میزان حجم یک سیلندر موتور از حاصل
ضرب مساحت پیستون در کورس سیلندر ،که همان فاصله ای است که پیستون از نقطه مرگ بالا ((TDC تا نقطه مرگ پایین ((BDC حرکت می کند.
مخلوط هوا – سوخت که توسط سیستم کاربراتور یا انزکتور
تهیه شده است ،توسط اختلاف فشاری که از خلاء حاصل از پایین رفتن پیستون ایجاد شده به داخل سیلندر مکیده می شود.به دلیل وجود
اصطحکاک هوا و موانعی که در سر راه مخلوط هوا –سوخت برای ورود به سیلندر وجود دارد ،سیلندر کاملاً پر از مخلوط نمی شود به عبارت دیگر راندمان
حجمی 100 درصد نیست .راندمان حجمی عبارت است از نسبت مقدار مخلوطی که به داخل سیلندر وارد می شود به
مقدار حجم کلی سیلندر.
در دورهای پایین راندمان حجمی بالا می باشد ،ولی در
دورهای بالایی ،دود و گازهای حاصل از احتراق فرصت کافی برای خروج از سیلندر را ندارند
بنابراین سیلندر
کمتر پر شده و راندمان کاهش می یابد.
سیستم توربو شارژ و یا سوپرشارژ وظیفه افزایش راندمان
حجمی موتور به وسیله اعمال نیرو را دارد .بدین ترتیب که چگالی مخلوط ورودی از طریق افزایش
فشار بالا می رود و
سیلندر بیشتر پر می شود.در سیستم توربوشارژ و سوپرشارژ
افزایش فشار به وسیله یک کمپرسور که معمولاً به صورت
سانتریفیوژال می باشد صورت می گیرد و تفاوت سیستم توربوشارژ با سوپرشارژ این است که در سیستم توربو نیروی محرکه کمپرسور از یک توربین
که در سر راه لوله اگزوز قرار دارد تامین می شود ولی در سوپرشارژ مستقیماً نیروی کمپرسور از موتور
تامین می شود و مانند
آلترناتور و هیدرولیک فرمان از طریق پولی و تسمه به میل
لنگ متصل می گردد ولی هر دو یک عمل انجام می دهند و آن
افزایش فشار هوای ورودی به موتور است.
در سیستم توربو ،گازهای خروجی اگزوز پره های توربین را به
گردش در می آورند
و توربین به وسیله محور کمپرسور سانتریفیوژال متصل است و آن را می گرداند .عیب بزرگ سیستم توربو آن است که
فشار تقویت آن ،بستگی به فشار گاز خروجی و به عبارت دیگر دور موتور دارد.پس در دورهای پایین فشار تقویتی
کم و ناچیز و در و
دورهای بالایی بسیار زیاد است .عیب دیگر سیستم ایجاد فشار
نهایی (BACK PRESSURE) و افت راندمان حجمی است.منفعت سیستم استفاده از
فشار گازی است که می خواهد هدر شود و وارد هوا گردد و
همچنین بی صداتر کردن کارکرد موتور است زیرا از فشار گاز خروجی می کاهد و کمتر تولید
صدا می گردد.عکس العمل
سیستم سوپرشارژ نسبت به دور موتور سریع تر است ولی چون
مستقیماً از موتور نیرو می گیرد باعث کاهش توان خروجی
خواهد شد،همچنین سیستم باید در داخل موتور و نزدیک به آن کار کند که در خودرویی که فضای کافی ندارد قابل استفاده نمی
باشد.بنابراین سوپرشارژها نسبت به سیستم
توربو پیچیدگی و هزینه بیشتری دارند.
