دانلود مقاله تنفس هوشمند

بخشی از مقاله

تنفس هوشمند

فن آوری سوپاپ متغیر تنفس نوینی به احتراق درونی داده است.

به احتمال بسیار مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را به یاد می آورید. معمولأ توجه زیادی به تنفس موتور، اولین و آخرین از چهار زمان کارکرد موتور، می شود. بی هیچ تردیدی، از آنجایی که مشخصه های مکش و تخلیه در تولید قدرت نهایی موتور حیاتی و مهم هستند، صرفه جویی در مصرف سوخت و کاهش گازهای آلاینده اگزوز نیز بی اهمیت نمی باشند.

از ابتدا قصد داشتم که این مقاله بررسی خودروهایی باشد که از فن آوری سوپاپ متغیر بهره می برند، که بعد متوجه شدم اغلب مردم این روزها بی اطلاع از این فن آوری نیستند. علاوه بر این، اخیرأ از کنگره جهانی SAE 2007 برگشته ام و آنجا بود که مشخص شد فن آوری سوپاپ متغیر موضوعی داغ و به روز است. پس در عوض اجازه دهید مختصر و مفید تنفس موتور را یادآوری کنم و بعد برخی از پیشرفت های آن را که در حال تولید هستند، بررسی کنیم. در ادامه گزینشی از این فن آوری ها ارائه شده است. در نهایت به امکانات و احتمالات تولیدی آینده و مورد بحث در کنگره مذکور و جاهای دیگر می پردازیم.


اصول اولیه: سوپاپ ها و میل بادامک
حرکت رفت و برگشت سوپاپ ها در نتیجه تعامل آنها با یک محور به نام میل بادامک است که دارای برجستگی های بادامی شکل بر روی آن است. این تعامل ممکن است مستقیم در تماس با بادامک بوده و یا از طریق یک اسبک سوپاپ و یا ترکیبی از اسبک و میله رابط باشد. میل بادامک ممکن است در بالا و منفرد (SOHC) و یا جفتی (DOHC)، یا پایین در بلوک سیلندر (OHV) باشد. هر یک از این نمونه ها می توانند از طریق نیروی موتور توسط زنجیر، تسمه، و یا چرخ دنده به حرکت درآیند. در یک موتور چهار زمانه سرعت دوران میل لنگ نصف سرعت دوران میل بادامک در واحد زمانی دقیقه است.

میزان برآمدگی بادامک ها نقش تنفسی هر سوپاپ را تعیین می کند. بسته به سرعت میل لنگ، هر سوپاپ میزان خاص باز و بسته شدن خود را دارد. میزان زمانی باز بودن نیز محاسبه می شود. همچنین سوپاپ هوا و تخلیه نیز دارای زمان ویژه خود در مدت باز بودن همزمان می باشند. این میزانهای زمانی خاص نمی تواند برای هر موتوری صادق باشد. به میل سوپاپ یک ماشین مسابقه ای فکر کنید. با افزایش دور موتور، حتمأ مایلید سوپاپ ها زود تر و به حد کافی باز شوند و خطاهای مکش و تخلیه به حداقل برسد. با در نظر گرفتن تغییر فشار وارده بر موتور و دیگر عوامل متوجه خواهید شد که طراحی سوپاپ و میل بادامک یک مبارزه واقعی میان خودرو سازان است.

سوپاپ های متغیر
کاربرد سوپاپ های متغیر خطاها را کاهش می دهد. هر چه طراحی این گونه سوپاپ ها بهتر باشد، سوپاپ ها نیز بدون نقص کار خود را انجام می دهند. ساده ترین متغیرها عمر تولید کوتاهی دارند: آلفا رومئو 2 لیتری DOHC مدل 1980 قطعه ای در سوپاپ هوا خود دارد که در دورهای بالاتر از 1200 دور در دقیقه زمان باز بودن سوپاپ ها را بیشتر می کند. این میل بادامک و سوپاپ دو حالته آغاز راه بکارگیری سوپاپ متغیر بود.

