مطالب اموزشی فنی

 

الف) توربوشارژر(Turbocharger):

زمانی که مردم درباره خودروهای مسابقه ای یا موتورهایی با بازدهی و عملکرد بالا صحبت می کنند معمولاً بحث توربوشارژرها مطرح می شود. توربوشارژرها همچنین در موتورهای دیزلی بزرگ نیز استفاده می شوند.

توربوشارژر یک کمپرسور می باشد که توان خروجی موتورهای احتراق داخلی را در اثر افزایش میزان جرم هوا و سوخت ورودی به موتور افزایش می دهد. یکی از مزایای بزرگ توربوشارژرها آن است که افزایش قدرت خروجی موتور آنها در مقایسه با وزن آنها بسیار ناچیز است و این یکی از دلایلی است که باعث شده توربوشارژرها تا این اندازه محبوب و معروف گردند.(شکل ۱ را نگاه کنید)

شکل ۱ -  یک نمونه از توربوشارژر

 

نحوه عملکرد توربوشارژر:

یک توربوشارژر از یک کمپرسور گریز از مرکز و یک توربین گازی تشکیل شده است که توربین گازی توسط پیچ به مانیفولد دود متصل می شود و گازهای خروجی از موتور باعث چرخش توربین گاز شده و به سبب آن کمپرسور که توسط یک شفت به توربین گازی متصل است شروع به چرخش نموده و هوای محیط را مکش کرده و سپس آن را متراکم کرده و به طرف موتور می فرستد و هوای ورودی بیشتر به موتور به معنی سوخت بیشتر به داخل موتور و هوا و سوخت بیشتر به معنی انرژی و قدرت خروجی موتور می باشد. سرعت چرخش توربین با توجه به استفاده توربوشاررژ می تواند متفاوت باشد و اکثراً دارای سرعتهای چرخش بالا هستند به همین دلیل باید از یاتاقانهای مخصوصی استفاده گردد که بتواند نیروی حاصل از چرخش شقت را تحمل کند که معمولاً از یاتاقانهای سیال (fluid  bearing) استفاده می شود. در یاتاقانهای سیال بین شفت و یاتاقان یک لایه روغن قرار دارد که روغن فوق دو وظیفه مهم بر عهده دارد:      

  ۱- باعث خنک شدن شفت و سایر قسمتهای توربوشارژر می شود  

  ۲- باعث از بین رفتن اصطکاک بین شفت و یاتاقان هنگام چرخش می شود.(شکل ۲ را نگاه کنید)

 

 

شکل ۲- داخل یک توربوشارژر

 

 

نکاتی در مورد طراحی یک توربوشارژر:

 

۱- تقویت بیش از اندازه:

 اگر فشار تولیدی توربوشارژر خیلی زیاد باشد همان طور که می دانید این امر باعث بالا رفتن درجه حرارت هوای ورودی به موتور شده و در نتیجه سوخت قبل از آن که توسط شمع محترق شود دچار خودسوزی شده که به پدیده فوق ضربه (Knocking) می گویند که برای جلوگیری از پدیده فوق می بایست از بنزین با درجه اکتان بالاتر استفاده نموده و یا نسبت تراکم موتور را کاهش دهیم.

۲- پس افت (Lag):

یکی از مشکلات توربوشارژر آن می باشد که توربوشارژرها نمی توانند یک قدرت فوری را زمانی که شما پدال گاز را فشار می دهید، ایجاد نمایند و مدت زمانی طول می کشد تا توربین گاز چرخیده و هوای متراکم شده را به داخل موتور بفرستد. به همین خاطر شما در اول حرکت خودروی خود احساس یک حرکت ناگهانی به طرف جلو می کنید. دلیل این موضوع نیروی اینرسی (واماندگی) قسمت چرخنده توربین گاز می باشد. اما می توانیم با تمهیداتی نیروی اینرسی را کاهش داده تا توربین گاز بتواند در مدت زمان کوتاهی شتاب گرفته و دیگر پدیده پس افت ایجاد نشود، که در زیر به مواردی اشاره می کنیم:

 

الف) استفاده از توربوشارژرهای کوچک به جای توربوشارژرهای بزرگ:

 یکی از راههای که می توانیم نیروی اینرسی توربین گاز را کاهش دهیم آن است که از توربوشارژرهای کوچک استفاده نمائیم زیرا توربوشارژرهای کوچک سریعتر شتاب گرفته و در دور پائین موتور تقویت بهتری ایجاد می نمایند اما نمی توانند تقویت بیشتری را در دورهای بالای موتور که ما نیاز به وارد نمودن حجم بیشتری از هوا به موتور هستیم را تولید کنند و نیابد دور توربین گاز در آنها خیلی بالا رود. در جاهائی که ما نیاز به شتاب بالا در توربین گاز و مقدار بیشتری از هوای ورودی به موتور داریم می توانیم از دو توربو شارژر کوچک که به صورت مجزا از یکدیگر می باشند، استفاده نمائیم که شرکتهای خودروسازی همچون تویوتا، آئودی، مزدا این نوع توربوشارژر را در برخی از تولیدات خود به کار برده اند. به توربوشارژرهای فوق توربوشارژرهای دوقلو (Twin Turbocharger) نیز می گویند.

 

ب) استفاده از توربین گاز با پره های سرامیکی:

همان طور که می دانید توربین گاز با پره های سرامیکی سبکتر از توربین گاز با پره های فولادی هستند در نتیجه این امر باعث می شود که توربین گاز سریعتر شتاب گرفته و نیروی اینرسی کاهش یابد.

 

ج) استفاده از یاتاقانهای توپی (Ball Bearing) به جای یاتاقانهای سیالی:

 برخی از توربوشارژرها از یاتاقانهای توپی به جای یاتاقانهای سیالی استفاده می کنند که یاتاقانهای فوق بسیار دقیق و از مواد پیشرفته و خاصی ساخته شده اند تا بتوانند سرعت و حرارت شفت را کنترل نمایند. یاتاقانهای توپی باعث می شوند که شفت با اصطکاک کمتری بچرخد و همچنین این نوع یاتاقانها به ما اجازه می دهد تا از شفتهای کوچکتر و سبکتر استفاده نمائیم که امر فوق باعث می شود تا توربین گاز با شتاب بیشتری چرخیده و نیروی اینرسی آن کاهش یابد.

 

د) استفاده از توربوشارژرهای ترتیبی (Sequential Turbocharger):

 برخی از موتورها از دو توربوشارژر با اندازه مختلف استفاده می کنند که توربوشارژر کوچکتر در دور پائین موتور تا پس افت را کاهش دهد استفاده دارد اما توربو شارژر بزرگتر در دورهای بالاتر موتور که نیاز به تقویت و حجم بیشتری از هوا داریم کاربرد دارد. این نوع توربوشارژر در ب.ام.و سری 5 مدل 535d استفاده شده است.

 

مکانیزم کنترل توربین گاز (Waste Gate):

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

 کولر داخلی (Inter Cooler):

همان طور که می دانید زمانی که هوا فشرده می شود آن گرم شده و منبسط می شود اما هدف از استفاده توربوشارژرها افزایش میزان چگالی ورودی به موتور (تعداد بیشتری از مولکولهای هوا) می باشد. به همین خاطر از کولرهای داخی استفاده می کنند تا هوای فشرده خروجی از کمپرسور را خنکتر کند تا میزان چگالی آن افزایش یابد. (شکل ۳ را ببینید)

 

شکل۳- مدار یک سیستم تقویت کننده (توربوشارژر) به همراه کولر داخلی

 

 

ب) سوپر شارژ (Supercharge)

ساختار موتورهای سوپر شارژ مشابه توربو شارژ است با این تفاوت که در سوپر شارژها توربین وجود ندارد و کمپرسور قدرت خود را مستقیما (با استفاده از تسمه یا زنجیر) از موتور گرفته و هوای ورودی به سیلندر را فشرده می کند.

