گیربکس های اتوماتیک

کارخانه کرایسلر (Chrysler corporation)

جعبه دنده های تورک فلایت (کرایسلر ،دوج ایمپریال ، پلی موث )

این جعبه دنده در سال 1960 ارائه گردید و در طرح های جدید اتومبیل کرایسلر با موتور 6 سیلندر مایل به کار برده شد و به نام جعبه دنده تورک فلایت 6 سیلندر یا A-904 نامیده شد . در سال 1962 پوسته جعبه دنده از حالت چدنی به شکل آلومینیومی تبدیل گردید و تطابق داده شد با موتور های 8 سیلندر Vشکل ( V-8) و به نام جعبه دنده تورک فلایت8 سیلندرA-727 نام گذاری گردید . بنابراین در حال حاضر هر دو نوع جعبه دنده A-904 و A-727 جزء تولیدات رایج کارخانه کرایسلر می باشد و هم چنین جعبه دنده A-904 در موتور های کوچک هشت سیلندر Vشکل نیز به کار برده شده است . مسیر جریان قدرت باند و کلاچ آن به طور خلاصه مطابق جدول 1 می باشد . اشکال 1و 2 مقایسه آن دو را نشان می دهند .

جعبه دنده تورک فلایت دارای مبدل گشتاور 3 عنصری و مجموعه دنده های خورشیدی 3 سرعته می باشد . مبدل دارای نسبت گشتاوری 2 تا 2/2 به 1 می باشد که متناسب با نوع کاربرد موتور آن طراحی شده است . در وضیعت حرکت D مسیر قدرت بعد از مبدل به دنده 1 یا نسبت دنده 1 : 45/1 و بالاخره به دنده 3 یا دنده مستقیم با نسبت 1:1 تعویض می گردد .

 جدول 1 مسیر اختصاری جریان قدرت جعبه دنده های تورک فلایت A-904 وA-727

سیستم های کنترل دریچه گاز و دنده معکوس جعبه دنده به طور مکانیکی کار می کنند که توسط اتصالات خارجی به کاربراتور متصل می باشند .

برای افزایش شتاب سیستم های تعویض معکوس 3 به 1 و 3 به 2 را دارا می باشد و بدون در نظر گرفتن وضعیت سرعت اتومبیل با اطمینان امکان پذیر می باشد و این تعویض ها متناسب با گشتاور موتور طراحی شده است با بسته بودن دریچه گاز تعویض معکوس 3 به 1 انجام می گردد .

وضعیت (2) فقط تعویض 1 به 2 را دارا می باشد و جعبه دنده در دنده 2 باقی می ماند و در وضعیت (1) جعبه دنده فقط در دنده 1 کار می کند و در سر بالایی ها و سرازیر های تند به کار می رود . تعویض دستی از وضعیت (D)به (1) در سرعت زیاد ، ابتدا جعبه دنده به طور خودکار تعویض معکوس به دنده 2 را انجام می دهد تا این که سرعت اتومبیل آهسته گردد و سپس برای جلو گیری دنده یک آماده می گردد . زمانی که دنده یک در گیر می شود جعبه دنده تعویض مستقیم را ندارد . علائم اهرم انتخاب وضعیت به ترتیب P-R-N-D-2-1  می باشد . در تولیدات سال 1966 به بعد پمپ عقب جعبه دنده تورک فلایت حذف گردیده است و برای راه اندازی و روشن نمودن موتور نمی توان از هل دادن استفاده نمود .

برای خواندن ادامه مطلب به کتاب گیربکس های اتوماتیک نوشته ماتیاس اف.برج چا -ترجمه مهندس پرویز هاشمی مراجعه کنید.

موتورهای Homogenous Charge Compression Ignition) HCCI

موتورهای Homogenous Charge Compression Ignition) HCCI)

خودروهای هيبريدی (Hybrid Vehicles)

خودروهای هيبريدی (Hybrid Vehicles) 

• مقدمه

امروزه با توجه به آلودگي‌هاي ناشي از خودروها و محدوديت‌هاي سوخت فسيلي، كارخانه‌هاي خودروسازي گام مهمي در مقابله با اين امر برداشته‌اند كه از جمله آنها می توان به خودروهاي هيبریدي (Hybrid Vehicle)، تکنولوژی پيل سوختي (Fuel Cell)، موتورهای با پاشش مستقيم‌ بنزيني (GDI)، موتورهاي HCCI و خودروهاي دو گانه سوز (Bifuel) اشاره کرد.

