فركانس تشدید ( رزونانس ) بایستی كاملاً در تعادل دینامیكی باشند.

منبع (http://jet.blogfa.com/)
http://samplic.googlepages.com/ASG-010.jpg

Marshal
01-12-2010, 03:50 PM
توربو شارژر (مقاله اختصاصی به قلم جناب مهدی یار امیدی)

فایل ضمیمه پست با فرمت پی دی اف

LOGAN
01-15-2010, 09:40 AM
http://persiankhodro.googlepages.com/turbo-housing.jpg



http://www.bhk.ir/tur.jpg

روابط عمومی آکو فروم
02-08-2010, 11:19 AM
تفاوتهای توربوشارژر و سوپرشارژر


http://www.ridelust.com/wp-content/uploads/turbocharger.jpg
کار توربوشارژر و سوپر شارژر در اصل چیست؟
پمپهای دمنده ای هستند که با ترکیب سوخت و اکسیژن بیشتری را وارد سیلندرها می کند .
توربوشارژر یک پمپ گریز از مرکز است که بوسیله گازهای خروجی بدست امده از احتراق به کار می افتد ومخلوط بیشتری از هوا و سوخت را روانه موتور می کند که باعث فشار بیشتر و توان بالاتر موتور می شود .
در سوپرشارژر دو چرخ پره دار در دو سر یک محور نصب شده که یکی وظیفه توربین را ودیگری نقش کمپروسور را ایفا می کند به این صورت که دودهای حاصل از احتراق که در حال خارج شدن از موتور می باشند وارد توربین می شوند و آن را به گردش در می آورند از گردش حاصل کمپرسوری که در یک راستا بر روی یک محور قرار دارد به حرکت در آمده و هوای تازه را وارد کرده و آنرا فشرده می کند .
به علت فشار زیاد تقویتی وروردی که به وسیله توربوشارژر تولید می شود در بعضی از مواقع باعث تخریب و آسیب رسانی به اجزای موتور می شود که برای کنترل این امر توربوشارژرها مجهز به یک مجرای تخلیه می باشند این شیر کنترل کننده در هنگامی که فشار تقویت شده را به میزان وارد کرد دود حاصل را به جای هدایت به سمت توربین به خارج فرستاده و دورآن را کنترل می کند .
البته در موتورهای جدید که مجهز به ECUیا همان واحد کنترل الکترونیکی هستند این امر توسط سنسوری که در منیفولد بنزین وجود دارد کنترل می شود که این سنسور با اندازه گیری دقیقتری از افزایش فشار جلو گیری کرده و با انتقال سیگنال به ECU آن را کنترل می کند .
یکی از مشکلاتی که درکار توربو شارژر وجود دارد افزایش دما که خود باعث کندی در کار توربو شارژر می شود و برای جلو گیری از این امر از اینتر کولر که یک خنک کننده برای کاهش دمای هوای فشرده می باشد بهره گرفته می شود از مزایایی دیگر آن علاوه بر خنک کردن هوای ورودی پایین آوردن بار حرارتی موتور و همچنین کاهش دمای گازهای خروجی از اگزوز بوده که در مصرف سوخت کمک بسزایی می کند .
در توربو شارژرها پره های متحرکی وجود دارند که به نیاز موتور عمل باز وبسته شدن را انجام می دهند که در موتورهای که مجهز به ECUهستند این امر توسط سوپاپهای مغناطیسی کنترل می شوند و فرمان می گیرند از این رو با پایین بودن و بالابودن دور موتور پره هابازو بسته می شوند از مزایایی این مکانیزم تولید گشتاور بالادر سرعتهای پایین موتور و کاهش مصرف سوخت اشاره کرد .
سوپرشارژر با توربو شارژر تفاوت می کند و طرز کارشان با یکدیگر متفاوت است توربو شارژر با استفاده از گاز های خروجی کار می کند ولی سوپرشارژر به صورت مکانیکی با توسط تسمه یا زنجیر از میل لنگ مستقیم نیرو می گیرد که با وجود این امر با فشردن پدال گاز سوپرشارژر ها در موتورهای احتراق داخل توسط تسمه به حرکت در می آیند .
کوپلینگ سوپرشارژر هم می تواند ثایت و هم از طریق کلاچ فراهم می شود سوپرشارژر روتس دو روتر دارد و هر روتر دو یا سه بر آمدگی دارد که یا به حالت صاف یا حلزونی شکل می باشد روترها توسط چرخدنده به هم درگیر شده و به وسیله تسمه یا زنجیر از موتور نیروی حرکتی می گیرند که به علت کوچک بودن قطر چرخ دنده و چرخ تسمه سر سوپرشارژر دور آن سه تا چهار برابر موتور می شود استفاده از سوپرشارژر زمانی که موتور در زیر بار کامل قرار دارد باعث کاهش توان موتور می شود که برای بر طرف کردن این مشکل در اکثر سوپرشارژرها از یک کلاچ الکترونیکی بهره گرفته می شود که هماهنگ با فشار وارده به موتور حرکت کند .
در کل توربو شارژرها و سوپرشارژرها علاوه بر بالابردن توان خروجی موتور و بالابردن گشتاور آنها در مصرف بنزین و یا سوخت تاثیر مثبتی گذاشته واز فشار بالابر روی موتور نیز کاهش می دهد که خود این امر باعث پایین آمدن فرسودگی و عمر طولانی تر اجزای آن می شود البته نا گفته نماند که نصب و راه اندازی توربوشارژر و سوپرشارژر نیاز به علم بالا دارد و اگر در غیر زمانهایی که خود سازندگان اقدام به این امر می کنند بصورت آزاد و بدون اطلاعات لازم و با مارکهای متفرقه این کار را انجام دهیم با مشکلات فروانی و چه بسا خطر ساز مواجه می شویم .

