ترمز  ESp

•ESP- برنامه الکترونیکی ثبات

ایمنی؛ اولین قربانی كاهش هزینه‌ها این در حالی است كه اكثر خودروهایی كه در كشور تولید می‌شوند از وجود سیستم‌های ایمنی مثل ترمز ABS و ایربگ محروم هستند و تنها برخی از آنها با سفارش متقاضی خودرو و با پرداخت هزینه بیشتر نسبت به سایر خودروها مجهز به این سیستم‌ها می‌شوند.

سیستم‌های نوین ترمز مانند ABS، ESP و EBD با افزایش پایداری و فرمان‌پذیری و... در زمان حادثه تا 40درصد از بروز تصادفات جلوگیری می‌كند.

سیستم های ایمنی به دو دسته تقسیم می شوند.

1.سیستم های فعال:

این سیستم ها در هنگام حرکت خودرو فعالند وشرایط دینامکی خودرو را برای پیشگیری از بروز تصادف،کنترل می کند.برخی از این سیستمهای فعال عبارتند از :

•           ABS : سیستم ترمز ضد قفل هنگام قفل کردن چرخ ها فشار ترمز را برای افزایش کارایی سیستم ترمز، کاهش میدهد.

•           ASR : این سیستم، امکان استفاده بهینه از اصطکاک سطح جاده را در حالت شتاب گیری برای خودرو فراهم می کند.

•           EBD : سیستم هماهنگ کننده نیروی ترمز، نرم افزاری در حافظه ABS است و کنترل مجزای چرخها را در هنگام قفل کردن بر عهده دارد.

•           ESP : عملکرد این سیستم در این مقاله به طور مفصل بررسی می شود.

2. سیستم های غیر فعال :

از این سیستم ها در کاهش تصادفات خطرناک استفاده می شود و عبارتند از :

•           کمربند

•           کیسه هوا

•           فیوز قفل كن

 سیستم ESP :

جدیدترین سیستم حفاظتی خودرو است و از سال 2002 میلادی بر روی 27% از وسایل نقلیه اروپایی، نصب شده است . این آمار در خودروهای ژاپنی و امریکایی 75% بوده و رو به افزایش است.

این سیستم برای کنترل مطلوب خودرو و بر روی سطح جاده و حفظ ثبات آن در هنگام پیچیدن،طراحی شده است.اگر راننده با گردش سریع فرمان،کنترل خودرو را از دست بدهد وخودرو بلغزد،سیستم ESP آن را به مسیر اصلی خود بر میگرداند.

     اگر خودرویی در حال حرکت باشد و ناگهان ترمز یکی از چرخهای آن فعال شود،به دلیل اختلاف سرعت،در جهت همان چرخ می چرخد. راننده با فشردن یکی ازپدالها یا اهرمهای موجود در زیر پای خود خودرو را به سمت دلخواه، هدایت می کند. سیستم ESP هنگام تغییر مسیر ناخواسته خودرو آن را به مسیر اولیه خود باز می گرداند.ESP ،لغزش جانبی خودرو را در هنگام گردش فرمان با اعمال نیروی ترمز بر روی یک چرخ، کنترل می کند و خودرو را به مسیر مورد نظر راننده بر می گرداند.

ECU سیستمESP با استفاده از حسگر فرمان از جهت مورد نظر راننده مطلع می شود.حسگر چرخها و محاسبات اختلاف سرعت ایجاد شده،وضعیت خودرو را روی سطح،تخمین می زند و با مقایسه این دو داده، انحراف خودرو از مسیر مورد نظر، بررسی می شود.هنگام گردش فرمان،بین چرخ ها و اطلاعات حسگر شتاب، جهت مورد نظر راننده را مشخص می کند. اگر لغزش جانبی در خودرو ایجاد شده باشد، سیستم ESP آن را به حالت اولیه خود باز می گردا ند .

ESP سیستم ترمز نیست! برنامه پایداری الکترونیکی است

سیستم ای اس پی حاصل تلفیق سیستم ترمز ای بی دی ... سیستم ا بی اس و سیستم تراکشن کنترله که بوسیله نرم افزاری و در صورت داشتن سخت افزار لازم برای سه سیستم بالا به همراه تعدادی سنسور اضافه برای زاویه فرمان و شتاب های طولی و عرضی وارده به خودرو میشود سیستم پایداری الکترونیکی یا همون ای اس پی بوش. َ

کار ESPچيست؟

با اندازه گیری مداوم این پارامترها وضعیت حرکتی خودرو رو بررسی میکند:

1- سرعت گردش هر چرخ و سرعت حرکت خودرو

2-وضعیت قرار گیری فرمان و همینطور محاسبه سرعت گرداندن فرمان

3-میزان شتاب وارده طولی و شعاعی به خودرو

4-وضعیت موتور از نظر گشتاور تولیدی

  5. در بعضی از گونه ها تعدادی سنسور برای بررسی وضعیت مسیر حرکت از نظر خیس یا خشک بودن و همینطور میزان لغزندگی مسیر حرکت هم وجود داره.

بعد از بررسی پارمترها فوق  ESPیک نقشه کلی از نظر چگونگی حرکت خودرو و وضعیت چرخها تنظیم میکند و با مقایسه این مقادیر با مقادیر ایده آل مورد نیاز خودرو تصمیم به دخالت در امر رانندگی میگیرد.به این ترتیب که با توجه به سرعت حرکت خودرو و شتاب وارده به خودرو از جهات مختلف و همینطور چگونگی کارکرد راننده با فرمان نتیجه گیری میکنه که شرایط حرکت خودرو عادی یا با اندر استیر ( انحراف قسمت جلوی خودرو ) و یا اور استیره ( انحراف قسمت عقب خودرو ).

در صورت اندر یا اور استیر بودن با استفاده تکی یا توام از ترمز چرخها و گاها" گشتاور موتور شروع به اصلاح وضعیت حرکت خودرو میکنه.

مثال 1:

فرض میکنیم شما با سرعت 120 کیلومتر وارد یک پیچ چپگرد شدید.در این شرایط شما فرمان رو مطابق با زاویه پیچ به سمت چپ میپیچونید....ولی خودروی شما مثلا" به دلیل لغزنده بودن سطح حرکت یا اشتباه شما در تخمین حداکثر سرعتی که خودرو توان تحملش رو در این پیچ داشته دچار پدیده اندر استیر شده و با انحراف قسمت جلو و عدم پیروی چرخهای جلو از زاویه فرمانی که شما برای پیچیدن تعیین کرده بودید شروع به لیز خوردن به سمت خارج پیچ ( یعنی سمت راست ) میکنه و در حقیقت میزان انحراف به سمت چپ ماشین کمتر از میزان مورد نیاز برای طی کردن پیچه.

در یک خودرو معمولی یک راننده عادی در صورت مواجه با چنین پدیده ای فرمان رو بیشتر به سمت چپ میپیچونه و ممکنه ترمز رو هم بگیره..همه این موارد باعث میشن که اندر استیر تشدید بشه و شما حتما" از پیچ خارج بشید و با موانع کنار مسیر برخورد کنید ( یک راننده حرفه ای در چنین شرایطی پاش رو از روی پدال گاز بر میداره و فرمان رو به سمت راست میگردونه تا چرخهای جلو مجددا" چسبندگی بدست بیارن و بعد یا به کمک کمپرس موتور یا با کمک کمی گاز خودرو رو وادار به اور استیر شدن و اصلاح انحراف میکنه ).

سیستم ای اس پی سریعا" با توجه به زاویه فرمان شما.سرعت حرکت و میزان شتاب جانبی وارده شرایط اندر استیر شما رو حس میکنه و برای اصلاح اشتباه شما ابتدا ترمز چرخ جلوئی سمت چپ ( یعنی چرخ داخلی قوس پیچ ) رو فعال میکنه..این کار باعث میشه جلوی خودروی شما شروع به گردش به سمت داخلی پیچ بکنه...بسته به میزان انحراف و سرعت شما اگر مسیر حرکت اصلاح شد که سیستم از مدار خارج میشه...اگر

نشد سیستم ممکنه با وارد کردن کمی از نیروی موتور به چرخ عقب بیرونی پیچ یا فعال کردن ترمز چرخ عقب داخلی پیج در حالیکه ترمز چرخ جلوی سمت چپ رو هم گرفته ( که تصمیم گیری در مورد کلیه این موارد بعهده خود سیستم و برنامه ای هست که براش تعریف شده ) مسیر حرکت شما رو تا رسیدن به مقادیر خواسته شده و ایمن اصلاح

مثال2:

شما با یک خودروی دیفرانسیل عقب در حالیکه وزن برروی محور عقب چندان زیاد هم نیست با سرعت بالا وارد یک پیچ راستگرد میشید و در حالیکه پدال گاز رو هم دارید فشار میدید سعی میکنید پیج رو با حداکثر سرعت طی کنید.

در اینجا به دلیل وارد آوردن فشار اضافه به چرخهای عقب و همینطور سبکتر بودن محور عقب خودرو چسبندگی چرخهای عقب رو از دست میده و شروع به اور استیر میکنه و قسمت عقبیش منحرف میشه به سمت خارج پیچ.در واقع با زاویه ای بیشتر از زاویه مورد نیاز برای گردش به سمت راست میپیچه و در صورت ادامه این وضعیت وارد شانه خاکی داخل پیچ میشه. که کنترلش برای یک راننده عادی مشکله.

سیستم ای اس پی مجددا" با اندازه گیری زاویه فرمان و شتاب جانبی وارده سریعا" وضعیت اور استیر را تشخیص داده و برای کنترل این وضعیت چرخ جلوی سمت چپ ( چرخ سمت قوس خارجی پیچ ) رو وادار با ترمز شدن میکنه ...بازم اینکار مثل حالت چرخش تانک موجب کشیده شدن سمت چپ خودرو به سمت خارج پیچ و اصلاح اور استیر میشه . اين سیستم ممکنه برای اصلاح بیشتر چرخ داخلی ( یعنی چرخ سمت راست ) عقب رو هم ترمز کنه یا کمی به به نیروی موتور انتقالی به سمت مخالف عقب اضافه کنه و تا اصلاح کامل مسیر حرکت مطابق زاویه فرمان اینکار رو انجام میده.

این رو در نظر داشته باشید که درسته که سیستم ای اس پی تقریبا" مثل یک راننده ماهر به شما کمک میکنه تا پیچها رو سریعتر و ایمنتر طی کنید ولی هرگز نمیتونه به خوبی و سرعت یک راننده حرفه ای اینکار رو برای شما انجام بده...و رانندگان حرفه ای برای اینکه بتونن از حداکثر سرعت ممکنه برای عبور از پیچها استفاده کنن هرگز نمیتونن با ای اس پی کار کنن و حتما" باید از مدار خارجش کنن.

ضمنا" ای اس پی با اینکه کمک قابل توجهی به ایمنی شما میکنه ولی اگر میزان اشتباه شما از درصد نسبتا" معینی برای عبور از یک پیچ بیشتر بشه ( مثلا" شما با سرعتی وارد یک پیچ بشید که نیروی ثقل قابل تحمل برای عبور از اون پیچ به صورت محاسبه ای 1.3 جی باشه در حالیکه خودروی شما توان تحمل حداکثر 0.85 جی شتاب جانبی رو داشته باشه ) ای اس پی هم کمک چندانی به شما نمیتونه بکنه و ازانحراف تقریبا اجتنابناپذیره...پس موقع استفاده دقت كنيد

در رنج محصولات ایران خودرو فقط سمند ال ایکس و پرشیا ای ال ایکس مجهز به EBD هستند.

