موتور های دورانی چگونه کار می کنند؟

یک 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.

 

اصول موتور دورانی

 

 

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 اتاقک 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.

 

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.

 

قسمت های مختلف موتور دورانی:

 

 

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.

 

سوار کردن قسمتها و ایجاد نیرو محرکه:

 

 

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.

 

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.

 

قدرت موتور دورانی:

 

 

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-تراکم:

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.

 

تفاوت ها و چالش ها:

 

 

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 سازندگان 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)

ترمزهای ضد قفل چگونه کار می کنند؟

نگه داشتن  ناگهانی یک اتومبیل در جاده ی لغزنده می تواند بسیار خطرناک باشد.ترمزهای ضد قفل خطر های این واقعه ی ترسناک را کاهش می دهد.در واقع روی سطوح لغزنده  حتی راننده های حرفه ای بدون  ترمزهای ضد قفل نمی توانند به خوبی یک راننده ی معمولی با ترمزهای ضد قفل ترمز کنند. 

در این مقاله ما همه چیز را درباره ی ترمز های ضد قفل یاد می گیریم:اینکه چرا به آنها نیاز داریم،چه چیز هایی در آنها به کار رفته است،چگونه کار می کنند،بعضی از انواع رایج و بعضی از مشکلات مربوط به آن.

 بدست آوردن یک مفهوم کلی از ترمزهای ضد قفل:

تئوری ترمز های ضد قفل بسیار ساده است.یک چرخ در حال لیز خوردن(به طوری که سطح تماس تایر نسبت به زمین سر بخورد) نسبت به چرخی که لیز نمی خورد نیروی اصطکاک کمتری دارد.اگربا اتومبیل خود در یخ گیر کرده باشید می دانید که اگر چرخها بچرنخد هیچ نیروی جلو بری به اتومبیل وارد نمی شود زیرا سطح تماس چرخ نسبت به یخ لیز می خورد.

ترمزهای ضد قفل با جلوگیری کردن از سر خوردن چرخ ها در هنگام ترمز کردن،دو مزیت را بوجود می آورند:اول اینکه خودرو زود تر متوقف می شود و دوم اینکه می توان خودرو را هنگام ترمز کردن نیز هدایت کرد.

در ترمز های ضد قفل چهار بخش اصلی وجود دارد:

● حسگر های سرعت

●پمپ

●سوپاپ ها

●کنترل کننده

 

حسگرهای سرعت:

سیستم ترمز ضد قفل باید بداند چه موقع چرخ در حال قفل کردن است،حسگرهای سرعت که در هر چرخ یا در بعضی مواقع در دیفرانسیل قرار گرفته اند این اطلاعات را فراهم می کنند

 سوپاپ ها:

در هر لوله ی ترمز که به هر ترمز می رود یک سوپاپ وجود دارد که با کنترل کننده کنترل می شود،در بعضی از سیستم ها سوپاپ سه حالت دارد:

●در حالت اول سوپاپ باز است و فشار از سیلندر اصلی مستقیما به ترمز می رسد

●در حالت دوم سوپاپ لوله ی ترمز را می بندد و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می کند،این حالت از افزایش بیش از حد فشار ترمز وقتی راننده روی پدال فشار می آورد،جلو گیری می کند

●در حالت سوم سوپاپ مقداری از فشار ترمز را کم می کند

پمپ:

چون سوپاپ می تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد واین کاری است که پمپ انجام می دهد.بعد از اینکه سوپاپ فشار را در یک ترمز کم کرد پمپ دو باره فشار ایجاد می کند

 کنترل کننده:

کنترل کننده یک پردازنده است که با توجه به حسگرهای سرعت، سوپاپ ها را کنترل می کند.

 ترمز ضد قفل هنگام عمل کردن:

انواع مختلف و الگوریتم های کنترل گوناگونی برای ترمز های ضد قفل وجود دارد.ما درباره ی طرز کار یکی از ساده ترین انواع آن توضیح می دهیم.

کنترل کننده همیشه حسگرهای سرعت را کنترل می کند و به دنبال کاهش سرعت غیر معمول در چرخ ها می گردد.دقیقا قبل از اینکه چرخی قفل کند کاهش سرعت شدیدی را تجربه می کند اگر این چرخ کنترل نشود بسیار زودتر از زمانی که خودرو برای متوقف شدن نیاز دارد  قفل خواهد کرد.یک خودرو که با سرعت ٦۰مایل در ساعت حرکت می کند درشرایط ایده آل حدود ٥ ثانیه زمان لازم دارد تا بایستد اما یک چرخ در کمتر از یک ثانیه از چرخیدن می ایستد و قفل می کند.

