سوپر شارژر، عملکرد و انواع آن | تعبیرستان
سوپر شارژر، عملکرد و انواع آنعلم و فناوریدانستنیها
×
بستن

سوپر شارژر، عملکرد و انواع آن

از زمان اختراع موتورهای درونسوز تاکنون، مهندسان خودرو و طراحان خودروهای سرعت، همواره به دنبال راهی برای افزایش و ارتقای قدرت موتور بوده اند.
یک راه افزایش قدرت موتور (توان موتور)، ساخت و تولید موتور بزرگتر است، اما ساخت این موتور، افزایش وزن و هزینه بیشتر تولید و تعمیر را به همراه دارد و راه حل خوبی نیست.
راه حل دیگر افزایش قدرت موتور، ساخت موتوری با بازده بالاتر است (البته با حفظ اندازه و بزرگتر نشدن موتور). این امر زمانی میسر می شود که هوا با سرعت بیشتر و حجم بالاتر وارد محفظه احتراق موتور شود.
تراکم و حجم بالای ترکیب هوا و سوخت، باعث انفجار سریع و پرقدرت و در نتیجه افزایش توان خروجی و قدرت موتور می شود.
استفاده از سوپرشارژرها، راه حل خوبی برای دسترسی به مکش هوا با تراکم بالا و سرعت بیشتر به داخل محفظه تراکم است.
در این مقاله به معرفی سوپرشارژرها و اصول کارکرد آنها و همچنین مقایسه آنها با توربوشارژرها پرداخته می شود.
اصول سوپرشارژرها
سوپرشارژر، وسیله تنظیم فشاری (افزایش فشار) است که باعث می شود هوا با فشاری بیشتر از فشار اتمسفر، به داخل محفظه تراکم موتور مکیده شود. توربوشارژرها نیز این کار را انجام می دهند. 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 می گیرند که توسط جریان گازهای خروجی و تخلیه شده (از اگزوز خودرو) به چرخش در می آید. منبع تأمین انرژی سوپرشارژرها سیستمی کاملاً مکانیکی متشکل از تسمه یا زنجیره ای از چرخ دنده هاست که به وسیله میل لنگ موتور به حرکت در می آیند.
به طور معمول، چهار مرحله (کورس) در موتورهای درونسوز تعریف می شود که یکی از آنها، مرحله «مکش» است. سه گام این فرایند عبارتند از:
۱) پیستون در داخل سیلندر به طرف پایین می آید.
۲) خلاء ایجاد می شود.
۳) هوا در فشار اتمسفر، به داخل محفظه احتراق مکیده می شود.
هوای مکیده شده به داخل موتور، باید با سوخت ترکیب شود و در ادامه، مخلوط سوخت و هوا با جرقه ای 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 می شود و انرژی زیادی آزاد می گردد. انرژی حاصل از احتراق، به سیلندرها منتقل شده و در داخل سیلندر، پیستون به سمت پایین رانده می شود و در نهایت، انرژی به چرخ ها منتقل می شود.
ممکن است میزان سوخت بیشتر، سبب انجام واکنش بهتر و سریع تر و در نهایت انرژی خروجی بیشتر شود، اما این امر به سادگی 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 می دهند. این عمل، باعث افزایش مقدار هوای ورودی به محفظه می شود و توان موتور را ارتقا می دهد. سوپرشارژرها، به طور میانگین ۴۶ درصد از توان موتور و ۳۱ درصد از گشتاور خروجی آن را افزایش می دهند.
در مکان های مرتفع که عملکرد موتور افت می کند و فشار زیادی به موتور وارد می شود (زیرا در این مکان ها میزان هوا کم و فشار هوا نیز کمتر است) سوپرشارژر با انتقال فشار بالاتر، باعث تقویت عملکرد موتور می شود. 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 می کنند، سوپرشارژرها مستقیماً انرژی خود را از میل لنگ موتور تأمین می کنند.