بقیه مثل ریو و پروتون و ..... هم فقط ABS اونهم به صورت سفارشی! دارند و ESP در خودروهای داخلی تا این لحظه طبق اطلاعات من هنوز ارائه نشده!

ESP ، چهار پدال ترمز برای ایمنی بیشتر:

سیستم های ایمنی فوق درواقع جزء سیستم های ایمنی غیرفعال بوده ولی ESP جزء سیستم های فعال است. تفاوت میان سیستم ایمنی فعال و غیر فعال این است که سیستم غیرفعال درواقع پس از بروز تصادف عمل کرده و از شدت خسارات جانی حادثه می کاهند ولی سیستمی مانند ESP(فعال) سبب می گردد تا اصولاً حادثه ای رخ ندهد و از بروز آن جلوگیری می نماید.

عملکرد :ESP

وقتی خودرویی از مسیر خود خارج می شود و یا از فرمان و اراده راننده پیروی نمی ماید عملیاتی برای جلوگیری از این پدیده اجرا میگردد. بنابراین خودرو طوری عمل می نماید که گویی دارای چهار پدال ترمز است و هر یک از چرخ ها دارای یک دیسک ترمز جداگانه هستند. اگر چه انسان با پایش فقط یک پدال ترمز فشار می دهد سیستم ESP قادر است که چرخ های خودرو را بامیزان ترمز متفاوتی به توقف وادارد.

مثال 3:

فرض کنید خودرویی درحال حرکت در یک پیچ راست گرد بر روی لکه روغنی لیز می خورد،در این موقع ESP وارد عمل شده و با ترمز مناسب، فشاری را به خودرو وارد می آورد تا آن به سمت راست منحرف شده و در مسیر ضروری قرار گیرد. نتیجه آن که، این عکس العمل از تصادف خودرو با وسائل نقلیه ای که از روبه رو در حال حرکت هستند جلوگیری می نماید.

روشی که با آن ترمز ESP کار می کند را می توان با عکس العمل یک سورتمه برفی

روی برف توضیح داد؛ در این صورت ما بر روی ترمز سمت چپ فشار وارد می آوریم و سورتمه را به طرف چپ منحرف می نماییم و اگر بخواهیم به طرف راست حرکت کنیم ترمز سمت راست را فشار می دهیم تا سورتمه به طرف راست حرکت نماید.

ترمز ESP درهر ثانیه 25 بار وضعیت خودرو را کنترل می نماید که آیا بر روی خط حرکت قرار داریا خیر و ضمناً به سرعت از انحراف در لحظات اولیه جلوگیری می نماید و این فرقی نمی کند که آیا خودرو در حال شتاب گیری درسرعت یکنواخت است و یا در حال ترمز.

ESP فقط بر روی چرخ های خودرو اثر نمی گذارد. قبل ازآنکه این سیستم مدرن دستورات بازدارنده خود را صادر نماید بر روی عملکرد موتور تأثیر گذاشته و قدرت موتور را تقلیل می دهد. عمل فوق از وارد آوردن فشار زیاد بر روی چرخ دنده ها و قطعات متحرک جلوگیری می کند. در این صورت کافی است که فقط راننده فرمان را به سمت دلخواه بگرداند، ESP بقیه کار را انجام خواهد داد. راننده خودروی فاقد ESP در این گونه مواقع شدیداً دچار اضطراب و پس از آن دچار خسارت خواهد گردید زیرا برای تثبیت وضعیت خودرو اغلب بیش از حد لزوم فرمان را به راست و یا چپ خواهد گردانید تا موفق به کنترل خودرو گردد و این امر، خود باعث خروج خودرو از کنترل راننده می شود. مخصوصاً زمانی که راننده مجبور است ابتدا خودرو را به سمت چپ یعنی خودرو های مقابل هدایت کند و سپس بر روی مسیر عبور خطوط خودرو های هم مسیر سمت راست، که این امر ممکن است به سرعت، خودرو را دچار پیچ و تاب نماید و این حرکات شدید باعث لیز خوردن مضاعف و یا واژگونی خودرو گردد.

ESP می تواند بر حسب بهره گیری آن توسط کارخانجات خودروسازی، نام های متفاوتی را به خود بگیرد. مثلاً این سیستم در خودروی ب ام و DSC، در پورشه PSM، درمیتسوبیشی MASC، در هوندا VSA و در تویوتا VSC نام گذاری شده است.

اقای دکتر«روبرت سوبل»از بخش تحقیقات کارخانه خودروسازی فولکس واگن در این مورد مطالعات دقیقی را به انجام رسانیده است. او می خواست بداند که تا چه میزان این سیستم جدید موثر است؟ وی وضعیت تصادفات مدل های مختلف فولکس واگن را خودرو مجهز به ESP ویا بدون سیستم ESP مورد مطالعه قرار داد و به نتایج شگفت انگیزی رسید:

در چهار پنجم موارد در خودروهای دارای ESP از خروج مسیر جلوگیری به عمل آمد.

این یک موفقیت بسیار ارزشمند است زیرا در 25 درصد تصادفات خودرو لیز می خورد و یا از مسیر خارج می شود.

ایشان سپس محاسباتی را با توجه به تعداد موجود خودروها در آلمان انجام داده و چنین نتیجه گرفت: اگر تمام خودروهای آلمان در سال 2002 میلادی مجهز به سیستم ترمز ESP بودند تعداد تصادفات مرگبار به شدت کاهش می یافت.

عملکرد سیستم: ( ديناميك درايو )

در واحد کنترل الکترونیکی سیستم دینامیک درایو وضعیت های گوناگون رانندگی ثبت شده است .

این نوع سیستم می تواند با پردازش داده های گوناگون همچون سرعت ، زاویه ورود به پیچ ، وضعیت پدال گاز ، نیروی لحظای موتور و . . . بهترین وضعیت را برای بازو های پایدارکننده سیستم کمک فنر ها برگزید.

دینامیک درایو با افزایش فشار بر اکسل عقب چسبندگی چرخهای عقب را در مانورها بیشتر می کند . با این سیستم فشار بر روی چرخی که رو به بیرون دایره پیچ قرار دارد به گونه ای هماهنگ کمتر می شود. بدین صورت از یک طرف تمایل بر پر پیچی خودرو همواره تحت کنترل و از طرف دیگر اکسل عقب در آسانتر شدن کنترل خودرو در مانور ها کمک بسزایی به راننده می نماید.

این سیستم مجهز به قطعات پیچیده مکانیکی و هیدرولیکی می باشد فرمان این سیستم از یک واحد کنترل الکترونیکی و نیروی این سیستم از راه  دو پمپ هیدرولیکی بدست می آید . این پمپ ها با دو بازوی مکانیکی  به شکل موازی با مفصلهای که بر روی اکسل عقب مونتاژ شده است ، اتصال دارند . هنگامی که خودرو با سرعت وارد پیچ می شود ، این بازو ها با فرمان های که از واحد کنترل می گیرند به چرخش و یا گردش افتاده و با افزودن فشار بر روی یک چرخ  کاهش فشار از روی چرخ دیگر ، حرکت گهواره ای خودرو در مانور ها را از میان می برند.

برای افزایش کارایی سیستم ، یک موتور کوچک الکتریکی نیز در میان بازوهای پایدار کنند نصب شده است و واکنش سیستم را سریعتر می نماید. ( نیروی گشتاور این موتور کوچک 800 نیوتن متر می باشد.) همچنین لازم به ذکر است که با  سیستم پایداری الکترونیکی (ESP) خودرو نیز در ارتباط می باشد.

زمان پایدار سازی این سیستم از زمان آغاز اندازه گیری تا رسیدن به پایداری در مانور ها تنها یک چهارم ثانیه است و بدین روی سریعتر از دیگر سیستم های قابل مقایسه کنونی است.

فشار هیدرولیک این سیستم به گونه ای بسیار دقیق در بلوک سوپاپها کنترل و بر روی هر یک از بازو های پایدارکننده در حدود 180 بار می باشد .

  كاربردمكاترونيك درسيستمهاي يمني خودرو

با افزايش تصادفات گسترده كه ناشي از بي احتياطي راننده و عدم دقت او در كنترل خودرو مي باشد و همچنين گسترش علم مكاترونيك در صنعت خودرو، نقش راننده در حركت مستقيم در خودروهاي امروزي تغيير كرده و بجاي راننده، يك سيستم خبره كه از چند واحد مكاترونيكي تشكيل شده است وظيفه كنترل خودرو را به عهده خواهد داشت. مكاترونيك از از در هم ادغام كردن دو كلمه مكانيك و الكترونيك تشكيل يافته است كه تركيبي از علوم مكانيك، الكترونيك و كنترل مي باشد. در سيستم هايي كه در زمينه مهندسي مكانيك و الكترونيك استفاده

مي شوند شاهد افزايش كاربرد الكترونيك و پردازش اطلاعات در مكانيك هستيم. نتيجه يك سيستم مكاترونيكي تلفيق اجزا تشكيل دهنده سيستم يا سخت افزار و اطلاعات حركتي آن يا نرم افزار مي باشد. در سيستم هاي مكاترونيكي از تعدادي حسگر استفاده مي شود كه اطلاعات ضروري و حركتي اجزا اصلي سيستم را به اطلاع يك واحد كنترل مركزي مي رساند و آن واحد با كنترل عملگرهايي كه نقش بازوهاي اجرايي سيستم را دارا مي باشند سيستم را كنترل مي كند. ارتقا سيستم هاي مكاترونيكي بستگي به دريافت اطلاعات تازه در زمينه ساختمان مكانيكي اوليه، حسگرها، عملگرهاي اجرايي، پردازش اتوماتيك اطلاعات و سيستم هاي كنترل كننده مي باشد.. از جمله سيستم هاي مكاترونيكي خودرو كه در سيستم هاي ايمني خودرو استفاده مي شود مي توان به سيستم كنترل سرعت قابل تطبيق با خودرو (ACC)، سيستم كنترل پايداري (ESP)، و سيستم ترمز اضطراري اشاره كرد.

با استفاده از سيستم كنترل سرعت راننده مي تواند بوسيله اهرم هاي كنار غربيلك فرمان سرعت خودرو را در يك سرعت ثابت تنظيم كند و هنگاميكه به نزديكي خودروي جلويي رسيد به صورت اتوماتيك سرعت كاهش داده مي شود و پس از عبور خودرو مذكور سرعت خودرو به سرعت تنظيم شده باز مي گردد.

اين سيستم داراي ارتباط چند واحد كنترل مهم خودرو از جمله واحد كنترل الكترونيكي ACC، واحد كنترل الكترونيكي موتور، واحد كنترل الكترونيكي جعبه دنده اتوماتيك و واحد كنترل ترمز بوسيله شبكه مالتي پلكس مي باشد.

سيستم ACC داراي يك رادار در جلو خودرو مي باشد كه پس از دريافت اطلاعات مبني بر نزديكي به مانع با ارسال سيگنال مربوطه واحد كنترل الكترونيكي را مطلع مي كند و اين واحد نيز به صورت ديجيتالي و بوسيله شبكه مالتي پلكس با ارسال ارقام معني دار 0 و 1 به واحدهاي كنترل موتور، جعبه دنده اتوماتيك و ترمز آنها را مطلع كرده و واحد هاي فوق بوسيله عملگرهاي مربوطه سرعت خودرو را كاهش مي دهند. واحد كنترل موتور با كم كردن زاويه دريچه گاز و پاشش انژكتور دور موتور راكاهش مي دهد، واحد كنترل جعبه دنده اتوماتيك با حركت شيربرقي هاي تعويض دنده جعبه اتوماتيك دنده هاي معكوس را براي خودرو انجام

مي دهد و واحد كنترل ترمز با كم كردن سرعت چرخ ها سرعت خودرو را كم مي كند و با روشن كردن چراغ ترمز عقب توسط واحد كنترل راننده خودروي عقب را از انجام عمليات ترمز مطلع مي كند با عبور مانع از جلوي خودرو سرعت دوباره توسط واحد هاي كنترل نام برده شده به حالت اوليه بر مي گردد. با بررسي سيستم كنترل سرعت مشاهده گرديد كه اين وسيله در كمك به راننده در كنترل خودكار و كم كردن تصادف نقش تاثيرگزاري خواهد داشت.

