نیم‌نگاهی به جک S5، چینی تیزپای

با سلام
میخواستم مقاله ی رو درباره توربو شارژر به علاقمندان برای آشنایی بیشتر با این قطعه کاربردی در خودرو تقدیم کنم .
توربو شارژر در سال 1905 میلادی توسط مهندس مکانیک سوئیسی آلفرد بوچی اختراع شد . توربوشارژر عبارتست از نوعی کمپرسور توربینی و یک کمپرسور گریز از مرکز که توسط یک شفت که با اتصال فلانچی به آن متصل شده را می چرخاند، توربین گازی توسط پیچ به مانیفولد دود متصل می شود و گازهای خروجی از موتور باعث چرخش وربین گاز شده و به سبب آن کمپرسور که توسط یک شفت به توربین گازی متصل است شروع به چرخش نموده و هوای حیط را مکش کرده و سپس آن را متراکم و به طرف موتور می فرستد. هوای ورودی بیشتر به موتور، به معنی وخت بیشتر به داخل موتور،و هوا و سوخت بیشتر به معنی افزایش انرژی و قدرت خروجی موتور می باشد .
کی 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 می باشد استفاده از توربو شارژ در موتوراست که بدون نیاز به تغییر در حجم و وزن موتورتوان آن را افزایش می دهد. برای افزایش توان موتور از توربوشارژرها درخودروهای پر سرعت مسابقه ای و سوپر اسپرت هاو حتی خودروهای خانوادگی و در موتورهای دیزلی بزرگ نیز استفاده می شوند.
یک توربو شارژر ازدو قسمت اصلی تشکیل شده است” توربین و کمپرسور. در موتور هایی که توربوشارژر نصب گردیده، پس از اینکه مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر متراکم شد توسط جرقه شمع محترق شده، و این احتراق باعث آزاد شدن انرژی حاصل از سوختن مخلوط گاز می گردد،حال این گاز (دود منیفولد) پس از گذراندن این سیکل، باید سیلندر را ترک کند که این گاز خروجی فشاری حداقل معادل 30 اتمسفر را دارد یعنی 30 برابر فشار داخل سیلندر!

این گاز حاوی مقدار قابل توجهی از که می توان از این انرژی بصورت مفید استفاده کرد ولی درموتور هایی که تنفس بصورت عادی [ بدون توربوشارژر ] است گاز خروجی و انرژی موجود توسط اگزوز به بیرون رانده می شود که این عمل برابر است با اتلاف مقدار زیادی از انرژِی کنترل نشده !

توربوشارژر دارای یک محور(شفت)مرکزی است که یک سر این محور به یک توربین متصل است که براثر برخورد گاز های خروجی با پره های این توربین ، محور شروع به چرخیدن می کند، سر دیگر این محور به یک کمپرسور متصل است که بر اثر چرخیدن هوای بیرون را با قدرت بیشتر ی مکیده و در داخل سیلندر متراکم می کند. به طور معمول توربوشارژرها فشار هوا را به اندازه 6تا8 psi فشرده تر می کنند، از آنجا که فشار معمولی اتمسفر 14.5تا14.7 psi در سطح دریاست با این روش در حدود 50 درصد بیشتر هوا وارد سیلندرهای موتور خواهد شد و بازدهی واقعی نیز بین 30% تا 40 % افزایش خواهد یافت.
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 پاشیده شده 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 نقص را جبران می کنند.
نقش پره ها در کمپرسور Housing Compressor:
توربین کمپرسور دارای پره هایی مخصوص می باشد که عامل مکش هوا و متراکم کردن آن است.
پره های توربین کمپرسور در توربوشارژر Housing Compressor با دوران کردن باعث مکش هوا به داخل توربوشارژ می شوند 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 پره های کمپرسور می تواند بصورت تک ، دوبل و یا دوبل متغییر باشدو لازم به ذکر است که پره های کمپرسور در توربوشارژر ها که برای ایجاد قدرت در دور های پایین طراحی می شوند معمولا دارای کمپرسور هایی با پره های نزدیک به هم و بلعکس در توربوشارژر هایی که برای حصول قدرت در دور های بالا طراحی می شوند دارای کمپرسور هایی هستند که فاصله پره های آنها از هم بیشتر است .
نقش پره ها در توربینHosing Turbine :
پره های توربین Hosing Turbine در برخورد با گاز های خروجی باعث دوران محور می گردد این پره ها همیشه از نوع تکی می باشند و زاویه و انحنای آنها یکسان است . امروزه برخی از شرکت ها توربوشارژرهایی ساخته اند که در آن زاویه پره ها در دور های مختلف بسته به دور موتور تغییر می کند .