تغییر وضعیت ها به طور مداوم بهتر از گسسته می باشد، و فقط کمی پیچیده تر است. این عملکرد عمومأ توسط نوعی توالی هیدرولیکی پولی حاصل می شود. در بعضی موارد وضعیت ها به طور الکتریکی کنترل می شوند که از مزایای آن رفع تأخیر زمانی فشار روغن موقع استارت موتور در هوای سرد است. به یاد داشته باشید که وضعیت های متغیر میل بادامک بازه های زمانی را تغییر نمی دهد و فقط اینکه یک یا دو بادامک متناسب با میزان دوران میل لنگ، بر میل سوپاپ ها فشاری متغیر وارد می کنند و اینگونه می تواند بر میزان گشتاور تأثیر گذاشته و نهایت دور موتور را افزایش دهد.

سیستم VTEC (کنترل الکترونیکی زمان در سوپاپ های متغیر) مربوط به هوندا آکورا اولین نمونه تولیدی بود و مثال خوبی برای اینگونه سیستم ها است. هر سوپاپ دو بادامک دارد و اسبک به دنبال هر برش بادامک است. پین موجود در اسبک مشخص می کند که کدام یک حرکت خود را به سوپاپ انتقال دهد. دو وضعیت کارکرد به طور بالقوه می تواند بازه های زمانی را تغییر دهد. حرکت میل بادامک می تواند با وضعیت آن ترکیب شود و در واقع تغییر وضعیت میل بادامک سیستم متفاوت i-VTEC (نمونه هوشمند) را به دنبال خواهد داشت.

همیشه چنین تغییرات وضعیتی فقط یک مقوله قدرتی نیست و اصول اقتصادی و صرفه جویی نیز مد نظر است. با سیستم VTEC-E {E مخفف Efficiency به معنی کارآیی) هوندا، کارآیی دورهای پایین موتور با کاهش دامنه یک سوپاپ از 4 سوپاپ یک سیلندر، تقویت می شود که به جریان سوخت و هوا شتاب داده و منجر به مخلوط بهتر این دو و احتراق پاک تری می شود. اختلاف ممکن و جابجایی در موقع نیاز نوع دیگری از موضوع تغییر وضعیت میل سوپاپ است. در صورت وجود فشار سبک بر موتور، سیستم i-VTEC V6 یکی از شش سیلندر را از کار می اندازد. بقیه نیز در صورت نیاز با غیر فعال کردن بادامک ها به طور هیدرولیکی از کار می افتند. در نهایت اینگونه است که تغییر وضعیتی میل سوپاپ به هوندا سیویک هیبریدی حالتی کاملا الکتریکی می دهد.

تغییر ممتد وضعیت میل بادامک
سیستم های مورد بررسی تا کنون 2 حالتی بوده اند. برای تغییر آنها به شکل عملکرد ممتد و مداوم، نیاز به قطعات بیشتر و هوش سازندگان دارد. چند سال پیش، فیات روش جالبی با برش مخروطی میل بادامک ارائه داد که با جلو عقب و رفتن، سوپاپ مورد نظر را باز یا بسته می کرد. کلیت این روش بعدأ توسط فراری توسعه داده شد. نقاط منفی آن در تولید، دقت و استهلاک بود. همچنین بر خلاف طرح های تغییر زمان و وضعیت میل بادامک، این روش باعث شد تا تمامی میل بادامک های متغیر به یک استراتژی واحد برسند.

هرچند با وجود عناصر سخت افزاری بیشتر، سیستم والوترونیک BMW نمودی از هنر مهندسان آن در عملکرد تغییر وضعیت ممتد میل بادامک بود. به همراه سیستم تغییر وضعیت VANOS هر دو سیستم به تغییر وضعیت ممتد در میل بادامک نائل شدند. سیستم والوترونیک یک اسبک دومی را بین هر بادامک و سوپاپ هوا قرار می دهد. در واقع در تعریف تنفس موتور، بسیار سیستم مؤثری است که BMW را از ساسات پروانه ای سنتی خلاص می کند که به نوبه خود مزیت کاهش فقدان فشار بنزین را به همراه دارد. به گفته این شرکت چنین سیستمی 10 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی می کند. با معرفی در 316ti چهار سیلندر، سیستم والوترونیک به تدریج راه خود را در بسیاری از موتور های BMW پیدا کرد (حتی مدلهای جدید مینی). البته پیچیدگی آن (اسبک های چند تایی و لزومأ فنرهای قوی) کارآیی آن را در دورهای بالا محدود می کند.

همچنین سیستم نوین کنترل الکترونیکی تغییر زمانی سوپاپ ها متعلق به شرکت میتسوبیشی (به اختصارMIVEC) از اسبک های میانی برای سوپاپ های هوا استفاده می کند هر چند در تغییر وضعیت ممتد بکار نرفته است که دارای حالت های سرعت بالا و پایین است.