با این که استفاده  از سوپر شارژها مقداری از قدرت موتور را میگیرد اما در موارد خاص که ایجاد سرو صدای کمتر مهم بوده یا قیمت تمام شده از اهمیت بیشتری برخوردار است یا فضای کمی در محفظه موتور موجود باشد از سوپر شارژ استفاده می کنند.

در مجموع با توجه با این که توربو شارژها از انرژی گاز خروجی که بلا استفاده است, استفاده می کنند از بازده بهتری برخوردار میباشند.

 

نویسنده : محسن عربی : ٩:٥٧ ‎ب.ظ ; جمعه ۱۳ فروردین ،۱۳۸٩
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

سال نو مبارک

 

نویسنده : محسن عربی : ۳:۳٧ ‎ب.ظ ; جمعه ۱۳ فروردین ،۱۳۸٩
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

گیربکسهای اتوماتیک 

در سال 1938 کرایسلر کلاچ هیدرولیکی را تولید نمود که با وجود آن در حالی که جعبه دنده می توانست در وضعیت درگیری باشد موتور با دور آرام به کار خود ادامه می داد . و با این طرح گام موفقیت آمیزی در ابداع جعبه دنده های نیمه اتوماتیک برداشته شد و بدین لحاظ کرایسلر مشهور گردید .

جعبه دنده های نیمه اتوماتیکی که طراحی گردید به نام های مختلف در تجارت شناخته شد مانند: و در طراحی های بعد به جای کلاچ هیدرولیکی مبدل گشتاور هیدرولیکی جایگزین شد و به نام های کرایسلر تورک – درایو و پلی موث هیدرایو نامیده شد.مشاهده می شود که در آن ها به منظور تعویض دنده ها هنوز از یک کلاچ پایی استفاده شده است .


 

  


در سال 1940 کارخانه جنرال موتور جعبه دنده هیدراماتیک را برای اولین بار در اتومبیل اولد زموبیل به کار برد . این طراحی اولین بار در اتومبیل اولدزموبیل به کار برد . این طراحی اولین کاربرد کلاچ های هیدرولیکی را در ترکیب جعبه دنده 4 دنده ای مشخص کرد و جعبه دنده اتوماتیک نامیده شد که در آن مجموعه خورشیدی جلو و عقب برای وضعیت خلاص و دنده های جلو به کار برده شد و در دنده عقب مجموعه ی خورشیدی جلو نسبت دور کاهنده ای ( افزایش گشتاور ) دارد و مجموعه خورشید عقب مسیر قدرت را عکس نمود و همچنین نسبت دور دنده عقب را بیشتر کاهش می دهد . ( افزایش گشتاور را بیشتر افزایش می دهد . )

در سال 1948 بیوک جعبه جعبه دنده داینافلو را ارائه داد و اولین اتومبیلی بود که در آن موفق شده بودند جعبه دنده اتوماتیک را با مبدل گشتاور هیدرولیکی به کار برند که با استفاده از مجموعه خورشیدی حرکت مستقیم دنده یک و دنده عقب را شامل می شد و اهرم تعویض دنده جعبه دنده را به محور خروجی مبدل گشتاور بدون دنده های اضافی مربوط می سازد . ضریب ماکزیمم در مبدل گشتاور 1 : 25/2 و نسبت دنده در دنده یک 1 : 82/1 می باشد که دارای کشش عالی در سر بالایی ها بوده و حالت ترمز موتوری در سرازیری ها را نیز دارا می باشد کاربرد عمومی جعبه دندذه های اتوماتیک که ناشی از رشد صنعتی بوده است . جعبه دنده های اتو ماتیک فورد – ا – ماتیک ترکیبی است از یک مبدل گشتاور 3 عنصری و یک سیستم مجموعه خورشیدی که شامل 3 دنده جلو ( 3 سرعته ) و یک دنده عقب می باشد . ضریب ماکزیمم مبدل گشتاور آن برابر 1: 1/2 می باشد . مسیر حرکت از مبدل گشتاور شروع می شود و دارای نسبت دنده متوسط ( دنده دو ) 1 : 48/1 ( افزایش گشتاور کم ) با تعویض دنده به طور خودکار بوده و همچنین دارای نسبت دنده یک 1 : 44/2 ( افزایش گشتاور زیاد ) که برای عبور در سر بالایی ها و حالت ترمز موتوری در سرازیریها می باشد طراحی شده است .
کرایسلر دارای جعبه دنده اتوماتیک دو سرعته به نام پاور فلایت می باشد که دارای یک مبدل گشتاور 3 عنصری ( توربین پمپ استاتور ) و دو مجموعه خورشیدی با نسبت دنده هایی به منظور درگیری دنده یک دنده عقب و دنده مستقیم می باشد . هنگام حرکت مسیر قدرت از مبدل گشتاور که دارای ضریب ماکزیمم گشتاوری 1 : 7/2 است شروع می شود و در دنده یک نسبت دنده ی 1 : 27/1 می باشد که به طور خودکار در دنده مستقیم قرار می گیرد . ( در دنده مستقیم نسبت دنده 1 : 1 است و در صورت لزوم نسبت مبدل گشتاور اعمال می گردد . ) این جعبه دنده نیز توسط اهرم تعویض دنده به طور دستی در دنده یک ( برای حرکت در سربالایی و سرازیری ) قرار می گیرد .
طرح جدید جعبه دنده اتوماتیک اولتراماتیک مربوط به اتومبیل پاکارد نشان می دهد که دارای مبدل گشتاور 4 عنصری و یک مجموعه



دنده های خورشیدی است که مشابه جعبه دنده داینافلوی بیوک می باشد و قادر است تا وضعیت های دنده مستقیم دنده یک و دنده عقب را درگیر نماید . مسیر قدرت مانند جعبه دنده ی داینافلو در حرکت به جلو از مبدل گشتاور شروع شده و بدون کمک دنده های اضافی به محور خروجی منتقل می گردد . مبدل گشتاور آن دارای یک کلاچ اصطکاکی برای وضعیت دنده مستقیم می باشد که به طور خودکارعمل می کند و در سایر وضعیت ها کلاچ اصطکاکی مبدل گشتاور قطع می باشد که مبدل می تواند حد اکثر نسبت گشتاوری 1 : 4/2 را منتقل نماید . نسبت در دنده یک 1 : 82/1 می باشد که جعبه دنده به وسیله اهرم تعویض دنده می تواند در این وضعیت برای عبور درسر بالایی و سرازیری قرار گیرد .
جعبه دنده های اتوماتیک استودبکر که به وسیله بورگ – وارنر ارائه گردید دارای مبدل گشتاور 3 عنصری با یک کلاچ حرکت مستقیم و دو مجموعه خورشیدی که 3 دنده جلو و یک دنده عقب می باشد طراحی گردیده است . حداکثر ضریب افزایشی مبدل گشتاور 1 : 15/2 است که دارای وضعیت دنده متوسط دنده مستقیم دنده یک و دنده عقب می باشد و نسبت دنده ها عبارتند از : دنده 1 :31/2 دنده دو 1: 43/1 و دنده سه 1 : 1 برای حرکت در سر بالایی و سرازیری با دنده یک می توان توسط توضیحات بعدا گفته خواهد شد . اهرم
تعویض دنده به طور دستی جعبه دنده را در وضعیت قرار داد .