ESP سيستم تلفيقي از مكاترونيك و سيستم هيدروليك مي باشد. واحد هيدروليك داراي شير هاي برقي، پمپ هيدروليك مي باشد كه از واحد كنترل الكتريكي ESP فرمان مي گيرند. واحد كنترل الكترونيكي ESP واحد ترمز ضد قفل را در هنگام ترمزگيري كنترل مي كند. در هنگام فعال سازي سيستم، چراغ مربوطه در صفحه كيلومتر شمار روشن شده و راننده را از فعال سازي سيستم مطلع مي گرداند.

خودروي سيتروئن c5 داراي سيستم ESPمي باشد

 

EBD


مثال اگر شما نصف ماشینتون روی یخ باشه و دو چرخ دیگه روی آسفالت اگه فقط از سیستم ای بی اس استفاده کنید ماشین به طرفی که آسفالته منحرف میشه و از مسیر خارج میشه ولی اگر ای بی دی نیز همراه شما باشه از این انحراف هم جلو گیری میکنه!

تقاضای خارجی ترمز (EBD)
تصادفهاي منجر به لغزيدن يا واژگون شدن از رايج ترين تصادفهاي كاميونها هستند براي انكه به شما كمك كنيم از عهده شرايط دشوار بر اييد ESPرا طراحي كرده اند اي اس پي از طريق تعامل بين سيستم الكترونيكي ترمز كاميون .سيستم مديريت موتوروسيستم ترمز تريلربا نيروهايي كه ميخواهندكاميون را از جاده خارج كنندمقابله ميكند اين سيستم از سه سنسور روي كشنده تشكيل شده است كه زاويه انحراف. شتاب جانبي وضعيت فرمان را اندازه گيري ميكنديك دستگاه مركزي  مقادير اندازه گيري شده را محاسبه ميكندوقتي اين مقادير با هم مطابقت ندارندترمزها جداگانه روي يك يا چند چرخ فعال ميشوند همزمان گشتاور موتور كاهش داده ميشودتا سرعت حركت كم شده و مجددا تعادل بر قرار شود  

پمپ وسوپاپ های ترمز ضد قفل

ASR : این سیستم ترمز در شرایط جاده های برفی و زمستانی با ترکیب ترمز ABS و استفاده از قدرت موتور به راننده کمک می نماید که خودرو را به سادگی کنترل و متوقف نماید .
EBD : این سیستم ترمز در جهت توقف کامل خودرو باکمک ECU و چهار سنسور و کانال مجزا برای هرچرخ کمک می نماید در شرایط جاده ای متفاوت هر چرخ را به تنهایی کنترل نماید و مانع از انحراف و تغییر جهت خودرو در شرایط جاده ای لغزنده و بارانی ، خاکی ، دست انداز و همچنین در ترمزهای شدید و ناگهانی شود

 تفاوت سیستم ترمز EBD و ESP چی هست ؟

EBD مخصوص تقسیم نیرو روی 4چرخ برای حفظ تعادل هست.تمام خودرو های که مجهز به ABS هستن EBD هم دارند.ولی ESP کنترل پایداری خودرو هستش و ربطی به ترمز نداره.ربطش به بالا رفتن کنترل بهترش توی پیچ با سرعت های بالا هست.همش مربوط به پیچ نمیشه.توی جاده های برفی و لغزنده خیلی کمک مي كند. مثلاً اگر شما میخواهيد توي پیچ ترمز کنید(ماشیني كه مجهز به EBD هست)،مسلماً چرخی که داخل پیچ هستش به خاطر اینکه دور کمتری میزند باید نیروی کمتری دریافت کند تا ماشین منحرف نشود! این هم وظیفه EBD!                

 

 ebdوقتی وارد عمل می شه که ترمز گرفته بشه که برای منحرف نشدن ماشین نیروی ترمز روی چهار چرخ را کم و زیاد میکنه (البته زیاد که نه!) تا ماشین منحرف نشه.
ولی ESP بدون گرفتن ترمز توسط راننده، در صورت نیاز، وارد عمل میشه و با ترمز گرفتن روی بعضی از چرخها مانع منحرف شدن می شود

نرم افزارهای مهندسی مکانیک 

معرفی چند نرم افزار مهندسی مکانیک

VX CAD/CAM

VX یک بسته نرم افزاری قدرتمند در زمینه ی ساخت و تولید و مهندسی معکوس است و جزء گروه نرم افزارهای پارامتریک می باشد که دارای قابلیت بسیاری از جمله مدل سازی قطعات بصورت توپر،سطوح و یا ترکیب این دو،ایجاد مجموعه های مونتاژی یا اسمبل شده،استخراج نقشه های دوبعدی از نماهای مختلف مدل سه بعدی و نقشه های انفجاری از مجموعه مونتاژی و تهیه قالب های صنعتی استاندارد.مباحث ورق کاری در نهایت بخش ماشین کاری برای ماشین CNC از سه تا پنج محور می باشد.

MSC.Marc

این نرم افزار از نرم افزار های مربوط به تحلیل آلمان محدودFEA  می باشد . MARC  به عنوان یک نرم افزار تحلیل المان محدود قادر است درستی ساختار و عملکرد قطعاتی که تحت تغییر شکل بزرگ دائمی در اثر گرما یا با بارگذاری مکانیکی و حرارتی هستند را تشخیص دهد.همچنین توانایی تحلیل تغییر شکل هایی که شامل مواردی چون رفتارهای غیر خطی هندسی مانند خمش فلزات و ساختار الاستومترها و فلزات تحت بار مکانیکی یا گرمایی که تنش در آنها از حد تسیلم عبور کرده است را دارا می باشد.از این نرم افزار می توان در پروسه های ساختی مانند شکل دهی فلزات ،جوشکاری،برش و ... استفاده کرد.

MOLD FLOW

این نرم افزار از جمله نرم افزارهای مربوط به طراحی و تحلیل قالب های تزریق پلاستیک می باشد.این نرم افزار نخستین بار در المان تولید شده است و هم اکنون در صنایع مختلف اتومبیل سازی،هوافضا،عروسک سازی و ... استفاده می شود. این نرم افزار دارای دو بخش می باشد که عبارتند از :

1-MOLD FLOW PLASTIC ADVISERS : این بخش برای طراحی قطعه CAD استفاده می شود.و سپس قطعه مورد نظر را مورد انالیز قرار می دهیم که ما می توانیم تمامی جوابهای از قبیل دمای قطعه،زمان پر شدن،نحوه جریان مواد پلاستیک،خط جوش ها و....از این نرم افزار دریافت کنیم.

2- MOLD FLOW PLASTIC IN SIGHT :در این بخش تحلیل بروی قطعه بصورت ریشه ای انجام می شود.

 

 

 

ABAQUS

این نرم افزار از جمله نرم افزار های مربوط به تحلیل المان محدود می باشد.این نرم افزار رقیب اصلی نرم افزار های ANSYS  و NASTRAN  می باشد.

قابلیت های نرم افزار ABAQUS  داشتن رویه های حل EXPLICT وimplicit  ،دارا بودن مدل های رفتاری پیشرفته و متنوع برای مواد مختلف ،امکان ایجاد سریع مدل و ... می باشد.

این نرم افزار دارای بخش های abaqus standard , abaqus cae l می باشد.

نرم افزار ABAQUS با قابليت منحصر بفرد خود،به عنوان يك نرم افزار بسيار دقيق تحقيقاتي و كاريردي در صنعت و دانشگاه شناخته شده است ،به گونه اي كه از نظر دارا بودن مثال هاي معتبر علمي و كاربردي،قابل مقايسه با هيچ يك از نر افزارهاي المان محدودي كه هم اكنون در كشور استفاده مي شوند، نمي شود.سهولت در دستيابي و فهم نحوه كاركردزير برنامه هاي اين نرم افزار موجب گشته كه جوامع دانشگاهي بين المللي،از آن بيش از نرم افزارهاي ديگر در مقاله هاي علمي منتشر شده استفاده كنند.دقت فراوان اين نرم افزار در حل عددي و مقايسه آن با حل مثالهاي تحليلي موجب گشته كه اين نرم افزار به عنئان يك نرم افزار استاندارد دانشگاهي لندن وMITانتخاب شود.تئوري كامل اين نرم افزار كه مبتني بر تحليل غير خطي المان محدود پيشرفته است،با استفاده از جديدترين روابط  و روش نگارش رياضي در راهنماي آن موجود است.همچنين كثرت مثالهاي حل شده كه ليست برنامه آن در دسترس جوامع دانشگاهي است؛موجب گشته كه كاربران بتوانندبا سرعت بيشتري مراحل آموزشي مدل سازي و آناليز را پشت سر گذاشته و به مراحل پيچيده تحليل دست يابند.

همچنانكههر يك از نرم افزارهاي المان محدود داراي ويژگيهاي خاص و منحصر بفردي هستند كه پارامتر شاخص آن نرم افزار محسوب مي شوند،نرم افزار ABAQUS نيز با داشتن چندين برتري نسبت به ديگر نرم افزارها،توانسته كاربران مبتدي تا حرفه اي را به استفاده از اين نرم افزار ترغيب نمايد،كه از آن جمله مي توان به توانايي مونتاژ نمودن قطعات در محيط جداگانه،سادگي در ايجاد تماس بين سطوح،سهولت در ورود و خروج مدل با پسوندهاي شناخته شده از نرم افزار مدلسازي و امكان تحليل انواع مسائل پيچيده مهندسي اشاره نمود.از ديگر توانايي هاي اين نرم افزار قابليت تحليل و پيش بيني تخريب ناشي از زمين لرزه بروي بناها،تحليل بارگذاري ديناميكي مانند امواج آب و طوفان بروي سازهاي دريايي و قابليت تحليل رشد ترك مي باشد.

WORKING MODEL 4D

این نرم افزار یکی از قویترین نرم افزارهای تحلیل و مونتاژ مدل های سه بعدی و ترسیمات دوبعدی است که قابلیت های فراوانی در این حیطه دارد.عمده توانایی های این نرم افزار به شرح زیر است :

-مونتاژ قطعات سه بعدی

-توانایی ایجاد نقشه های انفجاری

-توانایی رندر کردن مدل ها و مجموعه سه بعدی

-توانایی انجام تحلیل المان محدود

-شبیه سازی مدل های سه بعدی

-توانایی ایجاد فایل JPG ,  فایل های فیلم بصورت AVI

--توانایی طراحی قطعات بصورت ساده CAD

-توانایی باز کردن فایل های نرم افزار های SOLID WORK,SOLID EDGE,PRO-ENGINEER

adams

نرم افزار ADAMS:ADAMS یکی از قوی ترین،پرمصرف ترین و معروف ترین نرم افزارهای شبیه سازی سیستم های مکانیکی است.نام این نرم افزار مخفف AUTOMATIC Dynamic Analysis of Mechanical systemاست و حدود 25 سال پیش در دانشگاه میشیگان توسط Ann Arbor پایه ریزی شد.

