در گذشته بنزین سوپر به دلیل خرید از کشور‌های مختلف به رنگ‌های سبز و آبی بود، اما اکنون بنزین سوپر تولید داخل سفید رنگ است. بیژن حاج محمد رضا- رییس هیات مدیره انجمن جایگاه‌داران، در مورد راه‌های شناسایی بنزین سوپر از بنزین معمولی، اولین مشخصه را رنگ عنوان کرد و با بیان مطلب بالا افزود: این در حالیست که رنگ بنزین معمولی صورتی مایل به قرمز است. او یکی دیگر از ویژگی‌های بنزین سوپر را بالا بودن جهش و پریدگی آن نسبت به بنزین معمولی دانست و افزود: برای آن‌که مطمئن شوید که آب در بنزین سوپر وجود دارد یا نه، با ریختن چند قطره بنزین سوپر روی یک ورق کاغذ نباید اثر خاصی روی آن باقی بماند؛ در صورتی که ورق کاغذ حالت صاف خود را ازدست داد، یعنی این‌که فرآورده به آب آغشته بوده است. وی با دادن این اطمینان به مردم که کیفیت فرآورده‌های عرضه شده در جایگاه‌های سوخت مرتبا از سوی شرکت ملی پخش فرآورده‌های نفتی کنترل می‌شود، بوی متفاوت بنزین سوپر و معمولی را از دیگر راه‌های شناسایی آن‌ها برشمرد. رییس هیات مدیره انجمن جایگاه‌داران، تفاوت گاز‌های خارج شده از باک خودرو در هنگام سوخت‌گیر را هم از نکات مهم در شناسایی فرآورده‌ها عنوان کرد و توضیح داد: با توجه به این که هنگام سوخت‌گیری و قرار گرفتن نازل در باک خودرو، فرآورده مورد نظر قابل مشاهده نیست، گاز خارج شده می‌تواند راه مناسبی برای این کار باشد. وی ادامه داد: به این منظور اگر گاز خارج شده از باک خشک بود بنزین سوپر، اگر چرب بود بنزین معمولی و اگر بسیار بدبو بود گازوییل است. برای تشخیص بنزین از گازوئیل نیز در صورت باقی ماندن گاز بنزین روی دست، در ابتدا لکه باقی نمی‌ماند، اما بعد از مدتی در صورت پاک نشدن، به لکه‌ای سفید تبدیل می‌شود که این نشانه بنزین است. حاج محمدرضا همچنین با رد قرص‌هایی که بنزین معمولی را به سوپر تبدیل می‌کنند یا این‌که گفته می‌شود سبب افزایش اکتان بنزین سوپر می‌شوند نیز گفت: این قرص‌ها مکمل هستند و در واقع موجب افزایش کارایی خودرو می‌شوند، نه افزایش کیفیت سوخت. ضمن این که شرکت ملی پخش فرآورده‌های نفتی این نوع مکمل‌ها را قبول ندارد.

در قسمت پشت ماشین با کمک سنسور، موقعیت ترافیکی را کنترل و با اخطار مثلث روی آینه بیرونی و لرزش خفیف فرمان، راننده را از نزدیک شدن ماشین از عقب آگاه می سازد.

پس از تنظیم سرعت دلخواه، سرعت ماشین را با خودروی جلویی هماهنگ می کند
و در موقعیت های تصادف هشدار میدهد.

جهت چراغ ها را با پیچ جاده هماهنگ می کند تا نور چراغ در جاده بماند. ضمنا نور را با سرعت هماهنگ کرده تا مثلا هنگام رانندگی در شهر، مانع آزار راننده های روبرویی شده و روشنایی
تمرکز بیشتری به روبرو داشته باشد و هنگام رانندگی با سرعت بالا از نور لامپ زنون کمک می گیرد.

اشیا تا فاصله 300 متری با کمک این سیستم که از دوربین مادون قرمز استفاده می کند، قابل شناسایی هستند.
بی ام و اولین خودرو دنیاست که قابلیت تشخیص انسان را دارد و هنگام نزدیک شدن به عابرین پیاده چراغ هشدار اضافی زرد رنگ را در شیشه جلو نمایش می دهد.

 نمایش اطلاعات مهمی مانند سرعت، جهت حرکت و هشدار ها در شیشه جلو و مستقیما در دید راننده که توسط این پروژکتور انجام می شود و تصویر مجازی دو متر دورتر در انتهای کاپوت دیده میشود تا حواس راننده را پرت نکند. 

اخطار زمان حرکت در جای کم برای جلوگیری از تصادفات هنگامی که در کوچه های تنگ حرکت می کنید یااز بین دو ماشین رد می شوید. این سیستم از یک اسکنر لیزری برای اندازه گیری
فضای روبرو و 4 سنسور مافوق صوت برای شناسایی موانع در اطراف بهره می گیرد

دوربین نصب شده نزدیک آینه درونی مارکهای جاده را مونیتوری می کنند و موقعیتشان را با موقعیت کنار جاده و ماشین می سنجد. 

هنگامی که لاین جاده به صورت غیر عمدی تغییر پیدا کند، با لرزش فرمان تا زمانیکه راننده دوباره تغییر جهت را اصلاح کند، هشدار میدهد.

کمک راننده در پارک و دنده عقب گرفتن با دو دوربین نصب شده روی سپر جلو و عقبی هنگام پیچیدن به جاده های شلوغ یا مواجهه با چهارراههایی که هیچ چراغ یا علامتی ندارند، به حفظ فاصله مطمئن کمک می کند.

 مقدمه ای بر چگونگی کار کرد موتورهای هوای فشرده : آیا شما این هفته در پمپ بنزین بوده اید؟با توجه به اینکه ما در جامعه ی متحرکی زندگی می کنیم ، به احتمال زیاد جواب شما به این سوال بله است و حتماً از روند رشد صعودی قیمت بنزین در سالهای اخیر مطلع شده اید. مشاهده می کنیم بنزین که مهمترین منبع سوخت در تاریخچه ی خوروهاست ، گرانتر و دست نیافتی تر شده است(تحت تأثیر عوامل محیطی). این عوامل کارخانه های خودرو سازی را به سمت پیشرفت و تغییر نوع سوخت خودروها هدایت می کند ، که به دنبال آن ما از سال 2000 خودروهای هیبریدی (Hybrid Cars) را در جاده ها می بینیم و خودروهاییی که با سلول سوختی (Fuel-Cell-Powered) کار می کنند نیز سه تا چهار سال آینده وارد جاده ها خواهند شد.

انتظار می رود که موتور هوای فشرده ی e.Volution این

خودرو را به خودرویی ایده آل برای شهرهای آلوده تبدیل کند.

با آن که قیمت بنزین در ایالات متحده هنوز به بالاترین مقدار خود نرسیده است(هر گالن 2.66 دلار در سال 1980) اما قیمت این محصول در دو سال اخیر افزایش چشم گیری داشته است به طوری که 30 درصد در سال 1999 و 20 درصد از دسامبر 1999 تا اکتبر 2000 افزایش قیمت داشته است(بر طبق گزارش دفتر آمار کار ایالات متحده).در اروپا هم قیمت بالا است ؛ بیشتر از 4 دلار در کشورهایی مثل انگلیس و هلند.

اما قیمت تنها مشکل استفاده ی بنزین به عنوان منبع عمده سوخت ما نیست.بنزین به محیط زیست ما صدمه می زند و از آنجایی که منبع تجدید پذیری ندارد ، سرانجام به پایان خواهد رسید.

یک انتخاب ممکن خودروهایی است که با هوا نیرو می گیرند (Air-Powered Cars) . حداقل دو پروژه ی در حال پیشرفت وجود دارد که آنها این توانایی را به مدلهای جدید خودروها می دهند که با هوای فشرده حرکت کنند.در این مقاله شما در مورد این دو پروژه خواهید خواند و اینکه چگونه سوخت گیری ما در آخر این دهه تغیر خواهد کرد.

موتورهای هوای فشرده ی دو سیلندر:

در ظرف مدت دو سال آینده شما می توانید اولین خودر با موتور Air-Powered را در میان شهرتان ببینید. به احتمال زیاد آن خوردرو e.Volution خواهد بود که در بریگنولز فرانسه توسط شرکت Zero Pollution Motors در حال ساخت است .علاقه به این خودروها در سالهای اخیر افزایش پیدا کرده است به طوری که دولت مکزیک اخیراً قرارداد خرید 40000 دستگاه e.Volution را برای جایگزینی با تاکسیهای بنزینی و دیزلی شهر آلوده ی مکزیکو سیتی ، به امضا رسانده است.

e.Volution قادر است که 200 کیلومتر را بدون سوخت گیری مجدد بپیماید

سازندگان e.Volution این خودرو را به عنوان خودرویی بدون آلودگی یا با آلودگی کم به فروش می رسانند اگرچه هنوز بحثهایی راجع به اینکه اثرات محیطی این خودرو چه خواهد بود وجود دارد.سازندگان مدعی هستند که چون ابن خودرو با هوای فشرده کار می کند بنابراین دوست محیط زیست تلقی می شود.منتقدان این ایده معتقدند که این خودروها تنها آلودگی را از اگزوز خودروها به جای دیگری منتقل می کند، مثل موتورهای الکتریکی . این خودروها برای فشرده کردن هوا در مخزن ، نیازمند نیروی الکتریکی هستند و نیروی الکتریکی نیز نیازمند سوختهای فسیلی است.

e.volution با یک موتور دو سیلندر هوا ی فشرده کار می کند که دارای ایده ای منحصر به فرد است.این موتور می تواند هم با هوای فشرده کار کند ویا به عنوان یک موتور درون سوزعمل کند.هوای فشرده در مخزنی که از فیبر کربن یا شیشه ساخته شده ، تحت فشار (psi) 4351 ذخیره شده است. این هوای فشرده توسط انژکتورهای هوا به درون موتور تزریق شده و به اتاقکی که محل انبساط هوا است جاری می شود.هوا پیستونها را به پایین می راند و پیستونها نیز میلّنگ را به حرکت در می آورند که در نتیجه نیرو به وسیله ی نقلیه منتقل می شود.

در اینجا خروخی موتور e.Volution دیده می شود که هیچ آلودگی نخواهد داشت

Zero Pollution Motors همچنین بر روی موتورهای هیبریدی خود که می توانند با سوختهای سنتی در ترکیب با هوا عمل کنند ، کار می کند.تغییر نوع انرژی توسط یک دستگاه الکترونیکی انجام می شود.زمانی که خودرو در سرعتی زیر Km/h 60 حرکت می کند این موتور با هوا کار می کند.در سرعتهای بالاتر موتور با سوخت هایی از قبیل بنزین ، گازوئیل یا گاز طبیعی کار می کند.