کنترل کننده  می داند که یک چنین کاهش سرعتی در چرخها غیرممکن است.بنابراین در چرخی که کاهش سرعت غیر معمول داشته فشار ترمز را کاهش می دهد تا زمانی که حسگر آن چرخ  افزایش سرعت را ثبت کند آنگاه کنترل کننده دوباره فشار ترمز را افزایش می دهد تا اینکه حسگر ها کاهش سرعت را گزارش کنند.کنترل کننده این کار را بسیار سریع  وقبل از آنکه تایر تغییر سرعت زیادی داشته باشد انجام می دهد نتیجه این است که حرکت چرخ ها با همان شدتی که از سرعت خودرو کم می شود کند می گردد و ترمز ها چرخ ها را نزدیکی نقطه ی قفل کردن نگه می دارند که این به سیستم بیشترین نیروی ترمز کردن را می دهد.

وقتی ترمز ضد قفل در حال کار کردن است شما ضربات منظمی در پدال ترمز احساس می کنید که  به خاطر باز و بسته شدن سریع سوپاپ ها است.بعضی از ترمزهای ضد قفل تا ۱٥بار در ثانیه این کار را انجام می دهند.

 انواع ترمزهای ضد قفل:

ترمزهای ضد قفل طراحی های مختلفی دارند که به نوع ترمز به کار رفته بستگی دارد.ما به آنها بر اساس تعداد کانال ها(تعداد سوپاپ هایی که به طور جداگانه کنترل می شوند) و تعداد حسگر های سرعت اشاره می کنیم:

●ترمز ضد قفل با چهار کانال و چهار حسگر سرعت:این بهترین طراحی است که در آن برای هر چرخ حسگر و سوپاپ جداگانه ای وجود دارد با این روش کنترل گر هر چرخ را به طور مجزا بررسی می کند تا به هر چرخ بیشترین نیروی اصطکاک وارد شود.

 ●سه کانال و سه حسگر:این روش بیشتر در وانت ها و کامیون ها با چهار چرخ ضد قفل استفاده می شود و در آن برای هر چرخ جلو یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد اما برای  دو چرخ عقب فقط یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد.حسگر سرعت چرخ های عقب روی محور عقب قرار دارد.

 در این حالت برای هر چرخ جلو کنترل جداگانه وجود دارد بنابراین چرخ های جلو به بیشترین نیروی ترمزی می رسند. چرخ های عقب قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل، قفل می کنند. با این سیستم ممکن است یکی از چرخهای عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که نسبت به حالت چهار کاناله باعث کاهش کارایی ترمز می شود.

 ●یک کانال و یک حسگر:این سیستم در وانت ها و کامیون ها با محور عقب ضد قفل وجود دارد که یک سوپاپ برای کنترل هر دو چرخ عقب و یک حسگر سرعت واقع در محور عقب دارد

  این سیستم مشابه قسمت عقب سه کاناله عمل می کند دو چرخ عقب با هم کنترل می شوند و قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل هر دو قفل می کنند.در این روش هم ممکن است یکی از چرخ های عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که باز هم باعث کاهش کارایی ترمز می شود.

 این سیستم به سادگی قابل تشخیص است.معمولا یک لوله ی ترمز وجود دارد که با یک اتصالT شکل به دو چرخ عقب وصل می شود.شما می توانید حسگر های سرعت را با مشاهده ی  اتصالات الکتریکی نزدیک دیفرانسیل در محورعقب پیدا کنید.

CVTچگونه کار می کند؟

بعضی ها معتقدند نمی توان به یک سگ پیر حرکات جدید یاد داد،اما انتقال قدرت پیوسته ( CVT) که لئوناردو داوینچی ٥٠٠ سال پیش اندیشه اش را در سر داشت و در حال حاضر جای انتقال قدرت اتوماتیک را در بعضی خودروها گرفته،یک سگ پیر است که قطعا چیز جدیدی یادگرفته است !

در واقع از اولین CVT که در١٨٨٦ ثبت شده تاکنون تکنولوژی آن بهبود پیدا کرده است،امروزه چندین کارخانه خودروسازی از جمله جنرال موتورز،آیودی،هوندا و نیسان در حال طراحی CVT های خود هستند

اگر درباره ی ساختار و طرزکار انتقال قدرت اتوماتیک در بخش دنده ی اتوماتیک چگونه کار می کند، خوانده باشید،می دانید که وظیفه ی انتقال قدرت، تغییر دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است،به عبارت دیگر،بدون یک جعبه دنده خودرو فقط یک دنده خواهد داشت،دنده ای که به اتوموبیل اجازه دهد با سرعت مناسب حرکت کند

یک لحظه تصور کنید در حال رانندگی با اتوموبیلی هستید که فقط دنده یک یا دنده سه دارد،در حالت اول خودرو با شتاب خوبی از حالت سکون حرکت می کند و می تواند از یک تپه با شیب تند بالا رود اما بیشترین سرعت آن به چند مایل در ساعت محدود می شود، از طرف دیگردرحالت دوم خودرو با سرعت ٨٠ مایل بر ساعت در یک بزرگراه به سمت پایین حرکت خواهد کرد اما تقریبا شتابی هنگام شروع حرکت نخواهد داشت و نمی تواند از تپه بالا رود

جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده استفاده می کند تا با تغییر شرایط رانندگی استفاده ی مناسبی از گشتاور موتور شود،دنده ها می توانند به طور دستی و یا اتوماتیک تغییر کند.

