دانلود پروژه رشته مکانیک درمورد تفاوت موتورهای دیزل دو زمانه و چهار زمانه – قسمت دوم

دانلود پایان نامه

توربوشارژرها :

به این دلیل از سوپرشارژرها استفاده می شود كه هوای بیشتری برای سیلندرهایی موتور تأمین شود. تأمین هوای بیشتر در واقع مهیا ساختن اكسیژن بیشتر برای انجام احتراق بوده و این امر سبب احتراق بهتر سوخت در محفظه احتراق و در نهایت قدرت بیشتر موتور خواهد بود.

در موتورهای دیزل دو زمانه از یك دمنده به همین منظور استفاده می شود كه قبلاً شرح داده شده. فشار هوای ارسالی توسط دمنده تنها اندكی از فشار جو ( فشار اتمسفر ) بیشتر است و بنابراین اثر سوپرشارژر را ندارد.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

دو اصطلاح « سوپرشارژر» و «دمنده» جهت تشخیص نمودن دو منظور كاملاً جدا استفاده می شود، اما برخی اوقات هر دو اصطلاح “شارژر” و “دمنده” در ارتباط با سوپر شارژر

استفاده می شود.

سوپر شارژز كه محرك آن دودهای خروجی موتور می باشد، به نام توربورشارژر شناخته می شود.

تأمین هوای موتور:

موتورهایی كه سوپر شارژر ندارند به عنوان موتورهای بدون سوپرشارژر یا موتورهای معمولی یاد می شوند. زیرا در این موتورها به علت حركت پیشتون در داخل سیلندر عمل مكش هوا به داخل سیلندر ها انجام می شود. به این ترتیب هوای داخل سیلندرها با فشار جو تأمین می گردد. حتی در شرایط ایده آل، فشار هوای ورودی در داخل سیلندر ها به فشار جو نمی رسد و در عمل به مقدار قابل توجهی كمتر از آن می باشد.

توربوشارژر جریان هوای ورودی به محفظه احتراق را تقویت نموده و باعث افزایش فشار آن به نسبت دو برابر فشار جو می گردد. این امر سبب افزایش قدرت خروجی و گشتاور موتور از 25 تا 40 درصد بسته به طراحی توربوشارژر و موتور می شود.

توربوشارژر:

توربوشارژر شامل یك كمپرسور و یك توربین می باشد كه هر دوی روی یك شفت نصب شده اند و توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود. انرژی این گازها، كه در صورت نبودن توربورشارژر تلف می شد، برای چرخاندن كمپرسور استفاده می شود و هوای بیشتری برای سیلندرهای موتور تأمین می كند.

توربوشارژر دارای یك قسمت دوار( روتور) است كه شامل یك شفت می باشد و یك سر آن توربین و سر دیگر آن یك كمپرسور نصب شده است این قسمت دوار داخل یك پوسته قرار گرفته كه دارای دو محفظه یكی برای توربین و دیگری برای كمپرسور
می باشد. گازهای خروجی موتور مستقیماً وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه كمپرسور را با سرعت بسیار بالایی به چرخش وا می دارند. از هوا از مركز محفظه كمپرسور مكیده شده و تحت فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مركزی كه بواسطه سرعت بسیار بالای چرخش كمپرسور ناشی می شود به درون موتور رانده
می شود. به این ترتیب هوای بیشتری به داخل سیلندر ارسال می گردد. اگر سوخت بیشتری به داخل سیلندرها ترزیق شود، انرژی گازهای خروجی نیز افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربوشارژر نیز بالاتر می رود. این امر سبب افزایش هوای تأمین شده برای موتور می گردد.

انواع توربوشارژر:

همه توربوشارژرها به یك طریق عمل می كنند، اما چگونگی ورود گازهای خروجی به داخل توربین متفاوت می باشد. سه نوع توربوشارژر وجود دارد. این سه نوع عبارتند از نوع حلزونی ساده[1] نوع حلزونی با افزایش سرعت[2] و نوع ضربانی[3]

توربوشارژر حلزونی ساده :

این نوع توربوشارژر دارای یك معبر تنها می باشد كه گازهای خروجی موتور را به چرخ توربین منتقل می كند. حلزون یك معبر مارپیچ در درون پوسته محفظه توربین می باشد كه آن ثابت نبوده و كاهش می یابد.

این تغییر به دلیل ثابت نگهداشتن سرعت گازهای خروجی هنگام عبور از طول حلزون می باشد. گازهای خروجی به طور پیوسته از حلزون عبور كرده و وارد توربین می شوند. گازها از میان پره های توربین عبور كرده و باعث چرخش توربین شده و سپس توربین را ترك و وارد اگزوز می شوند.