سیستم سوپاپ آئودی برای تغییر وضعیت سوپاپ در دو حالت، نیم نگاهی به میل بادامک های مورد استفاده در فیات و فراری دارد. بادامک های معمول و بلندتر بر روی یک میل بادامک زبانه دار می چرخند که هماهنگی آنها با پین های دقیقی در حلقه های فنری شکل تنظیم می شود.

تغییر پذیری برای الگوهای سنتی
حتی الگوی OHV نیز از فن آوری سوپاپ متغیر بهره می برد. به عنوان مثال، دوج وایپر جدید V10 تغییر وضعیت سوپاپ دود خود را مدیون یک جفت میل بادامک در بلوک سیلندر است. بادامک های میل سوپاپ بیرونی، سوپاپ های دود را از طریق بازوی اسبک ها تنظیم و بهینه می کند. بادامک های میل بادامک درونی نیز از طریق شکاف هایی سوپاپ های هوا را باز و بسته می کند. تغییر وضعیت سوپاپ دود با چرخش میل بادامک بیرونی به تناسب درونی به دست می آید. بدین شکل دلیلی برای تغییر پذیری سوپاپ هوا وجود ندارد و در نهایت اینکه وایپر به نیروی تورگ کمتری نیاز دارد. یک شرکت انگلیسی به نام مکادین اینترنشنال قطعات مورد نیاز این سیستم را تولید می کرد.

عملکرد بدون میل بادامک
استفاده الکترومغناطیسی از سوپاپ هوا و دود یکی از روش های عدم استفاده از میل بادامک است. در نوامبر 1998 شنیدم که سیستم الکترومکانیکی BMW در حال پیشرفت و نتیجه دادن است. 5 سال بعد در نوامبر 2003 پل فرر گفت که سری 3 بدون میل بادامک، سورپریز بعدی BMW خواهد بود؛ هر چند که محقق نشد. مسلمأ از مهندسی هوشمندی در دقت ساخت سوپاپ ها برخوردارند اما تاکنون از میل بادامک سنتی بهره برده اند.

اخیرأ شرکت قطعه سازی والئو اظهار داشته است که مشکلات پیچیدگی تولید و هزینه ها را حل کرده است. طبق آخرین اخبار، جدیدترین برنامه آنها طرح های بدون میل بادامک برای تولید در حدود سالهای 2010 یا 2011 است؛ هر چند که هنوز هیچ شرکت خودرو ساز طرف قرارداد مشخص نشده است. با سیستم سوپاپ هوشمند والئو، برای هر یک از سوپاپ ها یک تنظیم کننده ویژه با الکترومغناطیس های بالا و پایین و آرمیچری بین آنها وجود دارد. با فعال شدن مغناطیس بالا سوپاپ بسته می شود. با غیر فعال شدن آن و فعال شدن پایینی و به کمک فنرها، سوپاپ باز می شود.مغناطیس ها حرکت را در هر دو انتهای مسیر رفت و برگشت میل سوپاپ با دقت بالا تنظیم می کنند. هر یک از سوپاپ ها با عملکردی مستقل از بقیه، تحت کنترل مدیریت کامپیوتری موتور است. بنا به گفته های شرکت والئو، عملکرد بدون میل بادامک به میزان 25 درصد از نیروهای اصطکاکی و قدرت خور موتور می کاهد. همچنین با کنترل گزینشی سوپاپ های هوا و دود، نوآوری های بیشتری را در کل عملکرد موتور می توان اعمال کرد. به نظر می رسد که این فن آوری نو بتواند تا حدود 20 در صد در مصرف سوخت صرفه جویی کند و یا از گازهای آلاینده بکاهد. جالب اینکه با این سیستم مشکلات فشار هوا در دورهای بالای موتورهای فرمول وان نیز مرتفع می شود.
هوشمندی در فن آوری بدون میل بادامک
ایده عملکرد بدون میل بادامک بسیار تحریک کننده است! به عنوان نمونه ای از هوشمندی بالقوه آن، تنظیم دقیق و تمامأ کامپیوتری سوپاپ ها امیدی برای یک استارت برنامه ریزی شده است: در مقایسه با به حرکت درآوردن موتور با یک استارت سنتی (و سنگین)، کافی است تشخیص داده شود کدام سیلندر در وضعیت مکش قرار دارد، سوخت با جرقه همراه شده و پیستون از خواب بیدار می شود! با تکرار این روند در سیلندر های مناسب، موتور روشن می شود.