استفاده از این نرم افزار آسان بوده و شما براحتی می توانید یک مکانیزم پیچیده شامل تعدادی اجزا صلب و انعطاف پذیر را به همراه اتصالات آنها جهت متصل شدن اجزا و حرکت نسبی با در نظر گرفتن اصطکاک و یا بدون آن ایجاد،به آن بار و حرکت اعمال کنید و سپس حرکت کامل رفتار سیستم را به صورت سه بعدی نمایش دهید.همچنین می توانید نیرو در اتصالات،موقعیت،سرعت و شتاب هر جز را به کمک اطلاعات تعریف شده توسط کاربر محاسبه نمود.

قابلیت اصلی این نرم افزار ایجادFunctional Virtual Prototype یا نمونه ی ازمایشی مجازی از این طرح می باشد.با توجه به این توانایی،تیم مهندسی قادر خواهد بود قبل از اقدام به ساخت نمونه اولیه ی فیزیکی طراحی،تست،مرور و بهینه سازی یک طرح یا یک سیستم مکانیکی را به راحتی و با هزینه و زمان کمتر انجام دهند.

محیط های این نرم افزار عبارتند :

-محیط ADAMS/VIEW

-محیط ADAMS/CAR

-محیط ADAMS/CHASSIS

-محیط ADAMS/AIRCRAFT

-محیط ADAMS/RIAL

-محیط ADAMS/FLEX و ...

T-FLEX

 این نرم افزار از جمله نرم افزار های در زمینه طراحی،تحلیل،برنامه نویسی (CAD/CAM/CAE) می باشد. این نرم افزار ساخت کشور روسیه می باشد که قابلیت های این نرم افزار عبارتند از   -ایجاد مدل های بصورت توپر

-ایجاد سطوح

-تحلیل قطعات بصورت المان محدود

-مونتاژ قطعات

-ماشین کاری قطعات

-محیطی برای ایجاد لوله

-شبیه سازی مجموعه قطعات

نرم افزار SOLID WORKS

این نرم افزار محصول شرکت DASSAULT SYSTEMS می باشد.این نرم افزار دارای قابلیت های بالای از جمله :

1طراحی آسان و سریع قطعات

2-مونتاژ

3-متحرک سازی

4-انالیز قطعات در قسمتCOSMOS  

5-محیط نقشه کشی قطعات

6- همچنین دارای قطعات استاندارد در قسمت CATALOG  

7-محیط ورق کاری

8-محیط طراحی سطوح

9-محیط جوشکاری

10-طراحی سازه

11-محیط لوله کشی

12-طراحی قالب

13-استفاده از مهندسی معکوس (ابر نقاط)

این نرم افزار  قیمت پایینی دارد.و قابلیت EXPORT  کردن قطعات به نرم افزارهای از جمله ANSYS, CATIA ,ADAMS   و ... را دارا می باشد.

نرم افزار CATIA

این نرم افزار جز قویترین نرم افزار های مربوط به طراحی/تحلیل/ساخت به کمک کامپیوتر می باشد. این نرم افزار دارای محیط های متنوعی در زمینه صنعت می باشد که از جمله انها عبارتند از:

1-محیط طراحی قطعات

2-محیط PIPING

3-محیط ورق کاری SHEET METAL

4-محیط طراحی سطوح SHAPE

5-محیط مهندسی معکوس (ابر نقاط)

6-مونتاژ

7-محیط جوشکاری

8-طراحی سازه

9-محیط لوله کشی

10-طراحی قالب

11-محیط آنالیز ANALYSIS

12-محیط طراحی کارخانه PLANT

13-محیط ماشین کاری MACHINING

14-محیط مکانیزم و شبیه سازی

15-محیط ارگونومی

16-محیط فرمول نویسی

17-محیط طراحی کیت های الکترونیکی

نرم افزار NASTRAN

 برنامه MSC NASTRAN   یک راه حل چند جانبه جهت تجزیه و تحلیل محیط های محدود بکار گرفته شده در انواع گوناگون تجهیزات ساده و پیچیده ارائه می دهد.بیش از 40 سال است که این برنامه به ابزاری استاندارد و مطمئن در زمینه تجزیه و تحلیل سازه های مختلف تبدیل شده و قادر به ارائه قابلیت بسیاری در زمینه تحلیل و مدل سازی می باشد که از جمله آن می توان به استاتیک سطحی،جابجایی قطعه،کشیدگی یا پیچ خوردگی،فشار بیش از حد،انتقال حرارت و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد.علاوه بر موارد ذکر شده،این برنامه توانایی پوشش دادن انواع مواد اولیه بکار رفته در قطعات از مواد پلاستیکی و فلزات تا مواد کامپیوزیتی و ارتجاعی را دارد.

نرم افزار GAMBIT

این نرم افزار  برای شبکه بندی میدان جریان سیال و جامد به روش با سازمان و بی سازمان بکار میرود. فایل خروجی این برنامه با فرمت .MSH  در برنامه فلوئنت خوانده شده و حل مساله در آن صورت می گیرد.

نرم افزار FLUENT

این برنامه برای حل مسایل جریان سیال ،انتقال حرارت،فرایندهای شیمیایی ،آیرودینامیک،احتراق و جریانهای دو فازی و ....بکار می رود.از این برنامه برای بهینه سازی،طراحی و شبیه سازی مسایل مهندسی مکانیک ،شیمی ،هیدرولیک ،خودرو و ... استفاده می شود.

MATLAB

يک نرم افزار قوي جهت دانشجويان و محققين رشته هاي رياضي و مهندسي است که اولين نگارشهاي آن در دانشگاه نيومکزيکو و استانفورد در سال ١٩٧٠ در جهت حل مسائل تئوري ماتريسها, جبر خطي و آناليز عددي بوجود آمد و امروزه صدها هزار کاربر دانشگاهي, آکادميک, صنعتي و ... در زمينه هايMATLAB بسيار متنوع مهندسي نظير رياضيات پيشرفته, جبر خطي, مخابرات, مهندسي سيستم و ... با بعنوان يکي از اولين محيط هاي محاسباتي و تکنيکي که قادر به حل مسائل آنهاست, آشنا مي شوند.

رياضيات, زبان مشترک بسياري از علوم مهندسي است. ماتريسها, معادلات ديفرانسيل, رشته هاي عددي

اطلاعات, ترسيمات و گرافها از لوازم اصلي بکار گرفته در رياضيات و نيز در MATLAB  هستند.

حتما برایتان پیش امده که زمان زیادی را د رپمپ بنزین بگذرانید.شاید به خاطر شلوغی و شاید هم بخاطر کند بودن پمپ،این مشکلات بدلیل بنزینی بودن خودروی شماست.البته نه فقط بنزین بلکه کلیه سوخت های فسیلی مشکلات مخصوص به  خود را دارند. یکی از راههایی که خودروسازان به آن رو آورده اند(برای کم شدن مشکلات و آلودگی هوا) ساخت خودروی هیبریدی است.
خودروی هیبریدی چیست و چرا این نام را بر ان نهاده اند؟خودروهای هیبریدی چگونه کار می کنند؟ چرا 20 تا 30 مایل در هر گالون نسبت به خودروهای بنزینی بیشتر می روند؟ و نیز چرا آودگی کمتری نسبت به خودروهای بنزینی یا دیزلی دارند؟

جواب این پرسش ها را در طول این مقاله خدمت شما عرض خواهم کرد .

تعداد زیادی از مردم خودروهای هیبریدی را در مکان هایی دیده اند. مثلا در لوکوموتیو ها . بیشتر لوکوموتیو ها از سیستم هیبریدی دیزل – الکتریکی بهره می برند.و یا در شهرهایی مانند سیاتل اتوبوس هایی با همین سیستم دیزل – الکتریک وجود دارند.

این اتوبوس ها یا بهتر بگوییم تراموا وقتی که به سیم های بر ق بالای سقف خود دسترسی دارند از نیروی پیشرانه الکتریکی خود بهره می برند. و زمانی که به این کابلهای برق دسترسی ندارند با پیشرانه دیزل خود به حرکت ادامه می دهند. زیر دریایی ها نیز نوعی ماشین های هیبریدی هستند که معمولا با  یکی از سیستم های  هسته ای – الکتریکی و یا دیزل –الکتریکی کار می کنند.  

به طور کلی تمامی وسایل نقلیه ای که  از ادغام  دو و یا چند پیشرانه انتقال نیرو که بطور مستقیم یا غیر مستقیم به سیستم انتقال قدرت وابسته هستند را ماشین های هیبیریدی گوییم  . 

بیشتر خودروهای هیبریدی تولید شده تاکنون از نوع بنزینی – الکتریکی هستند گرچه بعضی شرکتهای خودروسازی مانند پژو-سیتروئن خودروهای هیبریدی از نوع دیزل- الکتریکی نیز تولید کرده اند.در این مقاله بیشتر به خودروهای بنزینی –الکتریکی می پردازیم.  

انرژی الکتریکی و انرژی بنزین

خودروهای بنزینی – الکتریکی از نظر کارکرد بین خودروهای بنزینی و الکتریکی هستند.به کمک شکلهایی که در ادامه نشان داده می شود به تفاوتهای بین این دو نوع خودرو خواهیم پرداخت.

خودروهای بنزینی شامل یک باک بنزین می باشند که منبع ذخیره کننده بنزین موتور است وموتور نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت  نیروی تولیدی را به چرخ ها می رساند. 

 

در مقابل در خودروهای الکتریکی یک مجموعه از باتری ها وجود دارد که الکتریسیته مورد نیاز موتور الکتریکی را فراهم می کند و موتور الکتریکی نیز به وسیله سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدی خود را به چرخ ها می رساند. 

 برای شما و من یک خودروی مفید خودرویی است که حداقل نیاز های ما را برآورده کند که این نیاز ها می توانند چنین باشند:

1-  از یک سوخت گیری اولیه حداقل 300 مایل یا 482 کیلومتر تا  یک سوخت گیری مجدد.

2-  هر بار سوخت گیری اسان و سریع باشد.

یک موتور بنزینی اکثر این نیازها را برآورده می کند اما در عوض آلودگی زیادی دارد و یک موتور برقی با اینکه آلودگی خیلی کمی (یا اصلا) ایجاد نمی کند اما این موتور حداکثر بین 50 تا 100 مایل(80 تا 161 کیلومتر ) می تواند بین دو شارژ خود برود و مشکل دیگر موتور الکتریکی این است که شارژ شدنش سخت و خیلی زمانبر است.

یک خودروی هیبریدی بنزینی – الکتریکی ترکیبی از دو پیشرانه است  که به نوعی می توانند مکمل همدیگر باشند.

  هیبرید بنزین – الکتریسیته 

سیستم هیبریدی بنزینی – الکتریکی  شامل اجزا زیر است:

● موتور بنزینی:موتور بنزینی که در این خودرو وجود دارد شباهت زیادی به موتورهای بنزینی  خودروهای بنزینی دارد. ولی این موتور کوچکتر و نیز دارای تکنولوژی  بالاتری نسبت به خودروهای معمولی است که باعث کاهش آلودگی و افزایش کارایی می شود.

●باک بنزین : باک بنزین در این نوع خودروها محل ذخیره انرژی برای موتور بنزینی است.بنزین چگالی انرژی بالاتری نسبت به باتری دارد به عنوان مثال 1000 پوند باتری معادل 1 گالون (7 پوند) بنزین انرژی دارد. 