مشابه اغلب سیستم های مکانیکی و مکانیزم های انتقال قدرت، در سوپرشارژرها نیز، از چرخ دنده و تسمه برای انتقال نیرو استفاده می شود. به طوری که این مکانیزم باعث چرخش روتور کمپرسور می شود. روتور کمپرسور در طرح های 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 می باشد.
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، چرخ دنده محرک سوپرشارژرها بزرگتر از چرخ دنده کمپرسور ساخته می شود. سوپرشارژرها می توانند سرعت های بیش از ۵۰ هزار تا ۶۵ هزار دور در دقیقه داشته باشند. سوپرشارژری که می تواند با سرعت ۵۰ هزار دور در دقیقه بچرخد، حدود ۶ تا ۹ Psi فشار بیشتر (نسبت به فشار اتمسفر) تأمین می کند و این یعنی حدود ۵۰ درصد انتقال هوای بیشتر به محفظه احتراق موتور.
هوا پس از تراکم و فشرده شدن، گرمتر می شود. بر اثر گرم شدن هوا، چگالی آن پایین می آید و نمی تواند 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 می کند. به این بخش، اینترکولر می گویند.
▪ اینترکولر در دو طرح وجود دارد:
۱) هوا به هوا
۲) هوا به آب.
اینترکولر در هر دو طرح، مانند رادیاتور کار می کند که هوا یا آب با حرکت در مجموعه ای از لوله ها خنک می شود. در واقع، هوای گرم شده خارج از سوپرشارژر، وارد لوله های اینترکولر شده و خنک می شود. کاهش دمای هوا باعث افزایش چگالی و در نهایت وجود هوای بیشتر در محفظه احتراق می شود.
انواع سوپرشارژرها
▪ سه نوع سوپرشارژر وجود دارد:
۱) Roots Supercharger یا شبه چرخ دنده ای (دنده مانند)
۲) Twin- Screw Supercharger یا دو پره ای
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 چرخ دنده ای و دوپره ای از انواع مختلفی Meshing lobes (قطعات دنده یا پره مانند) استفاده می کنند. سوپرشارژرهای گریز از مرکز، از پروانه های دوران کننده ای استفاده می کنند که باعث مکش هوا به داخل می شوند.
تمامی انواع سوپرشارژرها در نهایت باعث تقویت و افزایش توان موتور می شوند، اما تفاوت قابل ملاحظه آنها در بازده آنهاست. هر کدام از انواع سوپرشارژرها، در اندازه های مختلف موجود بوده و بسته به کاربرد و استفاده خودرو در مسابقات ورزشی یا سرعت، انتخاب می شوند.
سوپرشارژر شبه چرخ دنده ای
در سوپرشارژر شبه چرخ دنده ای یا دنده مانند، با چرخش اجزای دنده مانند، هوا به درون محفظه داخلی مکیده می شود. با توجه به سرعت زیاد چرخش و کوچکی محفظه داخلی، هوا با فشار و سرعت بالا خارج می شود. سوپرشارژر شبه دنده ای مانند دمنده هواست و اغلب اصطلاح «دمنده هوا» را به عنوان معادل آن به کار می برند.
سوپرشارژرهای شبه چرخ دنده ای، معمولاً بزرگ و حجیم هستند و بالای موتور نصب می شوند. در بعضی از خودروها، به علت بزرگی اندازه، خارج از کاپوت خودرو نیز نصب می شوند.
این نوع سوپرشارژرها، دارای کمترین بازده هستند زیرا هم وزن زیادی را به خودرو اعمال می کنند و هم هوا را به صورت گسسته و ناپیوسته به منیفولد انتقال می دهند که در نتیجه انفجار و احتراق پیوسته ایجاد نمی شود.
سوپرشارژر دوپیچه ای
این نوع سوپرشارژرها از دو قطعه همانند و شبیه چرخ دنده مارپیچی ساخته شده اند که هوا با عبور از بین آنها متراکم می شود.
هوا در فضای بین روتورها محصور شده و از محفظه مخروطی شکلی خارج می شود، سپس به فضای کوچکتری فشرده و پمپ می گردد.