بازده بالا، آلايندگي كم، مسافت قابل پيمايش بالا، ايمني مطلوب و قيمت قابل رقابت با خودروهاي متداول از جمله ويژگيهاي حائز اهميت برای خودروهای هيبريدی است. بسياری از خودروسازان بزرگ مبادرت به توليد اين خودروها در سطحی گسترده نموده‌اند. در اين  قسمت به شمای كلي از نحوه عملکرد، حالتهای كاركردی، مزايا، معايب و تقسيم‌بندی سيستم‌هاي مختلف خودروي هيبريدي خواهيم پرداخت.

• تاريخچة خودروی هيبريدی

يك مهندس آمريكائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 يك ماشين هيبريدی ساخت كه قادر بود در طي 10 ثانيه تا 25 مايل شتاب بگيرد. موتور اين خودرو تركيبی از موتور بنزيني و موتور الكتريكي بود كه امروزه به عنوان موتور هيبريدی شناخته مي‌شود. Piper در سه سال و نيم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتور های احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها  و از همه مهمتر پايين بودن قیمت سوخت های فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به اين نوع خودروها شد. در پي بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره اين خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولي تا سال 1990 که كار اصولی با مشاركت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمريكا آغاز گرديد، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند.

امروزه خودروهاي هيبريدی مورد توجه كمپانيهای بزرگ جهان قرار گرفته اند كه از آن جمله مي‌توان به شركتهايی مانند: تويوتا، هندا، ميتسوبيشی، فورد، فيات، جنرال موتورز، دايملر كرايسلر، نيسان و پژو و ... اشاره نمود. توفيق اين محصولات به حدی چشمگير بوده كه از دسامبر سال 1997 تا ابتدای سال 2000 بيش از چهل هزار محصول پريوس كمپانی تويوتا به فروش رسيده است.

·             ویژگیها

خودروهاي هيبريدی، نوع تعميم يافته خودروهاي برقی خالص مي‌باشند كه معايب خودروهاي برقي خالص تا حدود زيادی در آنها برطرف گرديده است و مي توان گفت معايب خودروهای احتراق داخلی نيز تا حدودی در آنها برطرف شده است. از مزايای مهم اين خودروها نسبت به خودروهای احتراق داخلی، كاركرد در دور و بار ثابت بوده و به اصطلاح در نقطة بهينه خود كار می ‌كنند كه اين امر باعث بالا رفتن بازده موتور و كاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت می ‌گردد و ديگر اينكه به هنگام ترمزگيری و يا شتاب منفی، انرژی به صورت الكتريكی در باتری ها ذخيره می ‌شود و همين امر باعث كاركرد كمتر موتور احتراقی خواهد شد و در نتيجه منجر به كاهش آلودگي و پايين آمدن مصرف سوخت می‌گردد. به عنوان مثال تويوتا پريوس (Toyota Prius) با موتور ۴سيلندر۱۵00سی سی مصرف سوختی معادل ۲/۴ ليتر در ۱۰۰ کيلومتر دارد.  مزیت دیگر اين خودروها نسبت به خودروی برقی خالص، قابليت پيمودن مسيرهای طولانی در هر بار شارژ كردن باتری مي‌باشد.

سيستمهاي ذخيره سازي انرژي :

خودروهای هيبريدی از ساختارهاي مختلفی برخوردارند. اما الزاما يك خودروی هيبريدی از يك سيستم ذخير ساز انرژی، يك واحد توليد قدرت و يك سيستم انتقال قدرت تشكيل شده است. انتخابهای اوليه برای سيستم ذخيره ساز انرژی باطريها، خازنها و فلايويل‌ها هستند. اگر چه باطريها عمده‌ترين انتخاب در اين زمينه مي‌باشند اما تحقيق بر روی زمينه‌های ديگر ذخيره‌سازی انرژی آغاز شده است. باتری ها، بدلیل ارزان و تجاری بودن و نداشتن قسمتهای متحرک اولين وسيله ذخيره انرژی و همانطور که گفته شد متداولترين است اما بزرگترین عیب شان عمر كوتاه آنها می باشد. البته باطريها با تكنولوژی جديد بسيار گران مي‌باشند و امروزه تعداد زيادي از باطريهاي جديد در حال توسعه هستند.

انواع خودروهاي هيبريدي :

با توجه به ساختار كنترلی و طريقه اتصال اجزاء به يكديگر، خودروهای هيبريدی به سه نوع سری، موازی و سری- موازی تقسيم‌بندی مي‌شوند.

 سيستم هيبريدي سري :

در اين دسته از خودروها موتور احتراق داخلی يك ژنراتور را مي‌چرخاند و اين ژنراتور، هم باطری را شارژ می كند و هم يك موتور الكتريكي را به حركت درمي‌آورد و بدین صورت انتقال قدرت صورت می گيرد. در اين ساختار موتور احتراقی مستقيم به سيستم انتقال قدرت وصل نمی ‌شود.