در جعبه دنده های اتوماتیک قدیمی،چرخ دنده ها وظیفه انتقال و تغییر گشتاور و حرکت دایره ای را به عهده دارند،ترکیبی از چرخ دنده های سیاره ای تمام نسبت های دنده ای که لازم است را به وجود می آورند.معمولا ٤ دنده جلو و یک دنده معکوس،وقتی با این نوع جعبه دنده، دنده عوض می شود راننده ضربه ای را احساس می کند

اصول CVT

بر خلاف سیستم انتقال قدرت اتوماتیک،در سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر پیوسته،جعبه دنده ای با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد یعنی در CVT چرخ دنده های دندانه دار درگیر با هم وجود ندارند رایج ترین نوع CVT بر اساس سیستم پولیکار می کندکه اجازه ی بینهایت تغییر بین بالاترین و پایین ترین دنده بدون گسستگی را می دهد.

اگر از اینکه چرا درباره ی CVT هم از واژه دنده استفاده می شود تعجب می کنید به خاطر بیاورید که منظور از دنده نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ هاست،اگرچه CVT این نسبت را بدون استفاده از چرخ دنده های سیاره ای انجام می دهد اما باز هم از واژه دنده برای CVT استفاده می شود .

CVT هایی بر اساس پولی

به جعبه دنده اتوماتیک توجه کنید،در آن دنیایی از چرخ دنده ها،ترمز ها، کلاچ ها و دستگاه های کنترل را خواهید دید در مقابل CVT به سادگی قالب مطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:

● یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی

● یک پولی متغییر محرک (ورودی)

● یک پولی خروجی

بعلاوه CVT ها انواع مختلفی از ریزپردازنده ها و حسگر ها را دارا می باشند اما سه جزءی که در بالا توضیح داده شده اند اجزای اصلی اند که به این سیستم اجازه ی کار می دهند

پولی های با شعاع متغیر قلب CVT هستند،هر پولی از دو مخروط با زاویه راس ٢٠ درجه که رودر روی یکدیگر قرار دارند تشکیل شده است، تسمه ای در شیار بین دو مخروط قرار دارد،در صورت لاستیکی بودن تسمه ها از تسمه های V  شکل استفاده می شود،تسمه های V  شکل از آنجا نام خود را می گیرند که سطح مقطع V شکل دارند که اصطکاک تسمه با پولی را افزایش می دهد

وقتی دو مخروط از هم فاصله بگیرند،یعنی ضخامت پولی بیشتر شود،تسمه در شکاف پایین تر می رود و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی  کاهش می یابد و وقتی دو مخروط به هم نزدیک می شوند ،یعنی ضخامت پولی کاهش می یابد،تسمه در شکاف بالا تر رفته و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی افزایش می یابد CVT می تواند از فشار هیدرولیکی یا نیروی گریز از مرکز و یا کشش فنر به منظور تولید نیروی مورد نیاز برای تنظیم دو نیمه ی پولی استفاده کند

پولی ها با قطر متغیر همیشه به صورت دوتایی به کار می روند یکی از پولی ها که به عنوان پولی محرک شناخته می شود،به میل لنگ موتور متصل است،پولی محرک ، پولی ورودی هم نامیده می شود زیرا جایی است که انرژی موتور وارد سیستم انتقال قدرت می شود،پولی دوم پولی گردنده نامیده می شود زیرا پولی اول آن را می چرخاند،به عنوان  پولی خروجی،پولی گردنده انرژی را به محور چرخها منتقل می کند

وقتی یک پولی ضخامت خود را افزایش می دهد،دومی از ضخامت خود می کاهد تا تسمه کشیده باقی بماند

زمانی که دو پولی ضخامت خود را نسبت به یکدیگر تغییر می دهند،بینهایت نسبت دنده مختلف بوجود می آید،از کم به زیاد،شامل همه نسبت های مابین، برای مثال وقتی شعاع تسمه در پولی محرک کم و در پولی خروجی زیاد باشد،سرعت دوران پولی خروجی کاهش می یابد که دنده پایین تری را ایجاد می کند و وقتی شعاع تسمه در پولی محرک زیاد و در پولی خروجی کم باشد،سرعت دوران پولی خروجی افزایش می یابد و دنده بالا تری را ایجاد می کند،بنابراین در تئوری یک CVT بینهایت دنده را شامل می شود و می تواند در هر زمانی و با هر دور موتوری کار کند