تا سال 1955 طراحی جعبه دنده های اتوماتیک کامل گردید و از آن تاریخ به بعد با اتخاذ تصمیم مشترک و استاندارد اکثر کارخانجات آن را به کار بردند به طوری که امروزه بیش از 90 درصد اتومبیل ها ی امروزی آمریکایی مجهز به جعبه دنده های اتوماتیک می باشند . جعبه دنده اتوماتیک اولترا ماتیک مربوط به اتومبیل پاکارد مسیر قدرت در آن و در جعبه دنده اتوماتیک پاورگلاید و سایر جعبه دنده های اتوماتیک 2 سرعته یکسان می باشد . شرح این که چگونه یک جعبه دنده اتوماتیک کار می کند باید گفت که یک داستان هیجان انگیزی است به وسیله مختصر نگاهی به اصول مقدماتی و اساسی طرز کار آنها می توان فهمید که جعبه دنده های اتوماتیک چه طور کار می کنند و این بسیار ساده است زیرا تمام تعویض های خودکار با استفاده از اصول اولیه طراحی شدهاند و به طور کلی دارای یک مبدل گشتاور هیدرولیکی و یک مجموعه خورشیدی با نسبت دنده های مختلف می باشند که به وسیله ی یک سیستم کنترل هیدرولیکی به طور خودکار
تعویض دنده ها را انجام می دهد . ترکیب مبدل گشتاور هیدرلیکی و مجموعه ی دنده های خورشیدی رایج در تعدادی از جعبه دنده های اتوماتیک هم خانواده مانند جعبه دنده های تورک فلایت ( کرایسلر ) کروئیز – ا – ماتیک ( فورد ) و هیدرا – ماتیک ( جنرال موتور ) به کار برده شده است .
یکی از بزرگترین مزیت های جعبه دنده های اتوماتیک این است که به طور خودکار دنده ها را تعویض می نماید و وظایف راننده را کاهش می دهد و در نتیجه او مجبور نخواهد بود که در تعویض دنده ها مهارت خاص رانندگی را دارا باشد و متناسب با مقاومت مسیر که بستگی به وزن سرعت و موقعیت اتومبیل دارد به طور خودکار در مواقع لزوم تعویض دنده ها انجام می گردد . در جعبه دنده های معمولی بر اثر سرعت بیش از حد معمول و یا عدم ایجاد هماهنگی بین سرعت چرخ دنده ها هنگام درگیر شدن توسط یک راننده ی
غیر ماهر باعث استهلاک سریع قطعات خواهد گردید . در صورتی که در جعبه دنده های اتوماتیک راننده به یک اهرم تغییر وضعیت دنده ها و پدال گاز احتیاج دارد .

سیستم های کنترل کننده :

جعبه دنده های اتوماتیک دارای سیستم های کنترل کننده ای می باشند که اولا جعبه دنده را با موتور مربوط می سازد بدین ترتیب که هر گونه تغییرات موتور را عینا به جعبه دنده منتقل می نمایند و باعث تعویض دنده ها می گردند . ثانیا ارتباط راننده با جعبه دنده را به وسیله اهرم تغییر وضعیت به طور دستی بر قرار می سازد که هر کدام به نوبه ی خود دارای وظایفی می باشد :

سیستم کنترل دستی :

ارتباط راننده به جعبه دنده را بر قرار می سازد و تغییر وضعیت اهرم تعویض دنده ها را به وسیله ی اتصالات آن به سوپاپ دستی واقع در بدنه ی سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی منتقل می نماید .

سیستم کنترل دریچه گاز :

این سیستم گشتاور موتور را احساس می کند و شامل مجموعه ی سوپاپ تعدیل فشار در بدنه ی سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی می باشد و این سیستم اثر گشتاور ورودی را یا به وسیله ی اهرم های اتصال به طور مکانیکی از پدال گاز به جعبه دنده و یا به وسیله ی یک اثر خلایی از زیر دریچه گاز کاربراتور به یک واحد کنترل کننده خلایی در بدنه جعبه دنده دریافت می کند . اگر در تعویض خودکار دنده هااشکالی پیش بیاید علاوه بر موارد فوق یک ارتباط دهنده دیگری برای جعبه دنده ضروری است و بدین منظور یک سیستم گاورنرپیش بینی شده است تا تغییرات سرعت جاده ای اتومبیل را به جعبه دنده منتقل نماید .

سیستم کنترل گاورنر :

این سیستم تغییرات سرعت اتومبیل را از دور خروجی جعبه دنده احساس می کند و مانند سیستم کنترل دریچه گاز اثر فشار هیدرولیکی را به بدنه سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی می فرستد این سیستم مجهز به مجموعه ی سوپاپ تنظیم فشار با وزنه های گریز از مرکز می باشد . سیستم کنترل دستی کنترل دریچه گاز و کنترل گاورنر قسمت هایی از سیستم کنترل هیدرولیکی می باشند .

سیستم کنترل هیدرولیکی :

این سیستم شامل یک پمپ هیدرو لیک جتو و سوپاپ تعدیل فشار برای تکمیل و پر کردن روغن مورد نیاز مبدل گشتاور با تجهیزات مربوطه و ارسال روغن به بدنه سوپاپ جهت تقسیم نمودن به مدارات راه انداز کلاچ و باند ( نوار ترمز ) می باشد. بدنه سوپاپ مغز سیستم هیدرولیکی و به طور معمول جایگاه سوپاپ دستی سوپاپ کنترل دریچه گاز و یک سوپاپ کنترل دستی برای ایجاد درگیری دنده یک توسط راننده و مجموعه ی سوپاپ تعویض دنده به طور خودکا
ر می باشد .

 

چهارشنبه 15 اسفند ماه سال 1386

شناسایی سوپاپها:

قبل از خواندن این پست بهتره پست قبلی من را که در مورد طرز کار سوپاپ ها بود را بخوانید(اینجا کلیک کنید) در یک گیربکس اتوماتیک که که تعویض دنده ها به طریق هیدرولیکی عمل می کند تعداد زیادی سوپاپ های تفاضلی و قرقره ای موجود است، که در یک صفحه ساعت نصب شده اند. این صفحه در بعضی گیربکس ها زیر مجموعه ها ی خورشیدی به صورت خوابیده و در بعضی ها قبل از مجموعه ها خورشیدی قرار دارد. این قطعه ی خیلی مهمی است که تعویض دنده را به عهده دارد.

در یک گیربکس اتوماتیک سوپاپ های زیادی وجود دارد که ما در اینجا فقط به مهمترین انها می پردازیم.ضمنا طراحی های مختلفی وجود دارد ولی اصول کارکرد یکسانی دارند بنابراین به دنبال یک طرح قالب نباشید.

 

سوپاپ دستی: این سوپاپ حرکت مکانیکی دارد و توسط اهرم انتخاب وضعیت دنده کنترل می شود(N,D,R,1.2)

 

سوپاپ گاز: این سوپاپ میتواند سیمی یا خلائی باشد. سیم پدال گاز یا خلا مانیفولد هوا عامل کنترل کننده ان هستند. این سوپاپ وظیفه  هماهنگ سازی دور موتور با فشار روغن است، طوری که اگر دور موتور بالا رود فشار روغن حاصل از این سوپاپ نیز بالا می رود.