اين سيستم به خاطر اين سری ناميده می ‌شود كه قدرت، به صورت سری به چرخ‌ها منتقل مي‌گردد و از آن برای رانش موتورهای با قدرت كم و با رنج كاركرد بهينه استفاده می شود.

سيستم هيبريدی موازی :

در اين نوع سيستم، موتور احتراقي و موتور الكتريكی به صورت موازی چرخها را به حركت درمی ‌آورند. در اين سيستم موتور الكتريكی توسط باطری و موتور احتراقي توسط منبع سوخت فسيلي مستقيما تغذيه می گردند. در اين حالت ژنراتور حذف شده و باطری با تغيير حالت موتور الكتريكی به ژنراتور شارژ می ‌گردد. از آنجائيكه این سيستم فقط يك موتور دارد موتور الكتريكي نمی‌تواند همزمان هم باطری را شارژ كند و هم باعث رانش چرخها گردد. يك تصوير ساده از اين سيستم در ذيل نشان داده شده است.

سيستم هيبريدی سری ـ موازی:

اين طرح بگونه ای است كه می‌توان از آن در شرايط مختلف به صورت هيبريد سري يا موازي استفاده نمود. در اين سيستم با بهره‌گيری از فن‌آوری پيشرفته امكان استفاده از سيستم احتراقي و سيستم الكتريكي بطور جداگانه و همزمان وجود دارد. به اين ترتيب در مواقع شهری كاملا الكتريكی و بدون آلودگی و در سرعتهای بالا و در محدوده برون شهری می ‌تواند بطور مستقل احتراقی و يا تركيبی از دو سيستم باشد. در مواقعي چون شتابگيری سريع، هر دو سيستم با هم عمل می‌كنند. چنين ايده‌ای فقط بكمك يك فن‌آوری مدرن در يك خودرو سواری قابل اجراست. معمولا چنين سيستمهايی از نوع تركيبی هستند و با بهره‌گيری از يك استراتژی كنترلی مناسب عملا همراه با فراهم آوردن عملكرد مناسب، سطح شارژ باطريها نيز در حد خوبی نگهداری می ‌شود بدين ترتيب اين خودرو می ‌تواند چه در شهر و چه در جاده به يك خودروي متداول تبديل گردد. در اين سيستم دو موتور الكتريكي وجود دارد كه بسته به شرايط مي‌تواند تركيبی از آنها به كار آيند و قابليت تبديل به ژنراتور را نيز دارند. اين سيستم در خودرو Prius و Estima شرکت تويوتا استفاده شده است.

گیربکس

امروز می خواهم خلاصه ای از ساخت اولین خودرویی که از ساخت آن بیش از یک قرن می گذرد برای تان بگویم که امیدوارم مورد توجه دوستان قرار بگیرد.

اولین خودرویی که ساخته شد بیشتر شبیه به کالسکه های بدون اسب آن زمان بود که تعجب همگان را برانگیخت. این خودرو در سال 1902 در ایالات متحده آمریکا ساخته شد که بیشتر قطعات آن آمریکایی بود.

به گفته متخصصین امروزی در گیربکس مورد استفاده در آن کالسکه بدون اسب از سیستم دنده های خورشیدی و پینیون های سیاره ای بهره گرفته شده است.که در گیربکس های اتوماتیک امروزی نیز از آن سیستم استفاده می شود. با این تفاوت که در آن تعویض دنده دستی(Manual)بود ولی در گیربکس اتوماتیک تعویض دنده اتوماتیک(به صورت هیدرولیکی یا الکتریکی) است.

گیربکس های ترتیبی

گیربکس های ترتیبی (Sequential Gearbox) و گيربکس های دستی:

اگر به نحوه تعویض دنده در موتور سیکلت ها نگاه کنید می بینید که با بالا و پایین بردن اهرم تعویض دنده ، دنده تعویض می شود، که در این سیستم تعویض دنده به کمک یک Drum شیار دار به شکل زیر صورت می پذیرد وبا نحوه تعویض دنده ها در ماشین ها فرق می کند که در این روش تعویض دنده سریع تر است و تعداد قطعات ا کمتر و مجموعه را جمع و جور تر می نماید.

همانطور که مشاهده می کنید روی درام شیارهای ماشین کاری شده وجود دارد . این شیار ها یکی از دو کار زیر را جهت تعویض دنده انجام می دهند.

1- اگر درام دور از چرخ دنده های جعبه دنده قرار گرفته باشد, شیارها میل ماهک ها را جهت تعویض دنده کنترل می کند.

2- اگر درام نزدیک به چرخ دنده ها باشد شیارها مستقیماً خود ماهک ها را کنترل می کند و دیگر نیازی به میل ماهک ها نیست.