● موتور الکتریکی : موتور الکتریکی در خودروهای هیبریدی خیلی پیشرفته هستند این موتور پیشرفته هم به عنوان یک موتور قادر به انجام کار است و هم به عنوان ژنراتور به عنوان مثال زمانی که به این موتور نیاز است موتور با استفاده از باتری ها قادر خواهد بود شتاب مورد نظر را ایجاد کند و زمانی که خودرو نیازی به موتور الکتریکی ندارد مثلا در یک سراشیبی در حال حرکت است این موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور نیرو را به باتری ها بر می گرداند(با استفاده از سرعت در سراشیبی )

● ژنراتور : ژنراتور بسیار شبیه به موتور الکترکی است با این تفاوت که ژنراتور فقط وظیفه تامین الکتریسیته مورد نیاز موتور را بر عهده دارد نه کار دیگر.ژنراتور بیشتر در خودروهای هیبریدی سری  به کار می رود. خودروهای هیبریدی سری در ادامه توضیح داده خواهد شد.

● باتری : باتری ها در خودروی هیبریدی یک وسیله ذخیره انرژی برای موتور الکتریکی هستند. برخلاف بنزین  موجود در باک بنزین  که میتواند فقط به موتور بنزینی  سوخت برساند(یک انتقال یک طرفه از باک بنزین به موتور بنزینی). موتورهای الکتریکی علاوه بر کار فوق می توانند انرژی را به باتری پس دهند. ولی موتور بنزینی  نمی تواند چنین کاری را انجام دهد.

●سیستم انتقال قدرت 

دو سیستم پیشرانه در خودروهای هیبریدی را می توان با هم به رو شهای مختلفی ترکیب کرد از جمله : سری و موازی  

 هیبرید موازی : در هیبرید موازی باک بنزین سوخت را به موتور بنزینی می رساند و باتری ها نیز الکتریسیته را به موتور الکتریکی می رساند و هر دو موتور بنزینی و الکتریکی  هم زمان و تواما به سیستم انتقال قدرت متصل می شوند و این قدرت به چرخها می رسد. توجه داشته باشید که باک بنزین و موتور بنزینی به سیستم انتقال قدرت متصل هستند و باتری ها و موتور الکتریکی نیز اغلب به طور مستقل و جداگانه به سیستم انتقال قدرت متصل هستند.

در نتیجه در هیبریدهای موازی  هر دو موتور بنزینی و الکتریکی نیرو محرکه مورد نیاز را فراهم می کنند.

هیبریدهای سری :  در مقابل هیبریدهای موازی , هیبریدهای سری قرار دارند. در این نوع هیبریدها موتور بنزینی ژنراتور را به حرکت در می اورد و ژنراتور می تواند باتری ها را شارژ کند یا به موتور الکتریکی قدرت بدهد که این موتور نیز به سیستم انتقال قدرت متصل است.بنابراین موتور بنزینی در هیبریدهای سری هرگز به طور مستقیم به سیستم انتقال  قدرت نیرو نمی دهد.

 

عملكرد خودروﻯ هيبريدﻯ:

 موتور بنزينى در خودروى هيبريدى معمولا كوچكتر از يك خودروى معمولى است و از اين رو بهره ورى بيشترى دارد.بيشتر خودروها براى توليد نيروى كافى براى ايجاد شتاب سريع نياز به يك موتور نسبتا بزرگ دارند.در موتورهاى كوچك بهره ورى و كارايى ميتواند توسط كوچك كردن , سبك كردن قطعات ونيز با كاهش تعداد سيلندرها  بهبود پيدا كند.

چندين دليل مبنى بر اينكه چرا موتورهاى كوچكتر كارايى بالاتر و بهره ورى بيشترى نسبت به موتورهاى بزرگتر دارند وجود دارد:

 ● موتورهاى بزرگتر سنگينتر از موتورهاى سبكتر هستند و انرژى زيادترى در واحد زمان مصرف مى كنند (براى حالت شتاب گرفتن و بالا رفتن از يك سر بالايى)

 ● پيستون و ديگر اجزاى داخلي سنگين هستند و نيز انرژى زيادترى در واحد زمان نياز دارند تا در سيلندر بالا و پايين بروند.

 ● تغيير مان و جابه جايى در داخل سيلندرها بزرگتر است در نتيجه سوخت بيشترى براى هر سيلندر مورد نياز است.

● موتورهاى بزرگتر معمولا سيلندرهاى بيشترى دارند و هر سيلندر نيز سوخت زيادى مصرف ميكند. حتى اگر خودرو در حال حركت نباشد.

 دلايل فوق توضيح مى دهد كه چرا دو مدل خودروى مشابه با وتورهاى متفاوت در ازمون سنجش نتايج متفاوتي را بدست مى اورند.اگر هر دو خودرو در حال حركت در يك اتوبان باشند و در يك سرعت برابر و معين , خودرويى كه موتور كوچكترى دارد انرژى كمترى مصرف ميكند و هر دو موتور خروجى يكسانى از قدرت را توليد ميكنند.ولي موتور كوچكتر از سوخت كمترى استفده ميكند كه به ان سرعت برسد.

اما چطور اين موتور كوچك ميتواند قدرت مورد نياز خودروى شما را در مقابل خودروهاى پر قدرت در جاده فراهم كند؟

اجازه بدهيد مقايسه اى بين خودروى مانند چوى كامارو با يك موتور v-8 بزرگ با خودروى هيبريدى ما با يك موتور گاز سوز و يك موتور الكتريكى انجام دهيد.

موتور گاز سوز در خودروى هيبريدى قدرت كافى براى حركت ماشين در يك بزرگراه دارد و موتور خودروى كامارو قدرتى بيشتر از قدرت مورد نياز براى وضعيتهاي مختلف دارد.

اما زماني كه خودروى هيبريدى نياز به شتاب داشته باشد و يا نياز به قدرت بيشترى داشته باشد(بسته به شرايط) اين موتور نياز به كمك پيدا ميكند كه اين كمك از يك موتور الكتريكى و باترى تامين مي شود.اين سيستم در صورت نياز نيروى اضافى ضرورى را فراهم ميكند. موتورهاى گاز سوز در خودروهاى معمولى براى حداكثر قدرت ممكن ساخته شده اند.درحالى كه رانندگان اين خودروها در كمتر از 1 درصد از زمان رانندگى از حداكثر قدرت موتور استفاده ميكنند.خودروهاى هيبريدى از موتورهاى كوچكترى استفاده ميكنند كه سايز اين موتورها فقط براى مقدار متوسط" حداكثر قدرت نامى" ساخته شده اند تا ماكزيمم مقدار ممكن.

در كنار كوچك بودن و كارايى بيشتر موتور در خودروهاى هيبريدى امروزه براى خودروهاى هيبريدى يك سرى فوت وفن به كار ميبرند تا بهره ورى سوخت بالا رود.بعضي از اين فوت و فن ها براى همه نوع خودرو اعم از هيبريدى و غير هيبريدى است كه به انها كمك ميكند تا كارايى بهترى داشته باشند.

ولى بعضى از اين فوت وفن ها فقط براى خودروهاى هيبريدى به كار ميرود.

 يك خودروى هيبريدى ميتواند:

●انرژى را بازيابى ودر باترى ذخيره نمايد:    

 هنگاميكه شما پدال ترمز را فشار ميدهيد, شما در حال تلف  كردن انرژى در خودرو هستيد.هر چه خودرو سريعتر رود انرژى جنبشى بيشترى دارد.ترمز كردن اين انرژى را هدر ميدهد و به شكل گرما در مى آورد.در خودروهاى هيبريدى مى توان مقدارى از اين انرژى را بازگرداند و در باترى براى استفاده مجدد ذخيره كرد.اين كار با سيستم" ترمز احياء كننده" انجام ميگيرد.در اين حالت موتور الكتريكى به مانند يك ژنراتور رفتار ميكند و ضمن كند شدن حركت ماشين اين انرژى جنبشي را صرف شارژ كردن باترى مى كند.

 ● بعضى وقتها موتور بنزينى خاموش ميشود:

 يك خودروى هيبريدى هميشه نياز به بودن وتور نزينى ندارد.زيرا يك موتور الكتريكى و باترى نيز دارد.بنابراين بعضى وقتها مى توان موتور بنزينى خودروى هيبريدى را خاموش كرد.براى مثال زمانى كه خودرو در مقابل چراغ قرمز توقف كرده است.

 ●  به كار بردن اصول ايروديناميك براى كاهش نيروى درگ:

 وقتى كه شما در يك اتوبان رانندگى  ميكنيد بيشترين نيروى موتور شما صرف مقابله با نيروى فشارى هوا ميشود.كه اين نيرو به نيروى درگ ايروديناميك موسوم است.اين نيروى درگ ميتواند به چندين روش كاهش يابد.يك راه مطمئن براى كاهش اين نيرو, كاهش ناحيه جلوى اتومبيل وبه كار بردن اصول ايروديناميك در ان است. 

همانطور كه در شكل زير مى بينيد يك suv  چقدر بيشتر از يك خودروى sport  فشار هوا را تحمل ميكند(ناحيه جلوى خودروى suv بيشتر از يك خودروى sport است).

 كاهش اشياء خارجى روى بدنه خودرو و نيز حذف بعضى از انها ميتواند در بهبود ايروديناميك خودرو موثر باشد.براى مثال بعضى وقت ها جايگزينى ايينه ها با دوربين هاى كوچك ميتواند مفيد باشد.

 ● به كار بردن تايرهاى خاص : تايرهاي اكثر خودروها بهينه سازى شده اند براى سطوح صاف با كمترين نويز و چسبندگى خوبى نيز در اكثر شرايط محيطى دارند.ولى اين تايرها موجب به وجود آمدن نيروى درگ مى شوند.

خودروهاى هيبريدى از يك تاير مخصوص استفاده مى كنند كه سفت تر و پربادتر و نيز فشار زيادترى نسبت به تايرهاى معمولي دارد.نتيجه اين كار باعث كاهش نيروى درگ به نصف نسبت به تايرهاى معمولى ميشود.

  ●  به كار بردن مواد سبك وزن: كاهش وزن كل خودرو يكي از راه هاى ساده براى افزايش راندمان و كارايى خودرو است.خودروهاى سبكترزمانى كه در حال شتاب گيرى هستند يا در حال بالا رفتن از يك سر بالايى انرژى كمترى نسبت به خودروهاى سنگينترمصرف مى كنند.مواد كامپوزيت مانند فيبر كربن يا فلزات سبك وزن مانند الومينيوم  و منيزيم مى توانند در كاهش وزن خودرو به كار روند.

اكنون به تكنولوژى هيبريدى در دو خودروى هوندا insight و تويوتا پريوس ميپردازيم.

 اگرچه هر دو اين خودروها  جزء هيبريدهاى موازى هستند ولى تفاوتهايى با هم دارند.هر دو اين خودروها داراى موتور بنزينى و موتور الكتريكى و باترى هستند.

 اجازه بدهيد از هوندا insight شروع كنيم

هوندا insight:

اين خودرو كه در اوايل سال 2000 در ايالات متحده معرفي شد.طراحى ان بر اساس بهترين كاركرد ممكن انجام شد.insight كوچك است و كم وزن و جاى 2 سرنشين و يك صندلى كودك دارد.و داراى موتور با بازدهى بالا است.insight داراى برترين رتبه سنجش EPA در ميان خودروهاى هيبريدى شد.

هوندا خودروى هيبريدى موازى است .موتور الكتريكى به موتور بنزينى متصل است.هوندا اين سيستم را "جمع كننده كمك موتور" مى نامد. Insight به صورت 5 سرعته دستى يا cvt (انتقال قدرت پيوسته اتوماتيك) است.