 

سوپاپ گاورنر: این سوپاپ  حرکت گریز از مرگز دارد و در خروجی گیربکس نصب می شود. فشار روغن خروجی این سوپاپ با سرعت خودرو نسبت مستقیم دارد.

 

سوپاپ تعدیل(رگلاتور) :این سوپاپ وظیفه تعدیل فشار روغن خروجی پمپ به سوپاپهای دیگر را دارد.فشار خط را تعیین می کند در برخی موارد کاربردهای دیگری هم دارد مثلا می تواند فشار روغن در دنده عقب را برای درگیری بهتر کلاچ ها ،زیاد می کند.حرکت این سوپاپ هیدرولیکی است.

 

سوپاپ تعویض:تعداد این سوپاپها بستگی به تعداد دنده ها یک گیربکس دارد.تعداد ان برابر است با تعداد دنده ها منهای یک. مثلا اگر سه دنده است دو تا سوپاپ دارد.حرکت این سوپاپ هیدرولیکی است.

 

سوپاپ اکومولاتور: یک مخزن که فنری دارد و روغن در ان تحت فشار ذخیره می شوند. وظایف مختلفی دارد مثلا برای اینکه تعویض دنده با کاهش فشار روبرو نشویم این مخزن فشار مورد نیاز را جبران می کند.

 

سوپاپ تایمینگ: این سوپاپ کمک به خلاص شدن سوپاپ تعویض دنده قبلی و درگیری دنده جدید است.

 

 

در خودروهای جدید شاید خیلی از این سوپاپ ها را نبینید. مثلا 206 از شیرهای برقی به جای سوپاپ استفاده می کند که عملیات تعویض را انجام می دهد. داده هایی مثل سرعت خودرو و دور موتور می توانند از طریق الکتریکی عمل کنند و یک شیر برقی با ایجاد فشار متناسب با جریان ان می تواند به سوپاپ ها ی تعویض دستور دهد.

 

و اما فشارهای هیدرولیک در یک مجموعه:

فشار خط: فشار خروجی سوپاپ رگلاتور

فشار خروجی سوپاپ گاورنر

فشار خروجی سوپاپ گاز یا مدولاتور

 

نویسنده : محسن عربی : ٩:٥٦ ‎ب.ظ ; جمعه ٢٥ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

مقدمه ای  بر چگونگی کار کردن کلاچ ها

اگر یک اتومبیل با انتقال دستی را می رانید ، ممکن است از درک اینکه بیش از یک کلاچ دارد تعجب کنید . و این موضوع را که فقط اتومبیل های ما انتقال اتوماتیک چند کلاچ دارند را تغییر می دهد . در واقع کلاچ هایی در بسیاری از چیزهایی که احتمالا همه روزه می بینید یا استفاده می کنید وجود دارد : بسیاری از مته های بدون محور یک کلاچ دارند ، اره های زنجیری یک کلاچ سانتریفوژی و حتی yo-yos (یویو!) یک کلاچ دارند

                      

در این مقاله یاد خواهید گرفت که چگونه نیاز به یک کلاچ دارید ، چگونه کلاچ اتومبیل تان کار می کند و بعضی مطالب جالب و شاید تعجب آور در رابطه با کلاچها را درک کنید .

کلاچ ها در ابزارهایی که دو میله ( شَفت ) غلتنده دارند مفیدند در این ابزارها ، یکی از میله ها ( شفت ها ) نوعا توسط یک موتور یا کشنده حرکت می کند و شفت دیگر ابزار دیگری را به حرکت وا می دارد . مثلا در یک مته ، یک شفت توسط یک موتور حرکت داده می شود و دیگری یک گیره مته را به حرکت وا می دارد . کلاچ دو شفت را به نوعی که میتوانند با یکدیگر بلوکه شوند و با یک سرعت بچرخند متصل می کند یا اینکه جدا شوند و با سرعتهای متفاوت بچرخند .

کلاچ اولیه

در یک اتومبیل نیاز به یک کلاچ دارید زیرا موتور همه وقت می چرخد اما چرخهای اتومبیل اینطور نیستند . برای اینکه یک اتومبیل بدون خاموش کردن موتور بایستد ، چرخها نیاز دارند تا از موتور به نحوی جدا شوند . کلاچ به ما اجازه می دهد به نرمی یک موتور چرخشی را به یک انتقال غیر چرخشی توسط توسط کنترل کردن شیب بین آنها ترغیب کنیم .

برای درک کردن اینکه کلاچ ها چطور کار می کنند ، کمک می کند که کمی دربارة اصطکاک بدانیم که یک معیار درباره اینکه چگونه سخت است که یک شئ روی دیگری بلغزد . اصطکاک توسط پستی ها و بلندی هایی که بخشی از هر سطح هستند حاصل می شود . حتی سطوح بسیار نرم نیز  پستی و بلندی های میکروسکوپی دارند .

هر قدر این پستی بلندی ها بزرگ باشد لغزیدن شئ سخت تر است . شما می توانید در  چگونه ترمز ها کار می کنند  بیشتر بیاموزید .

یک کلاچ به دلیل اصطکاک بین یک صفحه کلاچ و یک چرخ طیار  فلایویل   کار میکند . ما به چگونگی کار کردن این بخشها در بخش بعدی خواهیم پرداخت .

فلایویل، صفحات کلاچ و اصطکاک :

در یک کلاچ اتومبیل ، یک فلایویل  به موتور متصل می شود و یک صفحه کلاچ به محور انتقال متصل می شود . می توانید ببینید که در شکل زیر چطور به نظر می رسند .

نگاهی به کار یک کلاچ

 وقتی پاتیان را از کلاچ بر می داریم ، فنرها فشار را به دیسک کلاچ منتقل می کنند که در عوض به فلایویل  فشار می آورد . این موتور را به شفت ورودی انتقال قفل می کند که باعث می شود در همان زمان با سرعت یکسان بچرخند .

                       

مقدار نیروی کلاچ می تواند به اصطکاک صفحه کلاچ و فلایویل  و اینکه فنر چه میزان نیرو به صفحه فشار وارد می کند بستگی دارد . نیروی اصطکاک در کلاچ دقیقا مانند بلوکهای در بخش اصطکاک چگونه ترمزها کار می کنند توصیف شده است مگر اینکه فشارهای فنر روی صفحه کلاچ در عوض فشار وزن بلوک به درون زمین باشد .

کلاچ چگونه ( منتقل شده ) و آزاد می شود

وقتی پدال کلاچ فشرده شود ، یک کابل یا پیستون هیدرولیک به چنگک آزادسازی فشار می آورد که بخش بیرون انداختن را در برابر وسط فنر دیافراگم فشار می دهد . همان طور که وسط فنر دیافراگم فشرده می شود یک مجموعه از پین های نزدیک خارج فنر باعث می شوند که فنر صفحه فشار را از دیسک کلاچ دور می کند . ( به عقب می کشد ) ( شکل زیر را ببینید ) . این کلاچ را از موتور چرخشی جدا می کند . فنرها را در صفحه کلاچ به یاد داشته باشید . این فنرها به جداسازی ( محور ) انتقال از شوک آزاد شدن کلاچ کمک می کند .

                          

این طراحی معمولا به خوبی کار می کند اما بازگشت به عقب های کمی دارد . ما به مشکلات متداول کلاچ و دیگر کاربردهای کلاچها در بخشهای بعدی خواهیم پرداخت .

