امروزه با پیشرفت زیادی که در الکترونیک وکاربرد تراشه های نیمه هادی به وجد آمده تحول بزرگی در هدایت خودرو و ترمزهای آن رخ داده که استفاده از ترمز ABS یکی از انها است همه کسانی که تجربه رانندگی ممتد با اتومبیل را داشته باشند و یا در روزهای بارانی و برفی رانندگی کرده باشند به هنگام ترمز گرفتن متوجه شدن که با قرار دادن یکباره پا بروی ترمز " هدایت ماشین با توجه به سرعت خودرو از کنترل خارج شده و شاید باعث خسارات جانی و مالی فراوان شود لذا در این مواقع رانندگان ماهر و با تجربه در مواجه با این شرایط معمولا چندین بار ترمز را گرفته و رها کرده و این عمل را باتوجه به سرعت و لغزندگی جاده متناوبا و با فاصله زمانی مختلف انجام میدهند .
متخصصین خودرو نیز از این عملکرد مناسب رانندگان ماهر استفاده کرده تا کسانی مهارت ندارند و یا تجربه کافی را کسب نکرده اند از خطای انسانی مصون باقی بمانند و این نوع از ترمز این کار گرفتن و رها کردن ترمز را انجام میدهد.لذا در هنگام رانندگی با خودروهائی که ترمز ABS دارند کافیست که پدال را به طور پیوسته و محکم فشار دهید و در این حالت ضرباتی در زیر پایتان احساس میشود .
قطعات اصلی این سیستم عبارتند از :
1- واحد ABS
2- واحد کنترل هیدرولیک
3- واحد کنترل الکترونیک
4- سنسور سرعت چرخ
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
در رابطه سیستم الکترونیکی ترمز ABS ) ABS = سیستم ترمز ضد قفل شدن)

در هنگام ترمز گرفتن دو نوع اصطکاک وجود دارد
• اصطکاک جنبشی
• اصطکاک لغزشی
زمانی که نیروی اصطکاک جنبشی در اثر سر خوردن به اصطکاک لغزشی تبدیل می شود نیروی نگه دارنده هم کاهش می یابد (اصطکاک جنبشی > اصطکاک لغزشی ) در نتیجه مدت زمان بیشتری برای ایستادن ماشین نیاز است . این اولین موضوع . موضوع بعد این است که اگر اتومبیلی به ترمز ABS مجهز باشد در هنگام ترمز کردن نیروی گشتاوری که باعث منحرف شدن ماشین می شود به وجود نمی آید فکرش را بکنید که برای یک تریلی 18 چرخ چقدر می تواند ضروری باشد .( مثل کامیون Volvo vh12 )

سیستم الکترونیکی :

یک سنسور هال افکت ( سنسور های حساس به مغناطیس ) روی هر چرخ قرار دارد دقیقا مثل چیزی که درون موس های قدیمی وجود داشت یک صفحه ی پره پره که یک سنسور مادون قرمز در کنار آن قرار دارد و چرخیدن صفحه باعث می شود امواج (IR = مادون قرمز ) موجود در بین پره ها قطع و وصل شود و این قطع و صصل شدن وارد یک پردازنده شده و میزان و جهت چرخش مشخص می شود . فقط در سیستم های هال افکت جای امواج IR از مغتاطیس استفاده می شود و جای یک صفحه ی پره پره یک صفحه ی ای با زایده های توپی فلزی وجود دارد عبور این زایده های نوپی از کنار سنسور هال افکت باعث قطع شدن خطوط میدان های مغتاطیسی می شود و در نتیجه می توان میزان چرخش و جهت آن را برآورد کرد .

یک سیستم پردازنده ی مرکزی سرهت چرخش تمام چرخ ها را اندازه گیری می کند به محض ترمز گرفتن باید سرعت چرخش تمام چرخ ها یکی باشد اگر سرعت یکی از آنها هماهنگ نبود یعنی آن چرخ در حال سر خوردن است و این سر خوردن هم باعث اصطکاک جنبشی می شود و هم باعث انحراف ماشین از خط اصلی می شود در این حالت سیستم فشار روغن یا فشار باد
( فشار باد = نیوماتیک و فشار روغن = هیدرولیک ) آن ترمز را تا جایی کم می کند که سرعت آن هماهنگ با سرعت سایر چرخ ها شود .

سیستم پردازنده این گونه ترمز ها نباید هیچ گونه تاخیری در پردازش داشته باشد از این رو به آنها ( بدون تاخیر) Real Time می گویند و عملیات پردازشی آنها توسط کنترل کننده هایی به نام DSP انجام می شود . ( DSP = پردازنده ی دیجیتال سیگنال ها )

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

اگر شما هم رانندگی در روزهای برفی و بارانی را تجربه کرده ايد ، حتما" به خوبی می دانيد هدايت خودرو در جاده های لغزنده بخصوص زمان توقفهای ناگهانی ، تا چه حد مشکل و دردسر ساز و البته در بسياری از موارد ؛ غير ممکن است . در چنين مواقعی به دليل قفل شدن چرخها ، خودرو بر سطح لغزنده خيابان همچنان به حرکت ادامه می دهد ، به طوريکه علاوه بر افزايش زمان توقف ، کنترل ان نيز بسيار مشکل خواهد شد.آمار هم نشان می دهد بخش عمده ای از تصادفات جاده ای مربوط به همين نقص فنی در سيستم ترمزهاست. تلاش متخصصان برای رفع اين نقيصه ، منجر به پديد امدن ترمزهای ضد قفل يا همان سيستم معروف ABS شده است ، ترمزهايی که به دليل عملکرد منحصر به فرد و کارايی بالای خود ، به سرعت جايگزين سيستم های رايج امروزی می شوند و پيش بينی می شود تا چند سال آينده شاهد به کارگيری انها در بيشتر وسايل نقليه باشيم .ترمزهاي ABS از 4 قسمت عمده زير تشکيل می شوند :

1- سنسورهای سرعت که زمان قفل شدن چرخها را نمايش می دهند و با قرار گرفتن در هر چرخ و یا دیفرانسیل اين اطلاعات را ارسال می کند.