 موتور الكتريكى insight به سه روش به موتور بنزينى كمك مى كند كه به قرار زيرند:

  ● به موتور بنزينى كمك مى كند و نيروى اضافى را در زمان شتابگيرى  و يا بالا  رفتن از سر بالايى تامين مى كند.

  ● سيستم"ترمز احياء كننده"  را در زمان كاهش سرعت خودرو  به منظور بازيابى انرژى فعال نمايد.

  ● موتور بنزينى را روشن می كند(حذف نياز به استارتر) 

ولى موتور الكتريكى به تنهايى نمى تواند نيروى مورد نياز براى حركت خودرو را فراهم نمايد و موتور بنزينى نيز بايد روشن باشد تا موجب حركت خودرو شود.(يكي از تفاوتهاي insight با پريوس همين است, پريوس تنها با كمك موتور الكتريكي نيز ميتواند حركت كند)

هوندا براى كسب بهترين كارايى كارهايى را انجام داده كه مهمترين انها 3 كارى است كه در زير به انها اشاره مى شود.

  ● كاهش وزن: insight از بدنه و ساختار آلومينيومى سبك وزن ساخته شده است براى هر چه کمتر شدن  وزن،وزن اين خودرو كمتر از 1900 پوند (862 كيلوگرم) است كه اين مقدار 500 پوند يا 227 كيلوگرم كمتر از سبكترين هوندا سيويك است.

  ● استفاده از موتور كوچك و پر بازده:

موتور insight كه در شكل زير مشاهده مى كنيد تنها 124 پوند (56 كيلوگرم) وزن دارد.سه سيلندر و 1 ليتر حجم دارد كه 67 اسب بخار را ر 5700 rpm توليد مى كند.اگر نيروى اضافى ناشى از موتور الكتريكى را نيز  در نظر بگيريد.اين خودرو قادر خواهد بود از 0 تا 60 مايل بر ساعت را در 11 ثانيه  بپيمايد.با در نظر گرفتن موتور الكتريكى نيروى موتورها به 73 اسب بخار مى رسد.(در 5700 rpm) .اگر مقايسه اى بين موتور بنزينى به تنهايى با مجموع موتور بنزينى والكتريكى انجام دهيم.به اين نتيجه ميرسيم كه موتور الكتريكى تنها 6 اسب بخار به قدرت موتور مى افزايد. در حالى كه تاثير واقعى  موتور الكتريكى  بيش از اين مقدار است.موتور الكتريكى در خودروى  insight  10 كيلو وات است (13 اسب بخار )  در 3000 rpm .

مقدار تاثير واقعى موتور الكتريكى  را مقدار ماكزيمم گشتاور روشن مى سازد:

بدون موتور الكتريكي ,  insight به ماكزيمم گشتاور 66 پوند – فوت در 4800 rpm مى رسد.وبا موتور الكتريكى ماكزيمم گشتاور به 79 پوند – فوت در 1500 rpm مى رسد.كه 13پوند – فوت نيز كه اختلاف  اين دو گشتاور  است همان  تاثير واقعى  موتور الكتريكي است.

  ● به كار بردن ايروديناميك: هوندا insight  به شكل قطره اشك طراحى شده است .پشت خودرو باريكتر از جلوى ان است. چرخ هاى عقب توسط جزيى از بدنه  پوشانده شده است تا شكلى صاف را تشكيل دهد و بعضي از قطعات زيرين ماشين توسط پانلهاى پلاستيكى پوشانده شده است.اين كارها باعث كاهش ضريب درگ به 0.25 مى شود. و اين خودرو جزء ايروديناميك ترين خودرو در بازار است .زماني كه شما در حال حركت در اتوبان هستيد موتوربنزينى با تمام قدرت كار مى كند .وقتى كه سرعت خود را كاهش مى دهيد(توسط ترمز كردن يا پدال گاز را شل كردن ) موتور الكتريكى مانند ژنراتور مقدارى الكتريسيته را براىشارژ باترى استفاده مى كند.

نكته ديگر در مورد  insight اين است كه سيستم انتقال قدرت از موتور به وسيله كلاچ جدا شده است (مانند ساير خودروها) و اين بدين معنى است كه اگر شما در حال كم كردن سرعت خود باشيد و كلاچ را نگه داريد و يا با دنده خلاص سرعت خود را كاهش دهيد در اين صورت موتور الكتريكى  و سيستم "ترمز احياء كننده" نخواهد توانست انرژى الكتريكى ناشى از اين كم شدن سرعت را به باترى بدهد.پس زمانى اين سيستم مى تواند بازيابى انرژى داشته باشد كه كم شدن سرعت خودرو در حالتى صورت گيرد كه خودرو در دنده قرار دارد.

 اكنون اجازه دهيد كه نگاهى به تكنولوژى تويوتا پريوس بيندازيم كه سيستمى به كلى متفاوت از insight دارد .

مزاياى يك خودروى هيبريدى :

 شما ممكن است تعجب كنيد كه چرا اشخاص به اين سيستم پيچيده  علاقه دارند علیرغم  اينكه  بيشتر مردم  با خودروهاى بنزينى خيلى راحت هستند.

دليل اين علاقه دو چيز است:

1-     كاهش الايندگى

2-     بهبود بهره ورى و كارايى

 حال اجازه دهيد مثالى از استانداردهاى آلودگى كاليفرنيا بزنيم.كه تعيين مى كند چه مقدار از هر نوع  الودگى در يك خودرو مى تواند وجود داشته باشد.اين مقدار معمولابر حسب گرم بر مايل  (g/mi) بيان مى شود.براى مثال اين استاندارد بيان مى كند كه مقدار مونو اكسيد كربن  در هر مايل نبايد از 3.4 گرم بيشتر باشد.

تويوتا پريوس:

تويوتا پريوس در ژاپن در اواخر سال 1997 توليد شد.تويوتا سيستم موتور و انتقال قدرت  را به صورت هيبريد موازى طراحى كرده است كه تويوتا ان را سيستم هيبريدى تويوتا ناميده است كه بعضى از مزاياى هيبريدهاى سرى را نيز داراست.

يك سدان 4 در 5 نفره كه موتور و سيستم انتقال قدرت ان طورى است كه توانايى رسيدن به سرعت 15 مايل بر ساعت (24 كيلومتر بر ساعت) را فقط با موتور الكتريكى داراست.پريوس در سال 2004 در امريكاى شمالى به عنوان خودروى سال برگزيده شده است.

وزن پريوس 2900 پوند (1315 كيلوگرم) است و فضاى درونى  و فضاى صندوق عقب آن از تويوتا كرولا بيشتر است.

 تويوتا براى رسيدن به بهره ورى و كاهش الايندگى 2 كار را انجام داد:

   ● موتور بنزينى فقط زمانى كار مى كند كه به يك سرعت مشخص برسد:به عبارت ديگر براى كاهش الودگى پريوس مى تواند به سرعت 15 مايل بر ساعت  (24 كيلومتر بر ساعت)  بدون استفاده از موتور بنزينى برسد.موتور بنزينى فقط زمانى روشن مى شود كه خودرو از يك سرعت معين بگذرد.

   ● به كار بردن يك دستگاه تقسيم قدرت بى همتا:موتور بنزينى مى تواند طورى تنظيم شود تا در يك سرعت معين بيشترين بهره ورى را داشته باشد ."دستگاه تقسيم قدرت" در پريوس اجازه مى دهد كه موتور در همه زمانها در حالت بيشترين كارايى  در يك رنج سرعتى خاص باشد.

پريوس داراى موتور 1.5 ليترى  است كه 76 اسب بخار  را در بيشينه دور 5000 دور بر دقيقه بدست مى اورد.موتور الكتريكى در پريوس داراى 67 اسب بار قدرت براى 1200 تا 1540 دور بر دقيقه است. وگشتاور 295 پوند – فوت  را از 0 تا 1200 دور بر دقيقه توليد مى كند كه نيروى كافي را براى  حركت خودرو بدون دخالت موتور بنزينى فراهم مى كند , موتور الكتريكى در پريوس خيلى قويتر از موتور الكتريكى در هوندا insight است.

دستگاه"تقسيم كننده قدرت" قلب پريوس است.آن يك جعبه دنده هوشمند است كه به موتور بنزينى متصل است.اين جعبه دنده به خودرو اجازه مى دهد كه مانند يك خودروي هيبريدى موازى باشد كه در آن موتور الكتريكى  مى تواند به تنهايى  به سيستم انتقال قدرت نيرو وارد كند و موتوربنزينى نيز مى تواند به تنهايى و يا با متور الكتريكى نيروى مورد نياز خودرو را تامين كند.

همچنين اين دستگاه"تقسيم كننده قدرت" اغلب اجازه مى دهد كه خودرو مانند يك خودروى  هيبريدى  سرى باشد كه در آن موتور بنين مى تواند مستلا باترى ها را شارژ كند و يا نيروى  مورد نياز براى چرخ ها را فراهم كند.كه اغلب مى تواند به صورت انتقال قدرت پيوسته يا  cvt عمل كند كه باعث حذف نياز به انتقال قدرت دستى يا اتومات مى شود. و سرانجام  چون دستگاه"تقسيم كننده قدرت" اجازه مى دهد كه ژنراتور  موتور را روشن  كند و اين باعث حذف نياز به استارتر مى شود .

دستگاه تقسيم قدرت يك مجموعه دنده خورشيدى است (شكل زير) موتور الكتريكى به چرخ دنده حلقه ای از مجموعه دنده متصل است و  اغلب به صورت  مستقيم به ديفرانسيل متصل مى گردد. بنابراين سرعت موتور الكتريكى  و چرخش دنده حلقه ای سرعت خودرو را تعيين مى كند.

ژنراتور به چرخ دنده خورشيدى از مجموعه دنده ها متصل است و موتور بنزينى  يا گاز سوز نيز به حامل خورشيدى(planet carrier) متصل است.سرعت چرخ دنده حلقه ای به سه جزء گفته شده بستگى دارد.بنابراين همه اين اجزاء با هم در تمام  زمانها  كار مى كنند تا سرعت خروجى را كنترل كنند.وقتى شما شتاب مى گيريد ابتدا موتور الكتريكى و باترى ها تمام نيروى مورد نياز را تامين مى كنند.چرخ دنده حلقه ای كه متصل به موتور الكتريكى است همزمان با حركت كردن موتور الكتريكى  مى چرخد.حامل خورشيدى  كه به موتور بنزينى متصل است ثابت است زيرا موتور بنزينى هنوز روشن نشده است.زمانى  كه چرخ دنده حلقه ای شروع به چرخيدن  كند باعث ميشود كه ژنراتور و چرخ دنده خورشيدى نيز شروع به چرخيدن كنند.زمانى كه شتاب بيشترى مى گيريد ژنراتور با سرعتى مى چرخد كه بتواند نيروى مورد نياز براى موتور الكتريكى را فراهم كند.

  

 هنوز موتور بنزينى فعال نشده  است. وقتى به سرعت 40 مايل بر ساعت يا 64 كيلومتر بر ساعت مى رسيد موتور بنزينى نيز روشن مى شود.در حالى كه موتور بنزينى روشن است ژنراتور سرعت موتور الكتريكي را طورى تغيير مى دهد كه با سرعت  موتور بنزينى  تطبيق پيدا كند  و در خروجى  سرعت با هم برابر  باشند.