از کار انداختن گزینشی سیلندرها در زیر فشار سبک، یک موضوع نرم افزاری ساده می شود. همچنین کنترل متقارن چند سوپاپ هوا منجر به ایجاد حالت گردبادی در سوختن ترکیب هوا و بنزین می شود. اینچنین است که سوپاپ ها برای بهبود عملکرد خودشان می توانند بسیار هوشمند شوند.

مشخصات فني پژو 206
موتور
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتیک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
تعداد سيلندر 4 سيلندر خطي
تعداد سوپاپها 8 16
حجم موتور 1400cc 1360cc 1587cc
نسبت تراکم 10.2/1 10.5
قدرت موتور 75 Hp at 5500 rpm 110 Hp at 5500 rpm
حداکثر گشتاور 118 Nm در 3400 دور در دقيقه 142 Nm در 4000 دور در دقيقه
سیستم انژکتوری چند نقطه اي با پاشش الكترونيكي
سوخت بنزين بدون سرب
سيستم احتراق احتراق داخلي (جرقه اي)
استاندارد حد آلايندگي یورو 4 یورو 3
سيستم سوخت انژكتوري

کارآیی
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
حداكثر سرعت 170 km/h 190 km/h
شتاب صفرتا 100كيلومتر 14/1 s 9/6 s 11/4 s

مصرف سوخت
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
ميانگين مصرف خارج شهر 4/5 5.5 (Lit/100 km) 5.1 (Lit/100 km) 5.5 (Lit/100 km)
ميانگين مصرف داخل شهر 9.4 (Lit/100km) 8.6 (Lit/100 km) 9.9 (Lit/100 km)
ميانگين مصرف تركيبي 9/6 7 (Lit/100km) 6.4 (Lit/100 km) 7.1 (Lit/100 km)
حدآلايندگي گاز مونوكسيد كربن با وجود مبدل كاتاليزوري حدآلايندگي گاز مونوكسيد كربن Euro II

سيستم انتقال قدرت
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
گيربكس (جعبه دنده ) (دستي) MA5N (دستي) AL4
كلاچ تك صفحه اي خشك - مكانيكي هيدروليكي و الكترونيكي
ديفرانسيل ديفرانسيل جلو

ظرفيت ها
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
باك بنزين پلاستيکی(پلی اتيلن) 50 ليتر
حجم فضاي صندوق عقب 245 Lit
روغن موتور (با فيلتر ) 3/2 Lit
روغن موتور بدون فيلتر 3 Lit
روغن گيربكس و ديفرانسيل 2 Lit
ظرفيت آب سيستم خنك كننده خودرو 6 Lit
روغن هيدروليك فرمان 1 Lit

ترمزها
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
نوع ترمز ترمز هيدروليكي ، داراي بوستر خلائي
نوع ترمز جلو ديسكي ديسكي با سيستم خنك كاري
نوع ترمز عقب كاسه اي ديسكي توپر
نوع ترمز ضد قفل ندارد 4 کانال با 4 سنسور - MK70 with EBD & EBA

تجهيزات الكترونيكي
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
نوع و توان باتري 6خانه اي (اسيد سرب) - 50آمپر ساعت
ولتاژ 12ولت
سيستم شارژ دينام
دينام كلاس 7 كلاس 8
استارت كلاس 2 كلاس 3
واحد كنترل الكترونيكي S 2000 BOSCH

وزن
مشخصات (مدل) تيپ 2 تيپ 3 تيپ 5 تيپ 6 (اتوماتيک)
موتور TU3A TU3JP/L4 TU3JP/L4 N6A (TU5) N6A (TU5)
وزن تقريبي خودرو بدون سرنشين با مخزن سوخت پر وبدون تجهيزات اضافي 1025 Kg 1054 Kg 1096 Kg
حداكثر وزن قابل حمل توسط خودرو 2365 Kg 2467 Kg 2504 Kg
حداكثروزن مجاز با سرنشين 1450 Kg 1567 Kg
حداكثر بار بر محور عقب 780 Kg 780 Kg
حداكثر بار بر محور جلو 855 Kg