مشکلات متداول :

از دهه 1950 تا دهة 1970 ، می توانستید 50000 تا 70000 مایل با کلاچ تان کار کنید . کلاچ ها اکنون می توانند برای 80000 مایل کار کنند اگر آنها را به طور ملایم استفاده کرده و به خوبی نگه داری کنید . اگر مراقب آنها نباشید کلاچها می توانند شروع به شکسته شدن در 35000 مایلی کنند . کامیونهایی که پیوسته اضافه بار دارنند یا مکررا بارهای سنگین حمل می کنند نیز می توانند مشکلاتی با کلاچ های نسبتا جدید داشته باشند .

متداول ترین شکل کلاچ ها این است که مادة اولیه اصطکاک روی دیسک پاک می شود . ماده اصطکاکی روی یک دیسک کلاچ بسیار شبیه به مادة اصطکاکی است که روی پد های یک دیسک ترمز یا جا پاهای یک درام ترمز است که پس از مدتی پاک می شود وقتی که بیشتر یا همة مادة اصطکاکی از بین رفت کلاچ شروع به لغزش می کند و بالاخره هیچ نیرویی را از موتور به چرخ ها منتقل نخواهد کرد .

کلاچ تنها پوشش دارد مادامی که دیسک کلاچ و فلایویل  با سرعت های متفاوتی بچرخند . وقتی به یک دیگر قفل شدند ، مادة اصطکاکی به سختی در برابر فلایویل  نگه داشته می شود و آنها به طور هم زمان می چرخند . این فقط وقتی رخ می دهد که دیسک کلاچ در برابر فلایویل  می لغزد که پوشش دهی رخ می دهد .

گاهی اوقات مشکل با لغزش نیست اما با چسبیدن است . اگر کلاچ شما بخوبی آزاد نشود به چرخاندن شفت ورودی ادامه خواهد داد . این موضوع می تواند باعث خوردگی شود یا به طور کامل از جا خوردن دندة اتومبیل تان جلوگیری کند .

برخی دلایل معمول که یک کلاچ بچسبد عبارت اند از :

·   کابل کلاچ کشیده شده یا شکسته – کابل نیاز به میزان صحیحی برای فشار دادن و کشیدن کارا دارد .

·   سیلندرهای کلاچ اصلی و یا فرعی آسیب دیده یا نشتی دار – نشتی ها سیلندرها را از ایجاد مقدار لازم فشار باز می دارد .

·   هوا در خط هیدرولیک – هوا به هیدرولیک ها با گرفتن فضای مورد نیاز سیال برای ایجاد فشار تأثیر می گذارد .

·   پیوند بد تنظیم شده – وقتی پای شما بر پدال ضربه وترد می کند ، پیوند مقدار اشتباهی از نیرو را انتقال می دهد .

اجزاء کلاچ بد منطبق شده : بخشهای موجود در بازار با کلاچ شما منطبق نیستند .

یک کلاچ « سخت » نیز یک مشکل متداول است . همه کلاچ ها به میزانی از نیرو برای کاملا فشرده شدن نیاز دارند . اگر نیاز به فشار زیادی بر روی پدال دارید ممکن است چیزی اشتباه باشد . چسبیدن یا پیوند در پیوند پدال ، کابل ، شفت متقاطع یا ساچمه علل متداول اند . گاهی اوقات یک بلوکه شدن یا درز پوشیده شده در سیستم هیدرولیک نیز می تواند باعث یک کلاچ سخت شوند .

دیگر مشکل مربوط به کلاچ ها قسمت بیرون انداختن پوشیده است که گاهی اوقات یک قسمت آزاد سازی کلاچ نامیده می شود . این قسمت نیرو را به انگشت های صفحه فشار چرخشی برای آزاد سازی کلاچ به کار می برد . اگر صدای ترسناکی را هنگام چسبیدن کلاچ می شنوید ممکن است مشکلی با بیرون انداختن داشته باشد .

تست تشخیص کلاچ

اگر متوجه شدید که کلاچ شما مشکل دارد در اینجا یک تست تشخیص خانگی که هر کسی می تواند انجام دهد وجود دارد :

1.    اتومبیل تان را استارت بزنید Parking break را تنظیم کنید و در حالت خنثی قرار دهید .

2.  با خاموش کردن اتومبیل تان به صدای آن بدون فشردن کلاچ گوش کنید اگر چیزی می شنوید به احتمال زیاد مشکل با ( محور ) انتقال است . اگر صدایی  نمی شنوید به مرحله 3 بروید .

3.  وقتی اتومبیل هنوز خنثی است ، فشردن کلاچ را آغاز کنید و به صدا گوش دهید . اگر یک صدای جیر جیر را هنگام فشار دادن می شنوید ، به احتمال زیاد مربوط به آزاد سازی کلاچ یا bearing دور انداختن است . اگر صدایی نشنیدید به مرحله 4 بروید .

4.  کلاچ را تا ته فشار دهید . اگر صدای فش فش شنیدید ، احتمالا تحمل کننده یا ساچمه یا احتمال اشکال بوش پایلوت است .

اگر هیچ صدایی را در خلال این 4 مرحله نشنیدید مشکل تان احتمالا کلاچ نیست . اگر در حالت توقف صدا شنیدید و وقتی که کلاچ فشرده شد از بین رفت ممکن است موضوع مربوط به نقطة تماس بین چنگک و ساچمه( FORK & PIVOT BALL)  باشد .

در بخش بعدی برخی انواع مختلف کلاچ ها و چگونگی کارکرد آنها را بررسی خواهیم نمود.

انواع کلاچ ها:

انواع زیادی از کلاچ ها در اتومبیل و گاراژتان وجود دارد .

یک ( محور ) انتقال اتوماتیک شامل چندین کلاچ است . این کلاچ ها مجموعه های مختلفی از چرخ دنده های سیاره ای را به هم چسبانده و از هم جدا می کنند . هر کلاچ با استفاده از سیال هیدرولیک فشرده شده به حرکت در می آید . وقتی فشار پایین می اید ، فنر باعث آزاد شدن کلاچ می شود . حتی لبه های فضا دار که نوار باریک نامیده شده ، خط درون و برون کلاچ درون چرخ دنده ها ومیزبانی کلاچ قفل می شود . می توانید در یک ( محور ) انتقال اتوماتیک چگونه کار می کند بیشتر بخوانید .

یک کمپرسور تهویه مطبوع در یک اتومبیل یک کلاچ الکترو مغناطیسی دارد این اجازه می دهد که کمپرسور حتی در حالی که موتور کار می کند خاموش شود . وقتی جریان از طریق یک سیم پیچ مغناطیسی در کلاچ انتقال می یابد کلاچ می چسبد . به محض اینکه جریان متوقف می شود از قبیل وقتی که تهویه مطبوع را خاموش می کنید ، کلاچ جدا می شود .

بیشتر اتومبیل هایی که یک فن خنک کننده موتوری یک کلاچ ویسکوز کنترل شده به صورت ترواستاتیکی دارد – دمای سیال واقعا کلاچ را به حرکت در می آورد این کلاچ در کنار فن قرار دارد و جریان هوا از طریق رادیاتور می آید . این نوع کلاچ بسیار شبیه به تزویج و سیکوز که گاهی اوقات در اتومبیل هایی که همه چرخهای آن رانشگر دارند یافته می شود . سیال در کلاچ همچنان که آن گرم می شود ضخیم تر می شود که باعث می شود فن با چرخش موتور سریعتر بچرخد . وقتی اتومبیل سرد است ، سیال در کلاچ سرد باقی می ماند و فن به آرامی می چرخد ، اجازه می دهد که موتور به سرعت گرم می شود و به دمای عملیاتی مناسبش می رسد .