مقدار تقویت فشار ورودی بستگی به نوع و اندازه کمپرسوری
دارد که سیستم توربو
از آن استفاده می کند .کمپرسورهای بزرگ در دورهای پایین فشار تقویتی خوبی دارند ولی در دورهای بالا نیروی آن
ها هدر می شود.همچنین دیرتر دور می گیرند .کمپرسور کوچک سریع تر دور می گیرد و عکس العمل بهتری دارد
ولی در دورهای بالایی
نمی تواند حجم هوای مورد نیاز را تامین کند.توربوها
معمولاً بر اساس مقدار فشار تقویتی و این که چه توان
موتوری را می توانند تغذیه کنند طبقه بندی می شوند.ضعیف ترین توربوها حدود 5 تا 7 ،PSIفشار
تقویت (BOOST)دارند.که چون فشار هوای سطح زمین در حدود 9/14 PSIاست ،در حدود 30 تا 50 درصد قدرت موتور را افزایش می دهند.در انواع قوی تر
بالای 30 PSI فشار «بوست»
دارد که تقریباً توان خروجی تا 200 درصد افزایش می
یابد ولی چه عاملی باعث می شودکه فشار توربوشارژ محدود
شود و نتوان قدرت را چند برابر کرد؟هنگامی که فشار هوا زیاد می شود،فشار ثانویه پس از احتراق مخلوط نیز بالاتر می رود،بدین
ترتیب نیروی بیشتر در واحد حجم موتور تولید می گردد،ولی این ازدیاد نیرو به قطعات موتور پیستون ها،رینگ
ها،میل لنگ
و یاتاقان های دربرگیرنده و کلیه اجزای موتور فشاری مضاعف وارد می کند ،به همین جهت نمی توان از
ضریب کمپرس بالای موتور بهره برد ،زیرا مخلوط
سوخت-هوا بسیار متراکم است و در محفظه کوچک احتراق ممکن
است خودسوزی کند و ضربه بزند.همچنین دمای هوا پس از متراکم گشتن بالا می رود که خود باعث ایجاد ضربه موتور می گردد.به همین جهت
است که در سیستم های توربو و سوپرشارژ از رادیاتورهای خنک کننده هوا به نام اینترکولر استفاده می
شود تا بتوان از دمای
اضافی هوا کاست و از ضریب تراکم بالاتری بهره مند شد.ولی
ضریب تراکم مانند خودروهای بدون توربو بالا نیست .همچنین
توربین سیستم توربو
در حدود 30.000 دور در دقیقه می زند که خود احتیاج به روغنکاری مخصوص به خود دارد.بدین ترتیب است که
سیستم های توربو ،به دلیل پیچیدگی ،هزینه بالا و استهلاک بالا با توجه به قابلیت های بسیاری که
دارند،چندان همه
گیر نیستند و فقط در گونه های دیزلی و اسپرتی محدود شده اند.
موتورهای سوپر اسپرتی بزرگ از چندین توربو برای تغذیه
موتور پرتوان خود بهره می برند.مانند بوگاتی ویرون که دارای 4 توروبو چارجر بزرگ است و موتور نیسان 350Zدارای دو توربو می باشد.همچنین پورشه 911 توربو نیز از دو توربو استفاده می کند.
سیستم های توربو جدید توسط کامپیوتر کنترل می شود و
بایستی فشار بوست آن ها قابل کنترل باشد که تمامی این اهداف کاهش آلودگی و کم کردن مصرف
سوخت و همچنین
بالاتر بردن راندمان تولید قدرت بیشتری داشته باشند.
آقای«گَرت»نوعی سیستم توربین ابداع کرده است که پره های
نازل شکلی در دهانه
توربین قرار می گیرد که مسیر هوای ورودی و جهت ورود آن ها را تغییر می دهد.بدین ترتیب در دورهای پایین پره
ها به هم نزدیک بوده و هوا از مسیر باریکی عبور می کند که سرعت هوا افزایش می یابد و در دورهای بالایی
تمامی مسیر باز می شود تا
هوای مورد نیاز تامین گردد.بدین وسیله چه در دورهای
پایین و چه بالا توربو مناسب خواهد بود
نوشته شده توسط : فرشید احمدی