مالتی پلکس

مالتی پلکس در کم کردن حجم سیمها در خودرو نقش زیادی داشته است برای مثال درپژو206
محدودیتهای سیستم سیمکشی معمولی
در طی دو دهه گذشته پیچیدگی سیستمهای سیمکشی مدرن به طور پیوسته افزایش یافته
است و در سالهای اخیر این افزایش به شدت چشمگیر شده است اکنون کار به جایی رسیده
است که اندازه و وزن دسته سیم به مشکل مهمی تبدیل شده است تعداد سیمهای لازم در
مورد اتومبیلهای رده بالا حدود 1200 رشته می رسد دسته سیم لازم برای کنترل همه کارکردهایی
که به در سمت راننده مربوط می شود ممکن است تا 50 رشته سیم داشته باشد و سیستمهای
واقع در ناحیه داشبورد ممکن است به تنهایی بیش از 100 رشته سیم و اتصال داشته باشند
بنابراین اشکار است که گذشته از مشکل بدیهی اندازه و وزن دسته سیم با افزایش اتصالها و
سیمها احتمال بروز عیب هم بیشتر می شود تخمین زده می شود که هر 10 سال پیچیدگی
سیم کشی اتومبیل دو برابر می شود
تعداد سیستمهای که به صورت الکترونیکی کنترل می شود پیوسته رو به افزایش است هم اکنون
استفاده از بعضی از این سیستمها متداول شده است و استفاده از بعضی دیگر نیز رو به افزایش
است به عنوان نمونه چند تا از این سیستمها را نام می بریم
1- سیستم اداره موتور
2- سیستم ترمز قفل نشو
3- سیستم کنترل کشش
4- سیستم متغیر تنظیم زمانی سوپاپ
5- سیستم کنترل جعبه دنده
6- سیستم تعلیق فعال
همه این سیستمها کار خود را انجام می دهند اما به یکدیگر هم مربوط اند بسیاری از حسگرهای
که برای یک واحد کنترل الکتریکی داده فراهم می کنند بین همه واحد یا بعضی از انها مشترک اند
یکی از راههای ممکن استفاده از یک کامپیوتر برای کنترل همه سیستم هاست اما تولید این کامپیوتر
به تعداد کم بسیار پرهزینه است را دوم استفاده از گذرگاه مشترک دادهاست بدین ترتیب ارتباط
بین مدولها برقرار می شود و اطلاعات دریافتی از حسگرهای وسایل مختلف در دسترس همه وسایل
قرار می گیرد حال این فکر را کمی توسعه می دهیم اگر بتوان دادها را از طریق یک سیم انتقال داد
و به همه بخشهای اتومبیل رساند ان گاه می توان سیمکشی اتومبیل را به سه رشته سیم کاهش
داد این سیمها عبارت خواهند بود از یک سیم برق یک سیم اتصال بدنه و یک سیم سیگنال فکر
استفاده از یک سیم برای انتقال چندین سیگنال فکر تازه ای نیست و سالهاست که در عرصه های
مانند مخابرات را دور به کار می رود برای (مالتی پلکس) کردن چندین سیگنال روی یک سیم از دو راه
اصلی استفاده می شود این راها عبارت اند از مالتی پلکس کردن تقسیم فرکانسی و مالتی پلکس
کردن تقسیم رادیویی است اگر بیش از حد ساده کردن موضوعی پیچیده قابل قبول باشد میتوان
گفت که نوعی از مالتی پلکس کردن تقسیم زمانی معمولا در انتقال سیگنالهای رقمی به کار می رود
حال سیستمهای سیمکشی مالتی پلکس را برای کاربرد اتومبیل بررسی می کنیم این نوع سیمکشی
را سیستم برق رسانی حلقوی نیز می نامند استفاده از سیستمهای سیم کشی مالتی پلکس
سالهای متمادی بررسی شده است و در اواخر دهه 1970 لوکاس سیستمی را ابداع کرد که برای
ازمایش روی اتوبوسهای لیلاند نصب شد قبلا همین سیستم را روی رور 2000 ازومده بودند در مالتی
پلکس گذرگاه داده و کابلهای برق رسانی باید به همه نواحی سیستم برقی اتومبیل سرکشی کنند
برای تجسم طرز کار این سیستم رویدادهایی را که هنگام روشن و خاموش کردن چراغهای بغل رخ
می دهند در نظر بگیرید ابتدا وقتی راننده کلید چراغ را میزند سیگنال منحصر به فردی روی گذرگاه
داده قرار می گیرد این سیگنال را فقط گیرندهای خاصی تشخیص می دهند که جزئی از هر مجموعه
چراغ هستند این گیرندها به نوبه خود بین سیم برق و چراغها اتصال برقرار می کنند
در هنگام خاموش کردن چراغها نیز عملیاتی به همین ترتیب انجام می شود با این تفاوت که این بار
رمزی که وارد گذرگاه داده می شود متفاوت است و فقط گیرندهای مقتضی ان را به عنوان رمز
خاموشی شناسایی می کنند