طبیعت ساده و بدون گسستگی CVT ها آنها را به یک سیستم انتقال قدرت ایده آل برای تمام ماشین ها و وسایل،نه فقط خودرو ها،تبدیل کرده است،CVT ها سالهای زیادی در ابزار های قدرتی و مته ها بکار می رفتند،همچنین از آنها در وسایل نقلیه مختلفی اعم از تراکتور ها و ماشین های برف رو و اسکوتر های موتوری استفاده می شود،در تمام این کاربرد ها این در نوع سیستم انتقال قدرت از تسمه هایی با لاستیک فشرده استفاده می شود که می تواند کشیده شده یا سر بخورد و در نتیجه باعث هدر رفتن انرژی و کاهش کارایی شود

اختراع ماده های جدید CVT ها را مطمئن تر و کارآمد تر از قبل می سازد،یکی از مهمترین پیشرفت ها طراحی و توسعه ی تسمه های فلزی برای متصل کردن دو پولی بوده است، این تسمه های انعطاف پذیر از چندین ، عموما ٩ یا ١٢، نوار نازک فولادی که تکه های فلزی پاپیونی شکل بسیار مقاوم را کنار هم نگه می دارد ساخته شده است

تسمه های فلزی سر نمی خورند و بسیار با دوام اند که به CVT اجازه ی انتقال گشتاور بیشتری را می دهند،در ضمن آرام تر از تسمه های لاستیکی هستند

انواع دیگر  CVT:

CVT ی چنبری:

نوع دیگری از CVT است که در آن تسمه و پولی ها با دیسک ها و غلطک ها جایگزین شده است.

اگر چه چنین سیستمی خیلی متفاوت به نظر می رسد همه اجزای آن قابل مقایسه با تسمه و پولی است و نتیجه ی یکسانی می دهد.طرز کار آن اینجا آمده است:

●  یک دیسک به موتور متصل است که معادل پولی محرک است

● دیسک دیگری به میل گاردان متصل است که معادل پولی مقاوم است

● غلطک ها و یا چرخ ها بین دو دیسک واقع شده اند و مانند تسمه نیرو را از یک دیسک به دیگری منتقل می کنند

چرخ ها می توانند در دو جهت بچرخند.حول محور افقی می چرخند و به سمت بالا و پایین حرکت می کنند که این به چرخ ها اجازه می دهد در وضعیت های مختلف با دیسک در تماس باقی بماند.وقتی چرخ ها با دیسک محرک در نزدیکی مرکز در تماس باشند با دیسک مقاوم در نزدیکی لبه آن در تماس هستند که این باعث کاهش سرعت و افزایش گشتاور می شود(مانند دنده ی سنگین) وقتی چرخ ها با دیسک محرک در لبه ی آن تماس داشته باشند باید با دیسک مقاوم نزدیک مرکز در تماس باشند که باعث افزایش سرعت و کاهش گشتاور می شود(مانند دنده سبک) بدین ترتیب حرکت ساده ی چرخ ها نسبت دنده را بصورت لحظه ای و ملایم تغییر می دهد.

هر دو نوع CVT ی  پولی- تسمه ای و چنبری از CVTهای اصطکاکی هستند که با تغییردادن شعاع تماس بین دو بخش چرخنده کار می کنند.نوع دیگری از CVT ها وجود دارد که به عنوان CVT ی هیدرواستاتیکی شناخته شده است.در آن از پمپ های جا به جایی متغیر استفاده شده تا جریان مایع ورودی به موتور هیدرواستاتیکی را تغییر دهد.در این نوع انتقال قدرت،حرکت چرخشی موتور یک پمپ هیدرواستاتیکی را در طرف محرک به کار می اندازد.پمپ حرکت چرخشی را به جریان سیال تبدیل می کند آنگاه با یک موتور هیدرواستاتیکی که در طرف مقاوم قرار دارد،جریان سیال دوباره به حرکت چرخشی تبدیل می شود.

اغلب انتقال قدرت هیدرواستاتیکی با یک دسته دنده ی سیاره ای و کلاچ ها ترکیب می شود تا یک سیستم دوگانه به نام انتقال قدرت هیدرومکانیکی را تشکیل دهد.انتقال قدرت هیدرومکانیکی نیرو را با سه روش به چرخ ها منتقل می کند.در سرعت های پایین به صورت هیدرولیکی و در سرعت های بالا به صورت مکانیکی نیرو را منتقل می کند و بین این دو حد،از هر دو روش برای انتقال استفاده می کند.انتقال قدرت هیدرومکانیکی برای کارهای سنگین مناسب است و به همین علت معمولا در تراکتورهای کشاورزی و وسایل نقلیه ای که روی هر سطحی حرکت می کنند به کار می رود.