بسیاری از اتومبیل ها دیفرانسیل های شیب محدود یا تزویج و سیکوز دارند که هر دوی آنها کلاچ را برای افزایش کارایی بکار می برند . وقتی اتومبیل روشن می شود ، یک چرخ سریع تر از دیگر چرخ ها می چرخد که کنترل اتومبیل را سخت می کنند .

دیفرانسسیل شیب برای کمک به کلاچ آن ساخته می شود . وقتی یک چرخ سریع تر از دیگر چرخ ها می چرخد با چسبیدن کلاچ کند می شود و منطبق با سه چرخ دیگر می شود .

رانندگی روی سطح خیس یا لایه یخ نیز می تواند چرخ ها را بچرخاند . می توانید درباره دیفراسیل ها و تزویج و سیکوز در این بخش مطالب بیشتری بیاموزید .

دیفراسیل چگونه کار می کند

اره های زنجیری پودر گازی و چمن زن ها و کلاچ های سانتریفوژی دارند .

به طوری که زنجیر ها یا رشته ها می توانند بدون اینکه موتور را خاموش کنید چرخش را متوقف کنند . این کلاچ ها به طور خودکار از طریق استفاده از نیروی سانتریفوژی کار می کنند . ورودی به میل لنگ موتور متصل شده است . خروجی می تواند زنجیر را تسمه یا شفت را به حرکت وادارد . همانطور که دور در دقیقه ها افزایش می یابند بازو های وزن دار می چرخند و کلاچ را وادار به چسبیدن می کنند . کلاچ های سانتریفوژی همچنین اغلب در چمن زن ها ، go-kart ها ، mopod ها و دوچرخه های کوچک استفاده می شوند . حتی برخی یویو ها نیز با کلاچ های سانتریفوژی تولید شده اند .

                

کمپرسور تهویه مطبوع اتومبیل با کلاچ مغناطیسی

 

 

 

 

نویسنده : محسن عربی : ٩:٤٩ ‎ب.ظ ; جمعه ٢٥ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

نویسنده : محسن عربی : ٩:۳۸ ‎ب.ظ ; جمعه ٢٥ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

امروزه هر خوردرویی که شما از یک کارخانۀ معمولی خودروسازی  می خرید با چندین مصلحت اندیشی ساخته شده است . این مصلحت اندیشی ها ( یا کوتاه آمدن ها ) توسط چندین فاکتور ایجاد می شوند :

  تلاش برای گنجاندن قیمت خودرو در یک محدوده مشخص .

  نیاز برای دریافت استانداردها .

  تمایل برای تامین حداکثری عمر و قابل اطمینان بودن خودرو .

 

 

تغییر تراشه رم اغلب افزایش قدرت موتور را در پی دارد.

 

این مصلحت اندیشی ها  اغلب به شما مجال زیادی برای بهبود وضعیت بر حسب عملکردتان می دهد! راههای بسیار مختلفی برای افزایش اسب بخار موتور موجود ، وجود دارد . اینجا چندین مثال موجود است(عموما از آسان ترین تا مشکل ترین/ گرانترین مرتب شده است):

تراشه (چیپ )کامپیوترتان (ECU) را عوض کنید-- گاهی اوقات  و  یقیناً نه همیشه -- شما می توانید با عوض کردن تراشه ی رُم در "بخش کنترل موتور" یا همان ECU عملکرد خودرو را تغییر دهید. شما می توانید این تراشه‌ها را معمولاً از فروشندگان لوازم یدکی بخرید . خواندن یک بررسی مستقل برای تراشه ی در نظر گرفته شده خیلی ارزشمند است چون بعضی از تراشه ها فقط جنبه ی تبلیغاتی دارند و کارایی ندارند.

 

  به هوا اجازه بدهید راحتر وارد بشود ، هنگامی که پیستون پایین می رود در مرحله ی مکش ، مقاومت هوا می تواند مقداری از قدرت موتور را از بین ببرد . بعضی از خودروهای جدیدتر دارای منیفلدهای*(1) ورودی صیقلی هستند که  مقاومت هوا را بر طرف کنند . کاهش لوله های ورودی و فیلتر هوای بزرگتر می توانند جریان هوا را بهبود بخشند .

 

●   اجازه دهید خروج دود راحتر انجام شود ، اگر مقاومت هوا یا برگشت آن وجود داشته باشد فشار ان باعث سخت خارج شدن دود از محفظه سیلندر در مرحله ی تخلیه می شود و این نیز قدرت موتور را تحلیل می دهد . فشار منفی*(2) به علت لولۀ اگزوز بسیار کوچک یا مقدار زیاد مقاومت هوا در صدا خفه کن*(3) است . سیستم های خروجی با عملکرد بالا از هدزر*(4) استفاده می کنند ؛ لوله هایی که انتهایی گشاد و آزاد دارند انباره های اگزوز را روان و فشار بالعکس (منفی)را در سیستم اگزوز بر طرف می کند .

 

  سرسیلندر و بادامک ها را عوض کنید -- بسیاری از موتور های موجود یک سوپاپ ورودی و یک سوپاپ خروجی دارند . خریدن یک سر سیلندر جدید که چهار سوپاپ در هر سیلندر دارد جریان هوای ورودی و خروجی موتور را به صورت دراماتیکی بهبود می بخشد و می تواند قدرت را بیشتر کند . همچنین استفاده از بادامک های کارا سبب یک تغییر بزرگ در عملکرد موتور می شود .

روشهای دیگر افزایش اسب بخار:

  درون سیلندر را بیشتر پر بکنید - اگر شما بتوانید هوای بیشتری (و همچنین سوخت بیشتری ) را در یک سیلندر که اندازه ای معلوم دارد بگنجانید در نتیجه قدرت بیشتری از سیلندر جذب می شود ( به طور مشابه شما می توانید اندازه ی سیلندر را افزایش دهید و قدرت را افزایش دهید) توربو شارژها و سوپر شارژرها فشار هوای ورودی را تنظیم می کنند ، که سیلندر با هوای بیشتری پر شود . سازندگان فراوانی قطعات توربو شارژرها و سوپر شارژرها را برای خودرو های مختلف می سازند.

 

  هوای ورودی را خنک کنید - متراکم کردن هوا ، دمای آن را بالا می برد . شما مایلید خنک ترین هوای ممکن در سیلندر را داشته باشید زیرا وقتی احتراق انجام شود هوای داغ حجم بالایی دارد*(5). بدین منظور خیلی از خودروهای مجهز به توربو شارژ و سوپر شارژ دارای اینترکولر*(6) هستند . اینتر کولر  یک رادیاتور مخصوص میانی است که دمای هوای متراکم شده را قبل از ورود به سیلندر کاهش می دهد.

 

●   همه چیز را سبک کنید - قطعات سبک وزن به موتور کمک می کنند بهتر کار کند. هر دفعه که پیستون تغییر جهت دهد یک انرژی صرف از بین بردن جابجایی در یک مسیر می شود و این عمل دوباره تکرار می شود*(7) . پیستون سبکتر ، انرژی کمتری صرف می کند . همچنین قطعات سبکتر به موتور اجازه می دهد که سریعتر بچرخد ، و سریعتر چرخیدن به موتور اسب بخار بیشتر می دهد.