2- سوپاپها که معمولا" در 3 موقعيت عمل میکنند:

در وضعيت اول کاملا" باز هستند و فشار سيلندر اصلی را به داخل ترمز می فرستند ، در حالت دوم دريچه سوپاپها بسته می شوند و ترمز از سيلندر اصلی جدا می شود . اين کار ، از افزايش بيش از حد فشار داخل ترمز که راننده را به اعمال نيروی بيشتری روی پدال وادار می کند ، جلوگيری می نمايد. در موقعيت سوم ، سوپاپها مقداری از فشار را از طريق ترمز خارج می کنند.
3- از ان جا که سوپاپها مقداری از فشار خود را از طريق ترمز گيری از دست می دهند . نقصان فشار ، با استفاده از پمپ جبران می شود .

4- چهارمين بخش سيستم ، يک دستگاه کنترل کننده است که به عنوان رايانه کوچکی در خودرو عمل می کند و سنسورهای سرعت و سوپاپها را تنظيم می کند.

نحوه عملکرد سيستم های ABS با وجود الگوريتم های متفاوتی که برای انها تعريف شده ، بسيار ساده و ابتدايی است . چناچه شما خودروی خود را که از سيستم ABS استفاده نمیکند ، به جای توقف ناگهانی ، با فشار چندين بار پا روی پدال ترمز متوقف کنيد ، همان کار ترمز های ضد قفل را انجام داده ايد ، با اين تفاوت که در يک سيستم ABS ، تمامی اين کارها خودکار صورت می گيرد . در معمولترين شکل ، اين کار دستگاه کنترل کننده سنسورهای سرعت را در همه حال تحت نظارت خود قرار می دهد و هر کاهش سرعت ناگهانی و خارج از قاعده را ثبت میکند همانطور که میدانيد ، هر چرخ خودرو ، دقيقا" پيش از قفل شدن با يک کاهش سرعت ناگهانی مواجه می شود . اگر اين کاهش سرعتها کنترل نشوند ، چرخ خيلی سريعتر از آنکه بتواند متوقف شود ، قفل می شود .

اگر خودروی شما با استفاده از سيستم ABS کار می کند ، حتما" تکانهای بسيار کوچک پدال ترمز را زير پای خود احساس کرده ايد ، اين تپشها به دليل باز و بسته شدن سريع سوپاپاهاست .

به طوری که در برخی از اين سيستم ها ، اين چرخه تا 15 بار در هر ثانيه تکرار می شود.


درجه بندی ترمزهای ضد قفل هم مانند شيوه عمل انها با استفاده از روشهای متعددی صورت می گيرد ، اما به طور معمول ، طبقه بندی بر اساس تعداد مجرا ها ، سوپاپاهای مجزا برای هر چرخ و نيز تعداد سنسورهای سرعت ، يکی از رايج ترين اين روشهاست.

بر اين اساس، سيستمهای ABS را به 3 دسته :

- سيستمهای با 4 مجرا و 4 سنسور و سيستم های با 3 مجرا و 3 سنسور و سيستمهای با يک مجرا و يک سنسور تقسيم می کنند .،

در نوع اول : ( که بهترين شکل ترمزهای ABS است ، هر کدام از چرخها به طور مجزا با يک سنسور و يک سوپاپ کنترل می شوند.)

در نوع دوم : ( 2 چرخ جلويی به طور مجزا کنترل می شود ، اما برای چرخهای عقبی تنها يک سوپاپ و سنسور سرعتی در محور عقبی خودرو قرار می گيرد. )

در نوع سوم : ( کنترل چرخهای فقط از طريق محور چرخهای پشتی و از طريق يک سنسور و سوپاپ انجام می پذيرد.)

مزيت گروه اول ، نسبت به 2 گروه بعدی ، در اين است که هر 4 چرخ ، به طور مجزا کنترل می شود و بدين ترتيب ، علاوه بر استفاده از حداکثر نيروی ترمز برای هر چرخ ، از قفل شدن انها پيش از توقف کامل جلوگيری می شود ، در حالی که در 2 نوع بعدی ممکن است برخی چرخها پيش از رسيدن به توقف کامل قفل شوند.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