Housingعبارت است از یک محفظه باشکل حلزونی که توربین و کمپرسور را درخود جای می دهد که هر توربوشارژ دارای دو عدد از آن میباشد. همچنین به محفظه ای که توربین را در خود جای می هد turbine housing یا hot side نامیده می شود و به محفظه ای که کمپرسور را در خود جای می هد cold side یا housing compressor می گویند .
در محفظه توربین ، هر چه اندازه این محفظه کوچکتر باشدفشار گاز های خروجی از اگزوز بالا تر مانده و توربین سریع تر دور خواهد گرفت. توربو شارژ ها با محفظه کوچک برای اتومبیل های خیابانی مناسب ترند. اگر محفظه توربین بزرگتر باشد مدت زمان بیشتری طول می کشد تا توربین دور بگیرد که محفظه بعضی از مواقع تا حد سرخ شدن گرم می شود که برای خنک کردن آن ازآب یا روغن و در بعضی از هردو استفاده می شود .

فلانچ در توربوشارژر :
فلانچ یا واسطه، قطعه ای است که فلزی می باشد. درتوربوشارژرها معمولا از چدن یا آلومینیوم آلیاژی ساخته می شود و در حد فاصل بین توربین و کمپرسور قرار گرفته و آنها را به هم مرتبط می کند.
فلانچ ها را با توجه به نوع موتور و نوع توربو شارژر انتخاب می کنند و معمولا با کد های بین المللی T6 و T4 ، T3 ساخته می شوند .

خروجی توربوشارژر Down pipe :

یکی دیگر از قسمتهای مهم توربوشارژ Down pipe یا خروجی آن می باشد گازهای اگزوز (دود) پس از چرخاندن توربین ، محفظه توربین را باید ترک کند که این کار از طریق این دریچه صورت می پذیرد.
یا خروجی توربوشارژر با توجه به محفظه توربین، اشکال مختلفی دارد ولی می توان آن را به دودسته کلی تقسیم کرد، که عبارت است از” نوع فلانچی که به توربوشارژ پیچ می شود و نوع V-Band که توسط دو عدد واشر و یک بست مخصوص به توربوشارژر متصل می شود.
توربین بین منیفولد هوای خروجی وانباره اگزوز قرار می گیرد، تمامی گازهای خروجی موتور (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 .شاید بتوان نوع توربوشارژرها را با توجه به قطعات بکار رفته در آن به چند شکل تقسیم بندی کرد :عملکرد محور مرکزی آن ممکن است بصورت یاتاقانی و یا بلبرینگی باشد ،Waste Gate که ممکن است از نوع Internal ( متصل به محفظه توربین ) یا نوع External بر روی منیفولد دود قرار داشته باشد ،نوع محفظه دار ( Huosing )، توربین و کمپرسور ، و یانوع فلانچ یا رابط توربوشارژ ومنیفولد اگزوز .
محور مرکزی که در واقع رابط بین توربین و کمپرسور است و با سرعت بسیار بالایی (100 تا 240 RPM ) دوران می کند باید در دو سر خود به چیزی تکیه داشته باشد ، که اکثر توربوشارژرها دارای محورهای مرکزی یاتاقانی هستند ولی در توربوشارژرهای گران قیمت که در موتور هایHighPerformance استفاده می شوند دارای محور های مرکزی بلبرینگی هستند ودر مواردی بعضی ازنوع یاتاقانی هم کیفیت بالایی دارند .

محور های بلبرینگی دارای استقامت بالایی هستند بلبرینگ هایی که در این محور ها بکار گرفته می شوندچون از فزات آلیاژ ی ساخته می شوند، در مقابل حرارت و سایش بسیار مقاوم بوده و سریع تر از نوع یاتاقانی دور می گیرند .معمولا یک توربوشارژر یاتاقانی در هر20 هزار کلومتر و نوع بلبرینگی در هر 80 هزار کیلومتر باید سرویس شود.

