توربوشارژرها چگونه كار مي كنند؟

وقتي مردم درباره ي اتومبيل هاي مسابقه يا اتومبيل هاي ورزشي با سرعت بالا صحبت مي كنند، موضوع توربوشارژرها ظاهر مي شود ، توربوشارژرها در موتورهاي ديزل بزرگ هم وجود دارند،يك توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزايش وزن آن زياد مي كند كه مزيت بزرگي است و توربوشارژرها را مهم مي كند
در اين مقاله ياد مي گيريم كه چطور توربوشارژر قدرت خروجي موتور را افزايش مي دهد ، همچنين ياد مي گيريم پره هاي سراميكي و ياطاقان هاي ساچمه اي چطور به توربوشارژر كمك مي كنند تا وظيفه اش را بهتر انجام دهد توربوشارژرها يك نوع سيستم مكش هوا هستند كه جريان هواي ورودي به موتور را فشرده مي كنند، مزيت اين سيستم اين است كه به موتور اجازه مي دهد هواي بيشتري به سيلندر وارد كند و هواي بيشتر به معني سوخت بيشتر است ، بنابر اين انرژي بيشتري از هر انفجار به دست مي آيد،يك موتور با توربو شارژر در كل قدرت بيشتري از يك موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد ، يعني توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزايش مي دهد.
براي رسيدن به اين تقويت فشار ، توربوشارژر از جريان خروجي اگزوز براي چرخاندن يك توربين استفاده مي كند كه خود يك پمپ هوا را مي چرخاند، توربين در توربوشارژر با سرعتي بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقيقه مي چرخد كه ٣٠ برابر سريع تر از دور موتور است، چون توربين به اگزوز چسبيده دما در آن خيلي بالاست اصول راه قطعي براي بدست آوردن قدرت بيشتر از موتور افزايش مقدار هوا و سوختي است كه مي سوزد، يك راه براي انجام اين كار اضافه كردن يا بزرگتر كردن سيلندرهاست، بعضي مواقع اين تغييرات شدني نيست، يك توربوشارژر ساده تر است مكان توربوشارژر در خودرو توربوشارژرها با فشرده كردن هوا به موتور اجازه مي دهند سوخت و هواي بيشتري بسوزاند، فشار نسبي ايجاد شده توسط توربوشارژر بين ٦ تا ٨ پوند بر اينچ مربع است،از آن جايي كه فشار جو در سطح دريا ٧/١٤ پوند بر اينچ مربع است مي توانيد بفهميد كه حدود ٥٠٪ هواي بيشتري وارد موتور مي شود، بنابراين مي توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بيشتري بدست آيد.
اما توربوشارژر كاملا ايده آل نيست و بين ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده مي شود يكي از دلايل عدم كارايي اين است كه انرژي چرخاندن توربين از اگزوز گرفته مي شود و وجود يك توربين در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزايش مي دهد،و اين يعني در مرحله ي خروج دود، موتور بايد دود را با فشار بيشتري خارج كند در نتيجه كمي از قدرت سيلندري كه در مرحله ي انفجار قرار دارد كاسته مي شود.

در ارتفاعات توربوشارژرها در ارتفاعات كه چگالي هوا كم است به موتور كمك مي كنند، موتورهاي معمولي در ارتفاعات با كاهش قدرت مواجه مي شوند چون موتور جرم كمتري از هوا را دريافت مي كند، يك موتور با توربوشارژر ممكن است با كاهش قدرت روبرو شود اما اين كاهش قدرت خيلي كمتر است چون هواي رقيق تر راحت تر پمپ مي شود خودروهاي قديمي با كاربراتور به صورت خودكار مقدار سوخت را افزايش مي دهند تا مناسب افزايش هواي ورودي شود، خودروهاي مدرن با انژكتور نيز اين كار را انجام مي دهند، سيستم انژكتور بر مبناي سنسورهاي اكسيژن در اگزوز كار مي كنند تا تعيين كنند كه نسبت سوخت و هوا درست است يا نه.
بنابراين در اين سيستم نيز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودي خود به خود افزايش مي يابد اگر يك توربوشارژر با فشار بالا به يك خودروي انژكتوري اضافه شود ممكن است كنترل كننده ي انژكتور اجازه ي ورود سوخت زياد را ندهد ويا پمپ بنزين و تزريق كننده ها توانليي رساندن اين مقدار سوخت را نداشته باشند، در اين حالت بايد تغييرات ديگري اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده كرد چگونه كار مي كند؟
توربوشارژر به خروجي اگزوز موتور متصل شده است،گازهاي خروجي از سيلندر توربين را مي چرخانند كه شبيه يك توربين گازي است،توربين توسط يك محور به كمپرسور كه بين فيلتر هوا و لوله هاي ورودي هوا واقع شده متصل مي شود،كمپرسور هواي ورودي به پيستون را فشرده مي كند گازهاي خروجي از بين پره هاي توربين عبور مي كنند و آن را مي چرخانند، هر چه گازهاي بيشتري خارج شود توربين سريع تر مي چرخد درون يك توربوشارژر در طرف ديگر محوري كه به توربين متصل است كمپرسور هوا را به سيلندر ها پمپ مي كند،كمپرسور يك پمپ از نوع گريز از مركز است كه هوا را از مركز پره ها مي كشد و به بيرون پمپ مي كند پره هاي كمپرسور براي رسيدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقيقه محور توربين بايد به دقت پشتيباني شود،اكثر ياطاقان در اين سرعت خراب مي شوند.

بنابراين بيشتر توربوشارژرها از ياطاقان هاي مايع استفاده مي كنند، اين نوع ياطاقان محور را روي لايه ي نازكي از روغن كه به طور پيوسته به دور محور پمپ مي شود نگه مي دارد، اين نوع ياطاقان دو مزيت دارد، يك اينكه محور و ساير قسمت هاي توربوشارژر را خنك نگه مي دارد ، دوم اينكه محور بدون اصطكاك چنداني مي چرخد تقويت فشار بيش از اندازه با هواي فشرده اي كه توسط توربوشارژر به سيلندر پمپ مي شود و فشرده شدن بيشتر توشط حركت پيستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتي شما هوا را فشرده مي كنيد دماي آن افزايش مي يابد.
اين دما ممكن است آنقدر افزايش يابد كه سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد كه اين باعث كوبش موتور مي شود،خودرو هاي داراي توربوشارژر اغلب بايد از سوختي با درجه اكتان بالاتر استفاده كنند تا موتور ضربه نزند، اگر فشار واقعا بالا باشد بايد نسبت تراكم موتور كاهش يابد تا كوبش نداشته باشد.
منبع:شبکه فیزیک هوپا
ارسالي از طرف کاربر محترم : sm1372