همانند هوندا insight , تويوتا پريوس هرگز نياز به شارژ دوباره ندارد.زيرا ژنراتور هميشه و به طور اتوماتيك  سطح شارژ  در باترى ها را كنترل  مى كند و در صورت كم بودن شارژ مى كند.

هم هوندا و هم تويوتا گارانتي هاى طولانى براي قطعات هيبريدى خود  وضع كرده اند.هوندا 8 سال يا 80000 مايل گارانتى بيشتر قسمتهاى انتقال قدرت و موتور  وتجهيزات  هيبريدى  را داراست و تويوتا نيز 8 سال  يا 100000 مايل گارانتى باترى و سيستمهاى  هيبريدى  را دارد.موتور و باترى در اين خودروها  نياز به هيچگونه نگهدارى وبازنگرى ندارد(اگرچه در صورت اتمام گارانتى اگر نياز به تعويض باتري ها گرفتيد ڇندين هزار دلار خرج بر مى دارد).

كسب نيروى هيبريدى مطمئنا پيچيده تر از تنها نيروى بنزينى و  يا تنها نيروى  الكتريكى  است. در بخش بعدى بررسى خواهيم كرد كه چرا تكنولوژى هيبريدى مورد علاقه همه مشتريان و هم خودروسازان قرار گرفته است. 

موتور شبه توربین کالسکه ای با وجود پیچیدگی بخش های اضافه اش،طرح ساده ای دارد.اجزای آن در ادامه توضیح داده شده است:

استاتور (همان بدنه ی موتور) با شکل تقریبا تخم مرغی خود فضایی که روتور در آن می چرخد را تشکیل می دهد.بدنه چهار روزنه دارد:

●یک روزنه برای شمع(البته شمع می تواند روی درپوش بدنه نیز قرار گیرد.)

●یک روزنه که توسط درپوشی بسته شده است.

●یک روزنه برای ورود هوا

●یک روزنه برای خروج گازهای احتراق 

بدنه از دو طرف توسط دو درپوش بسته می شود.درپوش ها نیز سه روزنه دارند که بیشترین انعطاف پذیری را به موتور در نحوه ی استفاده می دهند.مثلا یک روزنه می تواند به عنوان ورودی از کاربراتور یا برای انژکتور دیزل یا بنزین استفاده شود.روزنه ی دیگر می تواند مکان جایگزین برای شمع باشد.و از روزنه ی سوم که بزرگتر است می توان به عنوان خروجی دود استفاده کرد.  

چگونگی استفاده از روزنه ها بسته به این است که مهندس خودرو می خواهد از موتور به عنوان یک موتور احتراق داخلی معمولی استفاده کند و یا به عنوان موتوری با ضریب تراکم بسیار بالا و احتراقی از نوع انفجار نوری(photo-detonation).

 روتور از چهار تیغه (به جای پیستون در موتور معمولی) تشکیل شده است.هر تیغه یک بخش پر کننده و یک شکاف برای قرارگیری بازوی گشتاور دارد.هر تیغه با اتصال مفصلی به تیغه ی بعدی و کالسکه ای متصل شده است.در کل چهار کالسکه ای(برای هر تیغه یک عدد) وجود دارد.هر کالسکه ای حول مفصل خود آزاد می چرخد و بنابراین همیشه با سطح داخلی بدنه در تماس باقی می ماند.

هر کالسکه ای دو چرخ دارد.یعنی در کل هشت چرخ داریم.چرخ ها به روتور اجازه می دهند به نرمی بر روی دیواره ی استاتور دوران کند.همچنین پهنای جرخ ها باعث کاهش فشار در نقطه ی تماس روتور با بدنه می شود.

موتور شبه توربین برای کار کردن نیازی به محور مرکزی ندارد اما برای یک خودرو نیاز به محور خروجی داریم تا قدرت را از موتور به چرخ ها منتقل کنیم.محور خروجی به کمک بازوهای گشتاور به روتور متصل شده اند.بازوهای گشتاور در شکاف تیغه ها قرار دارند و به چهار عدد نگه دارنده ی بازو ها متصل اند. 

 وقتی همه ی قطعات را کنار هم قرار دهیم موتور به شکل زیر در می آید:

توجه کنید که موتور شبه توربین هیچ یک از بخش های پیچیده ی یک موتور پیستونی را ندارد.میل لنگ،سوپاپ،پیستون،میل بادامک و... ندارد. و چون تیغه های روتور بر روی کالسکه ای و چرخ ها سوار شده اند اصطکاک کمی وجود دارد و این بدان معناست که روغن و کارتل غیر ضروری است.

تا اینجا به بخش های اصلی موتور شبه توربین کالسکه ای نگاهی انداختیم.بیایید ببینیم این بخش ها چگونه با هم حرکت می کنند.پویا نمایی زیر چرخه ی احتراق را نشان می دهد.

 

نخستین چیزی که باید به آن توجه داشته باشید این است که تیغه های روتور وقتی می چرخند چگونه حجم محفظه ها را تغییر می دهند.در ابتدا حجم افزایش می یابد و در نتیجه مخلوط سوخت و هوا وارد می شود.سپس حجم کاهش می یابد و در نتیجه مخلوط فشرده می شود.

دومین چیزی که باید در نظر داشته باشید این است که چگونه احتراق در یک محفظه هنگامی که محفظه ی دیگر آماده ی احتراق است به پایان می رسد.با ایجاد کانال کوجکی در دیواره ی داخلی بدنه(نزدیک شمع) هگامی که کالسکه ای از روی آن رد می شود مقدار کمی از گاز داغ به محفظه احتراق بعدی که آماده ی مشتعل شدن است راه می یابد و در نتیجه احتراق پیوسته، مشابه توربین گازی هواپیما، رخ می دهد.

در ادامه به مسایلی که کارایی و بازدهی موتور شبه توربین را افزایش می دهند اشاره می کنیم.چهار محفظه ی احتراق دو حالت پی در پی را ایجاد می کنند.حالت اول انقباض و انبساط در مرحله ی تراکم و احتراق است.حالت دوم تغییر حجم هنگام ورود هوا و خروج دود است.در یک گردش روتور،چهار احتراق رخ می دهد که هشت برابر تعداد احتراق ها به ازای یک دور گردش میل لنگ در موتور چهار سیلندر معمولی است.حتی در یک موتور ونکل(دورانی) در هر دور گردش روتور سه احتراق رخ می دهد پس از این نظر موتور شبه توربین بهتر است.

 مزایا و معایب:

بدیهی است که قدرت خروجی بیشتر موتور شبه توربین آن را برتر از موتور پیستونی و دورانی کرده است.اما موتور شبه توربین بسیاری از مشکلات موتور دورانی را نیز حل کرده است.مثلا موتور دورانی با احتراق ناقص کمی هیدروکربن نسوخته تولید می کند.موتور شبه توربین با اتاق احتراقی که 30 درصد کوتاهتر است این مشکل را حل کرده است.چون ضریب تراکم بالاتری دارد و سوخت کاملتر می سوزد.و به همین دلیل موتور شبه توربین بازده سوخت بالاتری دارد.

 دیگر مزایای مهم موتور شبه توربین عبارتند از:

●لرزش ناچیز چون موتور کاملا بالانس است.

●شتاب بیشتر بدون وجود چرخ طیار

●گشتاور بیشتر در دور موتور پایین تر

●تقریبا بدون نیاز به روغن کاری

●سر و صدای کمتر

●انعطاف پذیری کامل در جهت گیری موتور.حتی واژگون

●قطعات متحرک کمتر و در نتیجه استهلاک کمتر

 در نهایت موتور شبه توربین می تواند با انواع مختلف سوخت ها کار کند. متانول،بنزین،نفت سفید،گاز طبیعی،گازوییل.حتی می تواند برای استفاده از هیدروژن نیز تنظیم شود.در نتیجه موتور شبه توربین تطبیق پذیری بالایی با سوخت های جدید و جایگزین دارد.

 کاربرد:

با توجه به اینکه موتور درون سوز توسط کارل بنز در 1885 اختراع شد و حدود 120 سال اصلاحات طراحی را تجربه کرده است می توان گفت موتور شبه توربین در دوره ی کودکی خود به سر می برد.این موتور هنوز در جهان واقعیت به کار گرفته نشده تا بتوان گفت جایگزین مناسبی برای موتور پیستونی است.هنوز در حد نمونه ی آزمایشی ساخته می شود.خوش بینانه ترین پیش بینی این است که تا 2004 در خودرو های کارتینگ به کار گرفته شود.موتور شبه توربین تا دهه های آینده توانایی رقابت با موتور پیستونی را ندارد.

در آینده موتور های شبه توربین را در چیزهایی جز خودرو  نیز خواهید دید.چون قسمت وسط موتور خالی است ونیازی به وجود محور مرکزی ندارد،می تواند محل قرار گیری ژنراتور باشد.ممکن است در آینده این نوع موتور را در کشتی ها، نیروگاهها، کمپرسورهای هوا،خودرو های برف رو و اره موتوری ها ببینید.

موتور دورانی یک  موتور احتراق داخلی است درست مثل موتور اتومبیل ولی کاملا متفاوت با موتور های مرسوم پیستونی کار می کند.در یک موتور پیستونی حجم مشخصی از فضا (سیلندر) متناوبا چهار کار متفاوت را انجام می دهد.مکش ،تراکم ،احتراق ،و خروج دود.موتور دورانی همین کار را انجام می دهد اما هر کدام در جای مخصوص خوذ انجام می شود و این شبیه این است که برای هر کدام از چهار مرحله یک سیلندر جداگانه داشته باشیم و پیستون به طور پیوسته از یکی به بعدی حرکت کند.

موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود.در این مقاله می آموزیم که موتور دورانی چگونه کار می کند.

مانند یک موتور پیستونی،موتور دورانی از فشار تولید شده هنگام احتراق مخلوط سوخت و هوا استفاده می کند.در موتور پیستونی،این فشار در سیلندر جمع می شود و پیستون را به جلو و عقب می راند.میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون ها را به حرکت دورانی تبدیل می کند.

در یک موتور دورانی،فشار حاصل از احتراق،در یک اتاقک ایجاد می شود که این اتقک قسمتی از فضای موتور است که به وسیله ی وجه روتور مثلثی شکل پدید می آید و موتور دورانی از این اتاقک به جای پیستون استفاده می کند.

روتور و محفظه ی یک موتور دورانی در Mazda RX-7

این قسمت ها جایگزین پیستون ها،سیلندر ها،سوپاپ ها،میل سوپاپ و میل لنگ در موتور پیستونی می شود.روتور مسیری را طی می کند که در این مسیر هر سه گوش روتور با محفظه در تماس باقی می ماند و سه حجم مجزای گاز را ایجاد می کند.وقتی روتور می چرخد،این سه حجم متناوبا منبسط و منقبض می شوند.همین انقباض و انبساط است که هوا و سوخت را به داخل موتور می کشد،آن را متراکم می کند و انرژی قابل استفاده آن را می گیرد و سپس دود را خارج می کند.

در ادامه به داخل موتور دورانی خواهیم پرداخت تا قسمت هایش را بشناسیم اما اینک به مدل تازه ی موتور دورانی نگاهی می اندازیم:

مزدا RX-8 :

شرکت مزدا در تولید و توسعه ی خودرو هایی که از موتور دورانی استفاده می کنند سابقه ی طولانی دارد. مزدا RX-7 که در 1978 به فروش رسید موفق ترین خودرو با موتور دورانی بوده است. ولی قبل از آن خودرو ها،کامیون ها و حتی اتوبوس هایی با موتور دورانی تولید شده بودند.سرآغاز آن ها نیز Cosmo sportدر 1967 بود.آخرین سالی که RX-7 در آمریکا فروخته شد سال 1995 بود ولی موتور دورانی در آینده ی نزدیک به بازار برمی گردد .