امروزه تقريبا تمامي خودروهايي كه روانه بازار مصرف مي شوند از ترمز ABS به عنوان يك استاندارد يا انتخاب برخوردارند. يك سيستم ABS نمونه شامل قسمت هايي چون سنسور سرعت، چرخ، بخش كنترل هيدروليك و بخش كنترل الكترونيكي مي شود. هنگامي كه پدال ترمز را فشار مي دهيد بخش كنترل الكترونيكي سيگنال هاي ارسال شده از سنسور سرعت چرخ را كنترل و مقايسه مي كند چنانچه بخش كنترل الكترونيكي حس كند كه در يكي از چرخ ها كاهش سرعت با نرخ سريعي انجام مي شود (آستانه قفل شدن) به بخش كنترل هيدروليكي فرمان مي دهد تا فشار هيدروليك به آن چرخ را كاهش دهد. اين نوع محدوديت فشار مشابه فشردن پدال ترمز تنها با سرعت بيشتر است. در برخي از وانت هاي پيكاپ و كاميون هاي سربسته براي كنترل نيازهاي متفاوت ترمز تحت شرايط بارگذاري متفاوت، تنها در چرخ هاي عقب از ترمز ABS استفاده شده است. اين نوع از سيستم ABS تنها چرخ هاي عقب را كنترل و زماني كه هر يك از آنها در آستانه قفل شدن باشند، فشار را در هر دوي آنها محدود مي كند، هدف از طراحي اين سيستم كمك به خط مسير مستقيم حركت خودرو به هنگام ترمزهاي ناگهاني و شرايط نامطلوب جاده است. با حفظ كنترل اتومبيل شانس بيشتري براي جلوگيري از تصادف وجود دارد. ABS به طور خاص در جاده هاي مرطوب و لغزنده بسيار مفيد است. به خاطر داشته باشيد كه در اتومبيلي مجهز به ABS هرگز نبايد پس از آنكه خود سيستم به طور خودكار به ترمزها فشار وارد مي كند، پدال ترمز را بفشاريد درواقع تمام كاري كه بايد انجام دهيد فراهم كردن فشار قاطعانه و پيوسته روي پدال ترمز براي فعال كردن عمليات سيستم ABS است، زماني كه سيستم ABS فعال مي شود ممكن است از پدال ترمز خود احساس ارتعاش كنيد اما جاي نگراني نيست. زماني كه ديگر به عملكرد ABS نيازي نباشد سيستم ترمز بدون دخالت ABS به عملكرد هيدروليكي عادي خود برمي گردد.
هنگامي كه از يك سيستم ترمز ضد قفل (ABS) به درستي استفاده شود، سيستمي ايمن و موثر خواهد بود. ABS به راننده امكان مي دهد تا پايداري حركت مستقيم خودرو و كنترل بر فرمان را حفظ و همچنين در برخي موقعيت ها به خصوص در سطح جاده هاي مرطوب و لغزنده موجب كاهش مسافت توقف اتومبيل مي شود. براي كسب اين امتياز ايمني رانندگان بايد ياد بگيرند چگونه به درستي از سيستم ABS خود استفاده كنند.
سيستم ترمز ضد قفل با ترمزهاي بادي يا نصب شده در خودروها كار مي كند. ABS حقيقتاً از قفل شدن ترمزهاي اساسي تان جلوگيري مي كند. در اتومبيل هايي كه به ABS مجهز نيستند، راننده مي تواند با فشار دادن مكرر ترمزها به طور دستي از قفل شدن چرخ ها جلوگيري كند. اما در اتومبيل هاي مجهز به ABS پاي راننده به طور مداوم روي پدال ترمز باقي مي ماند تا اجازه دهد اين سيستم به طور خودكار ترمزها را تحت فشار قرار دهد. زماني كه ترمزهاي شما در جاده هاي مرطوب و لغزنده يا در خلال يك توقف اضطراري قفل شدند، كنترل فرمان را از دست خواهيد داد و اتومبيل ممكن است به دور خود بچرخد. ABS چرخ عقب مانع قفل شدن و در نتيجه باعث ماندن اتومبيل در مسير مستقيم مي شود. چنانچه اتومبيل تان از سيستم كنترل ABS روي هر چهار چرخ خود سود مي برد مي توانيد علاوه بر حفظ حركت بر مسير مستقيم كنترل فرمان را نيز در دست داشته باشيد. با در دست داشتن كنترل فرمان هنگامي كه زمان كافي براي يك توقف كامل ميسر نباشد مي توانيد با مانور كردن در اطراف خطرات از بروز حادثه جلوگيري كنيد.


چگونه متوجه وجود سيستم ABS در اتومبيل خود شويم
همانطور كه گفته شد بيشتر اتومبيل هاي امروزي چه به طور استاندارد و چه انتخابي از اين سيستم برخوردارند. در اينجا چند روش متفاوت براي درك اين موضوع كه آيا اتومبيل شان مجهز به سيستم ترمز ضدقفل است يا نه معرفي مي كنيم: در بسياري از اتومبيل هاي مجهز به اين سيستم، راننده احتمالاً ارتعاشات سريعي از پدال ترمز را تجربه مي كند. در واقع به نظر مي رسد كه ترمزها فشار را به شما برمي گردانند. گاهي اوقات ممكن است پدال به طور ناگهاني بيفتد. همچنين ممكن است دريچه هاي موجود در كنترل كننده ABS صدايي مشابه ساييدن يا وزوز كردن توليد كند. در برخي اتومبيل ها ممكن است ارتعاشات خفيفي احساس شود كه نشان دهنده فعال بودن ABS است. به خاطر داشته باشيد اين مسئله بسيار مهم است. زماني كه صدايي شنيديد يا احساس ضربان هايي در پدال كرديد پاي خود را از پدال ترمز برنداريد و به فشار مداوم ادامه دهيد. در واقع چنانچه اتومبيل شما به ترمز ABS مجهز است نبايد فشارهاي مكرر به پدال ترمز وارد كنيد. تنها كافي است پاي خود را به طور دائم روي پدال قرار دهيد و به خاطر داشته باشيد كه هنوز مي توانيد اتومبيل را هدايت كنيد. آنچه كه سيستم ABS انجام مي دهد مشابه فشار مكرري است كه از سوي راننده به پدال ترمز وارد مي شود. اين سيستم به طور خودكار فشار موجود در خطوط سيستم ترمز را براي حفظ بيشينه عملكرد ترمز تا آستانه قفل شدن چرخ ها تغيير مي دهد. در واقع ABS به كمك تجهيزات الكترونيكي با سرعت بسيار زيادي اين كار را انجام مي دهد. آيا اتومبيل هاي مجهز به ABS سريع تر از اتومبيل هاي عادي متوقف مي شود سيستم ABS براي كمك به راننده در حفظ كنترل اتومبيل به هنگام ترمزهاي ناگهاني طراحي شده است. براي توقف سريع تر اتومبيل ABS مي تواند مسافت توقف در جاده هاي مرطوب و لغزنده را كاهش دهد. همچنين بسياري از سيستم ها موجب كاهش مسافت توقف خواهند شد. در سطح هاي بسيار نرم مثل ماسه هاي نرم و برف هاي نكوبيده، يك سيستم ABS حقيقتاً مي تواند موجب افزايش مسافت توقف شود.
در شرايط مرطوب و لغزنده با وجود برخورداري از ABS هنوز بايد با دقت رانندگي كنيد، هميشه در فاصله مطمئني از اتومبيل جلويي خود قرار گيريد و سرعت سازگار با شرايط جاده را حفظ كنيد. آيا تمامي سيستم هاي ضدقفل يكي هستند در واقع تمامي آنها در چگونگي كنترل فشار ترمز بسيار شبيه هم هستند اما برخي از سيستم ها تنها براي جلوگيري از قفل شدن چرخ هاي عقب طراحي شده اند. همان طور كه گفته شد اين گونه سيستم ها در وانت هاي پيكاپ و اتومبيل هاي اسپورتي چندمنظوره نصب مي شود. ABS چرخ عقب اتومبيل تان را از چرخيدن به دور خود حفظ مي كند اما اگر به ABS چرخ جلو مجهز نباشيد همچنان در هنگام قفل شدن چرخ هاي جلو كنترل فرمان از دست شما خارج است. ساير سيستم هاي ABS كه در ميني ون ها و اتومبيل هاي سواري به كار مي رود براي حفظ هر چهار چرخ از قفل شدن طراحي شده است. چگونه مي توان به ABS عادت كرد
براي جزئيات بيشتر درباره عملكرد كامل و مزاياي ABS به كتابچه راهنماي اتومبيل خود مراجعه كنيد. سيستم ترمز ضدقفل به سرعت حساس است. بنابراين در سرعت هاي پايين فعال نخواهد شد. يك روش براي عادت كردن با عملكرد ABS اين است كه در يك پاركينگ خلوت با سرعتي بيشتر از آنچه كه سيستم ABS را فعال مي كند (معمولاً بيشتر از ۲۰ كيلومتر بر ساعت) حركت كنيد و سپس پدال ترمز را به شدت فشار دهيد.
البته فعال كردن ABS در سطح جاده هاي مرطوب و لغزنده به مراتب ساده تر است. سيستم ضدقفل بايد مانع از سر خوردن چرخ ها شود. با وجود اينكه احتمال احساس ضربه در پدال ترمز و شنيدن صداي تيك وجود دارد از فشار مكرر به پدال ترمز خودداري كنيد. نكاتي براي تعمير و نگهداري
زماني كه سوئيچ اتومبيل را در وضعيت روشن قرار مي دهيد بايد يكي از علامت هاي BRAKE ANTILOCK يا ABS به رنگ كهربايي و گذرا در صفحه ادوات پشت فرمان روشن شود. سپس سوئيچ را در وضعيت خاموش قرار دهيد. اگر علامت روشن ماند يا شروع به چشمك زدن كرد يا اينكه در هنگام رانندگي روشن شد، نشان دهنده اين است كه نقصي در سيستم ABS رخ داده است. به سرعت توسط يك تكنسين حرفه اي اتومبيل خود را مورد بازرسي قرار دهيد تا منبع مشكل شناسايي شود. احتمالاً در كتابچه راهنماي خريداري شده درباره پر و خالي كردن دوره اي سيستم هيدروليك ترمز مطالبي ذكر شده است كه نبايد از آن چشم پوشي كرد. در واقع با توجه به اينكه بسياري از اتومبيل هاي مجهز به ABS رويه هواگيري ترمز به خصوصي دارند، اين راهنما بهترين كمك براي تكنسين هاي حرفه اي به شمار مي رود. همچنين سيستم هاي ترمز مجهز به ABS فشار هيدروليك فوق العاده بالايي توليد مي كنند كه مي تواند خطرناك باشد. پس چنان چه سيستم هيدروليك يا ABS اتومبيل تان نياز به تعمير دارد با يك تكنسين حرفه اي مشورت نمائید .