مکانیزم کنترل فشار در توربین Waste Gate :

برای اینکه فشار داخلی توربوشارژر با توجه به کاربرد آن تنظیم شده و از حد مجاز بالاتر نرود، سوپاپی بانام Waste Gate طراحی شده است .

(Waste Gate):

بسیاری از توربوشارژر خودروها یک سوپاپ بایپس یا گذرگاه فرعی(Waste Gate) دارد که باعث می شود. در توربوشارژهای کوچک میزان چرخش آنها از حد مجازی تجاوز نکند. در واقع سوپاپ بایپس فشار داخل توربین هوا را حبس کرده و اگر فشار آن بالاتر ازحد مجاز باشد سوپاپ فوق باز شده و مقداری از سیال را به خارج از محفظه توربین گاز هدایت می کند تا این که فشار به میزان مطلوبی برسد.

Waste Gate به دونوع طراحی آن صورت گرفته که عبارتند از نوع :

1 ) Internal Wast Gate

2 ) External Waste Gate .

نوع Internal Wast Gate بر روی محفظه توربین قرار می گیرد و می تواند به صورت تنظیم شونده یا ثابت باشد این نوع معمولا در توربوشارژرهایی که با فشار کمتری کارمی کنند ( psi 9 تا 24 ) کاربرد دارند.

نوع External Waste Gate برروی منیفولد دود قرار گرفته و انواع 35 و 38و 40و 46 و60 میلیمتری ساخته می شود و لازم به ذکر است که فلانچ خاصی که بر روی منیفولد دود تعبیه می شود با توجه به Waste Gateو اندازه آن طراحی می گردد .در انواع سوپاپ 35و 38 میلیمتری از فلانچ لوزی شکل استفاده می گردد و در انواع دیگر بصورت مربعی بکار گرفته می شود .در داخل سوپاپ های External فنر هایی تعبیه شده که بوسیله رنگ استاندارد شده ، و از رنگ زرد کوچک تا آبی بزرگ 3.6 تا 14.5 Psi و در زمانی که توربوشارژ شما نیاز به 21psi دارد از هر دو فنر استفاده می شود ( مثلا از یک فنر 7psi و یک فنر 14.5 psi ) .

تنظیم فشار دقیق Boost Controller :

در توبوشارژرهای حرفه ای برای تنظیم فشار دقیق از Boost Controller استفاده می شود. دامنه تنظیم Boost Controller بسته به نوع توربوشارژر و نوع Boost Controller از فشار 1تا60 psi متغییر است.( قابل ذکر است که فشار 30یا 60 psi برای هر موتور یا توبوشارژ قابل تحمل نیست!) .

ازجمله معروف ترین شرکت های معروف سازنده Boost Controller عبارتند از ” Tial , HKS , Greaing .

Enter Cooler :

برای حصول احتراق بهتر وکامل تر و در نتیجه کسب راندمان حرارتی بالاتر به هوای بیشتری نیاز داریم. این هوا باید بصورت فشرده و خشک به دورن سیلندر موتور فرستاده شود ولی اگر خنک کاری این هوای ورودی به خوبی صورت نگیرد نتیجه عکس را به دنبال خواهد داشت ، چون با افزایش فشار و سرعت، افزایش دما خواهیم داشت و افزایش دما باعث می شود.
ملکول های هوا به صورت متراکم تر و فشرده به داخل سیلندر فرستاده نشوند و سیلندر موتورخودرو ، نسبت مناسبی از هوا را در خود جای ندهد!
به عبارت دیگر، برطبق نظریه بویل ماریوتبین در کاهش حجم و افزایش فشارگازها همواره نسبت ثابتی وجود دارد یعنی هر چه یک گاز را متراکم تر کنیم باعث بالا رفتن فشار آن می شود و این افزایش فشار افزایش حرارت را به دنبال خواهد داشت .
هوایی که توسط توربوشارژر به داخل سیلندر فشرده می شود بسیار گرم است، و این هوا پس از ورود یه سیلندر و فشرده شدن توسط پیستون (درحالت تراکم مخلوط وسخت و هوا) باز هم گرمتر می گردد، حال اگر مخلوط سوخت به داخل سیلندر پاشش گردد قبل از آن که توسط جرقه شمع محترق شود، هوای داغ ورودی باعث احتراق زودرس می شود که به این پدیده خودسوزی گویند، که با بدکار کردن موتور یا لگد(ضربه)زدن موتور ( Knock یا Knocking ) همراه است. برای جلوگیری از پدیده فوق می بایداز بنزین با درجه اکتان بالاتر استفاده نموده و یا نسبت تراکم موتور را کاهش دهیم.