مزدا RX-8 خودرو جدیدی از شرکت مزدا است که یک موتور دورانی جدید و برتر به نام Renesis را عرضه کرده است.این موتور که موتور بین المللی سال 2003 نامیده شد،به صورت طبیعی مکش دارد و یک موتور 2 روتوره می باشد که قدرت آن 250 اسب بخار است.
موتور دورانی یک سیستم جرقه و تحویل سوخت دارد که شبیه به قسمتهای مشابه در موتور پیستونی هستند.در ادامه به معرفی بخش های اصلی موتور دورانی می پردازیم:

 

روتور:

روتور سه سطح محدب دارد که هر کدام همانند یک پیستون عمل می کند.هر سطح یک فرورفتگی دارد که حجم مخلوط هوا و سوخت را در موتور افزایش می دهد.


در قسمت انتهایی هر سطح یک تیغه ی فلزی وجود دارد که اتاقک احتراق را آب بندی می کند و مانع خروج مواد از اتاقک احتراق می شود.همچنین حلقه های فلزی در هر طرف روتور وجود دارند که به اطراف اتاقک احتراق محکم می شوند.

روتور یک سری دندانه های داخلی دارد که در مرکز یک لبه بریده شده اند.این دندانه ها با چرخ دنده هایی که به بدنه ی موتور محکم شده اند درگیر می شوند.این در گیر شدن مسیر و جهت حرکت روتور در داخل بدنه را مشخص می کند.

بدنه:

بدنه تخم مرغی شکل است.شکل اتاقک احتراق به گونه ای طراحی شده است که سه راس روتور همواره در تماس با دیواره ی اتاقک خواهند بود و سه حجم جدای گاز را ایجاد می کنند.

هر قسمت بدنه به یک مرحله از عمل احتراق اختصاص دارد.این چهار مرحله عبارتند از:

1-مکش

2-تراکم

3-احتراق

4-تخلیه

مجراهای مکش و تخلیه در بدنه طراحی شده اند. این مجرا ها سوپاپ ندارند.اگزوز خودرو مستقیما به مجرای تخلیه وصل می شود. مجرای مکش هم مستقیما به دریچه ی ساسات وصل می شود.

محور خروجی:

محور خروجی قطعه های گردی دارد که خارج از مرکز(خارج از محور میله) نصب شده اند. هر روتور روی یکی از این قطعات خارج از مرکز نصب می شود.این قطعه ها تقریبا شبیه میل لنگ عمل می کنند.هنگامیکه روتور مسیر خودش را درون بدنه طی می کند،به این قطعه ها فشار می آورد و از آن جاییکه قطعه ها خارج از مرکز اند،نیروی اعمال شده از روتور به قطعه ها گشتاوری بر میله وارد می کند و آن را می چرخاند.

اکنون بیایید ببینیم این قسمت ها چگونه به هم متصل می شوند و چگونه نیروی حرکتی را ایجاد می کنند.

یک موتور دورانی به صورت لایه ای سر هم می شود.موتور دو روتوره که ما بررسی کردیم 5 لایه اصلی دارد که به وسیله حلقه ای از غلاف های دراز کنار هم نگه داشته شده اند و سیال خنک کننده که در راههای مخصوص خود جریان دارد همه ی قطغات را در بر می گیرد.

دو لایه ی انتهایی شامل مهره ها ، یاتاقان ها و شفت خروجی می باشد.آن ها همچنین دو قسمت اتاقک را که شامل روتور ها می شوند را به هم متصل می کنند.سطح داخلی این قطعات خیلی صاف و صیقلی می باشد که کمک می کند مهره های روی روتور کار خود را به خوبی انجام دهند.یک دریچه ورودی بر روی هر کدام از این قطعات انتهایی وجود دارد.

یکی از دو قطعه انتهایی از یک موتور دو روتوره ی ونکل

لایه ی بعدی (از بیرون به داخل) اتاقک تخم مرغی شکل روتور است که دریچه های اگزوز را شامل می شود.


قسمتی از اتاقک روتور(به مکان مجرای تخلیه توجه کنید)

قطعه میانی شامل دو دریچه ورودی می باشد که هر کدام از آن ها برای یکی از روتور هاست.این قطعه علاوه بر این دو روتور را از یکدیگر مجزا می کند لذا سطوح خارجی آن بسیار صاف است.
قطعه ی میانی برای هر روتور یک دریچه ورودی دیگر فراهم می کند.
در مرکز هر روتور یک چرخ دنده ی بزرگ داخلی وجود دارد که روی یک چرخ دنده ی کوجک تر حرکت می کند که این چرخ دنده ی کوچک به اتاقک موتور متصل شده است. این قسمت آن چیزی است که چرخش روتور را ایجاد می کند.روتور همچنین روی پوسته بزرگ و دایروی شفت خروجی حرکت می کند.
در ادامه خواهیم دید که موتور چگونه نیروی محرک تولید می کند.
موتورهای دورانی چرخه ی چهار زمانه ای را طی می کنند که شبیه چرخه ایست که موتور پیستونی در آن کار می کند.ولی در موتور دورانی نحوه ی رسیدن به هدف کاملا متفاوت است.

قلب یک موتور دورانی،روتور آن است که معادل پیستون در موتورهای پیستونی می باشد.

روتور روی یک پوسته ی بزرگ دایروی روی شفت خروجی نصب می شود.این پوسته از خط مرکزی شفت انحراف دارد و مانند یک دسته اهرم در جرثقیل های کوچک عمل می کند و به روتور قدرت لازم برای چرخاندن شفت خروجی را می دهد.هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد،پوسته را حول دایره هایی می چرخاند که به ازای هر دور روتور،پوسته 3 دور می چرخد.
هنگامی که روتور درون اتاقک می چرخد سه قسمتی که توسط روتور در فضای اتاقک از هم جدا می شوند،حجمشان تغییر می کند(مطابق شکل بالا) این تغییر حجم باعث ایجاد عملیاتی شبیه به پمپ کردن می شود.حال به بررسی هر کدام از چهار مرحله ی موتور دورانی می پردازیم.

1-مکش       :

فاز مکش هنگامی آغاز می شود که نوک روتور از دریچه ی ورودی عبور می کند.وقتی که دریچه مکش باز می شود در ابتدا حجم این قسمت در حداقل مقدار خود است و با ادامه حرکت روتور حجم افزایش می یابد و هوا به داخل کشیده می شود.
وقتی راس دیگر روتور از دریچه مکش عبور می کند دیگر هوایی وارد این قسمت نمی شود و مرحله تراکم آغاز می شود.

2-ترا  کم: 

همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد، حجم هوا کاهش می یابد و مخلوط هوا و سوخت متراکم می شود.زمانی که وجه روتور به مقابل شمع ها می رسد،حجم این قسمت به حداقل مقدار خود نزدیک می شود. در این هنگام عملیات احتراق آغاز می شود.

3-احتراق:

اکثر موتور های دورانی دو شمع دارند.زیرا اگر تنها یک شمع وجود داشت به خاطر اینکه اتاقک احتراق نسبتا دراز است،جرقه نمی توانست به خوبی و با سرعت مناسب گسترش پیدا کند.
وقتی شمع ها جرقه می زنند،مخلوط هوا و سوخت آتش می گیرد و افزایش فشار روتور را به حرکت در می آورد.
فشار حاصل از احتراق باعث می شود که روتور در جهتی حرکت کند که حجم افزایش یابد.گازهای احتراق منبسط می شوند و با حرکت دادن روتور نیروی محرکه تولید می کنند تا هنگامی که نوک روتور به دریچه تخلیه برسد.

4-تخلیه:

هنگامی که نوک روتور از دریچه ی تخلیه عبور می کند،گازهای احتراق که فشار بالایی دارند از اگزوز خارج می شوند.همچنانکه روتور به حرکت خود ادامه می دهد،اتاقک منقبض می شود و گازهای باقی مانده را به بیرون هدایت می کند.زمانی که حجم به حداقل مقدار خود نزدیک می شود، نوک روتور از کنار دریچه ی مکش عبور می کند و چرخه دوباره تکرار می شود.

نکته ی ظریف در مورد موتور دورانی این است که هر کدام از سه وجه روتور همواره در حال طی کردن یک قسمت چرخه هستند (در یک دور چرخش کامل روتور،سه بار مرحله احتراق وجود دارد). ولی به خاطر داشته باشید که شفت خروجی به ازای هر دور چرخش روتور سه دور می زند که این یعنی به ازای هر دور چرخش شفت خروجی یک مرحله احتراق داریم.

ویژگی های متعددی وجود دارد که موتور دورانی را از یک موتور پیستونی معمولی متمایز می کند:

● قسمتهای متحرک کمتر:

در موتور دورانی تعداد قسمت های متحرک به مراتب کمتر از یک موتور پیستونی مشابه است.یک موتور دورانی دو روتوره سه قسمت متحرک دارد:دو روتور و یک شفت خروجی.حتی ساده ترین موتور پیستونی چهار سیلندر،حداقل 40 قسمت متحرک دارد:پیستون ها،میل بادامک،سوپاپ ها،فنر سوپاپ ها ،رقاصک ها،تسمه تایم،چرخ دنده ها و میل لنگ،میله های رابط.

این تعداد کم قسمت های متحرک،قابلیت اطمینان موتورهای دروانی را بالا می برد.به همین دلیل است که بعضی از سازنگان فضاپیما،موتورهای دورانی را ترجیح می دهند.

● یکنواختی حرکت  :

همه ی قسمت های موتور دورانی در یک جهت و به طور پیوسته می چرخند و تغییر جهت های ناگهانی (مانند پیستون ها) وجود ندارد.

موتورهای دورانی از نظر داخلی به وسیله ی وزنه های تعادلی چرخان ،که برای از بین بردن ارتعاشات نصب شده اند، متعادل می شوند.

تحویل نیرو در موتورهای چرخان نیز یکنواخت تر انجام می شود.از آنجاکه هر مرحله احتراق در چرخس روتور به اندازه ی 90 درجه پایان می یابد و شفت خروجی به ازای هر دور روتور، سه دور می زند، بنابراین هر مرحله احتراق پس از 270 درجه چرخش شفت خروجی پایان می یابد. این بدان معنی است که یک موتور تک روتوره،برای 4/3 از هر دور چرخش شفت خروجی ، نیروی محرکه تولید می کند. این را مقایسه کنید با یک موتور تک سیلندر پیستونی که در آن احتراق در 180 درجه از دو دوران کامل اتفاق می افتد (یعنی 4/1 از هر چرخش میل لنگ)

● آرامتر بودن حرکت  :

از آن جا که روتور ها با سرعتی به اندازه 3/1 سرعت شفت خروجی می چرخند، قسمت های متحرک موتور دورانی آرامتر از قسمت های موتور پیستونی حرکت می کنند. که این موضوع قابلیت اطمینان موتور های دورانی را افزایش می دهد.

چالش ها:

● معمولا ساختن یک موتور چرخان سخت تر از موتور پیستونی است.

● هزینه های تولید بالاتر می باشد زیرا تعداد موتورهای دورانی که تولید می شوند به اندازه تعداد موتورهای پیستونی نیست.

● موتورهای دورانی معمولا سوخت بیشتری مصرف می کنند زیرا بازده ترمودینامیکی موتور دورانی کم است.(به دلیل اتاقک احتراق بزرگ و دراز و ضریب تراکم پایین)