سوپر شارژر ها چگونه کار می کنند ؟

 

از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودرو های مسابقه در حال جست و جوی راه ها یی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتور های بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند.

یک راه دیگر برای افزودن قدرت کارآمد تر کردن موتور های به اندازه ی معمولی است. می توان این کار را با دمیدن هوای بیشتر به درون اتاقک احتراق انجام داد. با هوای بیشتر همچنین می توان سوخت بیشتری اضافه کرد. سوخت بیشتر به انفجار بزرگ تر و افزایش توان می انجامد. به کار گرفتن یک سوپر شارژر یک راه به درد بخور برای به دست آوردن هوای دمیده شده ی پر فشار است. در این مقاله ما توضیح خواهیم داد که سوپر شارژر ها چه هستند، چگونه کار می کنند و چگونه با توربو شارژر ها مقایسه می شوند.

تفاوت سوپرشارژر و توربوشارژر

سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. در واقع کلمه ی توربو شارژر کوتاه شدهی کلمه ی توربو سوپر شارژر، اسم رسمی خود است.

تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید. ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند.

اصول سوپر شارژر ها  :

یک موتور معمولی 4 زمانه یک زمان را صرف فرآیند مکش می کند. این فرآیند 3 مرحله دارد:

1.      پیستون به سمت پایین حرکت می کند.

2.      حرکت پیستون به سمت پایین خلاء ایجاد می کند.

3.      هوا در فشار جو به درون اتاق احتراق مکیده می شود.

همین که هوا به درون موتور کشیده می شود، می بایست با سوخت ترکیب شود تا ترکیب هوا و سوخت را تشکیل دهد. بسته ای از انرژی پتانسیل که می تواند به وسیله ی یک فرآیند شیمیایی به نام احتراق به انرژی جنبشی مفید تبدیل شود. شمع، واکنش شیمیایی را با مشتعل کردن سوخت آغاز می کند. وقتی که سوخت بسوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. نیروی این انفجار که بالای سرسیلندر متمرکز می شود. پیستون را به پایین می راند و یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند که آن هم آخر کار به چرخ ها منتقل می شود.

اضافه کردن سوخت بیشتر به مخلوط سوخت و هوا انفجار قوی تری ایجاد می کند. اما ما نمی توانیم به سادگی سوخت بیشتری به داخل موتور پمپ کنیم، زیرا مقدار معینی از اکسیژن برای سوزاندن مقدار سوخت داده شده لازم است. ترکیب شیمیایی صحیح ـ 14 بخش هوا با یک بخش سوخت ـ برای کارکرد بهینه یک موتور لازم است. کلام آخر این که برای وارد کردن سوخت بیشتر باید هوای بیشتری وارد کرد.

این کار یک سوپر شارژر است. سوپر شارژر ها بدون ایجاد کردن خلاء با فشرده کردن هوا در فشاری بالا تر از فشار جو، مکش را افزایش می دهند. این کار هوای بیشتری را به درون موتور می فرستد و موتور را تقویت می کند. با توجه به هوای اضافه تر، سوخت بیشتری به مخلوط هوا و سوخت افزوده می شود و قدرت موتور افزایش می یابد.

سوپرشارژینگ به طور متوسط 46 درصد به قدرت موتور و 31 درصد به گشتاور اضافه می کند. در ارتفاع های بالا که عملکرد موتور به خاطر چگالی و فشار کم هوا افت می کند، سوپر شارژر هوا را با فشار بیشتر به موتور می دهد که موتور بتواند به صورت بهینه ای کار کند.

برخلاف توربو شارژر ها که از گاز های اگزوز که از احتراق به دست آمده، برای به کار انداختن کمپرسور استفاده می کنند، سوپر شارژر ها قدرت خود را مستقیما از میل لنگ می گیرند. بیشتر آن ها با یک تسمه به حرکت در می آیند که ان تسمه به دور یک قرقره می پیچد که آن قرقره به یک چرخ دنده ی محرک متصل است. چرخ دنده ی محرک به نوبه ی خود چرخ دنده کمپرسور را می چرخاند. روتور کمپرسور در طرح های مختلفی عرضه می شود، اما وظیفه ی ان به درون کشیدن هواست، هوا را فشرده می کند و به منیفولد ورودی می فرستد.