در قرن شانزدهم تلاشی در حل مشکل انتقال بد همه نیرو از دست انداز به گاری و واگن ها انجام گردید. آنها توسط چهار کیسه چرمی پر از باد که به چهار ستون شاسی متصل بودند، بدنه گاری را (که شبیه به یک میز وارونه بود) معلق نمودند، و چون بدنه گاری از شاسی معلق بود، سیستم، به عنوان یک "سیستم تعلیق" شناخته شد – اصطلاحی که امروزه نیز به انواع راه حل ها اطلاق می شود. سیستم "بدنه معلق"، یک نظام فنری کامل نبود، ولی چرخ ها و بدنه را قادر می ساخت تا به صورت آزاد حرکت کنند.

فنرهای نیمه بیضوی، که با نام "فنرهای گاری" نیز شناخته می شوند، به سرعت جایگزین تعلیق کیسه های چرمی شدند. فنرهای نیمه بیضوی به صورت عمومی در انواع واگن ها، گاری ها و ... استفاده می شدند. اغلب، هم بر روی اکسل عقب و هم بر روی اکسل جلو به کار می رفتند. هرچند، این سیستم باعث به وجود آمدن موج رو به جلو و عقب می شد و مرکز ثقل بسیار بالایی داشت.

با ورود و ازدیاد خودروهای موتوری، سیستم های فنری متفاوت و موثرتری گسترش یافتند که سواری را بر سرنشینان راحت تر می کردند.

سیستم تعلیق یک خودرو در حقیقت بخشی از شاسی است که شامل تمام سیستم های مهمی که در زیر بدنه قرار دارند، می شود.

به دلیل ارتباط زیاد کمک ها و ستون-پایه ها با کنترل خودرو، آنها را می توان به عنوان مشخصه های اصلی امنیتی به حساب آورد. ستون-پایه ها و کمک های کار کرده، ممکن است اجازه انتقال وزن از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب را دهند. این کار توانایی لاستیک را برای چسبیدن به جاده کاهش می دهد، و البته به همان میزان از دست فرمان (قدرت کنترل خودرو) و کارائی ترمز می کاهد.

میل موج گیرها (همچنین با نام میل پیچ گیر) همراه با کمک ها یا ستون-پایه ها استفاده می شوند تا به خودروی در حال حرکت، استقامت بیشتری دهند. میل موج گیر، میله ای است فلزی که کلّ اکسل را در بر می گیرد و به صورت موثری دو طرف تعلیق را به یکدیگر متصل می گرداند.

هنگامی که تعلیق در یک چرخ، بالا وپایین می رود، میل موج گیر حرکت را به چرخ دیگر انتقال می دهد. این کار باعث ایجاد یک سواری یک سطح تر شده و موج خودرو را کاهش می دهد. به خصوص، هنگامی که خودرو در حال دور زدن می باشد، میل موج گیر، با موج خودرو بر سیستم تعلیق درگیر می شود. به همین خاطر، تقریباً همه خودروهای امروزی دارای میل موج گیر، به عنوان تجهیزات استاندارد می باشند. هرچند اگر خودرویی فاقد این مزیت باشد، با استفاده از کیت ها به راحتی می توان آن را، در هر زمانی نصب نمود.

سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، دارای یک اکسل جلو است که دو چرخ را به هم متصل می کند. اساساً همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلویی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود. و سال هاست که در عمده خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود.