چرخ كمپرسور به همراه توربین روی یك شفت نصب شده است. پره های كمپرسور دارای انحناء بوده و تحت تأثیر نیروی گریز از مركز هوا را فشرده می سازد. هوای فشرده شده با سرعت زیاد و فشار كم از لبه پره های كمپرسور جدا می شود. هوا از دیفیوز عبور نموده، وارد قسمت حلزونی پوسته كمپرسور می شود.

این امرسبب می گردد قبل از آنكه هوا مستقیماً وارد محفظه احتراق شود، سرعت آن كاهش و فشار آن افزایش یابد.

توربوشارژر حلزونی با افزاینده سرعت:

این نوع توربوشارژر دارای یك حلزون و یك افزاینده سرعت ( پره های ثابت) یا دو حلزون و دو مجرا می باشد. گازهای خروجی وارد منیفولد دود و از آنجا وارد حلزونها شده،‌ اما بجای آنكه مستقیماً وارد چرخ توربین شوند، از پره های ثابت روی پوسته توربین عبور نموده و با زاویه مناسب و سرعت بسیار زیاد و با انرژی بالاتر با پره های توربین برخورد می نمایند. سمت كمپرسور توربوشارژر همانطور كه قبلاً دو نوع حلزونی توضیح داده شد عمل می كند.

توربوشارژر نوع ضربانی:

استفاده از این نوع توربوشارژر، یك مینفولد دود نوع“ضربانی” را طلب می كند زیرا از ضربات دودهای خروجی كه از سیلندرهای موتور خارج می شود استفاده می كند. این امر سبب افزایش سرعت توربوشارژر می شود.

این مینفولد دارای معبری از هر سیلندر می باشد كه در انتها به دو كانال اصلی جداگانه تبدیل می شوند. این دو كانال به دو كانال روی پوسته توربین می پیوندند. منیفولد دارای نسبتاً كوچكی می باشد تا از اثر ضربات بهره بیشتری ببرد، زیرا در منیفولدهای بزرگتر اتلاف، بیشتر است. شكل منیفولد به گونه ای طرح گشته تا از جریان گازهای آزاد نیز به خوبی گازهای توده ای استفاده كند. در حین شتاب گیری این امر اجازه
می دهد انرژی گازهای خروجی سریعاً به توربین رسیده و شتاب موتور بهبود یابد.

برای بهره بردن بهتر از گازهای توده ای، سیلندرها بطور یك در میان با توجه به ترتیب احتراق به یك كانال مرتبط گشته اند. مثلاً در یك موتور شش سیلندر كه ترتیب احتراق 4-2-6-3-5-1 می باشد، سیلندرهای 1،2،3 به یك كانال و سیلندرهای 4،5،6 به كانال دیگر متصل می گردند. به این ترتیب باعث می شود توده هی دود بیشتر از هم جدا باشند و اثر بیشتری خواهد داشت.

توربوشارژر در موتورهای دو زمانه:

در برخی موتورهای دو زمانه هم از توربوشارژر و هم از دمنده ( هر دو با هم) استفاده شده است. گازهای خروجی از سیلندر توسط منیفولد دریافت و از طریق لوله ها به توربین توربوشارژر می رسند كه در بالای پوسته دمنده قرار گرفته است.

هوای ورودی توسط كمپرسور توربوشارژر متراكم شده و به دمنده در زیر آن منتقل
می شود و سرعت هوا حفظ می گردد. سپس هوا از كولر هوا ( افتركولر) كه در زیر دمنده تعبیه شده عبور نموده و وارد سیلندر ها می شود. دمنده توسط موتور به گردش در آمده و وظیفه آن عیناً همانند دمنده در موتورهایی است كه توربوشارژر ندارند.

خنك كردن هوا، پس از آنكه توسط توربوشارژر متراكم شد

پس از آنكه هوا داخل توربوشارژر متراكم شد، درجه حرارت آن بالا می رود. خنك كردن هوا پس از خروج از توربوشارژر و قبل از ورود به موتور در كولر( افتركولر، اینتركولر) انجام می پذیرد. یك مبدل حرارتی بین توربوشارژر و منیفولد هوای ورودی قرار گرفته است كه حرارت هوا را جذب و در نتیجه جرم حجمی آنرا بالا می برد. بنابراین هوا با جرم حجمی بالاتر به محفظه احتراق می رسد.