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 دوپره ای، در قسمت فوقانی موتور (مانند سوپرشارژرهای شبه چرخ دنده ای) نصب می شوند. این نوع سوپرشارژرها، نویز و سروصدای زیادی دارند زیرا هوای خروجی فشرده شده از قسمت خروجی، صدایی سوت مانند ایجاد می کند.
سوپرشارژر گریز از مرکز
در این نوع سوپرشارژرها، از قطعه ای پروانه مانند که با سرعت بسیار بالا حول محور خود (مانند روتور) می چرخد، استفاده می شود. هوا توسط پروانه دواری که با سرعت بسیار بالا می چرخد به محفظه کمپرسور مکیده می شود. 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 می شود. براثر برخورد مولکول های هوا به پره های دیفیوزر، هوا گرمتر و سرعت آن کمتر شده و فشار هوا افزایش می یابد.
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 می شوند. همچنین، استفاده از این نوع سوپرشارژرها باعث مطلوب شدن صدای کارکرد موتور می شود. برخی سوپرشارژرها در تعمیرگاه ها و نمایندگی ها قابل نصب هستند. برخی از سازندگان خودرو، کیت مناسبی برای نصب سوپرشارژر پیشنهاد می کنند و برخی از سازندگان خودرو، بعضی از محصولات خویش را با سوپرشارژر عرضه می کنند.
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 علاقه مندان 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 رفته ای تلقی می شود، نسبت به سوپرشارژری که نیروی خود را از موتور خودرو می گیرد و خود باعث کاهش قدرت موتور می شود، بهتر عمل می کند.
از طرف دیگر، وجود یک توربین درون اگزوز، خود باعث ایجاد فشار در تخلیه دود موتور می شود. 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 می شود. به این تأخیر، Turbo Lag یا کاستی قدرت گفته می شود. البته این مورد با استفاده از دو توربین در مدل هایی از تویوتا، مزدا، سوبارو، آئودی و مرسدس، تا حدودی حل شده است.
مشکل دیگر در مواردی بروز می کند که کمپرسور توربین، کوچک باشد. گرمای پروانه درون اگزوز به قسمت هوای ورودی منتقل شده و باعث گرم شدن بیشتر هوا می شود (فشرده شدن هوا نیز باعث افزایش حرارت آن می شود). از آنجا که هوای خنک برای سوختن در خودرو مناسب تر است، استفاده از یک اینترکولر در این سیستم ها ضروری است. در سوپرشارژرها نیز قبل از ورود هوا به سیلندرها از اینترکولر استفاده می شود. در گذشته، عملاً بیشتر توربوشارژر در خودروهای دیزلی استفاده می شد و در مورد موتورهای بنزینی تنها در مدل هایی از پورشه، ساآب و خودروی مسابقه ای، مورد استفاده قرار می گرفت. با پیشرفت علم و تکنولوژی و تغییرات جدید در این سیستم، خودروسازان در سال های اخیر برای موتورهای بنزینی خود به این سیستم روی آورده اند. از آن جمله به نظر می رسد رویکرد جدید مرسدس بنز، استفاده از توربوشارژر باشد زیرا در لیست موتور مدل های سری A و B جدید این شرکت، موتورهای بنزینی Turbo۲۰۰ خودنمایی می کنند.
در مقابل، سوپرشارژر که چند سالی است در کلاس های SLR,E,C و SLK مرسدس و همچنین مینی کوپرها دیده می شود، به دلیل تأمین نیروی چرخنده از موتور، در هر لحظه با فشردن پدال در هر دور موتور قدرت لازم را به راننده ارائه می دهد. این سیستم همواره و در هر حالتی فعال است، یعنی زمانی که خودرو در جا کار می کند و یا با سرعت کم حرکت می کند، سوپرشارژر فعال می باشد. این مشکل، در سال های 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 می کند، به مراتب بیشتر از نیرویی است که از موتور می گیرد و یا به اصطلاح هدر می دهد.