در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلویی اجازه حرکت به صورت مستقل دارند. ستون-پایه مک فِرسُن (MacPherson) که توسط شخص وی، از شرکت جنرال موتورز در سال 1947 گسترش پیدا کرد، پر کاربرد ترین سیستم تعلیق جلویی می باشد، به خصوص در خودروهای منطقه ی اروپا.
ستون-پایه مک فرسن، کمک و فنر پیچشی را ترکیب کرده و به صورت یک واحد در می آورد. این عمل، سیستم تعلیق فشرده تر وسبک تری را برای خودروهای دیفرانسیل جلو فراهم می آورد.

سیستم تعلیق دو جناغی (همچنین بازوی A شکل) نوع دیگر معمول سیستم تعلیق جداگانه جلویی است.

در حالی که پیکربندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.

حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.

اگر یک اکسل یک تکه، چرخ های عقب خودرو را به هم متصل نماید، آنگاه به طور معمول، خودرو دارای سیستم تعلیق بسیار ساده ای می باشد – بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت مستقیماً به اکسل فرمان می چسبند. دو سر فنرهای تخت به صورت مستقیم به شاسی اتصال پیدا می کند، و کمک، به اتصالی که فنر را به بدنه نگاه می دارد، وصل می گردد. سالیان متمادی، تولید کنندگان خودروهای آمریکایی، استفاده از این طرح را به خاطر سادگی اش ترجیح می دادند.

همان طرح پایه با جایگزینی فنرهای پیچشی به جای تختی نیز به دست می آید. در این حالت، فنر و کمک می توانند به صورت یکپارچه و یا جدا از هم به کار گرفته شوند. هنگامی که جدا از هم باشند، می توان از فنرهای کوچکتری استفاده نمود تا سیستم تعلیق، فضای کمتری را اشغال نماید.

اگر هر دو سیستم عقب و جلو، جداگانه باشند آنگاه تمامی چرخ ها به صورت جداگانه به بدنه اتصال و جهش می یابند. و در نتیجه آگهی های بازرگانی خودرو، آن را "سیستم تعلیق چهار چرخ مستقل" می نامند. هر سیستم تعلیقی که بتوان در جلو به کار گرفت، و همینطور مدل های سیستم جداگانه جلویی که در قبل بدانها اشاره گردید، در عقب نیز به کار گرفته می شود. البته در عقب خودرو نظام هدایت (سیستمی که شامل چرخ دنده جناغی بوده و چرخ ها را قادر می سازد تا از جهتی به جهت دیگر گردش یابند) غایب است. این بدان معنی است که تعلیق های جداگانه عقب را می توان نسخ ساده شده جلویی ها دانست، اگر چه قسمت های اصلی به قوت خویش باقی می مانند

ریشه لغوی

دیدکلی

اجزای ساختمانی شاسی خودرو

سیستم تولید توان (موتور)

سیستم انتقال توان

• کلاچ: بعد از موتور خودرو کلاج قرار می‌گیرد، که عبارتست از یک اتصال قابل قطع که بین موتور و جعبه دنده قرار می‌گیرد.

جعبه دنده

میل گاردان

دیفرانسیل

دستگاه حرکت

1. چرخهای جلو و عقب که از طوقه و لاستیک تشکیل شده‌اند.
2. محورهای جلو و عقب که کار نگهداری چرخها را انجام می‌دهند.
3. سیستم فرمان
4. سیستم تعلیق یا همان فنرها
5. سیستم ترمز

طرز کار شاسی

1 ) split type : در اين نمونه پوسته اکسل بصورت دو تکه ساخته مي شود و سپس توسط پيچ بهم وصل مي شوند. اشکال عمده چنين نمونه اي اين است که با رخ دادن هر گونه خرابي، کل اکسل عقب بايد خارج شود و پس از تعمير دوباره نصب گردد. از اين نمونه از پوسته اکسل امروزه کمتر استفاده مي شود.

2 ) banjo or separate carrier type : اين نمونه بصورت يکپارچه است و شکلي شبيه کمانچه دارد. کل مجموعه ديفرانسيل درون محفظه اي قرار دارد که به پوسته اکسل پيچ شده است و دو نيم شفت نيز از دو طرف به آن متصل هستند. بنابراين در اين حالت چنانچه نيازي به تعمير مجموعه شود، هرکدام از شفتها مي تواند مستقيماً از کنار خارج شود و ديفرانسيل تنها با باز کردن پيچهاي مربوط به خود، خارج مي گردد.

3 ) Salisbury or integral carrier type: اين نمونه از لحاظ ساختاري شبيه نمونه قبلي است بجز اينکه در اينجا محفظه ديفرانسيل به طور دائمي به مجموعه توسط جوش متصل است. از اين نمونه از پوسته اکسل بطور گسترده اي در خودروهاي محرک عقب استفاده مي شود.

در ميان انواعي از اکسلهايي که بعنوان اکسل عقب استفاده مي شود، معمولاً فنرها وزن مجموعه را تحمل مي کنند. امروزه مدلهاي گوناگوني از اکسلها مورد استفاده قرار مي گيرند که از ميان آنها دو نوع عمده اي که بيشتر از آنها استفاده مي شوند عبارتند از :

Hotchkiss drive : اين نوع، از ساده ترين و پرکاربردترين نوع اکسلهاي عقب مي باشد. مدلي از آن را در شکل 3-14 مشاهده مي کنيد. فنر از قسمت وسط خود و به صورت صلب به اکسل عقب متصل مي شود. خود فنر نيز از يک طرف بصورت صلب به شاسي متصل است و از سر ديگر بصورت لولا و مفصلي متحرک مي باشد.