برای فشرده کردن هوا یک سوپر شارژر باید خیلی سریع بچرخد ـ سریع تر خود موتور. بزرگ تر بودن چرخ دنده ی محرک نسبت به چرخ دنده ی کمپرسور باعث می شود که کمپرسور سریع تر بچرخد. سوپر شارژر ها می توانند در سرعت های بلایی نظیر 50000 تا 65000 دور بر دقیقه کار کنند.

اگر کمپرسور 50000 دور بر دقیقه بچرخد. تقویتی برابر شش تا نه پوند بر اینچ مربع ایجاد می کند که به معنی شش تا نه psi بالاتر از فشار اتمسفریک در یک ارتفاع خاص است. فشار جو در سطح دریا 14.7 psi است، بنابر این یک تقویت معمولی به وسیله ی یک سوپر شارژر حدود 50 درصد به هوای ورودی بر موتور می افزاید.

اگر هوا فشرده شود داغ می شود، بدین معنا که چگالی خود را از دست می دهد و در زمان انفجار نمی تواند خیلی منبسط شود. این یعنی این که وقتی به وسیله ی شمع آتش زده می شود نمی تواند قدرت زیادی ایجاد کند. برای این که یک سوپر شارژر در ماکسیمم بازده کار کند، هوای فشرده که از بخش خروجی تخلیه می شود. می بایست قبل از ورود به منیفولد ورودی خنک شود. یک اینتر کولر این وظیفه را به عهده دارد. اینتر کولر ها به دو صورت عرضه می شوند: اینتر کولر های هوا به هوا و اینتر کولر های هوا به آب. هر دو ی آن ها مانند رادیاتور ها کار می کنند. هوا یا آب به مجموعه ای از لوله ها فرستاده می شوند و وقتی که هوای داغ خارج شده با لوله ها برخورد می کند خنک می شود. کاهش دمای هوا چگالی آن را افزایش می دهد که باعث می شود. مخلوط متراکم تری از هوا و سوخت وارد اتاق احتراق شود.

در ادامه انواع مختلف سوپر شارژر ها را بررسی می کنیم .

 

انواع سوپر شارژر :

 

 

سه نوع سوپر شارژر وجود دارد: روتز (Roots)، دو پیچی(twin screw) و مرکز گریز. تفاوت اصلی آن ها در چگونگی حرکت دادن هوا به سمت منیفولد مکش موتور است. سوپر شارژر های روتز و دو پیچی از انواع لب های گیر اندازنده(meshing lobe) استفاده می کنند و یک سوپر شارژر مرکز گریز از پروانه برای به درون کشیدن هوا استفاده می کند. گرچه تمام این سه نوع موجب تقویت هستند ولی بازدهی های متفاوتی دارند. بسته به این که شما بخواهید خودرو را کمی تقویت کنید یا در یک مسابقه رقابت کنید انواع مختلف سوپر شارژر در اندازه های مختلف وجود دارند.

سوپر شارژر روتز قدیمی ترین طرح است. Philander و Francis روتز در سال 1860 طرح را به عنوان ماشینی که می تواند به خنک کاری مته های معدن کمک کند به ثبت رساندند. در سال 1900 Gottleib Daimler یک سوپر شارژر روتز را در موتور خودرو یی به کار گرفت.

با چرخش لب های گیر اندازنده، هوایی که میان لب ها گیر کرده است از سمت ورودی به سمت خروجی می روند. مقادیر بزرگی از هوا به منیفولد ورودی می روند و انباشته می شوند تا فشار مثبت ایجاد کنند. به همین جهت سوپر شارژر های روتز در واقع چیزی بیشتر از دمنده های هوا نیستند، و واژه ی دمنده ی هوا همچنان اغلب برای تمام سوپر شارژر ها به کار می رود.

 

سوپر شارژر های روتز معمولا بزرگ هستند و در بالای موتور قرار داده می شوند. سوپر شارژر های روتز در ماشین های عضلانی و اتومبیل های مسابقه و شکاری قرار داده می شوند زیرا بیرون کاپوت قرار می گیرند. به هر حال آن ها از نا کار آمد ترین سوپر شارژر ها هستند: اول اینکه به وزن خودرو اضافه می کنند و دوم این که به جای آن که هوا را به صورت یک جریان نرم و پیوسته بفرستند در انفجار های گسسته می فرستند.

 

سوپر شارژر های دو پیچی :

 

 

یک سوپر شارژر دو پیچی هوا را به وسیله یک جفت لب گیر اندازنده که شبیه مجموعه ای از چرخ دنده های حلزونی می باشند می کشد. هوای درون یک سوپر شارژر دو پیچی مانند یک سوپر شارژر روتز در فضای ایجاد شده به وسیله ی لب های گردنده محبوس می شود. اما در یک سوپر شارژر دو پیچی هوا درون پوشش موتور فشرده می شود و این به خاطر آن است که روتور ها باریک شدگی مخروطی دارند؛ یعنی هرچه از سمت ورودی به سمت خروجی برویم فضا ها برای هوا کوچک تر می شوند و هرچه فضا ها کوچک شوند هوا در فضای کوچکتری فشرده می شود.