Renault Logan
10-03-2011, 09:17 PM
اصول سوپرشارژرها


سوپرشارژر، وسیله تنظیم فشاری (افزایش فشار) است که باعث می‌شود هوا با فشاری بیشتر از فشار اتمسفر، به داخل محفظه تراکم موتور مکیده شود. توربوشارژرها نیز این کار را انجام می‌دهند. در واقع اصطلاح توربوشارژر همان کوتاه شده عبارت توربوسوپرشارژر است.
تفاوت بین توربوشارژر و سوپرشارژر در منبع تأمین انرژی آنهاست. توربوشارژرها، انرژی خود را از توربینی می‌گیرند که توسط جریان گازهای خروجی و تخلیه شده (از اگزوز خودرو) به چرخش در می‌آید. منبع تأمین انرژی سوپرشارژرها سیستمی کاملاً مکانیکی متشکل از تسمه یا زنجیره‌ای از چرخ دنده‌هاست که به وسیله میل‌لنگ موتور به حرکت در می‌آیند.
به‌طور معمول، چهار مرحله (کورس) در موتورهای درونسوز تعریف می‌شود که یکی از آنها، مرحله «مکش» است. سه گام این فرایند عبارتند از:
۱- پیستون در داخل سیلندر به طرف پایین می‌آید.
۲- خلاء ایجاد می‌شود.
۳- هوا در فشار اتمسفر، به داخل محفظه احتراق مکیده می‌شود.
هوای مکیده‌شده به داخل موتور، باید با سوخت ترکیب شود و در ادامه، مخلوط سوخت و هوا با جرقه‌ای محترق شود و طی واکنشی شیمیایی، انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی قابل استفاده تبدیل شود. جرقه، سبب اشتعال و انجام واکنش شیمیایی منجر به احتراق کامل می‌شود و انرژی زیادی آزاد می‌گردد. انرژی حاصل از احتراق، به سیلندرها منتقل شده و در داخل سیلندر، پیستون به سمت پایین رانده می‌شود و در نهایت، انرژی به چرخ‌ها منتقل می‌شود.
ممکن است میزان سوخت بیشتر، سبب انجام واکنش بهتر و سریع‌تر و در نهایت انرژی خروجی بیشتر شود، اما این امر به‌سادگی میسر نیست زیرا مخلوط هوا و سوخت باید به نسبتی صحیح وجود داشته باشد تا احتراق کامل صورت گیرد (معمولاً نسبت هوا به سوخت ۱۴ به ۱ است).
سوپرشارژرها، فرایند مکش را با فشردن هوا (با فشار بیش از فشار اتمسفر) بدون ایجاد خلاء انجام می‌دهند. این عمل، باعث افزایش مقدار هوای ورودی به محفظه می‌شود و توان موتور را ارتقا می‌دهد. سوپرشارژرها، به‌طور میانگین ۴۶ درصد از توان موتور و ۳۱ درصد از گشتاور خروجی آن را افزایش می‌دهند.