 

●   نسبت تراکم را افزایش دهید- افزایش نسبت تراکم  تا یک نقطه خاص قدرت بیشتر تولید می کند.  با این وجود اگر شما مخلوط سوخت و هوا را بیشتر متراکم کنید به احتمال زیاد خود به خود منفجر می شود و آتش می گیرد ( قبل از اینکه شمع ها آن را مشتعل سازند). بنزین‌هاى با عدد اکتان بالاتر تقریبا از اشتعال زودهنگام جلو گیری می کنند. به همین علت عموماً خودروهای با کارایی بالا به بنزین اکتان بالا نیاز دارند ؛ موتور انها برای دریافت قدرت بیشتر از نسبت تراکم بالاتر استفاده می کند.

 

  جابجایى *(8) را افزایش دهید ، جابجایی بیشتر به معنی قدرت بیشتر است چون شما می توانید با هر بار چرخش موتور بنزین بیشتری بسوزانید. شما می توانید جابجایی را با بزرگتر کردن سیلندر افزایش دهید.امکان دارد شما هنگامی که سعی کنید جابجایی(حجم) را افزایش دهید به هزینه های خرید یک موتور جدید با کارایی بالا و سوار کردن آن بر ماشینتان فکر کنید ، شاید این آسانتر و راحتر باشد.

نویسنده : محسن عربی : ٩:۱٥ ‎ب.ظ ; جمعه ٢٥ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

نویسنده : محسن عربی : ۸:٥۳ ‎ب.ظ ; جمعه ٢٥ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم

 

فن آوری سوپاپ متغیر تنفس نوینی به احتراق درونی داده است.




به احتمال بسیار مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را به یاد می آورید. معمولأ توجه زیادی به تنفس موتور، اولین و آخرین از چهار زمان کارکرد موتور، می شود. بی هیچ تردیدی، از آنجایی که مشخصه های مکش و تخلیه در تولید قدرت نهایی موتور حیاتی و مهم هستند، صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش گازهای آلاینده اگزوز نیز بی اهمیت نمی باشند.


از ابتدا قصد داشتم که این مقاله بررسی خودروهایی باشد که از فن آوری سوپاپ متغیر بهره می برند، که بعد متوجه شدم اغلب مردم این روزها بی اطلاع از این فن آوری نیستند. علاوه بر این، اخیرأ از کنگره جهانی SAE 2007 برگشته ام و آنجا بود که مشخص شد فن آوری سوپاپ متغیر موضوعی داغ و به روز است. پس در عوض اجازه دهید مختصر و مفید تنفس موتور را یادآوری کنم و بعد برخی از پیشرفت های آن را که در حال تولید هستند، بررسی کنیم. در ادامه گزینشی از این فن آوری ها ارائه شده است. در نهایت به امکانات و احتمالات تولیدی آینده و مورد بحث در کنگره مذکور و جاهای دیگر می پردازیم.

 
 
اصول اولیه: سوپاپ ها و میل بادامک
حرکت رفت و برگشت سوپاپ ها در نتیجه تعامل آنها با یک محور به نام میل بادامک است که دارای برجستگی های بادامی شکل بر روی آن است. این تعامل ممکن است مستقیم در تماس با بادامک بوده و یا از طریق یک اسبک سوپاپ و یا ترکیبی از اسبک و میله رابط باشد. میل بادامک ممکن است در بالا و منفرد (SOHC) و یا جفتی (DOHC)، یا پایین در بلوک سیلندر (OHV) باشد. هر یک از این نمونه ها می توانند از طریق نیروی موتور توسط زنجیر، تسمه، و یا چرخ دنده به حرکت درآیند. در یک موتور چهار زمانه سرعت دوران میل لنگ نصف سرعت دوران میل بادامک در واحد زمانی دقیقه است.



میزان برآمدگی بادامک ها نقش تنفسی هر سوپاپ را تعیین می کند. بسته به سرعت میل لنگ، هر سوپاپ میزان خاص باز و بسته شدن خود را دارد. میزان زمانی باز بودن نیز محاسبه می شود. همچنین سوپاپ هوا و تخلیه نیز دارای زمان ویژه خود در مدت باز بودن همزمان می باشند. این میزانهای زمانی خاص نمی تواند برای هر موتوری صادق باشد. به میل سوپاپ یک ماشین مسابقه ای فکر کنید. با افزایش دور موتور، حتمأ مایلید سوپاپ ها زود تر و به حد کافی باز شوند و خطاهای مکش و تخلیه به حداقل برسد. با در نظر گرفتن تغییر فشار وارده بر موتور و دیگر عوامل متوجه خواهید شد که طراحی سوپاپ و میل بادامک یک مبارزه واقعی میان خودرو سازان است.

سوپاپ های متغیر
کاربرد سوپاپ های متغیر خطاها را کاهش می دهد. هر چه طراحی این گونه سوپاپ ها بهتر باشد، سوپاپ ها نیز بدون نقص کار خود را انجام می دهند. ساده ترین متغیرها عمر تولید کوتاهی دارند: آلفا رومئو 2 لیتری DOHC مدل 1980 قطعه ای در سوپاپ هوا خود دارد که در دورهای بالاتر از 1200 دور در دقیقه زمان باز بودن سوپاپ ها را بیشتر می کند. این میل بادامک و سوپاپ دو حالته آغاز راه بکارگیری سوپاپ متغیر بود.

تغییر وضعیت ها به طور مداوم بهتر از گسسته می باشد، و فقط کمی پیچیده تر است. این عملکرد عمومأ توسط نوعی توالی هیدرولیکی پولی حاصل می شود. در بعضی موارد وضعیت ها به طور الکتریکی کنترل می شوند که از مزایای آن رفع تأخیر زمانی فشار روغن موقع استارت موتور در هوای سرد است. به یاد داشته باشید که وضعیت های متغیر میل بادامک بازه های زمانی را تغییر نمی دهد و فقط اینکه یک یا دو بادامک متناسب با میزان دوران میل لنگ، بر میل سوپاپ ها فشاری متغیر وارد می کنند و اینگونه می تواند بر میزان گشتاور تأثیر گذاشته و نهایت دور موتور را افزایش دهد.

سیستم VTEC (کنترل الکترونیکی زمان در سوپاپ های متغیر) مربوط به هوندا آکورا اولین نمونه تولیدی بود و مثال خوبی برای اینگونه سیستم ها است. هر سوپاپ دو بادامک دارد و اسبک به دنبال هر برش بادامک است. پین موجود در اسبک مشخص می کند که کدام یک حرکت خود را به سوپاپ انتقال دهد. دو وضعیت کارکرد به طور بالقوه می تواند بازه های زمانی را تغییر دهد. حرکت میل بادامک می تواند با وضعیت آن ترکیب شود و در واقع تغییر وضعیت میل بادامک سیستم متفاوت i-VTEC (نمونه هوشمند) را به دنبال خواهد داشت.



همیشه چنین تغییرات وضعیتی فقط یک مقوله قدرتی نیست و اصول اقتصادی و صرفه جویی نیز مد نظر است. با سیستم VTEC-E {E مخفف Efficiency به معنی کارآیی) هوندا، کارآیی دورهای پایین موتور با کاهش دامنه یک سوپاپ از 4 سوپاپ یک سیلندر، تقویت می شود که به جریان سوخت و هوا شتاب داده و منجر به مخلوط بهتر این دو و احتراق پاک تری می شود. اختلاف ممکن و جابجایی در موقع نیاز نوع دیگری از موضوع تغییر وضعیت میل سوپاپ است. در صورت وجود فشار سبک بر موتور، سیستم i-VTEC V6 یکی از شش سیلندر را از کار می اندازد. بقیه نیز در صورت نیاز با غیر فعال کردن بادامک ها به طور هیدرولیکی از کار می افتند. در نهایت اینگونه است که تغییر وضعیتی میل سوپاپ به هوندا سیویک هیبریدی حالتی کاملا الکتریکی می دهد.