آنچه گفته شد سوپر شارژر های دو پیچی را کار آمد تر می سازد، اما آن ها گران تر هستند چون روتور های پیچ مانند نیازمند دقت بیشتری در فرآیند تولید هستند. برخی انواع سوپر شارژر ها ی دو پیچی مانند سوپر شارژر های روتز بالای موتور می نشینند، آن ها همچنین صدای زیادی هم تولید می کنند. هوای فشرده ای که خروجی سوپر شارژر را ترک می کند. یک صدای ناله یا سوت ایجاد می کند که باید به وسیله روش های فرو نشاندن صدا آرام شود.

 

سوپر شارژر های مرکز گریز :

 

 

یک سوپر شارژر مرکز گریز به یک پروانه در سرعت های بسیار بالا توان می دهد تا هوا را به درون پوشش کوچک کمپرسور بکشاند. یک پروانه می تواند تا سرعت های 50000 تا 60000 دور بر دقیقه برسد. همان طور که هوا به مرکز پروانه کشیده می شود، نیروی مرکز گریز آن را وادار می کند که به صورت شعاعی به بیرون پخش شود. هوا پروانه را در سرعت بالایی ترک می کند اما فشار هوا در آن نقطه کم است. یک پخشگر(diffuser) ـ دسته ای از پره های ثابت که پروانه را احاطه کرده اند ـ هوای با سرعت بالا و فشار کم را به هوای با سرعت کم و فشار بالا تبدیل می کند. وقتی هوا به پره ها برخورد می کند، سرعت ملکول های آن کم و فشارش زیاد می شود.

سوپر شارژر ها ی مرکز گریز کارآمد ترین و رایج ترین سیستم های مکش تقویت شده هستند. سبک و کوچک هستند به علاوه به جلوی موتور متصل می شوند نه به بالای آن. همچنین وقتی که موتور دور می گیرد یک ناله ی واضح از آن به گوش می رسد، ویژگی که سر ها را به سوی خیابان می چرخاند.

 

هر کدام از این سوپر شارژر ها می توانند به عنوان یک ارتقای پس از فروش برای یک خودرو در نظر گرفته شوند. شرکت های متعددی مجموعه ها یی از تمام قطعات ضروری برای نصب یک سوپر شارژر را به عنوان یک پروژه ی do-it-course عرضه می کنند. در دنیای خودرو های عجیب و غریب و fuel racer ها چنین سفارشی سازی یک جزء لازم از ورزش است. خودرو سازان متعددی نیز سوپر شارژر ها را در مدل های تولید خود در نظر می گیرند.

در بخش های بعدی در مورد مزایا و معایب به کار بستن سوپر شارژر یاد خواهیم گرفت.

 

مزایای سوپر شارژر ها :

 

 

بزرگ ترین فایده ی سوپر شارژر افزایش توان موتور است. نصب کردن یک سوپر شارژر روی یک ماشین یا کامیون باعث می شود رفتار ان مانند یک خودرو با موتوری بزرگ تر شود.

اما چه اگر کسی بخواهد میان سوپر شارژر و توربو شارژر انتخاب کند؟ این سوال به سختی مورد بحث مهندسان و دوست داران خودرو است. اما به طور کلی سوپر شارژر ها برتری مختصری نسبت به توربو شارژر ها دارند.

سوپر شارژر ها از پس افت(lag) رنج نمی برند ـ یعنی زمانی میان فشار دادن پدال و عکس العمل موتور. ولی توربو شارژر ها از پس افت رنج می برند به خاطر این که زمان کوتاهی طول می کشد تا گاز های اگزوز به سرعت کافی برای چرخاندن پروانه یا توربین برسند. سوپر شارژر ها هیچ پس افتی ندارند به خاطر اینکه به طور مستقیم توسط میل لنگ گردانده می شوند. برخی سوپر شارژر ها در دور های پایین بازدهی بیشتری دارند در حالی که برخی دیگر در دور های بالا بازدهی بیشتری دارند. برای مثال سوپر شارژر های روتز و دو پیچی در دور های پایین توان بیشتری ایجاد می کنند. اما سوپر شارژر های مرکز گریز هرچه دور پروانه بیشتر شود کارآمد تر می گردند، لذا در دور های بالاتر توان بیشتری ایجاد می کنند.

نصب کردن یک توربو شارژر نیازمند اصلاحات و تغییرات زیادی در سیستم اگزوز است. اما سوپر شارژر ها می توانند به بالا یا پهلوی موتور پیچ شوند، که این نصب آن ها را ارزان تر و تعمیر و سرویس کاری را آسان تر می سازد.

