طراحی و محاسبات توربوشارژ جهت یک خودروی CNG سوز

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:187
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

چکیده ۱

همانطور که قبلا اشاره شد هدف این تحقیق, بررسی میزان تولید آلاینده ها و مصرف سوخت حاصل از اتوبوس گازسوز با توجه به تاثیر توربوشارژ نصب شده, جهت تعیین بهترین توربوشار از میان توربوشارژهای انتخابی است. در این راستا، داده های حاصل از تست آزمایشگاهی از قبیل توان موتور, گشتاور موتور, مصرف سوخت و چهار محصول خروجی تست باید بررسی شده شده و بهترین توربوشارژ از میان چهار توربوشارژ تست شده انتخاب گردیده و در نهایت با توجه به درصد هوای اضافی در حالت مطلوب با مقادیر تئوری- حاصل از اصول پایه احتراق و ترمودینامیک محاسبه شده نیز ، مقایسه گردند .

توربوشارژ ۲

وقتی مردم درباره ی اتومبیل های مسابقه یا اتومبیل های ورزشی با سرعت بالا صحبت می کنند ، موضوع توربوشارژرها ظاهر می شود ، توربوشارژرها در موتورهای دیزل بزرگ هم وجود دارند ، یک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزایش وزن آن زیاد می کند که مزیت بزر گی است و توربوشارژرها را مهم
می کند.استفاده از توربوشارژرها یکی از مؤثرترین راه های افزایش بازده در موتورهای توربین گازی می باشد. به منظور درک صحیح از نحوه عملکرد توربوشارژرها می بایستی ابتدا طرز کار موتور اتومبیل های مدرن را بررسی کنیم. این موتورها با نام مرسوم چهار زمانه شناخته شده و در هر چرخه کاری ، پیستون چهار مرحله را طی
می کند. زمانی که پیستون پائین می آید ، در یک لحظه هوا از طریق دریچه ای به داخل سیلندر وارد می شوند و وقتی که پیستون برمی گردد ، دریچه ها (سوپاپ) بسته شده و هوای درون محفظه احتراق با بالا آمدن پیستون متراکم می گردد. زمانی که پیستون به بالای سیلندر می رسد ،  با جرقه ی شمع، مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود.

در صورتی که دبی ورودی به داخل سیلندر افزایش یابد و هوای فشرده تری وارد آن شود ، احتراق و انفجار قوی تر و نیرومندتر خواهد بود. برای این منظور توربوشارژرها وارد سیکل کاری می شوند .

اصول کار توربو ۳

اصول کار توربو بر اساس تغذیه بیشتر هوا به موتور است. برای مثال یک موتور فورد  CVH1.6که در دو مدل معمولی و توربوشارژ تولید می شود. موتور معمولی ۱۰۵ اسب نیرو دارد ولی موتور توربو فقط به واسطه نصب توربو ۱۳۵ اسب نیرو دارد . در این مورد با اضافه شدن توربو ۳۰ اسب افزایش نیرو داریم. علت اینکه افزایش نیروی بیشتری نداریم این است که سطح فشرده سازی مورد استفاده کم است.در یک موتور که به طور معمولی با فشار جو تغذیه می گردد فشار جو هوا را به میزان ۱۴٫۷ پوند بر اینچ مکعب (۱bar ) به درون موتور می راند. به طور خلاصه اگر یک موتور در فشار ۱ اتمسفر ۱۰۰ اسب نیرو داشته باشد با دو برار شدن فشار(۱بار فشرده سازی در توربو) نیروی آن دو برار می شود. زیرا با این کار دو برابر هوا در سیلندر خواهیم داشت و می توانیم دو برابر سوخت بسوزانیم .البته کارها به این سادگی هم نیست. با افزایش فشرده سازی بیشتر افزایش قدرت مورد توقع اتفاق نمی افتد زیرا در فشار بالاتر نیاز به سوخت غنی تر است و باید میزان تراکم موتور را کاهش داد و موارد دیگر…

تاریخچه ۴

توربو شارژ در سال ۱۹۰۵ میلادی توسط مهندس مکانیک سوئیسی آلفرد بوچی اختراع شد .توربوشارژ عبارتست از نوعی کمپرسور توربینی و یک کمپرسور گریز از مرکز که توسط یک شفت که با اتصال فلانچی به آن متصل شده را می چرخاند ، 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 و به طرف موتومی فرستد . هوای ورودی بیشتر به موتور ،به معنی سوخت بیشتر به داخل موتور ، و هوا و سوخت بیشتربه معنی افزایش انرژی و قدرت خروجی موتور می باشد .

