شبیه سازی و انتخاب سوپرشارژینگ برای یک موتور اشتعال جرقه ای تنفس طبیعی با هدف تغییر کاربری به دریایی

در سالهای اخیر تحقیقات گستردهای در زمینه بکارگیری سیستم پرخورانی در موتورهای احتراق داخلی جهت افزایش توان خروجی به ازای ابعاد ثابت موتور، در مقایسه با موتورهای تنفس طبیعی صورت گرفته است. جهت پرخورانی موتور بطور معمول دو روش استفاده می شود. یکی استفاده از توربوشارژر و دیگری استفاده از سوپرشارژر می باشد. توربو شارژر از انرژی حاصل از دود برای افزایش فشار هوای ورودی به موتور استفاده می کند در حالیکه سوپرشارژر توسط مکانیزم مکانیکی قدرت خود را از میل لنگ گرفته و با دوران کمپرسور تولید فشار کرده و هوای فشرده شده را وارد موتور می نماید. بیشترین تحقیقات صورت گرفته در زمینه پرخورانی به روش توربوشارژینگ می باشد. در این مقاله یک نمونه موتور اشتعال جرقهای شش سیلندر بنزینی جهت ارتقا توان از 230 اسب بخار به 300 اسب بخار بهوسیله پرخورانی از نوع سوپرشارژینگ مورد بررسی قرار گرفته است. کاربری اولیه این موتور زمینی بوده و در کاربری دریایی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه موتورهای دریایی بطور معمول در یک سوم پایانی محدوده دور موتور کار می کنند لذا طراحی و انتخاب سوپرشارژری که بتواند توان مطلوب را با شرایط کاربری جدید ارضا کند بسیار مهم می شود. هدف در طراحی و انتخاب سوپرشارژر رسیدن به توان 300 اسب در دور 6400 و گشتاور حداکثر در محدوده دور 3500 تا 4500 می باشد. بدین منظور، تمامی اجزای موتور شامل سیستم مکش، راهگاهها، سوپاپها، سیلندرها و سیستم خروج دود در حالت تنفسطبیعی، توسط نرمافزار POWER-GT به صورت یکبعدی شبیهسازی گردید. نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج آزمایشگاهی موجود، مقایسه شد. پس از انجام صحهگذاری بر روی مدل شبیهسازی شده و با محاسبات لازم، سوپرشارژر مناسب انتخاب گردید. با شبیهسازی سیستم سوپرشارژ و اعمال تغییراتی مثل، تعویض منیفولد دود و اضافه نمودن اینترکولر به آن، نتایج با موتور اولیه(تنفس طبیعی) مقایسه گردید. در این مدل، توان ترمزی بیشینه موتور نسبت به حالت تنفس طبیعی، افزایش حدود 35 درصد را نشان میدهد. گشتاورحداکثری موتور نیز افزایشی در حدود 22 درصد داشته که مقدار ماکزیمم آن درمحدوده دور 3700 قرار گرفته و در محدوده دور 3500 تا 4500 افتی حدود 2 درصد داشته است.