در هر شکل، مشکلات این دو سیستم طی سال های گذشته، در حال برطرف شدن است، اما به نظر می رسد آینده از آن سیستم هایی باشد که نیروی توربین خود را به صورت الکتریکی تأمین می کنند. این سیستم ها هم اینک با نام سوپرشارژر برای تیونینگ خودروها به کار برده می شوند.
نتیجه اینکه سوپرشارژرها به علت مزایای بیشتری که نسبت به توربوشارژرها دارند، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. این قابلیت ها و مزیت ها عبارتند از:
- میزان تأخیر در سوپرشارژرها کمتر است. یعنی زمانی که پدال گاز را فشار می دهیم 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 می شود، بیشتر است که در سوپرشارژرها هیچ تأخیری به این دلیل که حرکت خود را مستقیماً از میل لنگ موتور می گیرند، وجود ندارد.
- سوپرشارژرها در دور موتور پایین تر بازده بیشتری دارند. این امر باعث داشتن توان بیشتر در دور موتور پایین تر می شود. سوپرشارژرهای گریز از مرکز که دارای بیشترین بازده هستند، در دور موتور بالاتر توان بیشتری فراهم می کنند.
- نصب و راه اندازی 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 می شوند. ارزان تر بودن، نصب آسان و تعمیر ساده، از دیگر مزایای استفاده از سوپرشارژرها، است.
- سوپرشارژرها بی نیاز از روغن کاری هستند، اما توربوشارژرها به مکانیزم روغنکاری نیاز دارند. توربوشارژرها نیاز به خنک شدن دارند و از روغنکاری و CoolDown استفاده می کنند. در کل، می توان نتیجه گرفت که در دمای یکسان، سوپرشارژرها عملکرد مناسب تری دارند.
- یکی از بزرگترین معایب سوپرشارژرها، محدودیت در مشخصه های فنی آنهاست. یعنی آنها تا حد معین و محدودی می توانند فشار هوا و در نهایت توان موتور را بالا ببرند زیرا میل لنگ که عامل حرکت آنهاست مقداری از توان موتور را مصرف می کند و مقداری انرژی تلف شده وجود خواهد داشت، سوپرشارژرها حدود ۲۰ درصد از توان خروجی موتور را می گیرند اما در حالت بهینه کارکرد، حدود ۴۶ درصد توان موتور را ارتقا می دهند.
در ضمن، به دلیل عملکرد مکانیزم و واکنش های داخلی سوپرشارژر، تنش اضافه ای به موتور وارد می شود. 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 می باشند ، رایج است.




http://www.ajcar.blogfa.com

تاریخ ارسال: 1390/01/11


نظر شما چیست؟

کد امنیتی شکل بالا در کادر زیر درج شود

برای مشاهده و استفاده از فرم می بایست جاوااسکریپت بر روی مرورگر شما فعال باشد.

 
تعبیر خواب
تعبیر با تقویم
روایتی از قول امام جعفر صادق (علیه السلام) هست که می‌فرمایند مثلاً اگر در روز یا شب اول ماه قمری خوابی را ببینید تعبیر ندارد و صحیح نیست، یا اگر  در دوم و سوم ماه خوابی را ببینید تعبیرش برعکس می‌شود و به همین ترتیب تمام روزهای ماه را فرموده‌اند و این روایت تا حدودی هم شایع شده و گسترش پیدا کرده است.
دقت کنید که چیز کمی نیست!... یعنی شما که دیشب خوابی را دیده‌اید با دانستن تاریخ دیشب، می‌توانید ادامه مطلب...
تعبیرها و اشتباه‌ها
همۀ ما در طول شب یا روز خواب‌هایی می‌بینیم که ممکن است درست و صادق بوده و معنایی را در خود داشته باشند یا اینکه بی‌معنا باشند.