یکی از مطمئن ترین راهها برای افزایش توان موتور ها ، افزایش مقدار هوا و سوختی است که در سیلندرآنها
می سوزد برای این منظور افزودن تعداد سیلندرها یا بزرگ کردن هر یک از سیلندرها یکی از روش هاست اما در بعضی مواقع امکان این کار وجود ندارد . یک راه برای افزایش قدرت موتور که ساده تر و با صرفه تر می باشد استفاده از توربو شارژ در موتوراست که بدون نیاز به تغییر در حجم و وزن موتورتوان آن را افزایش می دهد . برای افزایش توان موتور از توربوشارژها درخودروهای پر سرعت مسابقه ای و سوپر اسپرت هاو حتی خودروهای خانوادگی و در موتورهای دیزلی بزرگ نیز استفاده می شوند.در موتورهای دیزل ـ به غیر از انواع کوچک آن ـ توربوشارژ یکی از اجزای لاینفک است که موجب افزایش نسبت توان به وزن ، حجم و هزینه نهایی می‌شود. از جمله مزایای دیگر توربوشارژ کردن در موتورهای دیزل ، کاهش دودزایی و صداست. در گذشته تنها موتورهای بنزینی توربوشارژ شده ، موتورهای پیستونی هواپیما و بعد از آن خودروهای مخصوص مسابقه بودند . با استفاده از توربوشارژ ، مقدار توان تولیدی موتور هواپیما در سطح دریا تا ارتفاعات بالا حفظ می‌شود و امکان استفاده از موتور کوچکتر فراهم می‌آید . توان خودروهای مسابقه نیز با توربوشارژ کردن به طور چشمگیری افزایش می‌یابد . به عنوان مثال می‌توان از یک موتور بنزینی با حجم CC 1500  بیش از۵۰۰ KW توان دریافت کرد . بعدها توربوشارژدر خودروهای سواری متداول نیز به کار گرفته شد و استفاده از آن گسترش یافت ؛  به طوری که در اواخر دهه ۸۰ میلادی حدود ۲۰ درصد از انواع خودروهای اروپایی از آن بهره می‌بردند و علت اصلی آن نیزافزایش هزینه سوخت (بنزین) بود. یک موتور بنزینی توربوشارژ شده نسبتاً کم حجم می‌تواند ضمن صرفه‌جویی در مصرف سوخت ، توان و گشتاور بالای یک موتور دارای مکش عادی ولی با حجم زیاد را ایجاد کند . برای آشنایی هرچه بیشتر با توربوشارژ در ادامه به مفاهیم اساسی سوپرشارژ کردن ، توربوشارژ کردن ، خنک کردن شارژ و موتور مرکب پرداخته می‌شود .

ساختار توربو شارژر : ۶

یک توربو شارژر ازدو قسمت اصلی تشکیل شده است ” توربین و کمپرسور. در موتور هایی که توربوشارژ نصب گردیده ، پس از اینکه مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر متراکم شد توسط جرقه شمع محترق شده ، و این احتراق باعث آزاد شدن انرژی حاصل از سوختن مخلوط گاز می گردد،حال این گاز (دود منیفولد) پس از گذراندن این سیکل، باید سیلندر را ترک کند که این گاز خروجی فشاری حداقل معادل ۳۰ اتمسفر را دارد یعنی ۳۰ برابر فشار داخل سیلندر . این گاز حاوی مقدار قابل توجهی ازانرژی است که می توان از این انرژی بصورت مفید استفاده کرد ولی در موتور هایی که تنفس بصورت عادی [ بدون توربوشارژ ] است گاز خروجی و انرژی موجود توسط اگزوز به بیرون رانده می شود که این عمل برابر است با اتلاف مقدار زیادی از انرژِی کنترل نشده !