گذرگاه داده مالتی پلکس
برای انتقال دادهای مختلف از طریق یک خط باید چندین معیار را به دقت تعریف و بر سر انها توافق
کرد این تعریف معیارها را قرار داد ارتباطی می نامند بعضی از متغیر هایی که باید تعریف شوند به
قرار زیرند
1- روش نشانی دادن
2- ترتیب انتقال
3- سیگنالهای کنترل
4- خطایابی
5- سرعت یا اهنگ انتقال
محیط مادی را نیز باید تعریف و بر سر ان توافق کرد محیط مادی شامل موارد زیر است
1- واسطه انتقال مثلا سیم مسی تار نوری و غیره
2- نوع رمز گذاری برای انتقال مثلا قیاسی و یا رقمی
3- نوع سیگنال مثلا ولتاژ جریان فرکانس و غیره
مدار مورد استفاده برای براورده کردن معیارها بالا را مدار فصل مشترک گذرگاه می نامند و
غالبا به صورت یک ای سی است در بعضی موارد این ای سی مدارهای اضافی مثلا به صورت
حافظه دارد
اما با توجه به این که تعداد زیادی از این تراشه ها در اتومبیل مصرف می شود می توان انها را به
قیمت ارزان تولید کرد مانند هر سیستم قراردادی دیگر انتظار می رود که بتوان از فقط یک قرارداد
استفاده کرد اما همیشه هم این طور نیست



انواع سنسور:
۱-ترمیستور:متداول ترین حسگر در خودرو برای اندازه گیری حرارت ترمیستور میباشد که در این حسگرها تغییر دما عامل تغییر مقاومت درون این حسگرها است.بیشتر ترمیستورهای متداول ضریب دمایی منفی دارند یعنی با افزایش دما مقاومت انها کاهش پیدا میکند.واکنش ترمیستورهای مورد استفاده در اتومبیل نسبت به تغییر دما به این صورت است که از چند کیلو اهم در صفر درجه سانتیگراد تا چندصد اهم در ۱۰۰ درجه سانتیگراد میرسد .
ترمیستورها از مواد نیمه رسانا مانند اکسیدهای کبالت بانیکل ساخته میشوند.تغییر مقاومت در اثر تغییر دما نتیجه ازاد شدن اسانتر الکترونها از پیوند کووالانسی در هنگام بالا رفتن دماست.با افزایش دما مقاومت ترمیستور به صورت غیر خطی طبق رابطه زیرکاهش میابد.
(b/t)
R=Ae
که در فرمول فوق R مقاومت ترمیستور است T دمای مطلق کلوین است B دمای مشخصه ترمیستورA ثابت ترمیستور میباشد

آنالیز بنزین از نفت
اطلاعات اولیه
نفت ، مخلوطی پیچیده از آلکانها ، سیلکو آلکانها و هیدروکربنهای آروماتیک است. در نفت خام ، هزاران ماده مرکب وجود دارد و ترکیب درصد واقعی نفت بسته به جاهای متفاوت ، تغییر می‌کند. مثلا نفت های خام پنسیلوانیا ، بیشتر از هیدروکربنهای زنجیری است، در حالی‌که نفت خام کالیفرینا ، بیشتر ترکیبات آروماتیک دارد. ترکیب درصد نفت را می‌توان بر حسب گستره‌های نقطه جوش طبقه‌بندی کرد. هر یک از برش‌های حاصل ، کاربردهای مهمی دارد. پالایش نفت ، جداسازی اجزایی با گستره نقطه جوش معینی است که بوسیله فرایند تقطیر جزء به جزء صورت می‌گیرد.