سوپرشارژر Twin-screw
در مکان‌های مرتفع که عملکرد موتور افت می‌کند و فشار زیادی به موتور وارد می‌شود (زیرا در این مکان‌ها میزان هوا کم و فشار هوا نیز کمتر است) سوپرشارژر با انتقال فشار بالاتر، باعث تقویت عملکرد موتور می‌شود. با استفاده از سوپرشارژرها، عملکرد بهینه موتور را در اختیار خواهیم داشت. برخلاف توربوشارژرها که از گازهای خروجی و تخلیه شده اگزوز برای ایجاد احتراق و درنهایت تأمین انرژی کمپرسور استفاده می‌کنند، سوپرشارژرها مستقیماً انرژی خود را از میل‌لنگ موتور تأمین می‌کنند.
مشابه اغلب سیستم‌های مکانیکی و مکانیزم‌های انتقال قدرت، در سوپرشارژرها نیز، از چرخ‌دنده و تسمه برای انتقال نیرو استفاده می‌شود. به طوری که این مکانیزم باعث چرخش روتور کمپرسور می‌شود. روتور کمپرسور در طرح‌های مختلفی وجود دارد، اما کار آن کشیدن هوا به داخل، فشردن و متراکم کردن هوا و انتقال آن به محفظه کوچکتر و در نهایت ارسال هوای فشرده به منیفولد یا محفظه مکش است، یکسان می‌باشد.
سوپرشارژرها ممکن است برای تنظیم فشار و رسیدن به فشار مناسب، به سرعت چرخش زیادی (حتی بیش از دور موتور) نیاز داشته باشند. در این حالت، چرخ‌دنده محرک سوپرشارژرها بزرگتر از چرخ‌دنده کمپرسور ساخته می‌شود. سوپرشارژرها می‌توانند سرعت‌های بیش از ۵۰ هزار تا ۶۵ هزار دور در دقیقه داشته باشند. سوپرشارژری که می‌تواند با سرعت ۵۰ هزار دور در دقیقه بچرخد، حدود ۶ تا ۹ Psi فشار بیشتر (نسبت به فشار اتمسفر) تأمین می‌کند و این یعنی حدود ۵۰ درصد انتقال هوای بیشتر به محفظه احتراق موتور.
هوا پس از تراکم و فشرده شدن، گرمتر می‌شود. بر اثر گرم شدن هوا، چگالی آن پایین می‌آید و نمی‌تواند برای احتراق مناسب باشد. یعنی از پتانسیل و توان کافی برای مشتعل شدن برخوردار نخواهد بود.
برای اینکه سوپرشارژرها با بالاترین ظرفیت و بیشترین بازده کار کنند، قسمت یا واحد شارژ مجدد در آنها تعبیه شده است که هوا را قبل از ورود به منیفولد، خنک می‌کند. به این بخش، اینترکولر می‌گویند. اینترکولر در دو طرح وجود دارد: ۱- هوا به هوا ۲- هوا به آب.
اینترکولر در هر دو طرح، مانند رادیاتور کار می‌کند که هوا یا آب با حرکت در مجموعه‌ای از لوله‌ها خنک می‌شود. در واقع، هوای گرم شده خارج از سوپرشارژر، وارد لوله‌های اینترکولر شده و خنک می‌شود. کاهش دمای هوا باعث افزایش چگالی و در نهایت وجود هوای بیشتر در محفظه احتراق می‌شود.

انواع سوپرشارژرها
سه نوع سوپرشارژر وجود دارد:
۱- Roots Supercharger یا شبه چرخ‌دنده‌ای (دنده مانند)
۲- Twin- Screw Supercharger یا دو پره‌ای
۳- Centrifugal Supercharger یا گریز از مرکز
فرق اساسی این سه نوع سوپرشارژر، در روش ارسال و انتقال هوا به منیفولد موتور است. نوع شبه چرخ‌دنده‌ای و دوپره‌ای از انواع مختلفی Meshing lobes (قطعات دنده یا پره مانند) استفاده می‌کنند. سوپرشارژرهای گریز از مرکز، از پروانه‌های دوران کننده‌ای استفاده می‌کنند که باعث مکش هوا به داخل می‌شوند.
تمامی انواع سوپرشارژرها در نهایت باعث تقویت و افزایش توان موتور می‌شوند، اما تفاوت قابل ملاحظه آنها در بازده آنهاست. هر کدام از انواع سوپرشارژرها، در اندازه‌های مختلف موجود بوده و بسته به کاربرد و استفاده خودرو در مسابقات ورزشی یا سرعت، انتخاب می‌شوند.

سوپرشارژر شبه چرخ‌دنده‌ای
در سوپرشارژر شبه چرخ‌دنده‌ای یا دنده مانند، با چرخش اجزای دنده مانند، هوا به درون محفظه داخلی مکیده می‌شود. با توجه به سرعت زیاد چرخش و کوچکی محفظه داخلی، هوا با فشار و سرعت بالا خارج می‌شود. سوپرشارژر شبه دنده‌ای مانند دمنده هواست و اغلب اصطلاح «دمنده هوا» را به عنوان معادل آن به کار می‌برند.
سوپرشارژرهای شبه چرخ دنده‌ای، معمولاً بزرگ و حجیم هستند و بالای موتور نصب می‌شوند. در بعضی از خودروها، به علت بزرگی اندازه، خارج از کاپوت خودرو نیز نصب می‌شوند.
این نوع سوپرشارژرها، دارای کمترین بازده هستند زیرا هم وزن زیادی را به خودرو اعمال می‌کنند و هم هوا را به صورت گسسته و ناپیوسته به منیفولد انتقال می‌دهند که در نتیجه انفجار و احتراق پیوسته ایجاد نمی‌شود.

سوپرشارژر دوپیچه‌ای
این نوع سوپرشارژرها از دو قطعه همانند و شبیه چرخ‌دنده مارپیچی ساخته شده‌اند که هوا با عبور از بین آنها متراکم می‌شود.
هوا در فضای بین روتورها محصور شده و از محفظه مخروطی شکلی خارج می‌شود، سپس به فضای کوچکتری فشرده و پمپ می‌گردد.
بازده این نوع سوپرشارژرها بیشتر، اما هزینه ساخت و قیمت آنها بالاتر است زیرا فرایند ساخت اجزای آن و روتور، به ظرافت و دقت بسیاری نیاز دارد. برخی انواع سوپرشارژرهای دوپره‌ای، در قسمت فوقانی موتور (مانند سوپرشارژرهای شبه چرخ‌دنده‌ای) نصب می‌شوند. این نوع سوپرشارژرها، نویز و سروصدای زیادی دارند زیرا هوای خروجی فشرده شده از قسمت خروجی، صدایی سوت‌‌مانند ایجاد می‌کند.