علت خواب‌های بی‌معنا چیزهایی مثل ضعف یا پرخوری قبل از خواب و یا صدای محیط زمان خواب و یا حتی می‌تواند نتیجه تلقین شیطان باشد و فقط پیامبران و معصومین (علیهم السلام) هستند که تمام خواب‌هایشان درست و صادق بوده و حسابشان جدا است. حضرت امام صادق (علیه السلام) به مفضل که از ادامه مطلب...
تعبیر با کتاب
در این مقاله می‌خواهم در مورد این بنویسم که هر کسی می‌تواند بعضی از خواب‌ها را با کتاب تعبیر خواب، تعبیر کند. بنابراین اجازه دهید ابتدا تعریفی کلی و خلاصه از نحوۀ تعبیر خواب ارائه کنم.
خواب‌هایی که ما می‌بینیم یا می‌خواهند معنایی را به ما بفهمانند و یا خیر؛ حالا چرا بعضی از خواب‌ها می‌خواهند معنایی را بفهمانند ولی بعضی خیر؟... چون این سوال بحث دیگری است نمی‌خواهم دربارۀ آن صحبت کنم.
خود این خواب‌های بامعنا نیز اکثراً به صورت مثال ادامه مطلب...
مبارزه با فراموشی خواب
تحقیقات نشان داده است که همۀ افراد در طی خواب خودشان رویا می‌بینند (به جز در برخی بیماری‌های شدید روانی)، منتها خیلی‌ها آن‌ها را فراموش کرده و فکر می‌کنند که اصلاً رویایی ندیده‌اند. هر چند خیلی از این رویاها ممکن است جزء رویاهای بدون تعبیر باشند ولی به هر حال رویا بوده‌اند.
حال سوال این است که چطور خواب خود را فراموش نکنیم؟ چطور صحنه‌های خواب را خوب و روشن به یاد آوریم؟ برای رسیدن به این هدف راه‌های زیادی وجود ادامه مطلب...
دفع بلا با صدقه
احادیث و روایات و همچنین تجربیات بسیاری وجود دارد که خداوند متعال با صدقه قضا و قدر را تغییر می‌دهد. به عبارتی دیگر با صدقه می‌توان به خواست خدا از وقوع بلایا و حوادث جلوگیری کرد. زیرا خود خداوند قضا و قدر را معین کرده و فقط خود او می‌تواند آن را تغییر دهد (که یکی از عواملی که فرموده قضا و قدر را به خاطر آن تغییر می‌دهد همین صدقه دادن است). البته این یکی از آثار صدقه می‌باشد. ادامه مطلب...
رسیدن تعبیر به دیگری
این نکته را به خاطر داشته باشید که تعبیر خواب شما ممکن است به همان کسی که در خواب دیده‌اید نرسد و به شخص دیگری مربوط شود. در واقع تعبیر خواب شما کیلومترها با آن شخصی که در خواب دیده‌اید فاصله داشته باشد! تجربۀ خودم من از خواب‌هایم این بوده که در موارد خیلی خیلی خیلی کمی تعبیر خواب به همان افرادی رسیده که در خواب دیده‌ام (به طوریکه در اکثر موارد فقط یک درصد احتمال می دهم که تعبیر ادامه مطلب...
دفع بلا و گرفتاری
بعضی از خواب‌ها آینده را پیشگویی کرده و می‌گویند که بلا و مصیبت و گرفتاری در پیش است و یا اینکه عمل زشت یا گناهی را مرتکب خواهیم شد. اگر این خواب‌ها درست و اصطلاحاً صادقه باشند، در واقع از مقدرات الهی می‌گویند و چیزهایی که پیش‌بینی آن شده حتماً به وقوع می‌پیوندند.
ولی خداوند راه‌هایی را تعیین کرده که نگذارید آن بلایا به وقوع بپیوندند و در واقع مقدرات خدا تغییر کند. در اصل خود خدا مقدرات را بوجود آورده ادامه مطلب...
کلیپ و ویدیو
گیاه سنا هم عوارض داره! (دکتر رحیمی)
اشخاصی که در کلیپها مشاهده می کنید تعبیرگر خواب نیستند