 اما  در ماشین ها بیشتر از شیوه H-patternبرای تعویض دنده استفاده می شود .که در این شیوه ما دسته دنده را برای تعویض دنده تغییر حالت میدهیم که در این حالت ماهک ها روی میل ماهک عقب و جلو روی می شوند و دنده تعویض می شود مانند شکل زیر

 اما فکر می کنم که گیربکس ماشین های مسابقه نیز شبیه به گیربکس های ترتیبی (Sequential Gearbox) است اما با این تفاوت که در موتور سیکلت اهرم تعویض دنده بالا و پایین می شود اما در ماشین های مسابقه عقب و جلو می شود برای مثال برای تغییر دنده در ماشین مسابقه از 1 به 2 دسته دنده یک بار به جلو فشار می دهیم و برای کم کردن دنده عکس کار افزایش دنده را انجام می دهیم و تنها تفاوت در نحوه کنترل میل ماهک هستند اما در موتور سیکلت ها تغییر دنده از 1 به 2 اهرم تعویض دنده بالا یا پایین می شود

واریوماتیک (یا انتقال قدرت تسمه ای ):

بنام خدا

واریوماتیک (یا انتقال قدرت تسمه ای ):

امروز می خواهم در مورد یک سیستم انتقال قدرت بنام واریوماتیک برای تان بگویم شاید این ساده ترین سیستم انتقال قدرت اتوماتیک باشد که در آن از چرخ دنده استفاده نشده است و اساس کار آن بر گریز از مرکز استوار است که این گیربکس بدلیل مشکلاتی مانند لغزش و تلفات مربوط به قدرت اصطکاکی زیاد مرد استفاده قرار نگرفت این گیربکس بوسیله کمپانی داف هلند تولید شد و در اتومبیل های دافودیل که در اوایل دهه 1960 که به امریکا صادر شد نصیب گردید.

در این دستگاه دو چرخ تسمه دو پارچه وجود دارد که بوسیله فنر دو قسمت چرخ متحرک به هم نزدیک و به وسیله وزنه دو قسمت چرخ محرک تغییر می کند چرخ تسمه ها بوسیله تسمه به یکدیگر مربوط می شوند .

در ابتدا کار نیروی فنر دو قسمت چرخ تسمه متحرک به هم نزدیک کرده و قطر موثر آن را افزایش داده  و قطر موثر چرخ تسمه محرک به دلیل ثابت بودن اندازه تسمه کاهش یافته و بنابرین در ابتدای کار موثر با دور زیاد و گشتاور قابل توجه محور متحرک را با دور کم و گشتاور نسبی زیاد به حرکت در می آورد وقتی که دور چرخ های که متصل به چرخ تسمه متحرک است افزایش یابد این افزایش دور عینا به چرخ تسمه محرک و موتور تاثیر گذارده و در نتیجه وزنه ها به خارج ار مرکز پرتاب می شوند در اثر پرتاب وزنه ها دو قسمت چرخ تسمه محرک به هم نزدیک شده و قطر موثر ان افزایش یافته و در نتیجه  قطر چرخ تسمه متحرک به علت ثابت بودن اندازه تسمه کاهش یافته و دور محور خروجی با فزایش دور موتور افزایش می یابد

 این گیربکس می تواند و قادر بود دور با نسبت های بالای 16.6:1 تا1   3.9: ایجاد کند و در این خودرو فقط پدال گاز وضعیت تبدیل گشتاور را تعیین میکنند و از کلاج ها برای شروع حرکت و در موقع توقف خودرو استفاده می شود تا موتور روشن بماند

واریوماتیک اغلب در ماشین های تراش برای تغییر دور صفحه نظام ماشین تراش و موتور سیکلت ها استفاده شده است

در موتور دافودیل دو سیلندر هوا خنک با سیلندر های متقابل بود که در جلو خودرو نصب میشد . این موتور از طریق یک شفت محرک به یک جفت کلاچ گریز از مرکز متصل بود . کلاچ ها بر روی یک جفت پولی متغییر عمل می کردند و قطر موثر آنها را تغییر می دادند این پولی ها از طریق تسمه به یک جفت پولی با قطر ثابت که بر روی اکسل تعلیق مستقل عقب مستقر بودند اتصال داشتند کلاچ های گریز از مرکز پولی های متغیر را به منظور انتقال حرکت به پولی های عقب تحت فشار می داد.هنگامی که سرعت موتور خودرو افزایش می یافت کلاچ ها پولی های متغییر را بیشتر فشار می دادند لذا قطر پولی ها بطور موثر افزایش می یافت این امر نسبت بین پولی ها ثابت و متغییر را تغییر می داد که معادل تعویض دنده به دنده بالاتر بود .