سوپرشارژر گریز از مرکز (Centrifugal Supercharger)
در این نوع سوپرشارژرها، از قطعه‌ای پروانه مانند که با سرعت بسیار بالا حول محور خود (مانند روتور) می‌چرخد، استفاده می‌شود. هوا توسط پروانه‌ دواری که با سرعت بسیار بالا می‌چرخد به محفظه کمپرسور مکیده می‌شود. هوای خروجی در این مرحله، دارای سرعت بسیار بالا، اما فشار پایین است. به وسیله دیفیوزری هوای سرعت بالا، فشار پایین به هوای سرعت پایین، فشار بالا تبدیل می‌شود. براثر برخورد مولکول‌های هوا به پره‌های دیفیوزر، هوا گرمتر و سرعت آن کمتر شده و فشار هوا افزایش می‌یابد.
سوپرشارژرهای گریز از مرکز، دارای بیشترین بازده در مقایسه با انواع مختلف سوپرشارژر هستند. این سوپرشارژرها، کوچک و سبک بوده و به جای بالای موتور در قسمت بالای آن نصب می‌شوند. همچنین، استفاده از این نوع سوپرشارژرها باعث مطلوب شدن صدای کارکرد موتور می‌شود. برخی سوپرشارژرها در تعمیرگاه‌ها و نمایندگی‌ها قابل نصب هستند. برخی از سازندگان خودرو، کیت مناسبی برای نصب سوپرشارژر پیشنهاد می‌کنند و برخی از سازندگان خودرو، بعضی از محصولات خویش را با سوپرشارژر عرضه می‌کنند.

مزایا، معایب و سیر تکاملی سوپرشارژرها
بزرگترین مزیت استفاده از سوپرشارژرها، افزایش توان و قدرت موتور است. براستی از بین سوپرشارژر و توربوشارژر کدام را انتخاب کنیم؟ این سؤال بسیاری از مهندسین و علاقه‌مندان به خودرو است.
نظرات مختلفی در مورد این دو سیستم و بهینه بودن هر یک، وجود دارد. برخی بر این باورند که توربوشارژر به دلیل استفاده از دود اگزوز که انرژی هدر رفته‌ای تلقی می‌شود، نسبت به سوپرشارژری که نیروی خود را از موتور خودرو می‌گیرد و خود باعث کاهش قدرت موتور می‌شود، بهتر عمل می‌کند. از طرف دیگر، وجود یک توربین درون اگزوز، خود باعث ایجاد فشار در تخلیه دود موتور می‌شود. از سوی دیگر به دلیل کم بودن فشار گازهای خروجی از اگزوز در دورهای پایین موتور، عملاً توربوشارژرها در دورهای پایین کارایی ندارند. این مورد باعث ایجاد تأخیر از زمان فشردن پدال گاز تا به کار بردن توربوشارژر می‌شود. به این تأخیر، Turbo Lag یا کاستی قدرت گفته می‌شود. البته این مورد با استفاده از دو توربین در مدل‌هایی از تویوتا، مزدا، سوبارو، آئودی و مرسدس، تا حدودی حل شده است. مشکل دیگر در مواردی بروز می‌کند که کمپرسور توربین، کوچک باشد. گرمای پروانه درون اگزوز به قسمت هوای ورودی منتقل شده و باعث گرم شدن بیشتر هوا می‌شود (فشرده شدن هوا نیز باعث افزایش حرارت آن می‌شود). از آنجا که هوای خنک برای سوختن در خودرو مناسب‌تر است، استفاده از یک اینترکولر در این سیستم‌ها ضروری است. در سوپرشارژرها نیز قبل از ورود هوا به سیلندرها از اینترکولر استفاده می‌شود. در گذشته، عملاً بیشتر توربوشارژر در خودروهای دیزلی استفاده می‌شد و در مورد موتورهای بنزینی تنها در مدل‌هایی از پورشه، ساآب و خودروی مسابقه‌ای، مورد استفاده قرار می‌گرفت. با پیشرفت علم و تکنولوژی و تغییرات جدید در این سیستم، خودروسازان در سال‌های اخیر برای موتورهای بنزینی خود به این سیستم روی آورده‌اند. از آن جمله به نظر می‌رسد رویکرد جدید مرسدس بنز، استفاده از توربوشارژر باشد زیرا در لیست موتور مدل‌های سری A و B جدید این شرکت، موتورهای بنزینی Turbo200 خودنمایی می‌کنند.