توربوشارژ دارای یک محور (شفت) مرکزی است که یک سر این محور به یک توربین متصل است که براثر برخورد گاز های خروجی با پره های این توربین ، محور شروع به چرخیدن می کند ، سر دیگر این محور به یک کمپرسور متصل است که بر اثر چرخیدن هوای بیرون را با قدرت بیشتر ی مکیده و در داخل سیلندر متراکم می کند . به طور معمول توربوشارژها فشار هوا را به اندازه ۶ تا  ۸ psi  فشرده تر می کنند ،  از آنجا که فشار معمولی اتمسفر ۱۴٫۵ تا ۱۴٫۷ psi در سطح دریاست با این روش در حدود ۵۰ درصد بیشتر هواسیلندرهای موتور خواهد شد و بازدهی واقعی نیز بین۳۰% تا ۴۰ % افزایش خواهد یافت .

برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١۵٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است ، چون تئربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست. یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین دراگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود ، موتور باید دود را بافشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود. یکی از مزایای توربو شارژها ، کمکی است که در ارتفاعات و مناطق مرتفع به موتور می کنند ، موتورهای معمولی در ارتفاعات دچار کاهش شدید قدرت می شوند زیرا برای هر مکش پیستون جرم کمتری از هوا را به داخل سیلندر می کشد و حتی در صورت افزایش مقدار سوخت پاشیده شده به داخل سیلندر نیز به علت فقدان اکسیژن کافی ، احتراق کامل صورت نمی گیرد ، بنابراین مساله رقیق بودن هوا موجب کم شدن قدرت موتور ، در این نقاط می شود که توربوشارژها با کمپرس کردن و افزایش جرم هوای ورودی به موتور ،  این نقص را جبران می کنند .

نقش پره ها در کمپرسور : Housing Compressor 8
نقش پره ها در توربین Hosing Turbine : 10
Housing: 10
فلانچ در توربوشارژ : ۱۲
خروجی توربوشارژ Down pipe : 13
مکانیزم کنترل فشار در توربین Waste Gate : 15
Enter Cooler 17
۱) استفاده از توربوشارژهای کوچک به جای توربوشارژهای بزرگ : ۲۱
۲) استفاده از توربین گاز با پره های سرامیکی : ۲۱
نقش روغن موتور در توربوشارژها Oil Motors : 23
سوپرشارژر ۲۴
انواع سوپر شارژر : ۲۵
سوپر شارژر های دو پیچی ۲۸
سوپر شارژر های مرکز گریز ۳۰
مزایا و معایب سوپر شارژر ها ۳۱
شارژر ها چگونه کار می کنند ؟ ۳۴
تفاوت شارژر و توربوشارژر ۳۴
اصول شارژر ها ۳۵
انواع شارژر ۳۶
شارژر روتز ۳۷
شارژر های مرکز گریز ۳۸
مزایای شارژر ها ۳۹
معایب شارژر ها ۴۰
چه تفاوتى بین شارژر و توربو شارژر وجود دارد؟ ۴۱
تفاوت توربوشارژها Turbocharger با سوپر شارژها Supercharge : 42
زمان در سرویس قرار گرفتن : ۴۴
افت توان غیر قابل اجتناب ۴۵
تولید حرارت ۴۵
قابلیت اطمینان ۴۶
میزان تقویت ۴۶
ملاحظات طراحی ۴۷
توربوشارژر و کاربردهای آن در صنایع هوایی ۴۹
استفاده از توربوشارژر در موتورهای توربین گازی ۵۰
توربو شارژر موتورسیکلت ۵۱
محدودیت های توربوشارژر ۵۲
موتور مرکب ۵۵
چگونگی رفع مشکل توربو شارژر ها ۵۶
آشنایی مختصری با موتور و سیستم های گاز سوز : ۵۸
عملیات استخراج و پالایش : ۶۵
۴ مشخصات گاز طبیعی ۷۵
۵ مقایسه قیمت تمام شده سوخت های مختلف ۸۷
۹ موتورهای دوسوخته ۱۰۱
۱۰-کاربرد موتورهای دوگانه سوز ۱۱۵
تفاوت ها در سوخت گیری : ۱۲۶
مزایا و معایب ۱۲۷