تغییر ممتد وضعیت میل بادامک
سیستم های مورد بررسی تا کنون 2 حالتی بوده اند. برای تغییر آنها به شکل عملکرد ممتد و مداوم، نیاز به قطعات بیشتر و هوش سازندگان دارد. چند سال پیش، فیات روش جالبی با برش مخروطی میل بادامک ارائه داد که با جلو عقب و رفتن، سوپاپ مورد نظر را باز یا بسته می کرد. کلیت این روش بعدأ توسط فراری توسعه داده شد. نقاط منفی آن در تولید، دقت و استهلاک بود. همچنین بر خلاف طرح های تغییر زمان و وضعیت میل بادامک، این روش باعث شد تا تمامی میل بادامک های متغیر به یک استراتژی واحد برسند.

هرچند با وجود عناصر سخت افزاری بیشتر، سیستم والوترونیک BMW نمودی از هنر مهندسان آن در عملکرد تغییر وضعیت ممتد میل بادامک بود. به همراه سیستم تغییر وضعیت VANOS هر دو سیستم به تغییر وضعیت ممتد در میل بادامک نائل شدند. سیستم والوترونیک یک اسبک دومی را بین هر بادامک و سوپاپ هوا قرار می دهد. در واقع در تعریف تنفس موتور، بسیار سیستم مؤثری است که BMW را از ساسات پروانه ای سنتی خلاص می کند که به نوبه خود مزیت کاهش فقدان فشار بنزین را به همراه دارد. به گفته این شرکت چنین سیستمی 10 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی می کند. با معرفی در 316ti چهار سیلندر، سیستم والوترونیک به تدریج راه خود را در بسیاری از موتور های BMW پیدا کرد (حتی مدلهای جدید مینی). البته پیچیدگی آن (اسبک های چند تایی و لزومأ فنرهای قوی) کارآیی آن را در دورهای بالا محدود می کند.



همچنین سیستم نوین کنترل الکترونیکی تغییر زمانی سوپاپ ها متعلق به شرکت میتسوبیشی (به اختصارMIVEC) از اسبک های میانی برای سوپاپ های هوا استفاده می کند هر چند در تغییر وضعیت ممتد بکار نرفته است که دارای حالت های سرعت بالا و پایین است.

سیستم سوپاپ آئودی برای تغییر وضعیت سوپاپ در دو حالت، نیم نگاهی به میل بادامک های مورد استفاده در فیات و فراری دارد. بادامک های معمول و بلندتر بر روی یک میل بادامک زبانه دار می چرخند که هماهنگی آنها با پین های دقیقی در حلقه های فنری شکل تنظیم می شود.

تغییر پذیری برای الگوهای سنتی
حتی الگوی OHV نیز از فن آوری سوپاپ متغیر بهره می برد. به عنوان مثال، دوج وایپر جدید V10 تغییر وضعیت سوپاپ دود خود را مدیون یک جفت میل بادامک در بلوک سیلندر است. بادامک های میل سوپاپ بیرونی، سوپاپ های دود را از طریق بازوی اسبک ها تنظیم و بهینه می کند. بادامک های میل بادامک درونی نیز از طریق شکاف هایی سوپاپ های هوا را باز و بسته می کند. تغییر وضعیت سوپاپ دود با چرخش میل بادامک بیرونی به تناسب درونی به دست می آید. بدین شکل دلیلی برای تغییر پذیری سوپاپ هوا وجود ندارد و در نهایت اینکه وایپر به نیروی تورگ کمتری نیاز دارد. یک شرکت انگلیسی به نام مکادین اینترنشنال قطعات مورد نیاز این سیستم را تولید می کرد.



عملکرد بدون میل بادامک
استفاده الکترومغناطیسی از سوپاپ هوا و دود یکی از روش های عدم استفاده از میل بادامک است. در نوامبر 1998 شنیدم که سیستم الکترومکانیکی BMW در حال پیشرفت و نتیجه دادن است. 5 سال بعد در نوامبر 2003 پل فرر گفت که سری 3 بدون میل بادامک، سورپریز بعدی BMW خواهد بود؛ هر چند که محقق نشد. مسلمأ از مهندسی هوشمندی در دقت ساخت سوپاپ ها برخوردارند اما تاکنون از میل بادامک سنتی بهره برده اند.



اخیرأ شرکت قطعه سازی والئو اظهار داشته است که مشکلات پیچیدگی تولید و هزینه ها را حل کرده است. طبق آخرین اخبار، جدیدترین برنامه آنها طرح های بدون میل بادامک برای تولید در حدود سالهای 2010 یا 2011 است؛ هر چند که هنوز هیچ شرکت خودرو ساز طرف قرارداد مشخص نشده است. با سیستم سوپاپ هوشمند والئو، برای هر یک از سوپاپ ها یک تنظیم کننده ویژه با الکترومغناطیس های بالا و پایین و آرمیچری بین آنها وجود دارد. با فعال شدن مغناطیس بالا سوپاپ بسته می شود. با غیر فعال شدن آن و فعال شدن پایینی و به کمک فنرها، سوپاپ باز می شود.مغناطیس ها حرکت را در هر دو انتهای مسیر رفت و برگشت میل سوپاپ با دقت بالا تنظیم می کنند. هر یک از سوپاپ ها با عملکردی مستقل از بقیه، تحت کنترل مدیریت کامپیوتری موتور است. بنا به گفته های شرکت والئو، عملکرد بدون میل بادامک به میزان 25 درصد از نیروهای اصطکاکی و قدرت خور موتور می کاهد. همچنین با کنترل گزینشی سوپاپ های هوا و دود، نوآوری های بیشتری را در کل عملکرد موتور می توان اعمال کرد. به نظر می رسد که این فن آوری نو بتواند تا حدود 20 در صد در مصرف سوخت صرفه جویی کند و یا از گازهای آلاینده بکاهد. جالب اینکه با این سیستم مشکلات فشار هوا در دورهای بالای موتورهای فرمول وان نیز مرتفع می شود.

هوشمندی در فن آوری بدون میل بادامک
ایده عملکرد بدون میل بادامک بسیار تحریک کننده است! به عنوان نمونه ای از هوشمندی بالقوه آن، تنظیم دقیق و تمامأ کامپیوتری سوپاپ ها امیدی برای یک استارت برنامه ریزی شده است: در مقایسه با به حرکت درآوردن موتور با یک استارت سنتی (و سنگین)، کافی است تشخیص داده شود کدام سیلندر در وضعیت مکش قرار دارد، سوخت با جرقه همراه شده و پیستون از خواب بیدار می شود! با تکرار این روند در سیلندر های مناسب، موتور روشن می شود.

از کار انداختن گزینشی سیلندرها در زیر فشار سبک، یک موضوع نرم افزاری ساده می شود. همچنین کنترل متقارن چند سوپاپ هوا منجر به ایجاد حالت گردبادی در سوختن ترکیب هوا و بنزین می شود. اینچنین است که سوپاپ ها برای بهبود عملکرد خودشان می توانند بسیار هوشمند شوند.

نویسنده : محسن عربی : ۱۱:۱۸ ‎ب.ظ ; جمعه ۱۱ اردیبهشت ،۱۳۸۸
Comments پيام هاي ديگران ()      لینک دائم