جرم حجمی هوا با درجه حرارت تغییر می كند. هر قدر هوا گرمتر شود، بیشتر منبسط می شود و جرم حجمی آن كاهش می یابد. پس از سرد شدن هوا متراكم شده و جرم حجمی آن افزایش می یابد. كولر هوا ( افتركولر) هوای ارسالی را با دمای تقریباً یكنواخت حفظ نموده و احتراق را بهبود می دهد.

اگر چه هدف اصلی از طراحی و استفاده از این كولر خنك كردن هوای دریافتی از توربوشارژر می باشد، ولی علاوه بر آن هنگامی كه موتور در شرایط درجه حرارت پایین كار می كند، باعث افزایش درجه حرارت هوای ورودی به موتور می شود. بنابراین كولر هوا (افتركولر) همیشه در جهت حفظ تعادل و پایداری درجه حرارت هوای ارسالی عمل می كند.

مزیتهای توربوشارژر:

افزایش قدرت:

وجود توربوشارژر روی موتور باعث افزایش قدرت آن می گردد. این افزایش در حدود 40 تا 50 درصد قدرت موتور بدون توربوشارژر با همان طراحی می باشد. این افزایش قدرت ناشی از ارسال هوای اضافه به داخل سیلندرها و تقویت احتراق سوخت
می باشد. نسبت توان وزنی در جرم و اندازه موتور نیز اندكی افزایش می یابد.

مصرف اقتصادی سوخت:

سرعت موتور با افزایش مصرف سوخت بیشتر می شود. توربوشارژر سبب رعایت نسبت دقیق تر سوخت- هوا و احتراق بهتر و بهینه شدن مصرف سوخت می گردد.

كاهش دود:

چون توربوشارژر هوای كافی و (اكسیژن) برای احتراق كامل سوخت تأمین می كند، دود سیاه موتور بطور قابل ملاحظه ای كاهش می یابد. اگر هوا كافی نباشد، سوخت كاملاً نسوخته و در نتیجه موتور دود سیاه می كند.

 

جبران افت توان موتور در ارتفاعات:

توربوشارژر در تغییر ارتفاع، توانایی جبران افت موتور را دارد. قدرت موتوری كه توربوشارژر دارد تقریباً هنگام كار در ارتفاعات ثابت می ماند. چون چگالی هوا با افزایش ارتفاع كاهش می یابد. مقاومت هوا روی توربین كاهش یافته و توربین می تواند آزادانه تر چرخیده و كمپرسور را سریعتر بچرخاند و در نتیجه كمپرسور، فشار بیشتری مهیا می سازد. در نتیجه هوای بیشتری برای موتور تأمین شده و نسبت سوخت – هوا حفظ می شود.

با یك مقایسه مشاهده می شود در موتور بدون توربوشارژر به علت كاهش چگالی هوا در ارتفاعات، اكسیژن كافی برای احتراق كامل سوخت فراهم نشده و موتور دود سیاه
می كند. این موتورها برای كار طولانی در ارتفاعات به علت بهم خوردن نسبت سوخت – هوا دچار مشكل می شوند.

كاهش صدای موتور:

توربوشارژر به كاهش صدای موتور در زمان احتراق كمك می كند. ویژگی های صوتی موتور دیزل، كه به عنوان ضربه موتور یاد می شود، نتیجه افزایش فشار در محفظه احتراق می باشد. هوای با چگالی بیشتر و با فشار و حرارت بیشتر در موتور سبب احتراق بهتر و افزایش نرمی كاركرد موتور و در نهایت كاهش صدای موتور می شود.

نكاتی درباره موتور مجهز به توربوشارژر:

موتور توربوشارژردار هنگامی كه در هوای سرد استارت می زند، باید حدود یك دقیقه با دور آرام درجا كار كند تا اطمینان حاصل شود كه به توربوشارژر روغن رسیده است. قبل از خاموش نمودن موتور نیز باید اجازه داد موتور حدود یك دقیقه درجا كار كند. این عمل اجازه می دهد روغن، حرارت یاتاقانهای توربوشارژر را جذب نموده و همچنین پس از خاموش نمودن موتور و افت فشار روغنكاری، دور توربوشارژر كاهش یافته باشد. اگر هنگامی كه موتور را خاموش می كنید، دور آن بالا باشد، توربوشارژر به چرخش سریع خود ادامه داده و خنك كاری روغن كافی نخواهد بود. دور توربوشارژر تنها به سرعت موتور بستگی ندارد. هنگامی كه موتور در دور بالا- تمام گاز كار می كند، سرعت توربوشارژر تقریباً 80000 تا 90000 دور در دقیقه می رسد.[4] در چنین شرایطی، یاتاقانها نیاز به روغنكاری و خنك كاری كافی دارند.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

Leave a comment