در مقابل، سوپرشارژر که چند سالی است در کلاس‌های SLR,E,C و SLK مرسدس و همچنین مینی‌کوپرها دیده می‌شود، به دلیل تأمین نیروی چرخنده از موتور، در هر لحظه با فشردن پدال در هر دور موتور قدرت لازم را به راننده ارائه می‌دهد. این سیستم همواره و در هر حالتی فعال است، یعنی زمانی که خودرو در جا کار می‌کند و یا با سرعت کم حرکت می‌کند، سوپرشارژر فعال می‌باشد. این مشکل، در سال‌های اخیر توسط مرسدس و با افزودن یک هرزگرد در پولی کمپرسور، حل شده است. مبحث کاهش قدرت موتور به خاطر تأمین نیروی کمپرسور سوپرشارژر نیز صحیح است، اما قدرتی که این سیستم تولید می‌کند، به مراتب بیشتر از نیرویی است که از موتور می‌گیرد و یا به اصطلاح هدر می‌دهد.
در هر شکل، مشکلات این دو سیستم طی سال‌های گذشته، در حال برطرف شدن است، اما به نظر می‌رسد آینده از آن سیستم‌هایی باشد که نیروی توربین خود را به صورت الکتریکی تأمین می‌کنند. این سیستم‌ها هم اینک با نام سوپرشارژر برای تیونینگ خودروها به کار برده می‌شوند.

نتیجه اینکه سوپرشارژرها به علت مزایای بیشتری که نسبت به توربوشارژرها دارند، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این قابلیت‌ها و مزیت‌ها عبارتند از:

- میزان تأخیر در سوپرشارژرها کمتر است. یعنی زمانی که پدال گاز را فشار می‌دهیم تا زمانی که واکنش مناسبی از موتور دریافت کنیم در سوپرشارژرها کمتر است، اما در توربوشارژرها این میزان تأخیر به سبب مکانیزم عملکرد آن که از گاز خروجی از اگزوز برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود، بیشتر است که در سوپرشارژرها هیچ تأخیری به این دلیل که حرکت خود را مستقیماً از میل‌لنگ موتور می‌گیرند، وجود ندارد.

- سوپرشارژرها در دور موتور پایین‌تر بازده بیشتری دارند. این امر باعث داشتن توان بیشتر در دور موتور پایین‌تر می‌شود. سوپرشارژرهای گریز از مرکز که دارای بیشترین بازده هستند، در دور موتور بالاتر توان بیشتری فراهم می‌کنند.

- نصب و راه‌اندازی توربوشارژر، به تغییرات گسترده و نصب قطعات مختلف روی سیستم تخلیه گاز خروجی از اگزوز نیاز دارد، اما سوپرشارژرها روی موتور یا کنار آن نصب می‌شوند. ارزان‌تر بودن، نصب آسان و تعمیر ساده، از دیگر مزایای استفاده از سوپرشارژرها، است.

- سوپرشارژرها بی‌نیاز از روغن‌کاری هستند، اما توربوشارژرها به مکانیزم روغنکاری نیاز دارند. توربوشارژرها نیاز به خنک شدن دارند و از روغنکاری و CoolDown استفاده می‌کنند. در کل، می‌توان نتیجه گرفت که در دمای یکسان، سوپرشارژرها عملکرد مناسب‌تری دارند.

- یکی از بزرگترین معایب سوپرشارژرها، محدودیت در مشخصه‌های فنی آنهاست. یعنی آنها تا حد معین و محدودی می‌توانند فشار هوا و در نهایت توان موتور را بالا ببرند زیرا میل‌لنگ که عامل حرکت آنهاست مقداری از توان موتور را مصرف می‌کند و مقداری انرژی تلف شده وجود خواهد داشت، سوپرشارژرها حدود ۲۰ درصد از توان خروجی موتور را می‌گیرند اما در حالت بهینه کارکرد، حدود ۴۶ درصد توان موتور را ارتقا می‌دهند.

در ضمن، به دلیل عملکرد مکانیزم و واکنش‌های داخلی سوپرشارژر، تنش اضافه‌ای به موتور وارد می‌شود. با وجود معایبی که در مورد سوپرشارژرها ذکر شد، کماکان استفاده از آنها به دلیل عملکردی که در افزایش توان موتور دارند و از نظر اقتصادی نیز به صرفه می‌باشند ، رایج است.
مطلب دیگه ای بود که شاید برای خیلیا سئوال باشه که آیا میشه روی ماشینمون توربو یا سوپرچارجر نصب کنیم یا نه؟
اصولا فرآیند نصب توربوچارجر روی موتور اینجوریه که وقتی تیم مهندسی داره یه موتور رو طراحی میکنه همون موقع به این موضوع فکر میکنه که آیا قراره این موتور بعدا به اصطلاح turbocharged بشه یا نه و اگه تصمیم گرفتن که مثلا قراره بعدا این موتور به صورت توربوچارج مورد استفاده قرار بگیره همون موقع طراحی ملاحظات مقاومت موتور رو (از لحاظ تحمل تنشهایی که در پست قبل گفتم) انجام میدن.
در مرحله بعد که موتور طراحی شد . دو راه وجود داره یا اینکه خود تیم مهندسی که موتور رو طراحی کرده میاد و یه توربوچارجر هم براش طراحی میکنه و یا اینکه میاد و یه شرکتی که کارش توربوچارجر اطلاعات فنی موتور رو میده و اون شرکت هم میاد و برای اون موتور توربو چارجر طراحی میکنه.

