turbocharger

توربوشارژر

در موتورهای دوزمانه کراس هد باید هوایی با فشار بالاتر از فشار اتمسفر وارد موتور شود تا موتور دیزل بتواند کار کند.اگرچه اولین توربوشارژرها بر روی موتورهای aero در جنگ جهانی اول بکار گرفته شد اما تا سال  ۱۹۵۰ در موتورهای دوزمانه بزرگ از سیستم توربوشارژر استفاده نشد.

توروشارژر کامل

قبل از بکارگیری هوای فشرده برای تامین هوای احتراق ، از فضای زیر پیستون تنها استفاده میشد و یا کمپرسور هوا بصورت مکانیکی بکار رفته میشد.در واقع در این روش از نیروی موتور برای تولید هوای فشرده استفاده میشد که این امر خود دلیلی بر کاهش بازدهی موتور بود.

قدرت موتور در طول ۲۰ سال گذشته بصورت چشمگیری افزایش یافته است.در سال ۱۹۸۰ موتوری با توان ۱۵۰۰۰ کیلو وات یک موتور قدرتمند بحساب میامد.اما امروزه موتورهایی که تولید شده اند قدرتی   ۴یا ۵ برابر بیشتر از موتورهای مدل قدیمی دارند.این موضوع تنها بدلیل بهبود مواد و تکنیکهای ساخت نیست بلکه بدلیل بهبود و پیشرفت در طراحی توربوشارژر نصب شده روی موتور است.

مقدار انرژی که در یک موتور تولید میشود بستگی به ۲ عامل دارد؛مقدار سوختی که در هر سیکل سوخته میشود و بازدهی موتور.

سوخت شامل کربن و هیدروژن است.با سوختن سوخت در اکسیژن انرژی موجود در سوخت آزاد میشود و به کار و گرما تبدیل میشود.سوخت بیشتری ار در هر سیکل سوخته شود انرژی بیشتری آزاد میشود.

هر مقداری که سوخت در هر سیکل کارکرد موتور سوخته شود به همان میزان نیز باید مقدار هوا افزایش یابد.بعنوان مثال اگر یک موتور با ۱۰ سیلندر را در نظر بگیریم که دارای قطری برابر با ۸۵۰ میلیمتر و استروک ۲٫۳۵ متر باشد باید ۱ کیلوگرم سوخت را در هر دور گردش بسوزاند تا قدرتی برابر ۳۸۵۰۰ کیلووات در ۱۰۵ دور در دقیقه تولید کند.این بدان معناست که هر سیلندر  معادل ۰٫۱ کیلوگرم در هر استروک سوخت میسوزاند.برای اینکه سوخت بطور کامل سوخته شود باید هوای معادل ۲۲۰% هوای مورد نیاز تئوری استفده شود.زیرا حدود ۱۴ کیلوگرم اکسیژن لازم است که بصورت تئوری ۱ کیلو سوخت مصرف شود پس ۴٫۵ کیلو از هوا باید برای هر سیلندر فرستاده شود تا ۰٫۱ کیلو سوخت سوزانده شود.

مقداری از این هوا برای خارج کردن دود خروجی استفاده میشود.همچنین این هوا کمک میکند تا لاینر و سوپاپ دود خنک شوند.با حرکت رو به بالای پیستون در مرحله تراکم و بسته شدن سوپاپ دود ، سیلندر باید جرمی بیش از جرم هوای تئوری را در برگیرد(حدود ۳٫۷)تا اکسیژن مورد نیاز برای سوختن سوخت تامین شود.

۳٫۷ کیلوگرم در فشار اتمسفر حجمی برابر با ۳٫۲ متر مکعب دارد.حجم سیلندر موتور در مثال ما حدود ۱٫۲ متر مکعب بعد از اینکه سوپاپ دود بسته شد و تراکم شروع میشود ، است.بدلیل افزایش درجه حرارت هوای خروجی به سمت موتور تا ۷۰ درجه سانتیگراد،میتوان مقدار اکسیژن لازم برای احتراق را محاسبه کرد.هوا باید ۳ برابر فشار اتمسفر یا حدود ۳ بار باشد.

توجه:این مقادیر تقریبی هستند و تنها برای توضیحات بکار برده شده اند.سازنده ها تنها به مصرف مخصوص سوخت توجه دارند که بر حسب گرم در کیلووات ساعت است(g/kwh).این مقادیر در زمان تست بدست میایند و به شرایط ایده ال بسیار نزدیک است.با توجه به توضیحات بالا مقادیر ۱۶۵ و ۱۷۷ g/kwh بدست میاید.مصرف سوخت واقعی بدست آمده بستگی به بازدهی موتور و انرژی حرارتی سوخت دارد.

سوپرشارژینگ

حدود ۳۵% انرژی حرارتی در سوخت به سمت دود خروجی هدر میرود.توربوشارژر مقداری از این انرژی را استفاده میکند(حدود۷%انرژی کل یا ۲۰%انژی هدر رفته)تا توربین تکی را بچرخاند.این توربین از طرق شفت به یک فن متصل است که هوا را میمکد و با فشار میفرستد.بدلیل افزایش فشار ،درجه حرارت این هوا زیاد میشود که باید این هوا خنک شود تا حجمش کاهش یابد.سپس هوای خنک شده به سمت سیلندها از طریق منیفولد هوا منتقل میشود.

اجزای توربوشارژر

سرعت توربوشارژر با توجه به مقدار بار وارد شده به موتور متغیر است.در قدرت بالا توربوشارژر ممکن است تا سرعت ۱۰۰۰۰دور در دقیقه هم بچرخد.

مواد بکار رفته در ساختمان توربوشارژر

پوسته سمت دود:از چدن ساخته میشود.

پوسته قسمت کمپرسور:از آلیاژ آلومینیوم

لبه ها ونازلها:ازآلیاژ نیکل یا آلیاژ نیمونیک ساخته میشود.

فن کمپرسور:آلیاژ آلومینیوم یا تیتانیوم یا فولاد ضدزنگ ساخته میشود.

بلوور دمنده

شروع بکار موتور:

بدلیل اینکه موتور در زمان استارت و سرعت پایین نیاز به هوا دارد ، یک فن کمکی(دمنده)برقی فراهم شده تا کمبود هوا را جبران کند و وقتی که فشار هوای ورودی به موتور به حدنصاب رسید بصورت اتوماتیک خاموش میشود.

حال باز کردن توربوشارژردرحال باز کردن توربوشارژر

توربین توربوشارژرتوربین قسمت دود




پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

[uniplace_links]