شکل3-14 Hotchkiss drive

در اين حالت تمام چهار نيروي وارد شده بر اکسل که در قسمت قبل اشاره شد، توسط فنر تخت تحمل مي شود. نيروي پيشران توسط سر صلب فنر به شاسي منتقل مي شود. بعلت وجود عکس العمل گشتاور نيز قسمت جلو فنر کمي تغيير شکل مي دهد. (شکل3-15)

شکل3-15 خمش فنر بعلت وجود عکس العمل گشتاور

بنابراين عکس العمل گشتاور نيز کلاً توسط فنر تحمل مي شود. بهمين ترتيب براي تحمل گشتاور ترمزي نيز فنرها در جهت مخالف تغيير شکل خواهند داد. هنگاميکه فنرها بدين ترتيب تغيير شکل دادند، محل قرار گرفتن شفت متصل به پينيون نيز تغيير مي کند. بنابراين اگر تنها در يک طرف ميل گاردان از قفل گاردان استفاده شود، ميل گاردان تحت چنين شرايطي خم خواهد شد. براي جلوگيري از چنين امري از يک قفل گاردان ديگر نيز در سر ديگر شفت گاردان استفاده مي شود.

Torque tube drive : در اين حالت فنرها فقط نيروي وزن و نيروي جانبي را تحمل مي کنند. عکس العمل گشتاور، گشتاور ترمزي و نيروي پيشران توسط عضو ديگري که torque tube نام دارد تحمل مي شود. يک سر آن به پوسته اکسل و سر ديگر آن که کروي است درون جعبه اي که برروي شاسي فيکس مي شود، قرار مي گيرد. همانطور که در شکل3-16 نيز مشاهده مي شود torque tube ميل گاردان را در بر مي گيرد.

شکل3-16 Torque tube drive

از آنجاييکه در اينجا عکس العمل گشتاور توسط torque tube تحمل مي شود، اگر ميل گاردان توسط يک اتصال يونيورسال که دقيقاً در مرکز کاپ کروي قرار دارد به شفت خروجي از گيربکس متصل شود، خط مرکز شفت متصل به پينيون جابجا نخواهد شد و هميشه از مرکز کاپ کروي عبور خواهد کرد. در چنين حالتي نياز به استفاده از اتصال يونيورسال ديگري در آن طرف ميل گاردان نخواهد بود. همچنين اتصال کشويي نيز در اينجا مورد استفاده نخواهد بود چرا که شفت متصل به پينيون و ميل گاردان هر دو حول يک مرکز جابجا خواهند شد

در شکل نشان داده شده زیر ، چهار قطعه درون بدنه خیلی محکم مبدل گشتاور وجود دارد.

●پمپ

●توربین

●استاتور

●سیال جعبه دنده

بدنه مبدل گشتاور به فلایویل موتور پیچ شده است، بنابراین مبدل با هر سرعتی که موتور می گردد، گردش می کند.پره هایی که پمپ کردن مبدل گشتاور را ایجاد می کنند به بدنه وصل شده اند ، بنابراین سرعت انها هم با سرعت موتور یکی است.

شکل برش خورده ی زیر نشان می دهد هر قطعه ای به چه صورت درون مبدل گشتاور بسته شده است.

اجزا مبدل چگونه به گیربکس و موتور متصل شده اند

پمپ درون یک مبدل گشتاور یک نوع پمپ گریز از مرکز (پمپ سانتریفیوژ) است. همچنانکه مبدل می چرخد، سیال به بیرون پرت می شود ، تقریبا مانند چرخش دورانی یک ماشین لباس شویی ،که آب و لباس ها را به طرف بیرون جداره ی ماشین لباس شویی پرتاب می کند. در صورتی که سیال به بیرون پرتاب شود ، یک خلا ایجاد می شود که سیال بیشتری را به مرکز می کشد.

مقطع پمپ که به بدنه ی مبدل گشتاور متصل است.

سپس سیال وارد تیغه های توربین، که به گیربکس متصل است، می شود. توربین باعث چرخش گیربکس می شود که بطور اساسی خودروی شما را حرکت می دهد.

شما در شکل زیر می توانید ببینید که تیغه های توربین کج شده هستند. این به این معنا است که سیالی که از بیرون توربین( پمپ) به آن وارد می شود، قبل از خارج شدن ان از مرکز توربین،یک تغییر مسیر دارد. این تغییر مسیر است که باعث چرخش توربین می شود.

توربین مبدل گشتاور : هزار خار وسط را به خاطر بسپارید.این جایی است که به آن گیربکس متصل می شود.

برای تغییر مسیر صحیح یک شئ متحرک، شما باید نیرویی به ان اعمال کنید. مهم نیست که شئ یک خودرو است و یا یک قطره سیال. و هر نیرویی که باعث تغییر مسیر شئ شود،عکس العملی دارد که باعث تغییر مسیر منشا نیرو می شود. بنابراین توربین باعث تغییر مسیر سیال می شود، و سیال باعث چرخش توربین می شود.

سیالی که از مرکز توربین خارج می شود، در یک مسیر متفاوت نسبت به زمانی که وارد شده بود، حرکت می کند. اگر به پیکان های شکل بالا نگاه کنید، می توانید ببینید سیالی که از توربین متحرک خارج می شود در خلاف جهتی است که پمپ (و موتور) می چرخد. اگر سیال اجازه داشته باشد به پمپ ضربه بزند، باعث اتلاف نیرو و کند کار کردن موتور می شود. این دلیلی است که مبدل گشتاور یک استاتور دارد.

استاتور سیال بازگشتی از توربین را به پمپ می فرستد. این راندمان مبدل گشتاور را بهبود می بخشد. توجه کنید که هزار خار استاتور به یک کلاچ یکطرفه متصل است.

استاتور در مرکز مبدل قرار دارد. وظیفه ی ان هدایت دوباره ی سیال خروجی از توربین است قبل از اینکه به پمپ ضربه بزند. این به طور چشمگیری راندمان مبدل گشتاور را افزایش می دهد.

استاتور یک تیغه ی طراحی شده خیلی تهاجمی دارد که مسیر سیال را تقریبا به طور کامل وارونه می کند. یک کلاچ یکطرفه (داخل استاتور) استاتور را به یک شافت ثابت در گیربکس ارتباط می دهد( مسیری که کلاچ اجازه دارد گردش کند در شکل بالا ملاحظه می شود). به خاطر این طرح هنگامیکه سیال به پره های استاتور برخورد می کند استاتور نمی تواند با نیروی سیال برای تغییر مسیر ، بچرخد.و می تواند فقط در جهت مخالف بچرخد.