از همینجا معلوم میشه که اصولا توربوچارجر وسیله ی اصطلاحا compatible نیست یعنی نمیشه هر توربوچارجر رو روی هر موتور بست . حالا اگر دو تا موتور دارای خصوصیات نزدیک به هم باشن و یکی از موتورها بصورت استاندارد توربوچارج شده باشه شاید دقت کنید شاید بشه تنظیمات اون موتور رو برای موتور دیگه هم پیاده کرد. بازم میگم این کار اصلا علمی و فنی نیست.

توربوشارژ و نیتروس
توربو با اجبار موتور به تنفس بیشتر و سوراندن سوخت بیشتر نیروی بیشتر تولید می کند. توربو با نیرو گازهای خروجی کار می کند. توربو وسیله ای کاربردی هست اما یکی دو مشکل عمده دارد.
اگر توربین به اندازه کافی کوچک باشد که در دور پایین موتور به چرخش در آید در دور بالا به یک مانع تبدیل می شود که حداکثر قدرت را محدود می کند. زیرا اگر موتر موفق به خروج گاز های حاصل از سوخت نشود…..!
اگر توربین به اندازه کافی بزرگ باشد که در برابر حداکثر قدرت منطقی مانع نباشد آنگاه با مشکلی به نام واماندگی(lag) در دورهای پایین روبرو می شویم. به این علت که موتور در دور پایین گاز زیادی تولید نمی کند که توربین بزرگ را با سرعت مناسب به چرخش در آورد که فشار تولید شود. اما اگر بتوانید توربو را در دور پایین موتر به گردش با دور مناسب وادار کنید خود توربو فشار لازم برای تحریک بیشتر تولید خواهد کرد!
حال اگر ما مقدار بسیار کمی نیتروس را در دریچه سوخت(wot)تزریق کنیم موتور فوراً تولید نیرو خواهد کرد! و حتی در دور های پایین توربو شارژ سرعت می گیرد به علت گاز خروجی تولید شده! اکنون یک سنسور کوچک در ورودی سوخت افزایش فشار را متوجه شده و تزریق نیتروس را خاموش می کند. اکنون محرک خودبه خود پیش میرود. در عمل مقدار بسیار کمی نیتروس مصرف می گردد. نتیجه یک سیستم توربو بدون وامانگی هست حتی اگر از توربیهای عظیم استفاده شود.
انواع گوناگونی سیستم های تزریق نیتروس وتوربوشارژرهای عظیم برای کار باهمدیگر تولید می شود

نویسنده : محمد چیتگرها

امیر مسعود
04-30-2012, 11:48 AM
توربو شارژرها چگونه کار می کنند؟


وقتی مردم درباره ی اتومبیل های مسابقه یا اتومبیل های ورزشی با سرعت بالا صحبت 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

http://www.acopart.org/upload/ACO-528/s_129802436355017013.jpg (http://www.acopart.org/upload/ACO-528/129802436355017013.jpg)


در این مقاله یاد می گیریم که چطور توربوشارژر قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد،همچنین یاد می گیریم پره های سرامیکی و یاطاقان های ساچمه ای چطور 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 قذرت 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

اصول:

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،بعضی مواقع این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است

http://www.acopart.org/upload/ACO-528/s_129802436358142273.jpg (http://www.acopart.org/upload/ACO-528/129802436358142273.jpg)

مکان توربوشارژر در خودرو

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 ارتفاعات:

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه 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 مدرن با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا نعیین 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 اضافه 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

چگونه کار می کند؟

توربوشارژر به خروجی اگزوز 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

http://www.acopart.org/upload/ACO-528/s_129802436360798744.gif (http://www.acopart.org/upload/ACO-528/129802436360798744.gif)


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


http://www.acopart.org/upload/ACO-528/s_129802436363142689.gif (http://www.acopart.org/upload/ACO-528/129802436363142689.gif)


درون یک توربوشارژر

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

http://www.acopart.org/upload/ACO-528/s_129802436365490330.jpg (http://www.acopart.org/upload/ACO-528/129802436365490330.jpg)

پره های کمپرسور

برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت 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 توشط حرکت پیستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتی شما هوا را فشرده می کنید دمای آن افزایش می یابد این دما ممکن است آنقدر افزایش یابد که سوخت قبل 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.