میتوان نتیجه گرفت که تنها فشار و تراکم بالای هوا، برای ما ایجاد راندمان بالاتر و قدرت بیشتر را به همراه نخواهد داشت کاهش دادن ( Knock یا Knocking ) هم برای ما کافی نیست تا یک راندمان مناسب را داشته باشیم، پس نیاز به خنک کننده ای داریم تا هوا را تا حد نرمال خنک نگه دارد این خنک کاری همان طور که قبلا هم ذکر شد از طریق آب و روغن و همچنین Enter Cooler امکان پذیر است .
اینتر کولر Enter Cooler یا خنک کننده میانی یک نوع رادیاتور است که معمولا از آلومینیوم ساخته می شود. هوایی که توسط توربوشارژر فشرده شد به داخل Enter Cooler وارد می شود و دمای آن تا حد مطلوب گرفته شده وسپس هوای متراکم که خنک، Enter Cooler را به مقصد سیلندر ترک می کند.با بکار گیری اینتر کولر که نقش بسیار مهمی را در افزایش راندمان ایفا می کند می توانیم احتمال پدیده خودسوزی را تا 99% کاهش داد و موتور نرم تر و قوی تر کار می کند .
نکات مهم1 :

اتومبیل های کاربراتوری برای توربو شدن مناسب نیستند ولی می توان این خودرو ها را هم مجهز به توربو شارژر کرد.

قبل از اینکه توربوشارژر به موتور این نوع خودرو ها اضافه شود باید به نکات زیر توجه داشت :

1)استفاده از ECU

2)سیم کشی و سنسور های مناسب برای تطابق موتور با شرایط محیطی مثل آب و هوا و نوع سوخت (اکتان بنزین)

3) استفاده از پیستون های فورج و ترجیحا میل لنگ قوی تر

4)بهینه سازی سیستم سوخت رسانی و استفاده از پمپ سوخت قوی تر و ریل سوخت بهتر و سوزن انژکتورهای بزرگتر

5) بهینه سازی سیستم برق خودرو و استفاده از کوئل،وایر و شمع های بهتر .

هر کدام از موارد بالا از مهمترین عوامل در بالا بردن راندمان موتور خودرو است و نقص در هر کدام صدمات جدی را در بر خواهد داشت .

پس افت Lag:
یکی از مشکلات توربوشارژ این است که، توربوشارژها نمی توانند یک قدرت فوری را زمانی که شما پدال گاز را فشار می دهید، ایجاد نمایند و مدت زمانی را نیاز دارند تا توربین را چرخانده و هوای متراکم شده را به داخل موتور بفرستد.
ادامه در فصل بعد………..

0

0

دوستان گرامی اگربخواهیم منطقی نظربدیم بایدگفت که هنوززوده درمورداین خودرونظرقطعی داد اگه یادتون باشه درموردلیفان ایکس 60 هم اولش خیلی سروصداشدحتی درمقطعی قیمتش به نودمیلیون نزدیک شدوصحبت ازاین بودکه بازارراقبضه خواهدکردو…
تااینکه مشکلات گیربوکس واستهلاک بالا پیش امدوالان قیمت بازارازقیمت کارخانه پایینتره!!
درموردجک اس پنج هم بایدمدتی بگذره وامتحانشوپس بده
تنهاچیزی که فعلامیشه گفت اینه که نسبت به پولی که می پردازی خوبه ولی طبیعتابه پای محصولات کیاوهیوندای نمی رسه طبیعی هم هست چون قیمتش نصف اوناهست
درهرحال هرکی گرفته مبارکش باشه واونایی که استفاده می کنن لطفا نظراتشونوبگن

0

0