وقتی خودرو حرکت می کند یک اتفاق کوچک قدری فریبنده رخ می دهد. یک نقطه در نزدیکی سرعت 40 مایل بر ساعت یا 64 کیلومتر بر ساعت که هر دو تای پمپ و توربین تقریبا با سرعت یکسان می چرخند(پمپ همیشه کمی سریع تر گردش می کند). در این نقطه، سیال از توربین برگشته، وارد پمپ متحرک در مسیر یکسان می شود، درنتیجه نیازی به استاتور نیست.

با وجود اینکه توربین مسیر سیال را تغییر دهد و آن را به پشت پرتاب کند، به دلیل آنکه که توربین در جهتی سریعتر از سیال پمپ شده در جهت دیگر می چرخد، سیال آرام در مسیری که توربین می چرخد خاتمه می یابد. اگر شما در پشت وانت با سرعت 60 مایل بر ساعت می ایستادید، و شما یک توپ را با سرعت 40 مایل بر ساعت به عقب پرتاب کنید، توپ با سرعت 20 مایل بر ساعت به جلو پیشروی می کند. این شبیه چیزی است که در توربین رخ می دهد: سیال در یک مسیر به عقب پرتاپ می شود، اما نه با سرعت عازم شدن آن که در جهت دیگر روانه می شد.

در این سرعت ها سیال در حقیقت به طرف پشت تیغه ی استاتور ضربه می زند، و باعث آزادگردی آن روی کلاچ یکطرفه اش می شود بنابراین مانع حرکت سیال در آن نمی شود.

درست مانند خودروهای دنده دستی ، خودروهای دنده اتوماتیک هنگامی که چرخها و چرخ دنده ها در گیربکس توقف می کنند، به راهی برای اجازه دادن به چرخش موتور احتیاج دارند. خودروهای دنده دستی از یک کلاچ استفاده می کنند که موتور را به طور کامل از جعبه دنده جدا می کند. خودروهای دنده اتوماتیک از یک مبدل گشتاور استفاده می کنند.

مبدل گشتاور یک نوع کوپلینگ هیدرولیکی است ، که اجازه می دهد موتور به مقدار کمی ازادانه و جداگانه از جعبه دنده بچرخد.اگر موتور به طور اهسته در حال گردش است ، همچون زمانی که خودرو درپشت چراغ قرمز توقف کرده، مقدار گشتاور رد شده داخل مبدل گشتاور خیلی کم است ، بنابراین برای نگه داشتن خودرو فقط یک فشار کم روی پدال ترمز لازم دارد.

اگر شما زمانی که خودرو ایستاده بود پدال گاز را فشار می دادید ، مجبور بودید برای نگه داشتن خودرو از حرکت، فشار بیشتری روی پدال ترمز وارد کنید. این به خاطر این است که هنگامی که شما پا روی پدال گاز می گذارید ، سرعت خودرو بالا می رود و درون مبدل گشتاور سیال بیشتری ارسال می شود که سبب بیشتر شدن گشتاور انتقال داده شده به چرخ ها می شود.

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

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

●یک روزنه برای شمع(البته شمع می تواند روی درپوش بدنه نیز قرار گیرد.دو تصویر پایین تر را ببینید.)

●یک روزنه که توسط درپوشی بسته شده است.

●یک روزنه برای ورود هوا

●یک روزنه برای خروج گازهای احتراق

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

مزایا و معایب:

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

دیگر مزایای مهم موتور شبه توربین عبارتند از:

●لرزش ناچیز چون موتور کاملا بالانس است.

●شتاب بیشتر بدون وجود چرخ طیار

●گشتاور بیشتر در دور موتور پایین تر

●تقریبا بدون نیاز به روغن کاری

●سر و صدای کمتر

●انعطاف پذیری کامل در جهت گیری موتور.حتی واژگون

●قطعات متحرک کمتر و در نتیجه استهلاک کمتر

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

کاربرد:

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

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

موتور های احتراق داخلی بر اساس نحوه ی مخلوط شدن سوخت و هوا و نیز چگونگی مشتعل شدن آن به چهار دسته تقسیم می شوند.در نوع اول سوخت و هوا پیش از ورود به سیلندر به صورت یک مخلوط همگن درمی آید و با جرقه ی شمع مشتعل می شوند که این همان موتور بنزینی معمولی است.

نوع دوم موتور تزریق مستقیم بنزینی است.در این نوع با تزریق مستقیم بنزین به داخل سیلندر،مخلوط نا همگنی خواهیم داشت.(در موتور های بنزینی انژکتوری،انژکتورها سوخت را در منیفولد ورودی می پاشند اما در این نوع بنزین مستقیما به سیلندر تزریق می شود.)وقتی شمع جرقه می زند،بیشتر سوخت می سوزد اما کمی از آن نسوخته باقی می ماند.

در نوع سوم سوخت و هوا در محفظه ی احتراق تا حدودی با هم مخلوط می شوند.سپس این مخلوط ناهمگن فشرده می شود و دمای آن بالا می رود تا اینکه خود به خود مشتعل شود.که موتورهای دیزل این گونه اند.

در نوع چهارم بهترین خصوصیات موتورهای بنزینی و دیزلی ترکیب شده اند.سوخت وهوا پیش از ورود به سیلندر کاملا مخلوط می شوند.سپس این مخلوط همگن به شدت فشرده می شود تا خود به خود بسوزد.این همان چیزی است که به آن انفجار نوری می گوییم.چون در این نوع موتور مخلوط همگن در اثر فشار مشتعل می شود به آن موتور HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) نیز می گویند.

احتراق HCCI هیچ هیدروکربن نسوخته ای باقی نمی گذارد و در نتیجه بهره وری بالایی دارد.(به دلیل فشار و دمای بالا و نیز همگن بودن مخلوط ،تمام آن می سوزد.)

البته برای انفجار نوری فشار بالایی مورد نیاز است که این موضوع تنش قابل توجهی به موتور وارد می کند و موتور پیستونی نمی تواند ضربه ی شدید این نوع احتراق ( که نوعی خود سوزی است) را تحمل کند.همچنین موتورهای دورانی قبلی به دلیل داشتن اتاق احتراق کشیده و بزرگ نمی توانند فشار مورد نیاز برای انفجار نوری را ایجاد کنند.