MAHDI-TONDAR
09-02-2012, 10:20 AM
دنیای‌خودرو- تا به حال در مقاله‌های مختلفی به توربوشارژر و وظایف آن در موتور خودرو پرداخته‌ایم. اما این بار قصد داریم به نوع خاصی از توربوشارژر اشاره کنیم که با وجود پیچیدگی‌های فنی و هزینه تولید بالاتر، به دلیل توانایی‌هایش روز به روز محبوبیت بیشتری نزد خودروسازان پیدا می‌کند. توربوشارژر هندسه متغیر راه حلی است که خودروسازان برای رفع مشکلات توربوشارژر‌های معمولی ابداع کردند و توانستند بخش‌های زیادی از مشکلات موجود در مسیر کاری توربوشارژر‌ها را بر طرف کنند.
موتور خودرو نیاز به نسبت مشخصی از هوا و سوخت دارد تا بتواند به صورت بهینه به کار خود ادامه دهد و هر‌گونه تغییر در آن باعث کاهش کارآیی موتور (در زمینه عملکردی و مصرف سوخت) می‌شود. شاید به نظر برسد با افزایش میزان سوخت تزریق شده به موتور می‌توان قدرت را افزایش داد اما متاسفانه این راه حل ساده مشکلات زیادی را به دنبال دارد که آن را غیر‌عملی می‌کند.
با افزایش میزان سوخت در هر بار پاشش به محفظه احتراق، به همان نسبت نیاز به وجود هوای بیشتر نیز هست اما فشار هوای ورودی به موتور تابعی از فشار هوای اطراف ما است و نمی‌توان انتظار داشت موتور در هر بار مکش حجم بیشتری از هوا را بکشد. به این ترتیب در صورت پاشش سوخت بیشتر، نه تنها افزایش قدرتی رخ نمی‌دهد بلکه با افزایش مصرف سوخت، کارآیی موتور خودرو نیز کاهش پیدا می‌کند.
دلیل اصلی کاهش کارآیی خودرو در ارتفاعات بالا نیز دقیقاً همین مساله است چرا که با کاهش فشار هوا، به همان نسبت میزان سوخت نیز کمتر می‌شود که در نهایت حاصلی جز کاهش کارآیی موتور به دنبال نخواهد داشت. این مساله از سال‌های اولیه اختراع موتور‌های درون‌سوز ذهن مهندسان را به خود جلب کرده بود. البته مهندسان خودرو در این میان تنها نبودند چرا که هواپیما‌ها هم از مشکل مشابهی رنج می‌بردند. پرواز در ارتفاع بالا به معنی کاهش فشار هوای پیرامون است و به دنبال آن از دست رفتن توان موتور که به هیچ عنوان پذیرفتنی نیست.
برای رفع این مشکل مهندسان ایده استفاده از سیستم‌های پر‌خوران را مطرح کردند. در این سیستم‌ها، هوا با فشار بیشتری به داخل سیلندر فرستاده می‌شد و به این ترتیب با افزایش فشار هوا، در هر مرتبه مکش، هوای بیشتری وارد می‌شد که اجازه تزریق سوخت بیشتر را هم می‌داد. این سیستم‌ها شامل سوپرشارژر و توربوشارژر هستند که هر چند هدف نهایی آن‌ها یکسان است اما روش کار متفاوتی دارند که پیش از این به آن پرداخته‌ایم اما موضوع بحث ما در این شماره توربوشارژر‌ها هستند.

توربوشارژر و دردسر‌هایش
توربوشارژر‌ها در حقیقت دو توربین متصل به یکدیگر هستند که یکی از آن‌ها با فشار گازهای خروجی اگزوز به حرکت در‌می‌آید و در سوی دیگر باعث فشردن هوای اضافه به داخل سیلندر می‌شود. هر چند این توضیح کلی از توربوشارژر قطعاً نمی‌تواند پیچیدگی ذاتی و تکنولوژی بسیار بالای این قطعه را تشریح کند اما برای آنچه ما به دنبالش هستیم کافی است.
توربوشارژر‌ها با یک مشکل ذاتی بزرگ مواجه‌اند و آن وابستگی آن‌ها به جریان گاز‌های خروجی از اگزوز است. در دور‌های پایین موتور، میزان و سرعت گاز‌های خروجی از اگزوز پایین است و به این ترتیب توربین نمی‌تواند میزان دور لازم را ایجاد کند و در نتیجه هوای وارد شده به موتور کافی نخواهد بود. این وضعیت باعث می‌شود در لحظه فشردن پدال گاز توسط راننده، میزان هوای فشرده شده توسط توربوشارژر به حد کافی نباشد. به این ترتیب در زمان آغاز حرکت، موتور از توان کافی برخوردار نبوده و برای چند لحظه نخست از آغاز شتابگیری موتور نمی‌تواند به میزان لازم قدرت و گشتاور برای شتاب بخشیدن به خودرو تولید کند. به این ترتیب همواره یک فاصله زمانی میان لحظه فشردن کامل پدال گاز از سوی راننده تا لحظه رسیدن موتور به قدرت کامل وجود دارد که از آن به عنوان تاخیر توربو یاد می‌شود.
برای درک بهتر کارآیی توربوشارژر باید از مفهومی به نام Aspect ratio )A/R) یا نسبت ابعادی آگاه باشیم. توضیح چگونگی محاسبه این نسبت اندکی دشوار است اما به طور کلی این نسبت هر چه بزرگ‌تر باشد به معنی آن است که سرعت گازهایی که به توربین توربو می‌رسند کمتر و حجم آن‌ها بیشتر است و در مقابل هر چه این نسبت کمتر باشد سرعت گازهای ورودی به توربین توربو بیشتر بوده و حجم آن‌ها کمتر است. در حقیقت با تغییر در طراحی توربوشارژر می‌توان این نسبت را تغییر داد اما برای هر توربوشارژر این نسبت یک عدد ثابت است و در مدل‌های معمولی امکان تغییر آن پس از تولید وجود ندارد.
اما موتور برای کارآیی بهینه در دورهای موتور پایین و بالا نیاز به دو نسبت A/R کاملاً متفاوت دارد. البته برای رفع پدیده تاخیر توربو می‌توان توربوشارژر را به گونه‌ای تنظیم کرد که در دورهای پایین و شروع حرکت هم به دورهای بالا برسد تا پدیده تاخیر توربو تا حدود زیادی مرتفع شود. مشکل اینجا است که با این کار توربوشارژر در دورهای بالای موتور بیش از حد دور می‌گیرد و احتمال آسیب دیدن آن زیاد است. با بررسی این روند بود که ایده طراحی و ساخت توربوشارژر هندسه متغیر مطرح شد، توربوشارژری که در آن بتوان بسته به شرایط نسبت سرعت و حجم گازهای وارد شده به توربین را از طریق تغییر در A/R تغییر داد.