در نهایت هیچ راه ویژه ای برای خاموش کردن سوپر شارژر ها مورد نیاز نیست. زیرا آن ها به وسیله ی روغن موتور روغن کاری نمی شوند. آن ها به صورت معمولی خاموش می شوند. توربو شارژر ها باید حدود 30 ثانیه یا کمتر بی بار باشند تا خاموش شوند. در صورت روغن روان سازی برای خنک شدن فرصتی خواهد داشت. با این گفته یک گرم کردن مناسب برای سوپر شارژر ها مهم به نظر می رسد، به گونه ای که در دماهای معمولی کار با بیشترین بازده کار می کنند.

سوپر شارژر ها معمولا بر روی موتور های احتراق داخلی هواپیما ها افزوده می شوند. این کار منطقی است اگر در نظر داشته باشیم که هواپیما ها بیشتر زمان خود را در ارتفاع های زیاد می گذرانند که اکسیژن کمتری برای احتراق وجود دارد. با آمدن سوپر شارژر ها هواپیما ها قادر بودند تا در ارتفاع های بالا تری پرواز کنند بدون این که از کارایی موتور کاسته شود.

سوپر شارژر ها یی که در هواپیما ها به کار بسته می شوند درست مانند آن ها یی کار می کنند که در خودرو ها نصب شده اند. آنها توان خود را مستقیما از موتور می گیرند و یک کمپرسور را برای دمیدن هوای پر فشار به اتاقک احتراق به کار می اندازند. توضیحات بالا ساز و کار ساده ای از یک هواپیمای سوپر شارژ شده را نشان می دهد.

اول بار سوپر شارژر ها در اواخر جنگ جهانی دوم در هواپیما ها به کار برده شدند. یک مثال در خور توجه Supermarine Spitfire است، هواپیمایی که به وسیله نیروی هوایی سلطنتی به کار گرفته شد و یک موتور سوپر شارژ شده ی رولز رویس مرلین را در خود جا داده بود.

معایب سوپر شارژر ها :

بزرگ ترین نقطه ی ضعف سوپر شارژر ها ویژگی است که ریشه در تعریف آن ها دارد: از آنجایی که میل لنگ آن را می گرداند، به طور قطع قسمتی از توان موتور را می گیرد. یک سوپر شارژر می تواند تا حدود 20% توان موتور را مصرف کند. در عین حال چون سوپر شارژر می تواند تا حدود 46% بر توان موتور بیفزاید، بیشتر مردم فکر می کنند ارزشش را دارد.

سوپر شارژینگ بر تنش موتور می افزاید، که محتاج این است که موتور برای تحمل تقویت بیشتر و انفجار های بزرگ تر قوی باشد. بیشتر تولید کنند گان این منظور را با انتخاب قطعات قوی تری تامین می کنند. طراحی یک موتور برای سوپر شارژینگ قیمت آن را افزایش می دهد. همچنین سوپر شارژر ها هزینه ی نگه داری بیشتری دارند و بیشتر تولید کنند گان سوخت با کیفیت و عدد اوکتان بالا را برای چنین خودرو ها یی توصیه می کنند.

علی رغم نقاط ضعف سوپر شارژر ها، سوپر شارژینگ هنوز هم کم هزینه ترین راه برای افزایش توان موتور است. سوپر شارژر ها می توانند بین 50 تا 100 توان موتور را افزایش دهند تا برای مسابقه، کشیدن بار های سنگین یا فقط افزودن هیجان به رانندگی معمولی مناسب شود.

هم از توبره هم از آخور

Volkswagen اخیرا یک موتور Twinchargerدار را روی یک Golf GT.T عرضه کرده است. Twincharger هم از توربو شارژر و هم از سوپر شارژر بهره می برد. در دور های پایین سوپر شارژر هوا را به درون سیلندر فشار می دهد و گشتاور را ارتقا می بخشد و در دور های بالا وقتی گاز های اگزوز در مقادیر کافی تولید شدند، توربو شارژر تاثیر خود را آغاز می کند. GT که فقط در اروپا در دسترس است. در 7.9 ثانیه 62 مایل بر ساعت سرعت می گیرد. همچنین می تواند به 136 مایل در ساعت برسد در حالی که هنوز با هر گالن سوخت 39 مایل راه می پیماید.

 

 

خودروی هیبریدی چگونه کار می کند؟

   

حتما برایتان پیش امده که زمان زیادی را در پمپ 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 مكان 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 موتورهاى 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 روشن بودن موتور بنزينى 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 در 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 .

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.در زير پويا نمايى پريوس را مى بينيد.

 

 

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 بخار 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 موتور 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 بنزينى مى تواند مستقلا 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.

 

 

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.