تانکرهای سوخت در قسمت زیرین خودرو قرار گرفته اند که می توانند حدود 79 گالن (300 لیتر) هوا را نگهداری کنند که این هوای فشرده می تواند e.Volution را برای طی مسافت 124 مایل (200 کیلومتر) با حد اکثر سرعتی معادل 60 مایل در ساعت (Km/h 96.5 ) تغذیه کند.وقتی که مخزن شما در حال خالی شدن است ، کافیست که شما در نزدیکترین جایگاه پمپ هوا کنار بزنید . استفاده از منبع الکتریکی خانگی برای دوباره پر کردن مخزن های هوا در حدود 4 ساعت وقت می گیرد ، اگرچه با استفاده از پمپهای فشار بالا می توان این زمان را به 3 دقیقه کاهش داد.

موتور این خودرو تنها نیازمند 0.8 لیتر روغن بوده که راننده باید در هر 31000 مایل (50000 کیلومتر) ان را تعویض کند.این خودرو به یک جعبه دنده ی اتوماتیک مجهز خواهد شد، با محرک عقب (rwd) و سیستم فرمان دنده شانه ای (Rock and Pinion) .فاصله ی بین محور جلو و عقب 2.89 متر ، وزن حدود 700 کیلو گرم (1.543 پوند) ، طول حدود 3.81 متر ، ارتفاع 1.74 متر و عرض 1.71 متر خواهد بود.

نخستین نمایش عمومی e.Volution در نمایشگاه اتومبیل افریقای جنوبی (Auto Africa Expo 2000) در سال 2000 بود. Zero Pollution وعده داد که این خودرو در سال 2002 در افریقای جنوبی به فروش برسد اما درباره ی زمان در دسترس بودن این خودرو در بقیه نقاط دنیا چیزی اعلام نکرد.

موتور گرمایی برودتی (Cryogenic Heat Engine):

نوع دیگری از خودروهایی که از هوا نیرو می گیرند توسط پژوهشگران دانشگاه واشینگتن در حال پیشرفت است که از ایده ی موتور بخار استفاده می کند با این تفاوت که احتراقی وجود ندارد. پژوهشگران دانشگاه واشینگتن از نیتروژن مایع به عنوان سوخت نمونه ی اولیه ی LN2000 استفاده می کنند.آنها از نیتروژن بدلیل فراوانی آن در اتمسفر- نیتروژن بیشتر از 78 درصد از اتمسفر را تشکیل می دهد- و قابل دسترسی بودن نیتروژن مایع استفاده می کنند .موتور LN2000 از پنج قسمت زیر تشکیل می شود :

· مخزن 24 گالنی استیل

· پمپ که نیتروژن مایع را به پیش گرمکن منتقل می کند

· پیشگرمکن که نیتروژن مایع را به وسیله ی هوای گرم اگزوز ، گرم می کند

· مبدل حرارتی که نیتروژن مایع را به جوش آورده و گاز فشار بالا را می سازد

· منبع انبساط که انرژی نیتروژن را به یک نیروی قابل استفاده تبدیل می کند

نیتروژن مایع که در دمای 196- درجه ی سانتیگراد (320- درجه ی فارنهایت) نگهداری می شود ، توسط مبدل حرارتی تبخیر شده ؛ مبدل حرارتی قلب موتور برودتی LN2000 به حساب می آید .هوایی که در اطراف خودرو جریان دارد برای گرم کردن ودر نهایت به جوش آمدن هیدروژن مایع استفاده می شود در نتیجه نیتروژن مایع به گاز تبدیل می گردد ، شبیه تبدیل شدن آب به بخار در موتور بخار.

گاز نیتروژنی که در درون منبع انبساط مبدل حرارتی شکل می گیرد ، حدود 700 بار حجیمتر از حالت مایع خود است.این فشار بالای تنظیم شده ی گاز، به درون منبع انبساط تزریق می شود ، جایی که نیروی گاز نیتروژن با راندن پیستون به نیروی مکانیکی تبدیل می شود. تنها خروجی موتور نیتروژن است و از آنجایی که بخش عظیمی از اتمسفر را این گاز تشکیل داده است در نتیجه موتور ، آلودگی بسیار کمی خواهد داشت.اگر چه این خودرو آلودگی را تا آنجا که شما تصور می کنید کم نخواهد کرد. با اینکه خودرو هیچ آلودگی ای خارج نمی کند ، آلودگی ممکن است به جای دیگری منتقل شده باشد. LN2000 نیز مانند e.Volution برای فشرده کردن هوا به الکتریسیته احتیاج دارد ، که استفاده از الکتریسیته یعنی ایجاد آلودگی در جایی دیگر.

مقداری از گرمای باز مانده ی خروجی موتور ، به درون پیشگرمکن موتور باز گردانده می شود تا نیتروژن را قبل از ورود به مبدل حرارتی ، مقداری گرم کند و باعث افزایش راندمان شود . دو فن هم که در قسمت عقب خودرو قرار دارند ، هوا را از میان مبدل گرمایی می کشند تا باعث سهولت تبادل گرمایی نیتروژن مایع شوند.

پژوهشگران دانشگاه واشینگتن طرح اولیه و خام خودرو خود را با استفاده از ایده ی خودرو Grumman-Olson Kubvan (1984) پیشرفت داده اند.این خودرو از یک موتور 5 سیلندر شعاعی که 15 اسب بخار نیرو تولید و با نیتروژن مایع کار می کند ، تشکیل شده . گیربکس آن نیز از نوع 5 دنده ی دستی می باشد . در حال حاضر این خودرو قادر است مسافت 2 مایل (3.2 کیلومتر) را با یک مخزن پر از نیتروژن مایع بپیماید و حداکثر سرعت آن نیز mph 22 ( kmph 35.4) می باشد.از آنجایی که نیتروژن مایع باعث سبکتر شدن خودرو می شود ، پژوهشگران LN2000 معتقدند که یک مخزن 60 گالنی (227 لیتر) ، پتانسیل پیمایش 200 مایل (321.8 کیلومتر) را به این خودرو می دهد.

با سیر صعودی قیمت سوخت های فسیلی ، مانند دو سال گذشته ، شاید زمان زیادی باقی نمانده باشد که رانندگان به خودروهایی تمایل پیدا کنند که با سوختهای دیگری کار بکند. اگرچه خودروهایی که با هوا کار می کنند هنوز وابسته به شریک بنزینی خود هستند اما وقتی که کارایی این خودروها به قدرت رسید ، کمی قیمت آنها و دوستی آنها با محیط زیست ، آنها را جذاب آینده ی حمل و نقل جاده ها می سازد.

در مورد ایمنی خودروها چه می دانید ؟ ایمنی در خودروها امروزه بسیاری از افرادی كه قصد خرید یك خودرو را دارند به امتیاز ایمنیcrash ratings آن ها كه توسط دولت كشور سازنده خودرو منتشر می شود مراجعه می كنند . سازمان ایمنی حمل و نقل در جاده كه یك سازمان دولتی در آمریكا است (NHTSA) از یك سیستم ٦ ستاره ای برای اعطای امتیاز ایمنی برای تمامی وسائط نقلیه ای كه به امر جابجایی افراد در آمریكا می پردازند استفاده كرده است . به غیر از این سازمان موسسات بیمه خصوصی نیز در آمریكا وجود دارند كه حوادث جاده ای را آمارگیری كرده و برای خود برنامه آموزشی مجزایی دارند و سیستم امتیاز دادن آن ها متفاوت است . این موسسات بیمه ای را HIIS و HLDI می نامند . حال ببینیم كه سیستم امتیاز ایمنی به چه معنی است؟ ماهیت آزمایشات برای تعیین امتیاز چیست ؟ و آیا این نتایج بر امر خرید یك خودرو می تواند تاثیر بگذارد یا خیر؟ سیستم یا روش پنج ستاره در این روش از دو آدمك مجهز به پیشرفته ترین دستگاههای جمع آوری اطلاعات هستند استفاده شده كه بر روی صندلی های جلوی یك خودرو در حالی كه كمربند ایمنی را بسته اند قرار داده شده اند و خودرو در حالیكه با سرعت حدود 48 كیلومتر در ساعت در حال حركت است به یك مانع بسیار محكم که غیر قابل تغییر شكل است كوبیده می شود . به این روش NCAP ( new car assessment program ) یا برنامه اندازه گیری و برآورد خودروی جدید اطلاق می شود . در این برنامه میزان حركت و سرعت حركتی كه سر و سینه و استخوان ران در اثر برخورد انجام می دهند در داخل خود آدمك هااندازه گیری شده و اعداد بدست آمده در داخل یك معادله ریاضی گذارده می شوند . نتیجه ای كه از محاسبات این معادله بدست می آید نشان دهنده ی ضریب ایمنی خودرو است . به طور مثال اگر عدد بدست آمده طی این فرمول ١٠٠٠باشد این بدان مفهوم است كه مسائل ایمنی در آن به مراتب بیش تر از استانداردهایی است كه توسط دولت فدرال آمریكا تدوین شده است و در سهمگین ترین تصادفات درصد صدمه دیدن سرنشینان فقط ١٠ درصد است . یك خودرویی كه عدد بدست آمده برای آن ; آن را در موقعیت چهار ستاره قرار دهد باز هم به مفهوم بالاتر بودن از حد استاندارد تدوین شده برای تصادف در آمریكا است ولی درصد صدمه دیدن بین ١٠ الی ٢٠ درصد است . خودروی قرار گرفته شده در كلاس ٣ ستاره دقیقا مطابق استاندارد بوده و آن هایی كه در گروه یك یا دو ستاره قرار می گیرند خودروهایی هستند كه از نظر ایمنی خطرناك محسوب می شوند . سایر آزمایشات از دیگر آزمایشاتی كه شاید جنبه تبلیغاتی آن بیشتر باشد ، آزمایشاتی است كه مقاومت انواع خودرو را در تصادفات از پهلو و قسمت جلو بررسی می كنند . سرعت برخورد در این آزمایش كه از سیستم یا روش ٥ ستاره استفاده می شود ،5/51 كیلومتر در ساعت است . در این آزمایش خودرو از پهلو مورد برخورد یك جسم فلزی كه حكم خودروی دیگر را بازی می كند قرار می گیرد . اعدادی كه در معادله برای بدست آوردن امتیاز ایمنی قرار می گیرند ناشی از میزان شتابی است كه بخش های مختلف بدن از جمله سر و سینه در هنگام برخورد و تصادف كسب می كنند . سازندگان خودرو در طی سالیان گذشته برای كسب امتیاز ایمنی بالا در آزمایش برخورد از پهلو اقدام به طراحی و ساخت کیسه هوای جانبی نموده اند . در اروپا انجام آزمایشات تصادف از روبرو براساس استانداردهای دیگری انجام می گیرد . شباهت به آزمایشاتی دارد كه شركت های بیمه خوصی انجام می دهند . در آزمایش NCAP كه در اروپا انجام می گیرد خودروی مورد آزمایش با یك مانع تغییر شكل دهنده كه به صورت لانه زنبور ساخته شده برخورد می كند و در نظر گرفتن چنین سازه ای در حقیقت نوعی شبیه سازی با یك تصادف واقعی با خودروی دیگر است . این مانع لانه زنبوری دقیقا همانند یك خودرو مدرن امروزی در اثر برخورد و تصادف متلاشی می شود. در این آزمایش خودرو از تمامی قسمت جلوی خود با مانع برخورد نمی كند بلكه حدود چهل درصد سطح جلوی خودرو درگیر تصادف می شود . به این آزمایش تصادف از جلوی متعادل می گویند و سرعت حركت در این آزمایش ٦١ كیلومتر در ساعت بوده ولی NHTSA (سازمان ایمنی حمل ونقل در جاده ها ) در حال بررسی نتایج آزمایش با سرعت های كمتر نیز هست . آزمایشاتی كه موسسات بیمه ای خصوصی در آمریكا انجام می دهند مانند IIHS یا HLDA شباهت بیشتری به آزمایشات NCAPاروپا دارد و در این آزمایشات كه دو نوع امتیاز (قبولی – ردی) اعطاء می شود میزان ایمنی ستون های سقف و ریل درها و شیشه جلو كه اندازه گیری می شود و میزان ضربه ای را كه در اثر تصادف باعث برخورد سر راننده و سرنشینان با قسمت های داخلی سقف می شود، تعیین می گردد . پیش بینی می شود كه محاسبه چنین مواردی برای هر خودرو ی جدید الزامی است و چنان چه نتوانند استانداردهای لازم را كسب كنند مردود شده و اجازه ورود و فروش پیدا نخواهند كرد . نتایج آزمایشات چیست؟ انجام آزمایشات مختلف پارامترهای مختلفی را در خودرو مورد بررسی قرار می دهد . به طور مثال انجام آزمایشات NCAP كه همانا تصادف از روبرواست بهترین آزمایش برای تعیین قابلیت های سیستم های بازدارنده در خودرو در هنگام پروژه تصادف است . این سیستم ها عبارتند از : كمربندها و کیسه های هوا. در تصادف از روبرو به دلیل ایجاد یك شتاب بسیار زیاد و ناگهانی مسافران و راننده در هنگام برخورد به مانع چنان چه این سیستم كارآیی مطلوبی نداشته باشند ، باعث تشدید صدمات می شود . آزمایشات اروپایی NCAP و HLDI/IIHS قابلیت های دیگری را نیز دارند و آن پی بردن و تشخیص سایر صدماتی است كه به سرنشینان وارد می شود . یكی از این ها صدمات وارده از برخورد پدال های خودرو به پای رانندگان در بروز تصادف است و نیز آسیب هایی كه به رانندگان و سایر سرنشینان در اثر استفاده نكردن از كمربند ایمنی و یا کیسه ی هوا وارد می شود و چه افراد بسیار زیادی كه جان خود را مدیون كمربند ایمنی و کیسه هوا هستند . میزان اهمیت آزمایشات بعد از این كه متوجه می شوید كه انجام آزمایشات چه مسائلی را در رابطه با بدن شما كه بسیار هم آسیب پذیر هست برای شما روشن می كند ، اهمیت این آزمایشات برای شما مشخص می شود . اگر مخالفین و نظرات آن ها را كنار بگذاریم مقررات دولتی در آمریكا و اروپا به گونه ای تدوین شده اند كه باعث ایجاد پیشرفت های چشمگیری در خصوص مهندسی تصادف خودرو گشته اند.حال ببینیم این پیشرفت ها و نتایج آن ها چیست؟ به عنوان نمونه طراحی و ساخت کیسه های جلویی باعث كاهش ٨٠ درصدی صدمات سر و صورت رانندگان و سرنشینان كناری آن ها شده است و به طور خلاصه می توان گفت كه شانس زنده ماندن در یك خودرو مدرن امروزه در حین تصادف شدید به مراتب بیش از خودرو دهه پنجاه یا شصت است . امروزه شایعاتی در خصوص نا امن بودن آن ها بر سر زبان هاست كه برای پایان دادن به این شایعات بد نیست بدانید كه خودروی اس یو وی ب ام و X5 توانسته بهترین امتیاز را در آزمایشات IIHS بدست آورد و میزان ایمنی بسیار بالایی دارد . در پاسخ به این سوال كه آیا این آزمایشات تصنعی نیستند ، باید گفت چرا ،همه این آزمایشات غیر طبیعی و مصنوعی هستند .فقط تلاش شده كه سناریو های دنیای واقعی به نوعی شبیه سازی شود . برای اطلاع بد نیست بدانید كه هر تصادفی نیاز به ملاحظات فیزیكی خاص خود دارد . برای تهیه این مقاله سازندگانی مورد خطاب قرار گرفتد كه تمامی مجموعه تصادف و آثار و علائم آن را بررسی کرده اند و فقط به مقوله خسارات نپرداخته اند و قصدشان این نبوده كه با عنایت به صرف صدمات فیزیكی و خسارتی اقدام به انجام تبلیغات گسترده برای خودروهای تولیدی خود بنمایند. هر كدام از آن ها وسائط نقلیه تولیدی خود را با سرعت های بیشتری نسبت به سازمان های دولتی مورد ارزیابی قرار داده اند . چرا؟ برای اطمینان خاطر از این واقعیت كه در تحت شرایط حتی بسیار دشوار خودروی آن ها بتواند جان افراد بیشتری را نجات دهد . مثلا كمپانی فورد بنابر گفته یكی از مدیرانش در طراحی و ساخت هر یك از تولیدات فورد مسائل ایمنی به گونه ای كامل مورد بررسی قرار می گیرد و هدف صرفا پذیرفته شدن در آزمایشات دولتی نیست و هدف فورد كسب ٥ ستاره در هر جای ممكن است . نباید تصور كرد كه امتیازات كسب شده در آزمایشات تصادف تعیین كننده قطعی و تنها عامل مهم است ولی این گونه تلاش ها حداقل می توانند مبنایی برای مقایسه باشند و بدین ترتیب خودروها را مورد مقایسه قرار داد .

مقدمه  

کلاچ وسيله ايست براي انتقال حرکت چرخشي از يک شفت به شفت ديگر. کلاچ در واقع يک وسيله قطع کردن و يا وصل کردن است که در سيستم‌هاي انتقال نيرو بکار مي‌رود. اصولاً در سيستم‌هاي انتقال نيرو، توان و نيروي توليد شده در موتور براي استفاده به شکلي ديگر و يا استفاده در جايي ديگر نياز به جابجايي و انتقال دارد. حال براي آنکه بتوان بر روي اين انتقال نيرو کنترلي را اعمال کرد. ساده‌ترين راه استفاده از يک کلاچ است تا هر زمان که نياز به توقف انتقال نيرو باشد، اين عمل انجام پذيرد.

کلاچ يک اتصال اصطکاکي ميان موتور اتومبيل به عنوان منبع توليد توان و جعبه دنده اتومبيل برقرار مي‌کند. در حالي که کلاچ اتومبيل درگير است توان از موتور به جعبه دنده و از آنجا به چرخها انتقال مي‌يابد. ليکن گاهي لازم مي‌شود که دنده مورد استفاده در جعبه دنده ماشين بر حسب شرايط جاده و سرعت حرکت ماشين تغيير کند. براي آنکه بتوان اين تغيير را به راحتي انجام داد، ابتدا لازم است که توان را از چرخ دنده‌هاي موجود در جعبه دنده قطع کرد. براي قطع کردن اين ارتباط تواني ميان جعبه دنده و موتور از کلاچ استفاده مي‌شود. اين کار براي راننده اتومبيل مي‌تواند به‌راحتي فشاردادن يک پدال به کمک پاي خويش باشد. ليکن فشار دادن اين پدال پايي باعث فاصله گرفتن محور جعبه دنده از صفحه در حال چرخش موتور (فلايويل) خواهد شد. بوجود آمدن فاصله، معادل است با قطع ارتباط و انتقال توان. در اين حالت راننده براي مدت کوتاهي پدال کلاچ را نگه مي‌دارد و در حالي که جعبه دنده تحت هيچ نيروي خاصي قرار ندارد دنده مناسب را انتخاب کرده و جعبه دنده را در آن دنده مطلوب قرار مي‌دهد و سپس پدال کلاچ را رها مي‌کند. در اين حالت انتقال توان از موتور به جعبه دنده دوباره از سر گرفته خواهد شد.

ويژگيهاي لحاظ شده در طراحي بهينه کلاچ  

جهت طراحي بهينه کلاچ بايد موارد گوناگوني را در نظر گرفت که در زير به آنها اشاره مي کنيم:

- انتقال ماکزيمم گشتاور : طراحي کلاچ بايد بگونه اي باشد که بتواند 125 تا 150 درصد ماکزيمم گشتاور توليدي موتور را منتقل کند.

- درگيري و خلاصي تدريجي : کلاچ و سيستمهاي عملگر آن بايد بگونه اي طراحي شوند که حين خلاصي و درگيري صفحات کمترين تکان را به خودرو منتقل کند.

- پخش سريع حرارت توليد شده : حين درگيري کلاچ بعلت وجود لغزش در ابتداي امر، گرماي زيادي توليد مي شود که بايد به طرقي دفع شود.

- بالانس ديناميکي : چون کلاچ عضو دوار متحرک است، بنابراين در سرعتهاي زياد جهت جلوگيري از بوجود آمدن نيروهاي جانبي بايد از لحاظ ديناميکي بالانس باشد.

- استهلاک نوسانات : طراحي کلاچ بايد به گونه اي باشد که سبب از بين رفتن نوسانات انتقالي از موتور به سيستم انتقال قدرت و نوسانات انتقالي از چرخها به موتور شود.

- ابعاد کلاچ : از لحاظ ابعادي، کلاچ بايد کمترين فضاي ممکن را اشغال کند.

- اينرسي : قطعات متحرک کلاچ بايد کمترين اينرسي ممکن را داشته باشند.

- سادگي در تعويض و تعمير : تعويض قطعات و تعمير آنها بايد به سادگي صورت گيرد.

- سهولت در عملکرد کلاچ نزد راننده : عمل کلاچ گيري و تعويض دنده نبايد براي راننده حالت خسته کننده و طاقت فرسايي داشته باشد.

انواع کلاچ

بدون لغزش : اين نوع کلاچها دو حالت دارند؛ حالت خلاصي و حالتي که کلاچ کاملاً درگير است. بنابراين در اين حالت لغزش يا سايش در کلاچ به هيچ عنوان مشاهده نمي شود. (شکل1-1)

يکطرفه : اين کلاچها در گردش از يک طرف همانند کلاچ بدون لغزش عمل مي کند، اما اگر چرخش در جهت مخالف صورت گيرد دو صفحه کاملاً روي هم سر مي خورند و هيچگونه انتقال نيرويي صورت نمي گيرد؛ بنابراين در اين کلاچها گشتاور تنها از يک طرف منتقل مي شود. (شکل1-1)
 

اصطکاکي : اساس عملکرد اين کلاچها درگيري دو صفحه داراي ضريب اصطکاک نسبتاً بالاييست که اين درگيري سبب انتقال نيرو از يکي از صفحات به صفحه ديگر مي شود. انواع مورد استفاده اين نوع کلاچها شامل ديسکي، مخروطي، صفحه اي و تسمه اي مي باشد.

 هيدروليک : در اين نوع کلاچها نيرو از يکي از صفحات به سيال و سپس از سيال به صفحه متحرک مورد نظر منتقل مي شود.

از ميان انواع کلاچهاي فوق تنها دو نوع آخر در خودروهاي امروزي مورد استفاده قرار مي گيرد .

کلاچ اصطکاکي

اين نوع کلاچها به پنج نوع عمده زير تقسيم مي شوند :

- کلاچ مخروطي

- کلاچ تک صفحه اي

- کلاچ چند صفحه اي

- کلاچ نيمه گريز از مرکز

- کلاچ گريز از مرکز

 

کلاچ مخروطي Con Clutch) )

 در اين کلاچها همانگونه که از اسم آن پيداست سطوح اصطکاکي به شکل مخروطي هستند. هنگامي که کلاچ در گير مي شود، گشتاور از طريق فلايويل که سطح داخلي آن به شکل مخروطي است به سطح مخروطي ديگري که درون فلايويل جاي مي گيرد منتقل مي شود. (شکل1-2) براي خلاص کردن کلاچ نيز سطح مخروط خارجي کمي از درون فلايويل بيرون کشيده مي شود تا تماس دو سطح قطع شود.
 

مزايا : براي فشار يکسان وارده بر پدال، نيروي اعمالي برروي سطوح اصطکاکي در اين حالت بزرگتر از نيروي محوري اعمال شده نسبت به کلاچ صفحه اي است.

معايب : اگر زاويه مخروط کوچکتر از حدود 20 درجه انتخاب شود، ممکن است حالت خود قفلي پيش بيايد و جدا کردن دو سطحي که با هم در حالت چرخش هستند مشکل شود.

 

کلاچ تک صفحه اي (Single Plate Clutch)

در اين نوع کلاچ، صفحه اصطکاکي بين فلايويل و صفحه فشارنده نگهداشته مي شود و نيروي اعمالي توسط صفحه فشارنده سطوح را به هم مي چسباند. اين نيروي اعمالي از طريق يک پدال که بوسيله پاي راننده فشرده مي شود بوجود مي آيد. (شکل1-3) اين نيرو سبب فشرده شدن انگشتي متصل به صفحه فشارنده مي شود و بدين ترتيب نيرو از پاي راننده به صفحه اصطکاکي منتقل مي شود. (شکل1-4)
 

شکل1-3 کلاچ تک صفحه اي

مزايا : در اين نوع کلاچ تعويض دنده نسبت به کلاچ مخروطي آسانتر است، زيرا جابجايي پدال در اين حالت کمتر است و همچنين مانند کلاچ مخروطي مشکل قفل شدن در اين حالت وجود ندارد.

معايب : فنرها در اين نوع کلاچ نسبت به حالت مخروطي بايد سختي بيشتري داشته باشند و در نتيجه نيروي فشارنده بزرگتري مورد نياز است.
 

شکل1-4 (الف)اجزا يک کلاچ تک صفحه اي (ب)نمونه يک کلاچ تک صفحه اي با فنر فشاري

کلاچ تک صفحه اي با فنر ديافراگمي (Diaphragm Spring Clutch )

اساس کار اين نوع کلاچها همانند کلاچ تک صفحه اي است با اين تفاوت که در اينجا بجاي فنرهاي پيچشي از فنر ديافراگمي استفاده مي شود؛ اين فنرها در حالت عادي به شکل مخروط ناقص هستند، اما هنگامي که فشرده مي شوند حالت تخت به خود مي گيرند. (شکل1-5)
 

شکل1-5 فنر ديافراگمي و نمونه اي از کلاچ ديافراگمي

 مزايا : به علت ذخيره انرژي در امتداد شعاعي طرح نهايي اين کلاچ در امتداد محوري به مراتب کوچکتر و جمع و جورتر خواهد بود. فنر ديافراگمي در مقايسه با فنرهاي تخت کمتر تحت تاثير نيروي گريز از مرکز قرار مي گيرند، لذا براي استفاده در دورهاي بالاتر مناسب تر مي باشند. در اين طرح فنر ديافراگمي هم بعنوان فنر فشارنده و هم بعنوان قطعه ناخني عمل مي کند، لذا اين قطعات از سيستم حذف شده اند و باعث کاهش وزن کل و سر و صداي سيستم مي شوند. در مورد فنر مارپيچي رابطه نيرو و جابجايي فنر خطي است. لذا با سايش صفحات اصطکاکي، به نسبت مقدار نيروي فشارنده آنها نيز کاهش مي يابد. در حاليکه در مورد فنر ديافراگمي اين رابطه غير خطي بوده و مي توان آن را به نحوي طراحي نمود که حساسيت کمتري به سايش داشته باشد. (شکل1-6)

معايب: نيروي فنر ديافراگمي نسبت فنرهاي پيچشي کمتر است، بنابراين فقط در ماشينهاي سبک مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.
 

شکل1-6 منحني نيرو-جابجايي براي فنرهاي مارپيچي و ديافراگمي

عملکرد اين کلاچ همانند کلاچ تک صفحه اي است با اين تفاوت که در اينجا بجاي يک صفحه کلاچ، به تناسب گشتاور انتقالي مورد نظر از چندين صفحه اصطکاکي استفاده مي شود. (شکل1-7) اين امر باعث مي شود که کلاچ بتواند گشتاور بزرگتري را منتقل کند. بنابراين اين کلاچها بيشتر در خودروهاي سنگين يا خودروهاي مسابقه اي که به انتقال گشتاور بزرگتري نياز دارند، مورد استفاده قرار مي گيرد.
 

شکل1-7 نمونه اي از کلاچ چند صفحه اي

کلاچ نيمه گريز از مرکز (Semi-Centrifugal Clutch )

در اين نوع کلاچها، فنرها براي انتقال گشتاور در سرعتهاي معمولي طراحي مي شوند، در حاليکه در سرعتهاي بالاتر نيروي گريز از مرکز به انتقال گشتاور کمک مي کند. (شکل1-8) در اين کلاچها نيروي گريز از مرکز از طريق وزنه هايي بوجود مي آيد که همراه ساير اجزا دوار کلاچ مي گردند. (شکل1-9)
 

شکل1-8 نمودار نيروي وارده روی صفحه فشارنده در کلاچهای نيمه گريز از مرکز

شکل1-9 مدلي از کلاچ نيمه گريز از مرکز

کلاچ گريز از مرکز (Centrifugal Clutch )

در اين نوع از کلاچها بر خلاف کلاچهاي نيمه گريز از مرکز، تنها از نيروي گريز از مرکز براي اعمال فشار بر روي صفحات و درگير کردن کلاچ استفاده مي شود. از مزاياي اين نوع کلاچ اين است که به پدال کلاچ نيازي ندارد. کنترل کلاچ بصورت اتوماتيک و توسط دورموتور صورت مي گيرد. خودروهايي که از اين کلاچها استفاده مي کنند، توانايي متوقف شدن با دنده درگير را دارند، بدون اينکه خودرو خاموش شود. بنابراين در اين حالت به مهارت کمتري از جانب راننده نياز است.

نمونه اي از اين کلاچها را در شکل1-10 مشاهده مي کنيد. طرز کار اين سيستم بدينگونه است که هنگامي که سرعت خودرو افزايش مي يابد، وزنه A در اثر افزايش نيروي گريز از مرکزبالا مي رود، در نتيجه ميله رابط B سبب اعمال نيرويي به صفحه C مي شود. اين نيرو توسط فنر E به صفحه D منتقل مي شود. صفحه D شامل صفحه اصطکاکي است که توسط اعمال فشار با فلايويل F درگير مي شود. فنر G باعث عدم درگيري کلاچ در سرعتهاي پايين و حدود rpm 500 مي شود. زائده H مقدار نيروي گريز از مرکز را محدود مي کند چرا که وزنه A نهايتاً در اين نقطه متوقف مي شود. نيروي p متناسب با نيروي گريز از مرکز در هر سرعت خاص است. در حاليکه نيروي Q اعمال شده بوسيله فنر G در همه سرعتها ثابت مي باشد. نموداري از نيروي گريز از مرکز را در دورهاي مختلف موتور در شکل1-11 مي توان مشاهده کرد.
 

شکل1-10 اساس کارکلاچ گريز از مرکز

شکل1-11 نمودار نيرو-دور در کلاچهای گريز از مرکز

صفحه کلاچ

 صفحه کلاچ شامل يک توپي، صفحه، فنرهاي صفحه کلاچ و فنرهاي لرزه گير صفحه مي باشد. لنتهاي صفحه کلاچ به فنرهاي صفحه کلاچ اتصال دارند. وقتي کلاچ درگير مي شود، فنرهاي صفحه کلاچ اندکي جمع مي شوند و ضربه ناشي از درگيري را جذب مي کنند.

فنرهاي لرزه گير صفحه يا فنرهاي پيچشي فنرهاي لول کلفتي هستند که روي دايره اي در پيرامون توپي نصب مي شوند. توپي از طريق اين فنرها به حرکت در مي آيد. اين فنرها به کاهش ارتعاشات پيچشي، که ناشي از ضربه هاي توان موتور است کمک مي کند؛ در نتيجه توان بصورت يکنواخت و نرم به جعبه دنده منتقل مي شود. در دو طرف لنتهاي صفحه کلاچ شيارهايي ديده مي شود.در هنگام خلاص شدن کلاچ اين شيارها مانع چسبيدن لنت به چرخ لنگر يا صفحه فشارنده مي شوند. به سبب وجود اين شيارها، ايجاد خلاء بين لنت و چرخ لنگريا صفحه فشارنده و در نتيجه چسبيدن لنت غيرممکن خواهد بود. اين شيارها به خنک کردن لنت نيز کمک مي کنند. (شکل1-12)
 

شکل1-12 نمونه کامل و باز شده صفحه کلاچ

 در نسل اوليه کلاچها جنس لنت را از چرم انتخاب مي کردند. پس از آن لنتهاي بسياري از صفحه کلاچها از پنبه و الياف آزبست (پنبه نسوز) که بهم بافته شده بودند، تشکيل مي شدند. در بعضي از صفحه کلاچها سيم مسي را در لنت مي بافند يا با فشار وارد آن مي کنند تا استحکام بيشتري پيدا کند. اما آزبست آلوده کننده محيط زيست و براي سلامتي زيان آور است. امروزه از مواد ديگري بجاي آنها استفاده مي کنند. Reybestosو Ferodo از بهترين جايگزينها هستند که بعلت ضريب انتقال بالاي حرارت استفاده زيادي از آنها مي شود. از ديگر جايگزينهاي ديگري که امروزه استقبال از آن براي استفاده در لنتهاي ترمز زياد شده آلياژهاي فلز و سراميک هستند که استحکام زيادي در برابر سايش دارند. واضح است که با توجه به جنس مواد بکار رفته در لنت صفحه کلاچ، ضريب اصطکاک صفحه نيز تغيير مي کند. در شکل1-13 نمونه اي از اين ضرايب را براي مواد گوناگون مشاهده مي کنيد.

 
Coefficient of friction 
Material

27/0

37/0

4/0- 5/0

4/0- 35/0 
Leather

Cork

Cotton Fabric

Asbestos – base materials


شکل1-13 ضريب اصطکاک مواد مختلف استفاده شونده در صفحه کلاچ

  کلاچ تر 

ساختار کلي اين کلاچها شبيه کلاچهاي خشک هستند، بجز اينکه در اينجا صفحات اصطکاکي هميشه توسط گردش روغن مرطوب است. اکثر اين نوع کلاچها در کاميونها و ماشينهاي سنگين استفاده مي شود. ساده ترين آن مدل پاششي است که شبيه کلاچ خشک مي باشد؛ بجز نوع ماده اصطکاکي بکار رفته در صفحه کلاچ و استفاده از نازلهايي که براي پاشش روغن از آنها استفاده مي شود. (شکل1-14) اين نوع از کلاچهاي تر فقط در کاميونهاي کوچک کاربرد دارند، جاييکه گشتاور مورد نياز را تنها از طريق يک صفحه مي توان منتقل نمود. در اين حالت به علت حضور روغن روي صفحات اصطکاکي ضريب اصطکاک کاهش مي يابد.


مزايا : روغن دائماً جريان دارد و انتقال حرارت سريعتر صورت مي گيرد. صفحه کلاچ مدت زمان لغزش بيشتري را مي تواند تحمل کند. کلاچ عمر بيشتري خواهد داشت و به تعمير و نگهداري کمتري نياز دارد. درگيري و خلاصي نرمتري خواهد داشت .

 معايب : به علت ضريب اصطکاک کمتر در شرايط يکسان، ظرفيت انتقال گشتاور حدود %35 کاهش مي يابد. به همين دليل صفحه کلاچ اين کلاچها، کمي آج دار ساخته مي شود.

 

 

 

 

 

شکل1-14 کلاچ تر پاششي

عملگرهاي سيستم کلاچ 

عملگر کلاچ بايد به نحوه اي عمل کند که نيروي اندکي را که توسط پاي راننده به پدال وارد مي شود به نيروي بزرگتري تبديل نمايد تا بتواند سبب جابجايي صفحه فشارنده و در نتيجه صفحه کلاچ گردد. انواع مختلف اين عملگرهاي مورد استفاده در کلاچها شامل اهرم بندي مکانيکي، الکترومغناطيس، هيدروليک، الکترونيک و نيوماتيک (خلاء) مي باشند.
 

 اهرم بندي مکانيکي 

در اين نوع از عملگرها بين پدال و انگشتيهاي محرک صفحه فشارنده يک اهرم بندي مکانيکي قرار مي گيرد که عامل انتقال نيرو از پاي راننده به صفحه کلاچ مي باشد. اين نوع ميله بنديها معمولاً نيروي وارده توسط راننده را 10-12 برابر مي کند. نيروي حاصل از کلاچ گيري بلافاصله پس از فشردن کلاچ توسط لنتها احساس نمي شوند، زيرا در آنها حدود 25 ميليمتر خلاصي در نظر گرفته مي شود. (شکل1-15)

در بسياري از خودروها که از سيستمهاي مکانيکي بعنوان عملگر استفاده مي کنند، بجاي سيستم ميله بندي اهرمي از سيم استفاده مي کنند. (شکل1-16) از نظر سازندگان، استفاده از ميله بندي سيمي راحت تر از استفاده از ميله بندي اهرمي است. اکثر ميله بنديهاي سيمي بايد بوسيله دست تنظيم شود، اما ميله بندي سيمي خود تنظيم نيز وجود دارد که در اين نوع به تنظيم مرتب کلاچ نيازي نيست.
 

شکل1-15 اهرم بندي مکانيکي بعنوان عملگر کلاچ

شکل1-16 عملگر سيمی کلاچ

کلاچ هيدروليک  

از کلاچهاي هيدروليک در گيربکسهاي اتوماتيک استفاده مي شود. يک گيربکس به تنهايي تمام اتوماتيک نيست. مگر اينکه شامل مکانيزمي باشد که بتواند بطور اتوماتيک ارتباط موتور و گير بکس را قطع و وصل کند. وسايلي که اين کار را انجام مي دهند کوپلينگ هاي هيدروليکي و مبدلهاي گشتاور هستند. که هر دو گشتاور موتور را به گير بکس منتقل مي کنند. اما مبدل گشتاور قادر به افزايش گشتاور موتور است در حالي که کوپلينگ هيدروليکي اين توانايي را ندارد. 

کوپلينگ هيدروليک

يک کوپلينگ هيدروليکي شامل يک پمپ (ايمپلر) و يک توربين با پره هاي داخلي است که روبروي هم قرار گرفته اند. پمپ بوسيله يک صفحه به فلايويل متصل است و توربين نيز به شافت ورودي گيربکس متصل مي شود. پمپ عضو محرک و توربين عضو متحرک است. (شکل1-21)

پمپ و توربين هر دو در يک محفظه آب بندي شده قرار دارند. روغن بوسيله پمپ داخل گيربکس به داخل محفظه کوپلينگ ارسال مي شود. زماني که ايمپلر بوسيله موتور مي چرخد پره هايش روغن را گرفته و به سوي توربين پمپ مي کند. سيال در داخل کوپلينگ دو مسير را طي مي کند : جريان گردابي و جريان دوراني.

جريان دوراني سيال ، مسير دايره اي است که در نتيجه چرخش ايمپلر ايجاد مي شود. به عبارت ديگر سيال حول دايره اي که محور آن ميل لنگ و محور ورودي گير بکس است جريان مي يابد. از طرفي هنگامي که سيال در مسير دايره اي حرکت مي کند، نيروي گريز از مرکز آن را به سوي کناره هاي ايمپلر پرتاب مي کند. بخاطر انحناء ايمپلر هنگامي که سيال به کناره هاي خروجي ايمپلر مي رسد به دور خود مي چرخد و به سوي توربين جاري مي شود. سپس سيال در يک مسير چرخشي ثانويه که با مسير جريان دوراني اوليه زاويه 90 در جه مي سازد جاري مي شود. جريان روغن در اين مسير را جريان گردابي مي نامند.

سيال در کوپلينگ هيدروليکي بطور همزمان هر دو مسير دوراني و گردابي را مي پيمايد. جريان دوراني که به وسيله ايمپلر ايجاد مي شود گشتاور چرخشي موتور را حمل مي کند. گشتاور بدون جريان گردابي که سيال را از ايمپلر تا توربين حرکت مي دهد نمي تواند به گير بکس منتقل شود. 

نيروي چرخشي پره هاي ايمپلر به صورت ترکيبي از جريان هاي گردابي و چرخشي سيال بر روي پره هاي توربين اعمال مي شود. سيالي که ايمپلر در حال چرخش را ترک مي کند و به سوي توربين جاري مي شود هنگام خروج تنها داراي حرکت گردابي و يا دوراني نيست بلکه داراي ترکيبي از هر دو حرکت است.
 

شکل1-21 اجزا و عملکرد کوپلينگ هيدروليکي

  مسير جريانهاي تر کيب شده يک نيروي برآيند توليد مي کند که از ايمپلر تحت زاويه خاصي به سوي توربين خارج مي شوند. هنگامي که نيروي سيال پرتاب شده به سوي توربين به قدر کافي باشد، توربين مي چرخد و شافت ورودي گيربکس را مي گرداند. (شکل1-22)  
 

 وقتی مردم درباره ی اتومبیل های مسابقه یا اتومبیل های ورزشی با سرعت بالا صحبت می کنند،موضوع توربوشارژرها ظاهر می شود ،توربوشارژرها در موتورهای دیزل بزرگ هم وجود دارند،یک توربوشارژر به طور عمده قدرت موتور را بدون افزایش وزن آن زیاد می کند که مزیت بزرگی است و توربوشارژرها را مهم می کند
 

در این مقاله یاد می گیریم که چطور توربوشارژر قدرت خروجی موتور را افزایش می دهد،همچنین یاد می گیریم پره های سرامیکی و یاطاقان های ساچمه ای چطور به توربوشارژر کمک می کنند تا وظیفه اش را بهتر انجام دهد

 

توربوشارژرها یک نوع سیستم مکش هوا هستند که جریان هوای ورودی به موتور را فشرده می کنند،مزیت این سیستم این است که به موتور اجازه می دهد هوای بیشتری به سیلندر وارد کند و هوای بیشتر به معنی سوخت بیشتر است،بنابر این انرژی بیشتری از هر انفجار به دست می آید،یک موتور با توربو شارژر در کل قذرت بیشتری از یک موتور مشابه بدون تورربوشارژر دارد،یعنی توربوشارژر نسبت قدرت به وزن موتور را افزایش می دهد

 

برای رسیدن به این تقویت فشار،توربوشارژر از جریان خروجی اگزوز برای چرخاندن یک توربین استفاده می کند که خود یک پمپ هوا را می چرخاند،توربین در توربوشارژر با سرعتی بالغ بر ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه می چرخد که ٣٠ برابر سریع تر از دور موتور است،چون تئربین به اگزوز چسبیده دما در آن خیلی بالاست


اصول

راه قطعی برای بدست آوردن قدرت بیشتر از موتور افزایش مقدار هوا و سوختی است که می سوزد،یک راه برای انجام این کار اضافه کردن یا بزرگتر کردن سیلندرهاست،بعضی مواقع این تغییرات شدنی نیست،یک توربوشارژر ساده تر است
 

توربوشارژرها با فشرده کردن هوا به موتور اجازه می دهند سوخت و هوای بیشتری بسوزاند،فشار نسبی ایجاد شده توسط توربوشارژر بین ٦تا ٨ پوند بر اینچ مربع است،از آن جایی که فشار جو در سطح دریا ٧/١٤ پوند بر اینچ مربع است می توانید بفهمید که حدود ٥٠٪ هوای بیشتری وارد موتور می شود،بنابراین می توان انتظار داشت ٥٠٪ قدرت بیشتری بدست آید،اما توربوشارژر کاملا ایده آل نیست و بین ٣٠ تا ٤٠ درصد بهبود در قدرت موتور مشاهده می شود

یکی از دلایل عدم کارایی این است که انرژی چرخاندن توربین از اگزوز گرفته می شود و وجود یک توربین در اگزوز مقاومت در برابر خروج دود را افزایش می دهد،و این یعنی در مرحله ی خروج دود،موتور باید دود را با فشار بیشتری خارج کند در نتیجه کمی از قدرت سیلندری که در مرحله ی انفجار قرار دارد کاسته می شود 

در ارتفاعات

توربوشارژرها در ارتفاعات که چگالی هوا کم است به موتور کمک می کنند،موتورهای معمولی در ارتفاعات با کاهش قدرت مواجه می شوند چون موتور جرم کمتری از هوا را دریافت می کند،یک موتور با توربوشارژر ممکن است با کاهش قدرت روبرو شود اما این کاهش قدرت خیلی کمتر است چون هوای رقیق تر راحت تر پمپ می شود

 

خودروهای قدیمی با کاربراتور به صورت خودکار مقدار سوخت را افزایش می دهند تا مناسب افزایش هوای ورودی شود،خودروهای مدرن با انژکتور نیز این کار را انجام می دهند،سیستم انژکتور بر مبنای سنسورهای اکسیژن در اگزوز کار می کنند تا نعیین کنند که نسبت سوخت و هوا درست است یا نه بنابراین در این سیستم نیز اگر توربوشارژر اضافه شود مقدار سوخت ورودی خود به خود افزایش می یابد

اگر یک توربوشارژر با فشار بالا به یک خودروی انژکتوری اضافه شود ممکن است کنترل کننده ی انژکتور اجازه ی ورود سوخت زیاد را ندهد ویا پمپ بنزین و تزریق کننده ها توانلیی رساندن این مقدار سوخت را نداشته باشند،در این حالت باید تغییرات دیگری اجرا شود تا بتوان از توربوشارژر استفاده کرد


چگونه کار می کند؟


توربوشارژر به خروجی اگزوز موتور متصل شده است،گازهای خروجی از سیلندر توربین را می چرخانند که شبیه یک توربین گازی است،توربین توسط یک محور به کمپرسور که بین فیلتر هوا و لوله های ورودی هوا واقع شده متصل می شود،کمپرسور هوای ورودی به پیستون را فشرده می کند

 
 

گازهای خروجی از بین پره های توربین عبور می کنند و آن را می چرخانند،هر چه گازهای بیشتری خارج شود توربین سریع تر می چرخد

در طرف دیگر محوری که به توربین متصل است کمپرسور هوا را به سیلندر ها پمپ می کند،کمپرسور یک پمپ از نوع گریز از مرکز است که هوا را از مرکز پره ها می کشد و به بیرون پمپ می کند

 برای رسیدن به سرعت ١٥٠٫٠٠٠ دور در دقیقه محور توربین باید به دقت پشتیبانی شود،اکثر یاطاقان در این سرعت خراب می شوند بنابراین بیشتر توربوشارژرها از یاطاقان های مایع استفاده می کنند،این نوع یاطاقان محور را روی لایه ی نازکی از روغن که به طور پیوسته به دور محور پمپ می شود نگه می دارد،این نوع یاطاقان دو مزیت دارد،یک اینکه محور و سایر قسمت های توربوشارژر را خنک نگه می دارد،دوم اینکه محور بدون اصطکاک چندانی می چرخد


تقویت فشار بیش از اندازه


با هوای فشرده ای که توسط توربوشارژر به سیلندر پمپ می شود و فشرده شدن بیشتر توشط حرکت پیستون خطر ضربه زدن موتور وجود دارد چون وقتی شما هوا را فشرده می کنید دمای آن افزایش می یابد این دما ممکن است آنقدر افزایش یابد که سوخت قبل از جرقه زدن شمع ها و در زمان نا مناسب بسوزد که این باعث کوبش موتور می شود،خودرو های دارای توربوشارژر اغلب باید از سوختی با درجه اکتان بالاتر استفاده کنند تا موتور ضربه نزند،اگر فشار واقعا بالا باشد باید نسبت تراکم موتور کاهش یابد تا کوبش نداشته باشد

ملاحظات طراحی  

یکی از مشکلات اصلی توربوشارژرها این است که وقتی پدال گاز را فشار می دهید بلافاصله قدرت موتور را تقویت نمی کنند و چند ثانیه ای طول می کشد تا توربین به سرعت مورد نظر برسد.این باعث می شود وقتی گاز می دهید تاخیری را احساس کنید.در ضمن وقتی توربو شارژر حرکت کرد خیزشی در خودرو ایجاد می شود.

یک راه برای کم کردن تاخیر توربوشارژر کم کردن اینرسی دورانی اجزای چرخنده ی آن است.اساسا به کمک کم کردن وزن آن.این باعث می شود توربین و کمپرسور سریع تر سرعت بگیرند و زود تر تقویت کنند.یک راه مسلم برای کاهش اینرسی کوچکتر کردن توربوشارژر است.یک توربوشارژر کوچکتر زودتر و در دور موتورهای پایین تر عمل تقویت را انجام می دهد اما نمی تواند در دور موتورهای بالاتر که حجم زیادی از هوا به موتور می رود تقویت زیادی انجام دهد.همچنین خطر چرخش بسیار سریع در دور موتورهای بالا که گازهای خروجی زیادی از توربین می گذرد نیز وجود دارد.

یک توربوشارژر بزرگ می تواند در دور موتورهای بالا تقویت زیادی انجام دهد اما به خاطر زمان زیادی که برای شتاب گرفتن توربین و کمپرسور سنگین تر آن لازم است تاخیر زیادی دارد.خوشبختانه چندین ایده برای غلبه بر این چالش وجود دارد.

بیشتر توربوشارژر ها یک دریچه ی هدر دارند که اجازه می دهد از توربوشارژرها ی کوچکتری برای کاهش تاخیر استفاده شود،در حالی که نمی گذارد در دور موتور های خیلی بالا خیلی سریع بچرخد.دریچه هدر سوپاپی است که اجازه می دهد گازهای اگزوز از گذرگاه جنبی از کنار پره های توربین عبور کند.

دریچه هدر فشار را حس می کند و اگر فشار خیلی زیاد شود که نشانه چرخش زیاد توربین است،مقداری از گازهای اگزوز را از کنار پره های توربین خارج می کند تا سرعت چرخش کمتر شود.

بعضی توربوشارژر ها از یاتاقان های ساچمه ای بجای یاتاقان های روغنی استفاده می کنند،اما اینها یاتاقان های ساچمه ای معمولی نیستند بلکه یاتاقان های فوق دقیقی هستند که از مواد پیشرفته ای ساخته شده اند تا در سرعت و دمای توربو شارژر کار کنند.این یاتاقان ها به محور توربین اجازه می دهند با اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان های روغنی بچرخند،همچنین اجازه می دهند از محور کوچکتر و سبک تری استفاده شود که این باعث کاهش تاخیر می شود.

پره های سرامیکی توربین از پره های فولادی سبک تر اند که این باز هم باعث می شود توربین زودتر شتاب گرفته و زمان تاخیر کمتر شود.

بعضی موتور ها از دو توربوشارژر در دو اندازه استفاده می کنند.توربو شارژر کوچکتر زودتر می چرخد و تاخیر را کم می کند در حالی که بزرگتر در دور موتور های بالا تر تقویت فشار بیشتری ایجاد می کند.

وقتی هوا فشرده شود،گرم می شود و وقتی گرم شود منبسط می شود.بنا بر این بخشی از تقویت فشار توربوشارژر ناشی از گرم شدن هوا قبل از ورود به موتور است،برای افزایش قدرت موتور باید مولکول های بیشتری وارد سیلندر شوند نه لزوما فشار بیشتر.
 

یک سرد کننده میانی یا خنک کننده هوا جزئی اضافی است که بعضی مواقع شبیه رادیاتور است و هوا از داخل و خارج آن عبور می کند.هوای ورودی به موتور از گذرگاه داخل خنک کننده عبور می کند در حالی که هوای خنک تر از خارج توسط پروانه موتور به پره های خنک کننده دمیده می شود.

خنک کننده میانی قدرت موتور را افزایش می دهد زیرا هوای فشرده خارج شده از کمپرسور را پیش از ورود به موتور خنک می کند این بدان معنی است که اگر توربوشارژر در فشار ۷ psi کار کند خنک کننده میانی هوای خنک تر با این فشار را وارد موتور می کند که چگال تر بوده و مولکول های بیشتری نسبت به هوای گرم دارد.

 

 اگر تا به حال کاپوت ماشین خود را باز کرده باشید،احتمالا بوستر ترمز را دیده اید.قوطی گرد سیاه رنگی که در پشت موتور و معمولا طرف راننده قرار گرفته است.

در گذشته،وقتی بیشتر خودرو ها ترمز طبلی داشتند نیازی به بوستر ترمز نبود ،ترمز های طبلی به طور طبیعی بخشی از نیروی مورد نیاز خود را فراهم می کنند، اما از آنجایی که امروزه بیشتر خودرو ها ترمز دیسکی دارند(حداقل در چرخ های جلو) بوستر ترمز اهمیت بیشتری دارد.بدون این وسیله رانندگانی با پاهای خسته خواهیم داشت!

بوستر ترمز از خلا تولید شده توسط موتور استفاده می کند تا نیروی وارد شده به سیلندر اصلی ترمز توسط پای شما را چند برابر کند.در این مقاله به درون این قوطی سیاه نگاهی خواهیم انداخت.

بوستر خلا

 بوستر خلا قوطی فلزی است که شامل یک سوپاپ هوشمندانه ویک دیافراگم است.میله ای که از مرکز قوطی می گذرد از یک سو به پیستون سیلندر اصلی و از سوی دیگر به پدال متصل است.
 

یکی دیگر از بخش های اصلی بوستر،سوپاپ یکطرفه است

 عکس بالا سوپاپ یک طرفه را نشان می دهد که به هوا فقط اجازه به بیرون کشیده شدن از بوستر را می دهد.اگر موتور خاموش باشد یا نشتی درلوله های بوستر ایجاد شود سوپاپ یک طرفه اجازه ورود هوا به بوستر را نمی دهد.این مهم است چون بوستر خلا باید بتواند تا چندین بار پس از خاموش شدن موتور نیروی وارده به پدال را تقویت کند(بی شک نمی خواهید وقتی در بزرگراه بنزین تمام کردید ترمز هایتان را از دست بدهید!) در بخش بعد خواهیم دید که بوستر ترمز چگونه کار می کند .

شیوه کار بوستر

بوستر خلا طراحی زیبا و ساده ای دارد.این قطعه نیاز به منبع خلا ای دارد تا بتواند کار کند.در خودرو های بنزینی موتور خلا مناسبی را برای بوستر ایجاد می کند. اگر لوله ای را به محل مناسبی از موتور متصل کنید می توان هوا را به بیرون از محفظه کشید و خلا نسبی ای ایجاد نمود؛اما از آنجایی که موتور های دیزل نمی توانند خلا مناسبی ایجاد کنند در خودرو های دیزلی باید از پمپ خلا مجزایی استفاده کرد.


در خودرو هایی با بوستر خلا، پدال ترمز میله ای که از میان بوستر به سیلندر اصلی متصل می شود را فشار می دهد.موتور خلا نسبی را در هر دو سوی دیافراگم ایجاد می کند.هنگامی که پدال را فشار می دهید میله سوپاپی را باز می کند که به هوای بیرون اجازه ی ورود به پشت دیافراگم را می دهد در حالیکه سمت دیگر دیافراگم خلا می ماند.به این ترتیب فشار وارده بر یک سوی دیافراگم بیشتر می شود که این به فشرده شدن پیستون در سیلندر اصلی کمک می کند

هنگامی که پدال رها می شود ارتباط هوای بیرون با پشت دیافراگم قطع شده و دو سوی دیافراگم به هم مرتبط می شوند.در نتیجه در هر دو سوی دیافراگم خلا ایجاد می شود و همه ی شرایط به حالت اولیه باز می گردد
 

 

اگر تا به حال صدای موتور بدون صدا خفه کن را شنیده باشید می دانید که یک صدا خفه کن تا چه حد روی صدا تاثیر دارد.درون آن تعدادی مجرای ساده با سوراخ هایی روی آن وجود دارد.این مجرا ها و محفظه ها به خوبی یک ساز موسیقی تنظیم شده اند.طوری طراحی شده اند تا امواج صدای تولید شده توسط موتور را به نحوی بازتاب کنند که تا حدی یکدیگر را خنثی کنند.
 

صدا خفه کن ها از چند فناوری جالب استفاده می کنند تا صدا را کم کنند. در این مقاله به درون یک صداخفه کن نگاه می کنیم و در باره ی اصول کار آن یاد می گیریم .

اما در ابتدا باید کمی درباره ی صدا بدانیم

صدا از کجا می آید؟  

صدا یک موج فشار است که از نوسان فشار هوا تولید می شود. این تپش ها در هوا با سرعت صوت حرکت می کنند

در یک موتور تپش ها وقتی بوجود می آیند که سوپاپ خروجی باز می شود و جریان گاز فشرده ناگهان وارد سیستم اگزوز می شود . مولکول های این گاز با مولکول های کم فشار درون لوله برخورد می کنند و آنها را فشرده تر می کنند این مولکول های فشرده به نوبه خود مولکول های مجاور را فشرده می کنند و خود کم فشار می شوند،بدین ترتیب موج صدا خیلی سریع تر از جریان گاز در لوله حرکت می کند

وقتی نوسانات فشار به گوش شما می رسد، پرده گوش می لرزد و مغز شما این لرزش را به عنوان صدا درک می کند

دو مشخصه ی اصلی موج تعیین می کند که ما صدا را چطور درک کنیم

● بسامد امواج صدا: بسامد بیشتر به این معنی است که فشار هوا سریع تر تغییر می کند هرچه موتور سریع تر کار کند،صدای زیر تری می شنویم و تغییرات کند تر صدای بم تری تولید می کند

● سطح فشار هوا : دامنه ی امواج بلندی صدا را تعیین می کند امواج صدایی با دامنه بیشتر ، پرده گوش ما را بیشتر حرکت می دهند و ما صدای بلندتری را درک می کنیم.

می توان دو یا چند موج صدا را به هم اضافه کرد و صدای کمتری بدست آورد،ببینیم چگونه.

چگونه می توان صدا را خنثی کرد؟  

نکته اصلی درباره امواج صدا این است که صدای شنیده شده توسط گوش جمع تمام امواج صوتی است که در یک لحظه به گوش می رسد. وقتی به یک گروه موسیقی گوش می دهید،اگرچه چندین منبع صدای مشخص را می شنوید،اما موج های فشاری که پرده گوش را تحریک می کنند،با هم جمع می شوند بنا بر این پرده گوش در هر لحظه فقط یک فشار را حس می کند

نکته جالب این است که می توان موج صدایی تولید کرد که دقیقا مخالف موج دیگر باشد،این اساس کار گوشی های از بین برنده ی سر و صدا است که احتمالا دیده اید. به پویا نمایی پایین نگاه کنید هر دو موج صدا صوت خالص اند اگر دو موج هم فاز باشند با هم جمع شده و موجی با همان بسامد قبلی اما دامنه دو برابر را تولید می کنند به این،تداخل سازنده می گویند اما اگر دو موج دقیقا در فاز مخالف باشند،با هم جمع شده و صفر می شوند به این،تداخل ویرانگرمی گویند.در لحظه ای که موج اول در فشار بیشینه خود است دومی در کمینه است.اگر هردوی این موجها پرده گوش را در یک زمان تحریک کنند چیزی نخواهید شنید چون این دو موج همیشه یکدیگر را خنثی می کنند.
 

در بخش بعد خواهیم دید که صدا خفه کن چگونه طراحی می شود تا امواجی را تولید کند که تا جایی که ممکن است باعث تداخل ویرانگر شوند

درون یک صدا خفه کن

در یک صدا خفه کن دسته ای مجرا وجود دارد این مجراها طوری طراحی شده اند که امواج را به شیوه ای بازتاب کنند که با هم تداخل و یکدیگر را خنثی کنند به درون این صدا خفه کن نگاه کنید:
 

گاز های اگزوز و امواج صدا از مجرای مرکزی وارد می شوند،این امواج به دیواره ی انتهایی برخورد کرده و از یک سوراخ به قسمت اصلی صدا خفه کن بر می گردند سپس از بین سوراخهایی وارد لوله دیگر شده و از آنجا خارج می شوند.

محفظه ای که تشدید کننده نامیده می شود با یک سوراخ به محفظه ی اول وصل شده است تشدید کننده حجم مشخص و طول معینی دارد تا موجی تولید کند که صدا هایی با بسامد مشخص را خنثی کند چگونه این کار انجام می شود ،بیایید نگاهی نزدیکتر بیاندازیم.

تشدید کننده  

وقتی یک موج به سوراخ برخورد می کند بخشی از آن وارد محفظه می شود و بخش دیگری بازتاب می شود.موجی که وارد محفظه می شود به دیواره ی انتهایی صدا خفه کن برخورد می کند و به طرف خارج سوراخ برگردانده می شود.طول این محفظه طوری محاسبه شده که این موج دقیقا بعد از بازتاب موج بعدی از دیواره ی خارجی محفظه،از سوراخ خارج شود.در حالت ایده آل بخش پر فشار موجی که از محفظه خارج شده با بخش کم فشار موجی که از دیواره ی خارجی محفظه بازتاب شده تداخل کرده و این دو موج یکدیگر را خنثی می کنند.

پویا نمایی زیر نشان می دهد که چگونه تشدید کننده در یک صدا خفه کن ساده شده کار می کند.
 

در واقعیت صدایی که از موتور می آید ترکیبی از بسامدهای مختلف است و چون بیشتر این بسامد ها به دور موتور بستگی دارد صدای موتور تقریبا هیچ وقت در بسامد مناسب برای این اتفاق نیست.تشدید کننده طوری طراحی شده تا در بازه ی بسامدی که موتور بیشترین سر و صدا را تولید می کند بهترین عملکرد را داشته باشد اما حتی اگر بسامد، دقیقا برابر با آنچه تشدید کننده برای آن ساخته شده،نباشد باز هم کمی تداخل ویرانگر رخ می دهد 

برخی خودرو ها به ویژه خودرو های تجملی که در آن ها صدای کم خصوصیت مهمی است جز دیگری در اگزوز دارند که شبیه یک صدا خفه کن است اما یک تشدید کننده است.این وسیله دقیقا شبیه محفظه ی تشدید کننده در صدا خفه کن کار می کند.ابعاد آن طوری محاسبه شده که امواج بازتاب شده توسط تشدید کننده بسامدهای معینی را در اگزوز خنثی کنند.

مشخصه های دیگری نیز در صدا خفه کن وجود دارد که به آن کمک می کند با روش های مختلف صدا را کم کند.بدنه ی صدا خفه کن از سه لایه تشکیل شده است.دو لایه نازک فلزی با یک لایه ی کلفت تر و تا حدی عایق صوتی که بین آن دو قرار داده می شود.این به بدنه ی صدا خفه کن اجازه می دهد تا کمی از تپش های فشار را جذب کند.همچنین لوله های ورودی و خروجی که وارد محفظه ی اصلی می شوند سوراخ سوراخ شده اند تا هزاران تپش کوچک فشار در محفظه ی اصلی ایجاد شود که علاوه بر جذب صدا توسط بدنه ی صدا خفه کن یکدیگر را تا حدی خنثی کنند

فشار برگشتی و سایر گونه های صدا خفه کن

  

 

 یکی از مشخصه های مهم صدا خفه کن فشار برگشتی است.صدا خفه کن هایی که در بخش قبل دیدیم به خاطر وجود مجرا ها و سوراخ هایی که گازهای خروجی باید از آن عبور کند فشار برگشتی زیادی تولید می کنند و این کمی از توان موتور می کاهد.