راز تغییر در توربوشارژر
این توربوشارژرها در ابتدا برای نصب بر روی موتورهای دیزل طراحی شدند چرا که در این موتورها در دورهای پایین سرعت گازهای خروجی بسیار پایین است و استفاده از این سیستم می‌تواند کمک زیادی بکند اما به مرور استفاده از آن‌ها از اواخر دهه 80 و اوایل دهه 90 در خودروهای سواری هم رواج پیدا کرد.
همان‌گونه که در شکل‌ها دیده می‌شود اصول کلی کارکرد این توربوشارژرها مانند توربوشارژرهای معمولی است اما وجود تعدادی پره در محیط پیرامون توربین آن‌ها را از توربوشارژرهای دیگر جدا می‌کند چرا که در توبوشارژرهای عادی گازهای خروجی اگزوز مستقیماً به توربین برخورد می‌کنند اما در اینجا برای رسیدن به توربین باید از میان پره‌های نصب شده عبور کنند.
در دورهای موتور پایین، فشار گازهای خروجی از اگزوز پایین است و به همین دلیل توان لازم برای چرخاندن سریع توربین را ندارند. در این شرایط پره‌ها به سمت بسته شدن حرکت می‌کنند. با این کار، سرعت گازهایی که به توربین می‌رسند افزایش پیدا می‌کند و می‌توانند سریع‌تر توربین توربوشارژر را به حرکت در آورند که در نتیجه قدرت موتور در دورهای پایین به شکل قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا می‌کند. به این ترتیب با کاهش نسبت A/R توربوشارژر می‌تواند در دورهای موتور پایین با سرعت بیشتری دوران کند و به این ترتیب هوای بیشتری را به موتور بدمد و موتور در آغاز حرکت با افت توان مواجه نمی‌شود.
با افزایش تدریجی دور موتور، سرعت گازهای اگزوز ورودی به توربوشارژر خود به خود افزایش پیدا می‌کند و در صورتی که پره‌ها بخواهند همچنان به حالت نیمه بسته باقی بمانند افزایش سرعت توربین می‌تواند به توربوشارژر آسیب برساند و یا حتی بوست بیش از حد ممکن است موتور را از میان ببرد. برای رفع این مشکل، در دورهای موتور بالا، پره‌های سیستم به حالت باز درمی‌آید که این مسئله باعث کاهش فشار توربین می‌شود هر چند این کاهش فشار در اصل با افزایش فشار ناشی از گازهای خروجی اگزوز که وارد توربوشارژر شده‌اند جبران می‌شود. با این تغییر، نسبت A/R افزایش پیدا می‌کند تا در دورهای موتور بالا سیستم از آسیب دیدن محفوظ بماند.

مزایا و معایب
توربوشارژر هندسه متغیر (VGT) دو مزیت عمده دارد که استفاده از آن را توجیه‌پذیر می‌کند. نخستین مزیت بدون شک کاهش پدیده تاخیر توربو است چرا که در دور موتور پایین توربین توربوشارژر همچنان دور بالایی دارد و می‌تواند در زمان شروع حرکت و به محض فشردن پدال گاز توسط راننده وارد عمل شود. این یک مزیت بسیار بزرگ برای خودروهای اسپرت است و به همین علت در حال حاضر یکی از مشتریان پر و پا قرص این سیستم شرکت پورشه آلمان است. این شرکت در مدل 911 با بهره‌گیری از موتور 3.8 لیتری مجهز به دو توربوشارژر هندسه متغیر توانسته قدرتی معادل 530 اسب‌بخار تولید کند. محور این توربوشارژرها در بالاترین دور موتور تا 150 هزار دور در دقیقه هم دوران می‌کنند و می‌توانند تا 1.2 میلیون هوا را در ساعت به موتور تزریق کنند.
VGT یک مزیت دیگر نیز عرضه می‌کند و آن افزایش کارآیی مجموعه توربوشارژر در تمام دورهای موتور است و به این ترتیب می‌توان در ادامه افزایش توان، کاهش مصرف سوخت را نیز شاهد بود.
در مقابل این مزایا، VGT ساختار پیچیده‌تری نسبت به توربوشارژرهای عادی دارد که این ساختار پیچیده‌تر باعث افزایش قیمت آن نیز می‌شود.