فقط موتور شبه توربین کالسکه دار می تواند نیروی انفجار را تحمل کند و ضریب تراکم مورد نیاز برای خودسوزی را فراهم کند.

موتور شبه توربین ساده خیلی شبیه موتور دورانی است:یک روتور درون بدنه ی تقریبا بیضی شکل می چرخد.اما فراموش نکنید که موتور شبه توربین روتور چهار جزیی دارد.گوشه های روتور با بدنه به خوبی آب بندی شده اند و نیز گوشه های روتور نسبت به بخش داخلی آب بندی اند.در نتیجه چهار محفظه ی مجزا تشکیل می شود.

در موتور پیستونی،یک دور تکرار چرخه ی چهار زمانه دو دور میل لنگ را می چرخاند.در نتیجه قدرت خروجی موتور چهارزمانه یک انرژی یک احتراق به ازای دو دور گردش میل لنگ ( ویا نصف انرژی یک احتراق به ازای یک رفت و برگشت پیستون) است.

اما یک موتور شبه توربین پیستون ندارد و چهار زمان یک چرخه پشت سر هم در بدنه ی بیضی شکل ردیف شده اند.همچنین نیازی به میل لنگ برای ایجاد حرکت دورانی نیست.

تصویر متحرک زیر هر زمان یک چرخه ی چهار زمانه را نشان می دهد.توجه کنید که در این مثال،شمع در یکی از مجراهای بدنه قرار گرفته است.

در این مثال ساده به راحتی می توان چهار زمان یک موتور احتراق داخلی را مشاهده کرد:

●مکش:سوخت و هوا به داخل کشیده می شود.

●تراکم:مخلوط سوخت و هوا فشرده می شود.

●احتراق:جرقه ی شمع سوخت را مشتعل می کند.

●تخلیه:گاز های مصرف شده از استاتورخارج می شوند.

موتور شبه توربین کالسکه ای نیز با همین ایده کار می کند با این تفاوت که قسمت کالسکه ای شکلی به روتور اضافه شده و اجازه ی رخ دادن انفجار نوری (photo detonation) را می دهد.انفجار نوری حالت احتراق بهتری است که نیاز به فشار زیاد و مقاومت فیزیکی بیشتری دارد که موتورهای پیستونی و دورانی توانایی تولید آن را ندارند.در ادامه درباره ی انفجار نوری می آموزیم.

مانند موتورهای دورانی،موتور شبه توربین نیز با یک روتور و استاتور(بدنه) کار می کند.اما روتور آن به جای سه لبه،از چهار جز که مانند زنجیر به هم متصل اند تشکیل شده است.روتور چهار گوش چیزی است که موتور شبه توربین را از موتور دورانی جدا می کند.دو نوع موتور شبه توربین وجود دارد که یکی روتور کالسکه ای دارد و دیگری بدون کالسکه ای است.همان طور که خواهیم دید در اینجا منظور از کالسکه قطعه ی ساده ای از این موتور است.

در ابتدا نگاهی به اجزای موتور شبه توربین ساده تر یعنی نوع بدون کالسکه ای می اندازیم.

موتور شبه توربین ساده

طراحی موتور تحت تاثیر سه عامل است:نگرانی درباره ی مسایل زیست محیطی،افزایش قیمت سوخت و لزوم حفظ منابع سوخت های فسیلی . خودرو های هیدروژنی (که با سلول های سوختی و یا با احتراق داخلی هیدروژن کار می کنند) آن طور که پیش بینی می شد در آینده ی نزدیک در دسترس نخواهند بود.در نتیجه مهندسان زیادی علاقه به بهبود موتور های احتراق داخلی فعلی دارند.

موتور شبه توربین

موتور شبه توربین (( Quasiturbine Engines که در 1996 به ثبت رسید نتیجه ی چنین بهبودی است.در این مقاله موتور شبه توربین را معرفی می کنیم و به سوالات زیر پاسخ خواهیم داد:

● ایده ی این موتور از کجا آمده است؟

● اجزای موتور شبه توربین چیست؟

● چگونه کار می کند؟

●بازدهی آن نسبت به سایر موتور های احتراق داخلی چگونه است؟

مقاله را با یاد آوری اصول کار موتور شروع می کنیم:

اصول کار موتور:

اساس کار موتور ساده است:اگر مقداری هوا و سوخت پر انرژی (مانند بنزین) را در یک فضای کوچک و بسته قرار دهید و مشتعل کنید،گاز به سرعت منبسط شده و مقدار زیادی انرژی آزاد می کند.

هدف نهایی یک موتور تبدیل انرژی انبساط این گاز به انرژی دورانی است و در مورد موتور خودرو هدف چرخاندن محور چرخ هاست.

برای مهار این انرژی موتور باید چرخه ی احتراقی را طی کند که در آن:

●مخلوط سوخت و هوا اجازه ی ورود به محفظه ی احتراق را داشته باشد.

●هوا و سوخت فشرده شود.

●سوخت مشتعل شود.

●دود به عنوان محصول احتراق خارج شود.

موتور چگونه کار می کند با جزییات بیشتر این چرخه را در موتور های پیستونی معمولی توضیح می دهد که در آن چرخه ی احتراق پیستونی را بالا و پایین می برد و این حرکت رفت و برگشتی توسط میل لنگ به حرکت دورانی تبدیل می شود.

اگرچه موتور پیستونی در خودرو ها متداول تر است اما موتور شبه توربین بیشتر مانند موتور دورانی عمل می کند.در موتور دورانی به جای استفاده از پیستون از یک روتور مثلثی استفاده می شود. فشار احتراق در فضای بین یک ضلع روتور مثلثی و استاتور(بدنه ی موتور) ایجاد می شود.

حرکت روتور به نحوی است که هر سه گوش آن با بدنه در تماس باقی می ماند و به این ترتیب سه حجم جدای گاز ایجاد می شود.وقتی روتور حرکت می کند این سه حجم پیوسته منبسط و منقبض می شوند.همین انبساط و انقباض است که هوا و سوخت را به داخل می کشد،آن را فشرده می کند و انرژی مفید آن را می گیرد و دود را به خارج می راند.