بزرگترین مزیت خودروهای گازسوز ، کاهش اثرات زیان بار حاصل از احتراق ، در محیط زیست است . خودروهای گازسوز در مقایسه با خودروهای بنزینی ، تا ۹۳ درصد کربن مونوکسید کمتری تولید می کنند . دست یابی به ۳۳ درصد کاهش تولید اکسیدهای مختلف نیتروژن و ۵۰ درصد هیدروکربنهای سیرنشده ،  ازدیگر مزایای خودروهای گازسوز در کاهش آلودگی هواست . علاوه بر اینه خودروهای گازسوز در آزادکردن ذرات معلق
) (PM10 امتیاز بیشتری کسب می کنند . ذرات PM10 باعث رسوب و انتقال ذرات سمی موجود در هوا
می شوند . خودروهای گاز سوز در کاربرد دیزل تا ۱۰ برابر ذرات PM10 کمتری تولید می کنند .

معایب :

یکی از بیشترین شکایاتی که در مورد خودروهای گازسوز مطرح است ، این است که این خودروها به اندازه خودروهای بنزینی جادار و وسیع نیستند. دلیل آن اینست که در خودروهای گازسوز به ناچار حجم قابل توجهی از قسمت بار و صندوق ماشین برای جاسازی سیلندرهای ذخیره گاز اختصاص می یابد .علاوه براین ،  طراحی و ساخت این سیلندرها گران است و باعث می شود که به طور کلی ،  قیمت تمام شده یک خودرو گازسوز نسبت به نوع بنزینی آن بالاتر باشد .

سیلندرهای جا سازی شده در قسمت زیرین خودرو

مشکل دیگر ، محدود بودن مسافت قابل طی کردن در خودروهای گازسوز است. که تقریبا نصف یک خودرو بنزینی کارایی دارد . به عنوان مثال ، خودرو گازسوز شرکت هوندا مدل Civic GX می تواند تا حداکثر۲۲۰ مایل بدون سوخت گیری حرکت کند . در حالی که نوع بنزینی آن تقریبا تا ۳۵۰ مایل بدون نیاز به سوخت گیری به حرکت خود ادامه می دهد. اگر یک خودرو که صرفا از گاز به عنوان سوخت استفاده می کند ، در جاده سوختش تمام شود ،به ناچار باید یا تا منزل صاحب خودرو و یا یک جایگاه سوخت گیری محلی گاز برای سوخت گیری یدک کشیده شود ، که احتمالا سخت تر از یافتن یک پمپ بنزین به طور عادی است .در آخر بایست متذکر این نکته شد که ،گاز طبیعی همانند بنزین یک سوخت فسیلی است و جزو منابع غیر تجدید پذیر محسوب
می شود.هر چند ذخایر گاز موجود در جهان هنوز مقدار قابل توجهی است ،  اما نباید فراموش کرد که این مقدار نیز بالاخره روزی به پایان خواهد رسید .  طبق بعضی پیش بینی ها منابع گاز طبیعی کافی تا ۶۷٫۱ سال دیگر وجود خواهد داشت . البته با این فرض که میزان تولید در سال ۲۰۰۳ ،  در سال های آتی نیز ادامه یابد . با وجود مزایای زیاد خودروهای گازسوز ، انتظار می رود در دو دهه آینده استفاده از خودروهای گازسوز عمومیت بیشتری پیدا کند . به ویژه با بالا رفتن قیمت نفت.در این صورت کمک بزرگی به داشتن محیط زیستی پاک تر خواهد شد.

مهمترین محاسن استفاده از گاز طبیعی ۱۶۶
مزایای توربوشارژ ۱۶۸

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت