سيستم هيل بورن

 در سال 1945 يك سيستم انژكتوري توسط يك آمريكايي به نام “ استوارت هيل بورن” براي اتومبيل فورد ساخته شد . به طوري كه اين سيستم فاقد هر گونه نوآوري بود . اما امتياز آن كيفيت ساخت آن بود و در مقايسه با معروف ترين انواع كاربوراتوري آن زمان كه اتسرومبورگ نام داشت به مراتب كارآيي بهتري داشت . فقط يكي از نقاط ضعف سيستم هيل بورن اين بود كه تمامي سوختي كه از پمپ انژكتور به داخل كانال هاي ارتباطي پاشيده مي شد به داخل موتور راه پيدا نمي كرد . فشار در داخل نازل هاي سيستم تزريق از طريق دو كانال ارتباطي نازك و باريك در حد متوسط تنظيم شده و مقدار اضافي بنزيني كه از نازل پمپ پاشيده مي شود از طريق اين دو كانال به باك بنزين برگردانده مي شود . در راه بازگشت ميزان اضافي سوخت پاشيده شده يك دريچه كوچك قرار دارد كه در هنگام به اصطلاح تخت گاز كردن بخشي از اين سوخت برگردانده شده از طريق اين دريچه مورد استفاده قرار گرفته تا مخلوط سوخت مورد نياز حاصل شود . بعد از ورود طرح هيل بورن به بازار اظهار شد كه چنين طرح سيستم تزريق سوختي براي استفاده در موتورهاي خياباني مناسب نيست . حقيقت اين بود كه اين طرح به طور كلي طرحي مناسب براي اتومبيل هاي موتور بنزيني نبود .

سيستم روچستر :

بعد از چندي كمپاني جنرال موتورز سيستم انژكتوري روچستر را به عنوان جانشين براي كاربوراتورهاي چهار دهنه خود معرفي كرد كه متأسفانه اين سيستم نتوانست باعث به وجود آمدن نيروي توليدي بيشتري براي موتورها شود . اما اظهار مي شود كه اتومبيل با چنين سيستمي از شتاب بهتري برخوردار است . سيستم روچستر تا حدودي مشابه سيستم هيل بورن بود و در اين سيستم تنظيم جريان سوخت با تغيير فشار سوخت انجام مي گرفت .

متأسفانه براي روچستر و جنرال موتورز ، مشكلات سوخت رساني در هنگام آهسته كار كردن موتور توسط مهندسين حل نگرديد و نازل هاي اسپري كننده تا حدودي در اين كار مؤثر بودند و اين حقيقت را مي شد از رنگ سياهي كه از اگزوز اين گونه اتومبيل متصاعد مي شد ، دريافت . كمپاني معظم بوش آلمان توانست تا حد زيادي مشكل قطرات سوخت را مرتفع كند با ابداع سيستم K-Jetronic مشكلات به طرز چشمگيري برطرف شد . اين سيستم داراي توانايي و قابليت بالايي بوده ولي در مقايسه با ساير سيستم هاي انژكتوري گران مي باشد . برنامه تدارك و تنظيم ميزان سوخت در سيستم K-Jetronic بسيار پيچيده مي باشد .

اساس كار سيستم K-Jetronic  :

 اين سيستم با تزريق دائم بوده و اندازه گيري سوخت در آن بطور مستقيم با جريان هواي مصرفي موتور انجام مي شود . در اين سيستم پمپ عامل جريان يافتن سوخت ، حجم هواي عبوري به موتور بوده و سيستم محرك مكانيكي نيست . نظر به اين كه هواي مصرفي موتور بطور مستقيم قابل اندازه گيري و كنترل ميباشد ، طرح K-Jetronic براي كنترل گازهاي خروجي اگزوز و استفاده از پس سوز نيز بسيار مناسب است . هواي مصرفي موتور پس از عبور از فيلتر هوا به صفحه اندازه گير هوا برخورد مي كند و آنرا به حركت در مي آورد . با حركت صفحه اندازه گير ، اهرم آن قرقره سوپاپ سوخت را حركت داده و معبري از سوخت را متناسب با حجم هوا به موتور باز مي كند . سوخت از باك توسط پمپ الكتريكي به آكومولاتور مي رسد ، پس از ذخيره سازي در آن كه براي نوسان گيري ضربان هاي سوخت ضروري است ، به فيلتر رسيده و سپس وارد قسمت توزيع كننده مي شود .

يك رگلاتور اوليه در قسمت توزيع كننده فشار سوخت را در مقدار ثابتي نگه مي دارد و از برگشت سوخت اضافي به باك و يا ارسال بيش از حد به موتور جلوگيري مي كند .

واحد اندازه گير هوا :

واحد اندازه گير هوا شامل يك محفظه مخروطي است كه در ميان آن يك صفحه اي متصل به اهرم قرار گرفته است . تعادل وزني صفحه واهرم را يك وزنه عهده دار است . اين تعادل در حالت خاموش بودن موتور مي باشد و در هنگام روشن بودن موتور به نسبت مصرف هوا ، تعادل صفحه اندازه گير با دبي هواي مصرفي موتور بهم مي خورد . البته بعداً توسط نيروي هيدروليكي سوختي كه به پلانجر كنترل سوخت تاثير مي كند ، نوعي تعادل در سيستم ايجاد مي شود .در حقيقت موقعيت صفحه اندازه گير با مقدار هواي عبوري از محفظه مخروطي تعيين مي شود و حركت آن توسط اهرم به پلانجر توزيع كننده سوخت منتقل مي شود و آنرا بسمت بالا حركت مي دهد

شرح كامل سيستم K-Jetronic :

سوخت از باك توسط پمپ برقي به آكومولاتور مي رسد و ضربان آن در اين قسمت جذب مي شود سپس به فيلتر رسيده و ناخالصي از سوخت جدا مي شود .

سوخت وارد شده به سيلندر اندازه گيري كننده يا خارج شده از آن به كناره هاي مخالف صفحه نازك فولادي ديافراگمي منتقل مي شود و اين صفحه هنگامي كه فشار پمپ بيش از فشار طرف بيروني صفحه باشد ، راه هاي انتقال سوخت را به انژكتورهاي ميخي شكل مسدود مي كند . هنگامي كه بنزين وارده به سيلندر اندازه گيري كننده در وضعيتي باشد كه فشار در هر دو طرف صفحه ديافراگمي يكسان با شد ، خطوط ارتباطي مفتوح شده و بنزين يا هر سوخت ديگر با فشار پمپ انژكتورها هدايت مي شود  البته با باز شدن خطوط ارتباطي به انژكتورها ، فشار طرف بيروني صفحه ديافراگمي افت پيدا كرده و بلافاصله باعث بسته شدن اين خطوط مي شود تا زماني كه دوباره فشار در دو طرف يكسان شود .

هدف تمامي اين مجموعه ايجاد يك جريان سوخت مداوم و در عين حال متغير با وجود يك فشار سوخت كمتر از فشار ديافراگم بود . سوخت به طرف بالاي آن رانده مي شد و سيستم  K-Jetronic كار مي كرد . نحوه انتقال سوخت به طرف انژكتور به صورت امواج و دايره هاي بسته اي صورت گرفته و فركانس اين مربع با افزايش هواي ورودي به داخل موتور افزايش پيدا مي كرد .

قسمت كنترل سوخت ارسالي به انژكتورها :

بين فيلتر هوا و دريچه گاز موتور واحد كنترل سوخت ارسالي قرار دارد . اين قسمت شامل يك سنسور و كنترل دبي هوا و يك تقسيم كننده سوخت بين لوله هاي انژكتور ها ست . سنسور دبي سنج هوا ، در مقابل حجم هواي ورودي تغيير موضع داده وروي سوخت ارسالي تاثير مي گذارد ورود ، هوا مصرفي موتور از دهانه مخروطي شكل ، باعث حركت صفحه حساس سنسور شده و در نتيجه اهرم متصل به صفحه اندازه گير به بالا حركت كرده و پلانجر كنترل سوخت نيز به سمت بالا هدايت مي شود . با بالا رفتن پلانجر شيار خروجي آزادشده و سوخت بيشتري به انژكتور ها فرستاده مي شود . هر چه هواي مصرفي موتور افزايش يابد ، پلانجر حركت بيشتري به سمت بالا داشته و در نتيجه ارسال سوخت از شيار پلانجر به انژكتور ها زيادتر خواهد بود . وقتي موتور خاموش است ، صفحه اندازه گير و پلانجر توسط وزنه تعادل و فنر برگردان در پايين ترين وضعيت قرار دارد . در اين حالت سوخت ارسالي به انژكتور ها به صفر مي رسد . هرگاه موتور حالت پس زدن شعله داشته و فشار مانيفولد گاز بالا رود ، صفحه اندازه گير به سمت پائين حركت كرده و دريچه را بزرگتر مي كند تا تاثير فشار منفي سيستم را معيوب نسازد .

 نحوه توزيع سوخت :

سوخت بطور يكنواخت براي هر سيلندر توسط شيار سوپاپ قرقره اي ارسال مي شود . در بارل اندازه گير كه پلانجر حركت مي كند ، يك مجراي چهار گوش براي هر سيلندر پيش بيني شده كه حركت پلانجر در بارل ، تعدادي از اين مجاري براي سيلندرها باز شده و سوخت از آنها به لوله هاي انژكتور ارسال مي شود . در ابتداي لوله ورودي هر سيلندر ، در واحد اندازه گير يك سوپاپ كنترل فشار وجود دارد كه وظيفه اش ثابت نگهداشتن سوخت در لوله هاي انژكتور است .

انژكتورها :

انژكتورها بطور خودكار با فشار ثابت 3.6 bar باز شده و سوخت را به موتور تزريق مي كند ، انژكتورها در سيستم K-Jetronic فقط تزريق سوخت را بعهده دارد ، نه اندازه گيري آنرا ، سوخت وارد شده در داخل انژكتور سوپاپ فشار آنرا باز كرده و ضمن ايجاد ارتعاش با فركانس 1500 HZ كنترل دقيق در باز و بستن سوزن به وجود مي آورد .     

اجزاء تشكيل دهنده سيستم K-Jetronic :

       1 . باك

       2 . پمپ بنزين برقي

       3  . آكومولاتور

       4  . فيلتر سوخت

       5  . واحد كنترل كننده مخلوط سوخت

      5.1صفحه حساس در مسير هوا

      5.2سوپاپ فشار

      5.3مدار اوليه فشار سنج

     6 . انژكتور

     7 . سوپاپ حالت استارت

     8 . وسيله ارسال هواي اضافي دور آرام

     9 . كليد تايمر گرمايي

    10. كنترل كننده حرارتي

سيستم سوخت رساني KE – Jetronic :

اين سيستم نسبت به سيستم K – Jetronic گران بوده ولي داراي انعطاف بيشتري است . و تجهيزات اضافي آن عبارتند از :

1 . حسگر تعيين كننده مقدار هوا مصرفي موتور

2 . سوپاپ كنترل فشار كه مقدار سوخت ارسالي را تحت كنترل دارد

3 . رگلاتور تنظيم فشار كه فشار مدار اوليه را ثابت نگاه مي دارد و نيز در هنگام خاموش كردن موتور سوخت را كاملاً قطع مي كند .

اجزاء سيستم  KE– Jetronic در شكل زير نشان داده شده است :

1 . پمپ برقي

2 . آكومولاتور سوخت

3 . فيلتر سوخت

4 . رگلاتور فشار سوخت

5 . انژكتور

6 . سوپاپ سوخت رساني استارت

7 . توزيع كننده سوخت

8 . اندازه گير جريان هوا

9 . كليد ترمو تايم

10 . سوپاپ هواي اضافي

11 . سنسور گرمايي موتور

12 . سوئيچ دريچه گاز

13 . سنسور لامبدا

14 . واحد كنترل مركزي  ECU

طرز كار :

در اين سيستم سوخت پس از فيلتر شدن به دو قسمت تقسيم مي شود ، يك قسمت به رگلاتور و قسمتي ديگر وارد تقسيم كننده مي شود . خروجي رگلاتور تنظيم فشار روي پلانجر كنترل سوخت تاثير گذارده و حركت آنرا كنترل مي كند . در حاليكه در سيستم K – Jetronic عمل كنترل سوخت بعهده يك صفحه ديافراگمي است . سوخت خارج شده از رگلاتور از يكطرف به پلانجر و از طرف ديگر به سوپاپ كنترل فشار الكتروهيدروليكي تاثير مي كند اين سوپاپ از نوع الكترومگنتي است و موازي با مدار محفظه پلانجر قرار گرفته است .

سوپاپ استارت سرد Bosch در سيستم K و KE – Jetronic :

سوپاپ استارت سرد يك سوپاپ با عمل كننده مغناطيسي است . و به دماي موتور وابسته است . و مقداري سوخت اضافي براي يك دوره محدود به درون محفظه پيش بيني شده تزريق مي كند .

اجزاء :

1 . اتصال الكتريكي

2 . سوخت اعمال شده با صافي

3 . سوپاپ ( آرميچر الكترومغناطيسي )

4 . سيم پيچ

5 . نازل چرخشي

6 . نشيمنگاه سوپاپ

سيستم سوخت رساني L–Jetronic

اساس كار :

هواي ورودي به موتور از اندازه گير هوا يا دبي سنج عبور كرده و با انحراف دريچه آن ، علائم الكتريكي مناسبي به واحد كنترل ارسال ميدارد . دريچه گاز نيز داراي سنسور تعيين وضعيت بوده كه مقدار باز بودن آن به واحد كنترل گزارش مي شود . انژكتورها مگنتي هستند و در صورت فعال بودن انژكتور ، سوخت متناسبي  را بداخل مانيفولد هوا روي دريچه گاز تخليه مي كنند . انژكتورها نسبت بهم موازي قرار داشته و داراي فشار ثابتي هستند . كه بين 2.5 تا 3.5 آتمسفر مي باشد مقدار سوخت تزريق شده به زمان باز بودن انژكتور ها بستگي دارد . در هر انژكتور يك رگلاتور كنترل فشار بكار رفته است كه از نوع ديافراگمي فنردار بوده و وظيفه دارد فشار تزريق در انژكتور ها را ثابت نگهدارد .

دستگاه اندازه گير هوا :

جريان هواي ورودي موتور از اندازه گير هوا عبور مي كند ، با عبور هوا صفحه اندازه گير منحرف شد ه و فنر برگشت دهنده آن متراكم مي شود . انحراف اين صفحه در پتانسيومتر حركت به وجود آورده و تغييرولتاژي در مدار آن توليد مي شود اين تغيير ولتاژ  طول زماني پالس هاي الكتريكي در واحد كنترل را تغيير مي دهد . سنسور حرارت سنج هوا نيز وجود دارد كه تغييرات وزن مخصوص هوا با تغييرات دما را مشخص مي كند .

در ضمن در اين سيستم از كليد الكتريكي دريچه گاز استفاده شده كه دو وضعيت را مشخص مي كند يكي مربوط به بسته بودن دريچه دردور آرام وديگري مربوط به حالت تمام بار ، در هر دو وضعيت علائمي به واحد كنترل ارسال شده وروي زمان باز بودن انژكتورها تاثير مي گذارد . همچنين با توجه به سنسور حرارت سنج موتور ، متناسب با گرم شدن موتور ، زمان باز بودن انژكتورها كمتر مي شود .

اجزاء سيستم L– Jetronic در شكل زير نشان داده شده است :

1 . پمپ سوخت الكتريكي

2 . فيلتر سوخت

3 . تنظيم كننده فشار سوخت

4 . انژكتور

5 . سنسور جريان هوا

6 . سوئيچ گرمايي

7 . تنظيم كننده هواي كمكي

8 . سوئيچ سوپاپ دريچه گاز

9 . سنسور لامبدا ( Lambda )

10 . ECU

طريقه پاشش انژكتورها در سيستم L– Jetronic  :

دلكو در اين سيستم داراي دو دست پلاتين ميباشد  ، يك دست پلاتين مانند دلكو هاي معمولي مربوط به قطع و وصل مدار اوليه و دست دوّم مربوط به علامت دادن به دستگاه الكترونيكي ميباشد . هرگاه اين پلاتين ها جريان الكتريكي در مدار توليد كنند . دستگاه كنترل مركزي نصف انژكتورهاي موتور را فعال مي كند .

حسگر فشار سنج هوا :

در اين حسگر از دو كپسول توخالي روي محور آن وجود دارد كه داخل كپسولها خلا نسبي وجود دارد . در فشار زياد محيط سطوح خارجي كپسولها مقعر و در فشار كم محيط سطوح خارجي آنها محدب مي شود . حركت ناشي از انبساط و انقباض كپسولها ميله مياني را حركت داده و در سيم پيچ آن ولتاژي القاء مي شود تغيير حوزه و ايجاد ولتاژ در آن علامتي به دستگاه كنترل كننده الكتريكي ارسال مي كند

سيستم LH – Jetronic :

تفاوت اساسي اين سيستم با سيستم L–Jetronicدر روش اندازه گيري هواي ورودي به موتور ونوع دبي سنجي آن است . در سيستم LH–Jetronic از يك سيم داغ الكتريكي براي اندازه گيري دبي هوا مصرفي موتور استفاده شده است . در اين سيستم يك واحد كنترل ديجيتالي وجود دارد كه نسبت سوخت به هوا را با توجه به بار و دور موتور تغيير مي دهد و بهترين نسبت سوخت ويژه را با توجه به علائمي كه از اگزوز دريافت مي كند تهيه مي نمايد . واحد كنترل الكترنيكي با دريافت علائم از سنسور هاي مختلف ، زمان باز بودن انژكتورها را با توجه به شرايط موجود تنظيم مي كند . در واحد كنترل يك ميكرو كامپيوتر بكار رفته كه شامل حافظه برنامه ريزي شده بوده و مقادير مختلف را ضبط مي كند

اجزاء سيستم LH–Jetronicدر شكل زير نشان داده شده است :

1 . پمپ الكتريكي

2 . فيلتر سوخت

3 . رگلاتور تنظيم فشار سوخت

4 . لوله هاي توزيع سوخت مشترك

5 . سيستم سيم داغ الكتريكي

6 . سنسور حرارت سنج موتور

7 . سوپاپ هواي اضافي دور آرام

8 . كليد رئوستاي دريچه گاز

9 . سنسور لامبدا

10 . ECU

دستگاه اندازه گير دبي هوا :

اين دستگاه از يك سيم حرارتي داغ تشكيل شده كه هواي مصرفي موتور از اطراف آن عبور داده مي شود جريان لازم براي ثابت نگهداشتن درجه حرارت اين سيم داغ به حجم هواي عبور كرده از اطراف آن بستگي دارد جريان الكتريكي براي گرم نگهداشتن سيم داغ كه با هواي ورودي تغيير مي كند ، تغيير ولتاژ در مقاومت آن به وجود مي آورد . به علاوه دور موتور با حجم هواي مصرفي ارتباط داشته و علامتي هم از دور سنج ارسال مي شود .

دبي سنج :

در اين سيستم دبي سنج از خاصيت گردابي هوا پيچشي استفاده كرده و امواج صوتي مافوق صوت ارسال مي دارد . مقدار فركانس ايجاد شده به مقدار هواي عبور كرده بستگي دارد . فركانس از يك اميتر پخش شده و در يك جذب كننده دريافت شده و تبديل به پالس الكتريكي شده وبه واحد كنترل ارسال مي شود .

سيستم Mono – Jetronic :

در اين سيستم يك انژكتور وجود دارد كه سوخت مورد نياز هر چهار سيلندر موتور را متناوباً در مانيفولد هوا تزريق مي كند به اين سيستم تزريق يك نقطه اي Injection = SPI ) Single – Point  ) يا تزريق مركزي ( Central – Fule – Injection = CFI ) ويا تزريق در دريچه گاز گويند ( Throttle Body Injection = TBI )

واحد انژكتور:

در اين سيستم انژكتور درست در بالاي دريچه گاز نصب مي شود و به اين ترتيب سوخت يكنواختي در مدار تخليه مي كند . دستور تزريق سوخت الكترونيكي بوده و فرمان آن از واحد كنترل و سيستم جرقه تامين مي شود  .

اجزاء سيستم Mono – Jetronic در شكل زير نشان داده شده است :

1 . پمپ سوخت الكتريكي

2 . فيلتر سوخت

3a . پتانسيومتر سوپاپ دريچه گاز

3b . تنظيم كننده فشار

3c . انژكتور

3d . كابل اتصال با محفظه دماي هوا

3e . محرك سوپاپ دريچه گاز در هنگام درجا كار كردن

4 . سنسور دماي موتور

5 . سنسور لامبدا (  Lambda )

6 . ECU

نتيجه گيري :

سيستم هاي سوخت رساني انژكتوري بنزيني انواع مختلف دارند كه در اين مقاله سعي شده كه اولاً يك تاريخچه از نحوه به وجود آمدن و مراحل توسعه اين سيستم ها شرح داده شود . و ثانياً مختصري از هر سيستم شامل شكل ، اجزاء تشكيل دهنده آن و فرق سيستم هاي موجود با هم توضيح داده شود .

 پردازنده هاي سوخت چگونه کار مي کنند؟

اگر مقاله مربوط به سلولهاي سوختي (fuel cells) را خوانده باشيد، مي دانيد که اين سلولها از هيدروژن و اکسيژن الکتريسيته توليد و تنها بخار آب ساتع مي کنند. مشکل اصلي سلولهاي سوختي هيدروژني ، ذخيره و توزيع هيدروژن است. براي اطلاعات بيشتر قسمت ” how the hydrogen economy works” را ملاحظه بفرماييد.

هيدروژن، گازي با دانسيته انرژي زياد نيست؛ يعني در مقايسه با يک سوخت مايع مثل بنزين يا متانول انرژي کمي در واحد حجم دارد. لذا قرار دادن مقدار کافي هيدروژن در سلول سوختي يک ماشين هيدروژني به منظور طي مسافتي معقول و منطقي دشوار به نظر مي رسد. هيدروژن مايع، دانسيته انرژي خوبي دارد ، اما بايد در دماي بسيار پايين و فشار زياد نگهداري و ذخيره شود که نگهداري و حمل آن را مشکل مي سازد.

سوختهاي رايج و معمولي مثل گاز طبيعي ، پروپان ، بنزين وسوختهاي  غير رايج مانند متانول و اتانول ، همه در ساختار مولکوليشان هيدروژن دارند. اگر يک فناوري وجود داشت که هيدروژن را از اين سوختها جدا و از آن براي سوخت رساني به سلول سوختي استفاده مي کرد مي توان گفت مشکل ذخيره و توزيع هيدروژن به کلي برطرف مي شد.اين فنا وري در حال توسعه پردازنده سوخت يا مبدل (Reformer ) نام دارد. در اين قسمت مي آموزيم که مبدل گازي (Steam Reformer ) چگونه کار مي کند.

هدف پردازنده هاي سوخت

وظيفه پردازنده هاي سوخت، تأمين هيدروژن خالص وابسته براي سلول سوختي ، با استفاده از يک سوخت است که آماده و دردسترس بوده و براحتي قابل حمل است. پردازنده هاي سوخت بايد قادر باشند که اين عمل را به روش بهينه و کارآمد با کمترين آلودگي انجام دهند؛ در غير اين صورت آنها مزاياي استفاده از سلول سوختي را از بين مي برند.

براي اتومبيلها، مسأله اصلي ذخيره انرژي است.. براي اجتناب از مخزنهاي سنگين و فشرده ، يک سوخت مايع به گاز ارجحيت دارد. شرکتهاي مختلف روي پردازنده هايي براي سوختهاي مايع مانند بنزين و متانول کار مي کنند. بهترين سوختي که در کوتاه مدت توصيه مي شود متانول است. در حال حاضر اين سوخت بسيار شبيه بنزين، ذخيره و توزيع مي شود.

براي خانه ها و ايستگاههاي توليد برق، سوختهايي چون گاز طبيعي و پروپان مناسبترند. بسياري از خانه ها و ايستگاههاي توليد برق قبلاً به منابع گاز طبيعي، لوله کشي و متصل شده اند. بعضي خانه ها نيز که لوله کشي نشده اند ، مخزن پروپان دارند.

بنابراين معقول به نظر مي رسد که اين سوختها را به هيدروژن تبديل کرده تا در سلولهاي سوختي ساکن استفاده شوند.

متانول و گاز طبيعي هردو مي توانند در يک مبدل گازي (steam reformer) به هيدروژن تبديل شوند.ن فناوري در حال توسعه، پردازنده سوخت يا مبدل (reformer) نام دارد. در اين قسمت مي آموزيم که مبدل گازي (steam reformer) چگونه کار مي کند.

مبدل گازي (steam reformer)

دو نوع مبدل گازي وجود دارد؛ يکي متانول و ديگري گاز طبيعي را بازسازي مي کند.

بازسازي متانول

فرمول مولکولي متانول CH₃OH است. هدف مبدل اين است که حداکثر هيدروژن (H) ممکن را از اين مولکول جدا کند طوري که ميزان نشر آلاينده هايي چون کربن مونواکسيد را به حداقل برساند.اين فرآيند با تبخير متانول مايع و آب آغاز مي گردد. گرمايي که در فرآيند بازسازي توليد شده بود، براي اين منظور (تبخير) استفاده مي شود. ترکيب بخار آب و متانول (متانول گازي) از يک اتاقک داغ حاوي کاتاليزگر عبور داده مي شود.

هنگامي که مولکول هاي متانول به کاتاليزگر برخورد مي کنند به مونواکسيد کربن (CO) و گاز هيدروژن (H₂) تجزيه مي شوند:

CH₃OH => CO + 2H₂

بخار آب نيز به گاز هيدروژن و اکيسژن تجزيه مي شود. اين اکسيژن با CO ترکيب مي شود تا CO₂ بسازد. با اين روش، مقدار بسيار کمي CO آزاد مي شود چرا که بيشتر آن به CO₂  تبديل شده است:

H₂O + CO => CO₂ + H₂

 بازسازي گاز طبيعي

گاز طبيعي که بيشترين ماده ترکيبي آن متان(CH₄) است ، با عملکردي مشابه پردازش مي گردد. متان موجود در گاز طبيعي با بخار آب واکنش داده و گازهاي مونواکسيد کربن وهيدروژن، آزاد مي‌کند:

CH₄ + H₂O => CO + 3H₂

 همانند عملي که در بازسازي متانول انجام شد، بخار آب به گاز هيدروژن و اکسيژن تجزيه مي شود. اکسيژن با CO ترکيب شده و CO₂ حاصل مي گردد:

 H₂O + CO => CO₂ + H₂

 هيچ کدام از اين ترکيبها ايده آل نيستند؛ مقداري از متانول يا گاز طبيعي و مونواکسيد کربن بدون اينکه واکنش دهند باقي مي مانند. اين مواد در مجاورت يک کاتاليزگر با مقدار کمي هوا(براي تأمين اکسيژن) سوزانده مي شوند. اين عمل، بسياري از ملکولهاي CO باقي مانده را به CO₂ تبديل مي کند.

بسياري روشهاي ديگر ممکن است استفاده شود تا آلاينده هاي ديگري همچون گوگرد که ممکن است در گاز اگزوز باشند را پاک کنند.

به دو دليل حذف کردن مونواکسيد کربن از گاز اگزوز اهميت دارد: اول اينکه اگر CO از سلول سوختي عبور کند ، کيفيت عملکرد و طول عمر سلول سوختي کاهش مي يابد . دوم اينکه اين گاز يک آلاينده کنترل شده است که بسياري از ماشينها مجازند تنها مقدار بسيار کمي از آن را توليد کنند.

پردازنده سوخت و سلول سوختي

براي توليد برق، سيستم هاي مختلفي بايد با هم کار کنند تا جريان الکتريکي خروجي را تأمين نمايند. يک سيستم معمولي از يک مصرف کننده الکتريکي (مثل اتاق خودرو يا موتور الکتريکي) يک سلول سوختي و يک پردازنده سوخت تشکيل شده است.

خودرويي که با سلول سوختي کار مي کند را بررسي مي کنيم. وقتي که شما پدال گاز(هيدروژن) را فشار مي دهيد، فعل و انفعالاتي به طور همزمان رخ مي دهند. 

● کنترل کننده موتور الکتريکي شروع به برقراري جريان در موتور الکتريکي کرده  و موتور الکتريکي نيز گشتاور بيشتري ايجاد مي کند

● در سلول سوختي، هيدروژن بيشتري واکنش مي دهد، الکترونهاي بيشتري توليد شده، در موتور و کنترل کننده الکتريکي جريان مي يابند و نياز بيشتر به انرژي را برطرف مي کنند.

● پردازنده سوخت، متانول بيشتري را درون سيستم – که هيدروژن توليد مي کند- پمپ مي کند. پمپ ديگري  جريان هيدروژني را که به سلول سوختي مي رود افزايش مي دهد.

 فعل و انفعالات متوالي مشابه اي نيز هنگامي که دراتاق، مصرف انرژي بالا مي رود رخ مي دهد. مثلاً وقتي سيستم تهويه روشن مي شود برق خروجي سلول سوختي بايد سريعاً افزايش يابد وگرنه چراغها کم نور مي شوند تا اينکه سلول سوختي نياز انرژي را تأمين کرده و افت ولتاژ را جبران نمايد.

جنبه هاي منفي پردازنده هاي سوخت

پردازنده هاي سوخت زيانهايي نيز دارند. زيانهايي همچون آلودگي و تأثير روي بازده کلي.

 آلودگي

اگرچه پردازنده هاي سوختي مي توانند گاز هيدروژن را براي سلول سوختي با آلودگي بسيار کمتر از يک موتور درون سوز تأمين نمايند، مقدار قابل توجهي دي اکسيد کربن (CO₂) توليد مي کنند. اگرچه اين گاز يک آلاينده کنترل شده نيست، گمان مي رود که در گرم شدن زمين (global warming) نقش داشته باشد.

اگر در يک سلول سوختي هيدروژن خالص استفاده شود ، تنها محصول فرعي آن ، آب (بخار آب) است. CO₂  يا هيچ گاز ديگري توليد نمي شود. اما چون خودرو هايي با پردازنده هاي سوخت از سلول سوختي انرژي مي گيرند، مقدار کمي از آلاينده هاي کنترل شده (مثل مونواکسيد کربن) را توليد مي کنند، نمي توان نام وسايل نقليه پاک و غير آلاينده (ZEVs : zero emission vehicles) را با با توجه به قوانين آلودگي کاليفرنيا بر آنها نهاد. هم اکنون فناوري هاي اصلي که تحت عنوان ZEV ها شناخته مي شوند ، خودرو هاي الکتريکي با باتري و خودرو هاي هيدروژني هستند.

به جاي تلاش در جهت بهبود پردازنده هاي سوخت براي حذف آلاينده هاي کنترل شده از آنها، برخي شرکتها روي شيوه هاي جديدي براي ذخيره يا توليد هيدروژن در وسيله نقليه کار مي کنند. Ovonic روي مخزني از جنس هيدريد فلزي کار مي کند تا هيدروژن را مثل اسفنجي که آب را جذب مي کند، جذب کند. با اين وسيله نيازي به مخزنهاي پرفشار نيست و مي توان ظرفيت هيدروژن وسيله نقليه را افزايش داد.

Powerball Technologies درنظر دارد از گلوله هاي پلاستيکي کوچکي که مملو ازسديم هيدريد مي باشند استفاده کند. اين توپها وقتي باز شده و به داخل آب انداخته شوند هيدروژن توليد مي کنند. محصول فرعي اين واکنش سديم هيدرواکسيد مايع بوده که يک ماده شيميايي صنعتي رايج است.

 بازده

زيان ديگر پردازنده هاي سوخت اين است که بازده کلي ماشيني که با سلول سوختي کار مي کند را کاهش   مي دهند. پردازنده سوختي ازگرما وفشاربراي کمک به انجام واکنشهايي که هيدروژن آزاد مي کنند استفاده مي کند.

بسته به نوع سوختي که به کار مي رود و بازده سلول سوختي و پردازنده سوخت، بهبود بازده روي خودرو هاي بنزيني معمولي به طور آشکار کم است. اين مقايسه بازده هاي ماشين بنزيني و ماشين با سلول سوختي و ماشين برقي را ملاحظه بفرماييد.

گاز بهتر است يا بنزين؟

گاز طبيعي سوختي با احتراق پاک، تميز و بهينه است که سبب افزايش عمر موتور و کاهش تعميرات آن مي‌شود.

تعويض شمع در موتورهاي بنزيني تا 32هزار کيلومتر دوام دارد ولي در موتورهاي گازسوز اين عدد به 120هزار کيلومتر افزايش مي‌يابد.

اين سوخت قابليت انتقال و مکش از مخزن را ندارد و بدين ترتيب احتمال سرقت سوخت به صفر مي‌رسد و اين در حالي است که با توجه به سهميه‌بندي بنزين، احتمال سرقت بنزين از باک خودروها وجود دارد.

 زمان سوخت‌گيري سريع در پمپ گاز بين 5 تا 6 دقيقه و آهسته آن 5 تا 8ساعت طول مي‌کشد.

گاز طبيعي از بنزين ايمن‌تر است. چون گاز طبيعي برخلاف بنزين در زمان تصادف و حوادث پيش‌بيني نشده در هوا پراکنده مي‌شود ولي بنزين روي زمين حوضچه‌هايي ايجاد مي‌کند که هر لحظه ممکن است به آتش‌سوزي‌هاي مهيب منجر شود. کپسول‌هاي ذخيره گاز هم بسيار محکم‌تر از تانک‌هاي سوخت بنزيني هستند. طراحي اين کپسول‌ها منوط به اجراي شديدترين آزمون‌هاي ايمني نظير حرارت، فشارهاي بسيار زياد، تيراندازي و برخورد‌هاي شديد است.

يک کيلوگرم گاز معادل 33/1ليتر بنزين و 22/1ليتر گازوئيل است.

رانندگي در ارتفاعات

در ارتفاعات، هوا رقيق‌تر شده و موتور با ترکيب سوخت غني‌تري (نسبت بيشتري از سوخت به هوا) کار مي‌کند. به همين خاطر قدرت موتور به دليل کاهش تنفس موتور و تامين اکسيژن کمتر و همچنين جريان غني‌تر و شديدتر سوخت افت مي‌کند. در اين حالت چون موتور گازسوز به علت اينکه گاز در حدود 12درصد حجم ورودي را تشکيل داده و با کاهش چگالي هوا بر اثر رقيق‌تر شدن آن، حجم سوخت نيز پايين مي‌آيد، توان موتور 12 تا 14درصد افت مي‌کند. پس در صورت دوگانه‌سوز بودن وسيله نقليه بهتر است در ارتفاعات از سوخت بنزين استفاده شود.

عوامل موثر بر بازده سوخت

مقادير ارزش حرارتي خالص بنزين، گازوئيل، LPG و CNG به ترتيب 46، 43، 45 و 44 است. تفاوت زيادي بين ارزش حرارتي خالص آنها وجود ندارد اما مقادير ارزش حرارتي به ميزان زيادي به ترکيب سوخت بستگي دارد.

در بسياري از کشورها CNG داراي بهترين ارزش است. پس از آن گازوئيل، LNG و در نهايت بنزين قرار دارند.

چنانچه يک موتور بنزيني به سوخت CNG تبديل شده باشد به بالاترين بازده دست پيدا نخواهد کرد چون ضريب تراکم در سطح مورد نياز براي سوخت بنزين باقي مي‌ماند. بنابر اين دستيابي به بالاترين راندمان فقط در خودروهاي با موتورهاي اصلي سوخت LNG امکان پذير است. عموما احتمال آتش سوزي در شرايط عادي کارکرد، بسيار کم است. به علت سبک‌تر بودن گاز CNG نسبت به هوا، در فضا پراکنده مي‌شود. اما بخار LPG از هوا سنگين‌تر است و به تشکيل حوضچه در نزديکي زمين تمايل دارد. بر حسب قدرت، وسايل نقليه دو گانه سوز (CNG) در حدود 10تا12درصد قدرت خود را به علت اينکه گاز طبيعي جاي اکسيژن در محفظه احتراق موتور را مي‌گيرد، از دست مي‌دهند.

موتور گاز سوز داغ‌تر از بنزين

موتورهاي گاز سوز که از عملکرد بنزيني تبديل به موتور گاز سوز شده‌اند داراي اگزوزهايي با درجه حرارت بيشتر هستند. از طرفي در موتورهاي بنزيني، بنزين تاثير خنک کننده‌اي در سيستم مکش سوخت و سيلندرها دارد. اين مساله در مورد گاز اتفاق نمي‌افتد. بايد توجه داشت که يک مخلوط گازي تمايل به احتراق آهسته‌تري نسبت به بنزين دارد و ممکن است به هنگام عبور و خروج از سوپاپ‌ها باز هم در حال سوختن باشد.

کوبش موتورهاي گازسوز

کارکرد موتور در شرايط جوي با درجه حرارت بالا، زمان‌بندي نادرست، احتراق تغييرات آناليز و ترکيب شيميايي گاز مهمترين علل کوبش در موتورهاي گاز سوز هستند.

بنابراين اين گاز طبيعي بادرصد متان بالا، کوبش موتورهاي گاز سوز را تا حد زيادي کاهش مي‌دهد.

سوالات عمومي در مورد CNG

اين پرسش‌ها توسط مردم در هنگام سوخت‌گيري از پمپ گاز مطرح شده‌اند. پاسخ به اين پرسش‌ها در جهت هر چه سريعتر شدن روند گازسوز کردن خودروها خالي از لطف نخواهد بود.

فرق گاز طبيعي با CNG چيست؟

CNG همان گاز طبيعي است که ما روزانه آن را در خانه، محل کار خود و يا کارخانجات با فشار پايين استفاده مي‌کنيم. بديهي است ذخيره‌سازي گاز در چنين فشاري به واسطه حجم زياد مورد نياز به صرفه نيست. از طرفي به خاطر تراکم آن در صورت استفاده در خودرو، زمان‌هاي تجديد سوخت‌گيري فوق‌العاده کوتاه خواهد شد. در صورتي که گاز طبيعي (NG) تا فشار حدود 3600PS تراکم شود، ما CNG خواهيم داشت.

آيا به هنگام استفاده از CNG، بوي گاز درون خودرو مي‌پيچد؟

خوردوهاي CNG سوز نظير خودروهاي بنزين سوز بدون بو هستند. در صورتي که در خودروهاي CNG سوز بوي گاز احساس کرديد، سريعا بايد مدار سوخت‌رساني را از نظر نشست احتمالي مورد بازرسي قرار دهيد.

تبديل خودرو به CNGسوز چگونه تمام مي‌شود؟

باک مخصوصي در صندوق عقب خودرو شما نصب مي‌شود و مداراتي که بتواند گاز را در جهت احتراق به سمت موتورها هدايت کند، به آن مرتبط مي‌شود.

در صورتي که ذخيره CNG در خودرو تمام شود، مي‌توان هنوز از بنزين استفاده کرد؟

بله، زماني که شما خودروي‌ مورد نظرتان را براي استفاده از CNG تبديل مي‌کنيد، هنوز کاربراتور، باک بنزين و مدار سوخت‌رساني جهت بنزين را روي خودرويتان داريد. بنابراين به سادگي با زدن يک کليد روي داشبورد، مي‌توانيد مسير بنزين، به سمت موتور را برقرار کنيد، اما به هر حال استفاده از CNG براي شما ارزان‌تر خواهد بود.

آيا لازم است که هر چند وقت يک بار حتي در صورت عدم نياز اجباري از بنزين استفاده شود؟

بله اين مساله، يعني استفاده هر چند وقت يک بار از بنزين باعث روانکاري مکانيزم کاربراتور و آمادگي بهتر سيستم سوخت‌رساني بنزين در واقع لازم خواهد شد.

نصب کيت مخصوص و تبديل خودرو به CNGسوز چقدر زمان مي‌برد؟

انجام اين تبديل 4 يا 5 ساعت بيشتر وقت نمي‌گيرد، اما افزايش روزافزون تقاضا براي انجام اين تغييرات مي‌تواند به واسطه ازدحام باعث طولاني‌تر شدن زمان انتظار مشتري شود.

با يک باک پر CNG، به طور معمول 10 تا 15ليتر بنزين، گاز طبيعي را در خود ذخيره مي‌کند. بديهي است اگر ميزان مصرف خودروي‌تان را با واحد Km/Litr در اين عدد ضرب کنيد، ميزان مسافت پيمودن با يک باک پر از CNG به دست مي‌آيد. براي مثال براي يک خودرو متوسط با حجم سيلندر 1300 سي‌سي اين مسافت چيزي در حدود 155کيلومتر خواهد بود در صورت نياز با افزودن تعداد باک مي‌توان اين مسافت را افزايش داد.

آيا استفاده از گاز طبيعي فشرده در خودرو ايمن است؟

بله CNG به خاطر سه ويژگي مهم از سوخت‌هاي بنزين، گازوئيل و LPG ايمن‌تر است. اول آنکه وزن مخصوص CNG برابر 587/0 است اين به آن معنا است که اين گاز از هوا نيز سبک‌تر است. بنابراين در صورتي که نشست کند، در جو، صعود کرده و محو مي‌شود. دوم اينکه درجه حرارت خوداشتغالي CNG برابر 700درجه سانتيگراد است، در حالي که درجه حرارت خوداشتغالي بنزين 455درجه سانتيگراد است. سومين مورد، اين که باک‌هاي ذخيره CNG از فولادهاي آلياژي خاص و با رعايت بالاترين سطوح ايمني ساخته مي‌شوند که بسيار محکم‌تر و ايمن‌تر از باک‌هاي بنزين خودروها هستند.

آيا باک ذخيره CNG در خودرو با چنين فشار بالاي گاز درون آن ايمن است؟

بله، باک‌هاي ذخيره CNG از فولادهاي آلياژي خاص و به صورت کاملا يکپارچه ساخته مي‌شوند. هيچ نوع جوشي در ساخت اين باک به کار نرفته و باک براساس استانداردهاي معتبر بين‌المللي قبل از نصب مورد تست قرار مي‌گيرد. به‌علاوه اين باک‌ها به ديسک‌هاي پاره‌شونده ضدانفجار (Burst disc) مجهز هستند که در صورت افزايش بيش از حد فشار يا به هنگام آتش‌سوزي‌ اين ديسک‌ها پاره شده و فشار مخزن به شدت افت کرده و بخش اعظم گاز خارج مي‌شود.

آيا وجود باک ذخيره پرفشار گاز در خودرو حتي به هنگام تصادف‌هاي شديد نيز ايمن است؟

CNG سال‌ها است که در کشورهايي چون نيوزيلند، ايتاليا، آرژانتين و آمريکا به عنوان سوخت خودروها مورد استفاده قرار مي‌گيرد و تمام اين کشورها آن را ايمن‌تر از بنزين شناخته و اعلام کرده‌اند.

آيا استفاده از CNG براي موتور خودرو ضرري نداشته و به آن آسيب نمي‌زند؟

خير به هيچ عنوان بالعکس عمر برخي از قطعات موتور در صورت استفاده CNG افزايش خواهد يافت. به عنوان مثال عمر مفيد روغن موتور تا حد زيادي افزايش مي‌يابد، چرا که CNG باعث آلودگي يا رقيق شدن روغن موتور نمي‌شود. از طرفي چون هيچ‌گونه سربي به همراه اين سوخت نيست رسوبات سخت سرب روي شمع‌ها ايجاد نشده و عمر مفيد شمع‌ها نيز تا حد چشمگيري افزايش مي‌يابد. همچنين از آنجا که CNG سوختي گازي است، هيچ کربني به عنوان محصول احتراق تشکيل نشده و سطح داخلي موتور تميز باقي مي‌ماند.

چرا دود و دمه خروجي از اگزوز خودروهاي CNG سوز کم و محدود است؟

زيرا CNG در عمل سوختي پاک و تا حد بسيار زيادي عاري از آلاينده‌هاي زيست محيطي است از انجام که عمده ترکيب اصلي گاز طبيعي را متان تشکيل مي‌دهد خروجي اگزوز خودروهاي CNG سوز شامل بخار آب و جز کوچکي مونوکسيد کربن است.

با توجه به اينکه کربن يا ذرات ديگري در خروجي اگزوز وجود ندارد دود خروجي از اگزوز بسيار جزئي و قابل اغماض است. به دلايل فوق خودروهاي CNG سوز به راحتي و بدون به کارگيري هر نوع تجهيزات جانبي و خارجي (نظير مبدل‌هاي کاتاليستي در خودروهاي بنزيني سوز)ف قادر خواهند بود برآورده کننده کليه الزامات مشخص شده در استانداردهاي زيست محيطي باشند.

عملکرد و کارايي CNG در مقايسه با بنزين در يک خودروي تبديل شده به دوگانه‌سوز چگونه است؟

هنگام استفاده از CNG شتاب حرکت خودرو در مقايسه با بنزين اندکي کمتر خواهد بود که اين مساله به واسط افت 5 تا 15درصدي قدرت موتور به هنگام استفاده از CNG است. شايان ذکر است اين ميزان افت توان موتور را مي‌توان با تنظيم کيت CNG به حداقل رساند و در شرايط معمول رانندگي در شهر اين ميزان افت قدرت، محسوس نخواهد بود.

آيا تجهيزات و سيستم سوخت‌رساني CNG نصب شده روي خودرو نياز به تعمير يا سرويس خاصي دارد؟

به طور کلي اين سيستم سوخت‌رساني سيستم پيچيده‌اي نيست و به راحتي مي‌تواند سال‌ها بدون اشکال کار کند اما براي آنکه همواره در شرايط حداکثر کارايي خود قرار داشته باشد بازديد دوره‌اي تجهيزات مربوط به آن بعد از هر يک‌هزار کيلومتر کارکرد پيشنهاد مي‌شود که ترجيحا مي‌بايد نزد همان تکنسين مجازي که خودرو را گازسوز کرده انجام شود.

آيا خودروهاي ديزل را نيز مي‌توان CNG سوز کرد؟

بله مي‌توان خودروهاي ديزل را هم به CNG سوز هم به دوگانه‌سوز (Dual Fuel) براي مصرف CNG و گازوئيل تبديل کرد.

با وجود مزاياي بسيار استفاده از CNG چرا کشورهاي توسعه يافته از آن استفاده نمي‌کنند؟

بد نيست بدانيم که CNG در سطح جهان سوخت جديدي نيست و خودروها از دهه 1920 ميلادي تاکنون از اين سوخت استفاده کرده‌اند. در حال حاضر ايتاليا 240 جايگاه عرضه CNG، بيش از 300هزار خودروي CNG سوز دارد. در نيوزيلند نيز حدود 250هزار خودرو در سال‌هاي اخير CNG سوز شده‌اند و حدود 250 جايگاه، عرضه CNG در اين کشور را بر عهده دارند. آرژانتين نيز در چند ساله اخير برنامه‌ريزي گسترده‌اي را براي استفاده CNG طرح‌ريزي کرده و در حال حاضر 700هزار خودروي CNG سوز دارد. سومين مورد اينکه باک‌هاي ذخيره CNG از فولادهاي آلياژي خاص و با رعايت بالاترين سطح ايمني ساخته مي‌شوند که بسيار مستحکم‌تر و امن‌تر از پلاک‌هاي بنزين خودروها هستند 

مقايسه موتورهاي توربو شارژ و سوپر شارژ

الف) توربوشارژر(Turbocharger):

زماني كه مردم درباره خودروهاي مسابقه اي يا موتورهايي با بازدهي و عملكرد بالا صحبت مي كنند معمولاً بحث توربوشارژرها مطرح مي شود. توربوشارژرها همچنين در موتورهاي ديزلي بزرگ نيز استفاده مي شوند.

توربوشارژر يك كمپرسور مي باشد كه توان خروجي موتورهاي احتراق داخلي را در اثر افزايش ميزان جرم هوا و سوخت ورودي به موتور افزايش مي دهد. يكي از مزاياي بزرگ توربوشارژرها آن است كه افزايش قدرت خروجي موتور آنها در مقايسه با وزن آنها بسيار ناچيز است و اين يكي از دلايلي است كه باعث شده توربوشارژرها تا اين اندازه محبوب و معروف گردند.(شكل ۱ را نگاه كنيد)

نحوه عملكرد توربوشارژر:

يك توربوشارژر از يك كمپرسور گريز از مركز و يك توربين گازي تشكيل شده است كه توربين گازي توسط پيچ به مانيفولد دود متصل مي شود و گازهاي خروجي از موتور باعث چرخش توربين گاز شده و به سبب آن كمپرسور كه توسط يك شفت به توربين گازي متصل است شروع به چرخش نموده و هواي محيط را مكش كرده و سپس آن را متراكم كرده و به طرف موتور مي فرستد و هواي ورودي بيشتر به موتور به معني سوخت بيشتر به داخل موتور و هوا و سوخت بيشتر به معني انرژي و قدرت خروجي موتور مي باشد. سرعت چرخش توربين با توجه به استفاده توربوشاررژ مي تواند متفاوت باشد و اكثراً داراي سرعتهاي چرخش بالا هستند به همين دليل بايد از ياتاقانهاي مخصوصي استفاده گردد كه بتواند نيروي حاصل از چرخش شقت را تحمل كند كه معمولاً از ياتاقانهاي سيال (fluid  bearing) استفاده مي شود. در ياتاقانهاي سيال بين شفت و ياتاقان يك لايه روغن قرار دارد كه روغن فوق دو وظيفه مهم بر عهده دارد:      

  ۱- باعث خنك شدن شفت و ساير قسمتهاي توربوشارژر مي شود  

  ۲- باعث از بين رفتن اصطكاك بين شفت و ياتاقان هنگام چرخش مي شود.(شكل ۲ را نگاه كنيد)

 نكاتي در مورد طراحي يك توربوشارژر:

 ۱- تقويت بيش از اندازه:

 اگر فشار توليدي توربوشارژر خيلي زياد باشد همان طور كه مي دانيد اين امر باعث بالا رفتن درجه حرارت هواي ورودي به موتور شده و در نتيجه سوخت قبل از آن كه توسط شمع محترق شود دچار خودسوزي شده كه به پديده فوق ضربه (Knocking) مي گويند كه براي جلوگيري از پديده فوق مي بايست از بنزين با درجه اكتان بالاتر استفاده نموده و يا نسبت تراكم موتور را كاهش دهيم.

۲- پس افت (Lag):

يكي از مشكلات توربوشارژر آن مي باشد كه توربوشارژرها نمي توانند يك قدرت فوري را زماني كه شما پدال گاز را فشار مي دهيد، ايجاد نمايند و مدت زماني طول مي كشد تا توربين گاز چرخيده و هواي متراكم شده را به داخل موتور بفرستد. به همين خاطر شما در اول حركت خودروي خود احساس يك حركت ناگهاني به طرف جلو مي كنيد. دليل اين موضوع نيروي اينرسي (واماندگي) قسمت چرخنده توربين گاز مي باشد. اما مي توانيم با تمهيداتي نيروي اينرسي را كاهش داده تا توربين گاز بتواند در مدت زمان كوتاهي شتاب گرفته و ديگر پديده پس افت ايجاد نشود، كه در زير به مواردي اشاره مي كنيم:

 الف) استفاده از توربوشارژرهاي كوچك به جاي توربوشارژرهاي بزرگ:

 يكي از راههاي كه مي توانيم نيروي اينرسي توربين گاز را كاهش دهيم آن است كه از توربوشارژرهاي كوچك استفاده نمائيم زيرا توربوشارژرهاي كوچك سريعتر شتاب گرفته و در دور پائين موتور تقويت بهتري ايجاد مي نمايند اما نمي توانند تقويت بيشتري را در دورهاي بالاي موتور كه ما نياز به وارد نمودن حجم بيشتري از هوا به موتور هستيم را توليد كنند و نيابد دور توربين گاز در آنها خيلي بالا رود. در جاهائي كه ما نياز به شتاب بالا در توربين گاز و مقدار بيشتري از هواي ورودي به موتور داريم مي توانيم از دو توربو شارژر كوچك كه به صورت مجزا از يكديگر مي باشند، استفاده نمائيم كه شركتهاي خودروسازي همچون تويوتا، آئودي، مزدا اين نوع توربوشارژر را در برخي از توليدات خود به كار برده اند. به توربوشارژرهاي فوق توربوشارژرهاي دوقلو (Twin Turbocharger) نيز مي گويند.

 ب) استفاده از توربين گاز با پره هاي سراميكي:

همان طور كه مي دانيد توربين گاز با پره هاي سراميكي سبكتر از توربين گاز با پره هاي فولادي هستند در نتيجه اين امر باعث مي شود كه توربين گاز سريعتر شتاب گرفته و نيروي اينرسي كاهش يابد.

ج) استفاده از ياتاقانهاي توپي (Ball Bearing) به جاي ياتاقانهاي سيالي:

 برخي از توربوشارژرها از ياتاقانهاي توپي به جاي ياتاقانهاي سيالي استفاده مي كنند كه ياتاقانهاي فوق بسيار دقيق و از مواد پيشرفته و خاصي ساخته شده اند تا بتوانند سرعت و حرارت شفت را كنترل نمايند. ياتاقانهاي توپي باعث مي شوند كه شفت با اصطكاك كمتري بچرخد و همچنين اين نوع ياتاقانها به ما اجازه مي دهد تا از شفتهاي كوچكتر و سبكتر استفاده نمائيم كه امر فوق باعث مي شود تا توربين گاز با شتاب بيشتري چرخيده و نيروي اينرسي آن كاهش يابد.

 د) استفاده از توربوشارژرهاي ترتيبي (Sequential Turbocharger):

 برخي از موتورها از دو توربوشارژر با اندازه مختلف استفاده مي كنند كه توربوشارژر كوچكتر در دور پائين موتور تا پس افت را كاهش دهد استفاده دارد اما توربو شارژر بزرگتر در دورهاي بالاتر موتور كه نياز به تقويت و حجم بيشتري از هوا داريم كاربرد دارد. اين نوع توربوشارژر در ب.ام.و سري 5 مدل 535d استفاده شده است.

 مكانيزم كنترل توربين گاز (Waste Gate):

بسياري از توربوشارژر خودروها يك سوپاپ بايپس يا گذرگاه فرعي(Waste Gate) دارد كه باعث مي شود در توربوشارژرهاي كوچك ميزان چرخش آنها از حد مجازي تجاوز نكند. در واقع سوپاپ بايپس فشار داخل توربين گاز را حس كرده و اگر فشار آن بالا باشد سوپاپ فوق باز شده و مقداري از گاز را به خارج از محفظه توربين گاز هدايت مي كند تا اين كه فشار به ميزان مطلوبي برسد.

 كولر داخلي (Inter Cooler):

همان طور كه مي دانيد زماني كه هوا فشرده مي شود آن گرم شده و منبسط مي شود اما هدف از استفاده توربوشارژرها افزايش ميزان چگالي ورودي به موتور (تعداد بيشتري از مولكولهاي هوا) مي باشد. به همين خاطر از كولرهاي داخي استفاده مي كنند تا هواي فشرده خروجي از كمپرسور را خنكتر كند تا ميزان چگالي آن افزايش يابد. (شكل ۳ را ببينيد)

 ب) سوپر شارژ (Supercharge)

ساختار موتورهای سوپر شارژ مشابه توربو شارژ است با اين تفاوت که در سوپر شارژها توربين وجود ندارد و کمپرسور قدرت خود را مستقيما (با استفاده از تسمه یا زنجير) از موتور گرفته و هوای ورودی به سيلندر را فشرده مي کند.

با اين که استفاده  از سوپر شارژها مقداری از قدرت موتور را مي گيرد اما در موارد خاص که ايجاد سرو صدای کمتر مهم بوده يا قيمت تمام شده از اهميت بيشتری برخوردار است یا فضای کمی در محفظه موتور موجود باشد از سوپر شارژ استفاده مي کنند.

در مجموع با توجه با اين که توربو شارژها از انرژی گاز خروجی که بلا استفاده است, استفاده مي کنند از بازده بهتري برخوردار ميباشند.