1. مروری بر موتور بنزینی
موتور بنزینی یک موتور احتراق داخلی معمولی است که با سوزاندن بنزین برای رانندگی وسایل نقلیه مانند اتومبیل یا تأمین انرژی برای تجهیزات دیگر نیرو تولید می کند. موتورهای بنزینی طیف گسترده ای از کاربردها را دارند و اصل کار آنها بر اساس یک چرخه چهار زمانه (مصرف، فشرده سازی، کار، اگزوز) است. در حین کارکرد معمولی، هوا و بنزین در سیلندر مخلوط شده و مشتعل می شوند و در نتیجه انرژی برای به حرکت درآوردن پیستون تولید می شود و در نهایت انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.
2. کاربرد توربو در موتورهای بنزینی
(I) توربوشارژر چیست
توربوشارژر وسیله ای است که می تواند میزان هوای ورودی موتور را افزایش دهد. عمدتاً از دو بخش تشکیل شده است: یک توربین و یک کمپرسور. قسمت توربین از انرژی گاز خروجی تخلیه شده توسط موتور برای حرکت استفاده می کند، در حالی که قسمت کمپرسور هوای ورودی به موتور را فشرده می کند تا هوای بیشتری وارد سیلندر شود. هنگامی که هوای بیشتری وارد سیلندر می شود، می توان آن را با بنزین بیشتری مخلوط کرد و سوزاند و در نتیجه توان خروجی موتور را افزایش داد.
(II) تأثیر توربوشارژرها بر عملکرد موتور بنزینی
- افزایش قدرت و گشتاور:
- برای موتورهای بنزینی نصب توربوشارژر می تواند به میزان قابل توجهی قدرت و گشتاور خروجی موتور را بدون افزایش جابجایی موتور افزایش دهد. به عنوان مثال، برخی از موتورهای بنزینی توربوشارژ با جابجایی کوچک می توانند سطوح توانی معادل موتورهای تنفس طبیعی با جابجایی بزرگ تولید کنند. این امر عملکرد شتاب خودرو و قابلیت های رانندگی با سرعت بالا را بهبود می بخشد.
- بهبود مصرف سوخت:
- در برخی شرایط عملیاتی، موتورهای بنزینی توربوشارژ می توانند مصرف سوخت را بهبود بخشند. از آنجایی که توربوشارژر می تواند به موتور اجازه دهد تا گشتاور بیشتری را با سرعت کمتری تولید کند، در رانندگی روزانه، موتور نیازی به حفظ سرعت خیلی بالا برای برآورده کردن نیازهای قدرت ندارد و در نتیجه مصرف سوخت را کاهش می دهد. با این حال، تحت شرایط بار کامل خاص، موتور توربوشارژ ممکن است سوخت بیشتری مصرف کند تا قدرت بیشتری تولید کند.
- کاهش انتشار گازهای گلخانه ای:
- از آنجایی که موتورهای بنزینی توربوشارژ می توانند سوخت را با کارایی بیشتری بسوزانند و در عین حال قدرت را افزایش دهند، می توانند انتشار مواد مضر در گازهای خروجی را نسبتاً کاهش دهند. به عنوان مثال، انتشار آلاینده هایی مانند مونوکسید کربن (CO) و هیدروکربن ها (HC) ممکن است کاهش یابد. این به خودروها کمک می کند تا استانداردهای آلایندگی محیطی را به طور فزاینده ای رعایت کنند.
III. محدودیت های موتورهای بنزینی مجهز به توربین
(I) تاخیر توربو
- تاخیر توربو مشکل آشکارتری است که موتورهای بنزینی توربوشارژ با آن مواجه هستند. توربوشارژر توسط گاز خروجی موتور به حرکت در می آید. هنگامی که دور موتور کم است، انرژی گاز خروجی کافی نیست و توربوشارژر نمی تواند به سرعت و به طور موثر کار کند، در نتیجه تاخیر خاصی بین پا گذاشتن روی پدال گاز و شروع به خروجی توربو با قدرت کامل ایجاد می شود. این امر بر واکنش پذیری رانندگی خودرو تأثیر می گذارد، به ویژه هنگامی که به شتاب سریع نیاز است، مانند سبقت گرفتن.
(II) قابلیت اطمینان و هزینه نگهداری
- با توجه به محیط کار سخت توربوشارژر، نیاز به تحمل دمای بالا، چرخش با سرعت بالا و غیره دارد و قابلیت اطمینان آن ممکن است کمی بدتر از یک موتور تنفس طبیعی باشد. علاوه بر این، هنگامی که توربوشارژر از کار بیفتد، هزینه تعمیر و نگهداری نسبتاً زیاد است. علاوه بر این، برای انطباق با عملکرد توربوشارژر، سایر اجزای موتور مانند سیستم خنککننده و سیستم روغنکاری نیز باید بر این اساس تقویت شوند که پیچیدگی و هزینه کل سیستم موتور را نیز افزایش میدهد.
IV. نتیجه گیری
موتورهای بنزینی را می توان به توربوشارژر مجهز کرد و این ترکیب مزایای زیادی مانند افزایش قدرت، گشتاور، بهبود مصرف سوخت و کاهش آلاینده های اگزوز به همراه دارد. با این حال، محدودیت هایی نیز وجود دارد، مانند تاخیر توربو، قابلیت اطمینان و هزینه های نگهداری. با توسعه مداوم فناوری، این محدودیت ها به تدریج در حال بهبود هستند، مانند استفاده از فناوری پیشرفته تر توربوشارژر، سیستم های کنترل الکترونیکی موتور و غیره برای کاهش تاخیر توربو، بهبود قابلیت اطمینان توربوشارژر و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری.