 
 

اگزوز یک خودروی مسابقات NASCAR :در اینجا صدا خفه کنی 

وجود ندارد چون کم بودن فشار برگشتی مهم است

 

 گونه های دیگری از صدا خفه کن وجود دارد که فشار برگشتی کمی تولید می کنند.یک نوع که بعضی مواقع بسته ی شیشه نامیده می شود فقط از جذب کننده ها برای کم کردن صدا استفاده می کنند.در صدا خفه کن هایی مثل این،گازهای خروجی مستقیما از یک لوله که سوراخ سوراخ شده عبور می کنند.این لوله با لایه ای از شیشه عایق کاری شده که بیشتر تپش های فشار را جذب می کند.یک روکش فولادی این عایق را می پوشاند.
 

این صدا خفه کن ها مقاومت خیلی کمتری در برابر خروج دود دارند اما صدا را به خوبی صدا خفه کن های معمولی کم نمی کنند.

صدا خفه کن های فعال

چند تجربه ی استفاده از صدا خفه کن های فعال به خصوص در ژنراتور های صنعتی وجود داشته است.این سیستم ها دسته ای از میکروفون ها و بلند گو ها را با هم ترکیب می کنند.

بلند گو در یک لوله که دور اگزوز پیچیده شده قرار گرفته است طوری که صدای موتوردراگزوز در راستای صدای بلندگو حرکت می کند.یک رایانه میکروفون هایی که قبل و بعد از بلند گو قرار گرفته اند را بررسی می کند.با دانستن چیز هایی در باره ی شکل و طول لوله ها،رایانه می تواند سیگنالی را برای تحریک بلند گو ایجاد کند.این سیستم می تواند بیشتر صدایی که از منبع می آید را خنثی کند.میکروفونی که بعد از بلندگو قرار دارد به رایانه اجازه می دهد بفهمد تا چه اندازه خوب کار می کند و در صورت نیاز تنظیماتی را انجام دهد.

 

 عبارت اسب بخار توسط جیمز وات(١۸١٩- ١۷٣۶) ابداع شد. بیشتر شهرت او به خاطر کارهایش برای بهبود ماشین بخار است.همچنین ما هر وقت از لامپ های ١۰۰ واتی حرف می زنیم به یاد او می افتیم.
 

 داستان از آن جا شروع شد که وات در یک معدن زغال سنگ با اسب هایی که زغال سنگ بلند می کردند کار می کرد و راهی می خواست تا بتواند در باره ی توان هر یک از این اسب ها صحبت کند.او دریافت که به طور میانگین، یک اسب معدن می تواند ۲۲۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٣۰ کیلوژول) کار را در یک دقیقه انجام دهد.سپس او این عدد را ۵۰ درصد افزایش داد و اسب بخار را ٣٣۰۰۰ پوند-فوت (حدود ٤۵ کیلوژول) انرژی در یک دقیقه قرار داد.این یک واحد دلخواه بود که پس از گذشت قرن ها،امروزه در خودرو ها،ماشین ها ی چمن زنی ، اره برقی ها و در بعضی جارو برقی ها به کار می رود.

مفهوم اسب بخار این است: به نظر وات،یک اسب می تواند در هر دقیقه ٣٣۰۰۰ پوند-فوت کار انجام دهد.پس اسبی را در نظر بگیرید که مانند شکل بالا در حال بالا کشیدن زغال از معدن است.اسبی که یک اسب بخار توان دارد می تواند ٣٣۰ پوند(١۵۰ کیلوگرم) زغال را در مدت یک دقیقه ١۰۰ فوت(٣۰ متر) بالا بکشد.و یا ٣٣ پوند(١۵ کیلوگرم) را در یک دقیقه ١۰۰۰ فوت(٣۰۰ متر) و...

شما می توانید ترکیب های متفاوتی از وزن و جابه جایی در یک دقیقه را در نظر بگیرید و تا زمانی که حاصل ضرب آنها ٣٣۰۰۰ شود،یک اسب بخار خواهید داشت.

ممکن است فکر کنید نمی توان ٣٣۰۰۰ پوند(١۵ تن) زغال را در یک سطل ریخت و از اسب خواست آن را در مدت یک دقیقه،١ فوت (٣۰ سانتی متر) جا به جا کند چون اسب نمی تواند چنین بار سنگینی را تکان دهد.همچنین ممکن است فکر کنید نمی توان ١ پوند(٤۵۰ گرم) زغال را در یک سطل گذاشت و از اسب خواست در مدت یک دقیقه آن را ٣٣۰۰۰ فوت(١۰ کیلومتر) جا به جا کند،زیرا در این حالت سرعت اسب باید ٣۷۵ مایل در ساعت(۶۰٣ کیلومتر در ساعت) باشد که ممکن نیست.اگر مطلب قرقره و طناب چگونه کار می کند را خوانده باشید،می دانید که با یک مجموعه از قرقره ها می توان نسبت جا به جایی و وزن را عوض کرد.پس می توان آرایشی از قرقره ها را درست کرد به نحوی که با سرعت و بار مناسب اسب هماهنگ باشد و مهم نیست چه باری در سطل است.

اسب بخار می تواند به واحد های دیگر هم تبدیل شود:

●یک اسب بخار برابر با ۷٤۶ وات است.پس اگر یک اسب را به چرخی وصل کنیم تا آن را بچرخاند با آن چرخ می توان مولد برقی را به کار انداخت که ۷٤۶ وات توان تولید می کند.

●انرژی حاصل از یک اسب بخار در مدت یک ساعت برابر ۲۵٤۵BTU است که هر BTU انرژی مورد نیاز برای بالا بردن دمای یک پوند آب به اندازه ی یک درجه ی فارنهایت است.

●یک BTU برابر ١۰۵۵ ژول،یا ۲۵۲ گرم-کالری ویا ۲۵۲/۰ کالری غذایی است.یک اسب احتمالا ۶٤١ کالری غذایی را در یک ساعت می سوزاند.

 

اندازه گیری اسب بخار:

اگر بخواهید توان یک موتور را بدانید،باید موتور را به یک توان سنج (Dynamometer) وصل کنید. توان سنج باری را روی موتور قرار می دهد و توانی را که موتور در برابر بار تولید می کند را اندازه می گیرد.

ایده ی طرز کار توان سنج را می توان به این صورت درک کرد:تصور کنید موتوری را روشن کردید.و بدون آنکه باری روی آن باشد پدال گاز را فشار می دهید.در این جالت موتور آن قدر سریع می چرخد که از هم می پاشد. که این مناسب نیست بنابراین با یک توان سنج باری را بر موتور قرار می دهید و باری را که موتور در دور های مختلف می تواند تحمل کند را اندازه می گیرید.باید توان سنجی را به موتور وصل کنید،گاز دهید و با توان سنج بار روی موتور را تغییر دهید تا دور موتور مثلا روی ۷۰۰۰ دور بر دقیقه ثابت بماند.و در این دور،باری را که موتور می تواند تحمل کند را ثبت می کنید. سپس بار را زیاد تر کنید تا دور موتور مثلا به ۶۵۰۰ کاهش یابد و دوباره بار متناظر با این دور را ثبت کنید.و به همین ترتیب ادامه دهید.همچنین می توانید همین کارها را از ۵۰۰ و ١۰۰۰ دور به بالا انجام دهید.چیزی که توان سنج اندازه می گیرد در واقع گشتاور پیچشی است و برای تبدیل آن به اسب بخار باید گشتاور را در دور موتور ضرب کنید.

 رسم نمودار توان:

اگر نمودار توان یک موتور( بر حسب اسب بخار) در برابر دور موتور را رسم کنید ،چیزی که در نهایت به دست می آید منحنی توان موتور است.یک نمونه منحنی توان یک موتور با عملکرد بالا شبیه نمودار زیر است.(این منحنی مربوط به موتور ٣۰۰ اسب بخاری میتسوبیشی دو توربوشارژره است)
 

چنین نموداری نشان می دهد که هر موتوری یک توان بیشینه دارد.(دور موتوری که در آن توان خروجی موتور بیشینه است).همچنین یک موتوردر یک دور خاص،گشتاور بیشینه ای دارد.شما معمولا چنین چیزی را در مجلات و نشریات می بینید: rpm ۶۵۰۰ hp@٣۲۰ ، rpm۵۰۰۰lb-ft@ ۲٩۰ (مربوط به 1999 Shelby Series 1)

وقتی می گویند موتوری گشتاورآخر پایینی دارد یعنی بیشینه ی گشتاور در دور موتورهای نسبتا پایین(مثلا ۲۰۰۰ یا ٣۰۰۰ دور) رخ می دهد.

چیز دیگری که در منحنی توان یک خودرو دیده می شود جایی است که توان بیشینه رخ می دهد.وقتی سعی می کنید به سرعت شتاب بگیرید می خواهید موتور را نزدیک توان بیشینه نگه دارید و به همین خاطر دنده را کم می کنید تا دور موتور زیاد شود و به توان بیشینه نزدیک شوید.وقتی می خواهید از پشت چراغ قرمز شروع به حرکت کنید گاز می دهید تا دور موتور بالا رود و به توان بیشینه نزدیک شوید آنگاه کلاچ را رها می کنید تا توان زیادی به چرخ ها منتقل شود.

 توان در خودرو هایی با عملکرد بالا:

خودرویی با عملکرد بالا نامیده می شود که نسبت به وزنش توان زیادی داشته باشد.هرچه وزن بیشتر باشد توان بیشتری برای شتاب دادن به خودرو لازم است.برای توان مشخصی باید وزن را کاهش داد تا شتاب زیاد تر شود.

جدول زیر توان و وزن چند خودرو با عملکرد بالا (و یک خودرو با عملکرد پایین)را نشان می دهد.در این جدول می توانید توان بیشینه،وزن،نسبت توان به وزن،زمان لازم برای رسیدن سرعت از صفر به ۶۰ مایل در ساعت(٩۷ کیلومتر در ساعت) و قیمت خودرو را ببینید.
 

می توانید رابطه ی واضحی بین نسبت توان به وزن و زمان صفر تا ۶۰ خودرو ببینید.معمولا نسبت بیشتر نشان دهنده ی خودرو ی سریع تر است.جالب است که رابطه ی کمتری بین سرعت و قیمت خودرو وجود دارد.به نظر می رسد دوج وایپردر این جدول قیمت خوبی دارد!

اگر خودروی سریع تری می خواهید در واقع نسبت توان به وزن بیشتری می خواهید پس اولین کار خالی کردن صندوق عقب است.