جز هیدروکربنی گستره اندازه ملکولها گستره نقطه جوش C˚ کاربرد
گاز
C1-C4 -160 تا 30 سوخت گازی ، تولید H2
بنزین دست اول
C5-C12 30 تا 200 سوخت موتور
نفت سفید
C12-C18 180 تا 400 سوخت دیزل ، سوخت کوره
نفت سوخت کراکینگ
روان کننده‌ها C17 به بالا 350 به بالا روان کننده‌ها
پارافین‌ها
C20 به بالا مواد جامد با نقطه ذوب کم شمع - کبریت
آسفالت C36 به بالا باقیمانده صمغی تسطیح جاده‌ها

مراحل فرآیند تقطیر جزء به جزء
نفت خام را تا حدود ˚400C گرم می‌کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می‌شود. در این برج ، بخارها بالا می‌روند و در نقاط مختلف در طول برج ، متراکم و به مایع تبدیل می‌شوند. اجرایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی آنها که فرارترند)، بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می‌مانند. این تفاوت در گستره‌های نقطه جوش امکان می‌دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند، به همان طریق که در یک تقطیر آب و الکل ، بطور جزئی از هم جدا می‌شوند.

بعضی از گازها ، مایع نمی‌شوند و از بالای برج بیرون می‌روند. باقیمانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می‌شود. محصولاتی که از جدا سازی نفت بدست می‌آیند، به این ترتیب است. بنزین دست اول که از تقطیر جزء به جزء نفت بدست می‌آید، عمدتا شامل هیدروکربنهای خطی است که به‌سرعت می‌سوزد و به‌عنوان سوخت برای وسائل نقلیه موتوری مناسب نیست. آتشگیری سریع این ماده ، سبب کوبش یا صدای تق‌تق در موتور می‌شود که توان موتور را کم می‌کند و به آن آسیب می‌رساند.

درجه اکتان بنزین
• برای درجه بندی خواص کوبش نسبی بهترین‌ها مقیاس دلخواه معین شده است. هپتان نرمال که از نوع بنزین اول است و کوبش زیادی دارد و به‌عنوان بنزین در نظر گرفته شده است و درجه اکتان آن صفر است. از طرف دیگر به 2 ، 2 ، 4-تری متیل پنتان (ایزو اکتان) که از این لحاظ بسیار عالی است، درجه اکتان 100 نسبت داده شده است.
• برای تعیین تعیین درجه اکتان نوعی بنزین ، آن را در یک موتور استاندارد بکار می‌گیرند و خواص کوبشی آن را ثبت می‌کنند. در این عمل ، رفتار مخلوط‌هایی از n- هپتان و ایزواکتان را با رفتار بنزین مورد نظر مقایسه می‌کنند. درصد ایزواکتان مخلوطی را که خواص کوبش یکسانی با رفتار بنزین مورد آزمایش دارد، درجه اکتان آن بنزین می‌نامند.
• درجه اکتان بنزین دست اول با تبدیل کاتالیزوری و اکتان افزاینده‌ها ، زیاد می‌شود. فرآیند تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربن‌های شاخه‌دار و آروماتیک بکار می‌رود. هیدروکربنهای خطی با عدد اکتان کم را می‌توان تحت تاثیر کاتالیزورهای خاص ، مانند پلاتین بسیار ریز شده ، به ایزومرهای زنجیری شاخه‌دار ، که عدد اکتان بالاتری دارند، تبدیل کرد. تبدیل کاتالیزوری برای تولید هیدروکربنهای آروماتیک مثل بنزین و تولوئن نیز بکار رود. در این عمل ، از کاتالیزور‌های متفاوت و مخلوط‌های نفت استفاده می‌شود. مثلا هرگاه بخاری‌های نفت ، نفت سفید و اجزای نفتی سبک را از روی کاتالیزور مس در دمای ˚650C عبور دهیم، درصد زیادی از مواد اصلی ، به مخلوطی از هیدروکربنهای آروماتیک تبدیل می‌شود. از این مخلوط از تقطیر جزء به جزء ، بنزین ، تولوئن ، کسیلن و موادی نظیر آنها جدا می شود.
• عدد اکتان مخلوط معینی از بنزین را می‌توان با افزایش عوامل ضد کوبش یا اکتان افزاینده‌ها بالا برد. پیش از سال 1975 ، متداول‌ترین عامل ضد کوبش ، تترااتیل سرب ، C2H3) 4Pb) بود. افزایش 3g تترااتیل سرب در هر گالن ، عدد اکتان را 10 تا 15 درجه بالا می‌برد و پیش از آنکه سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) کاهش محتوای سرب بنزین را ضروری بداند، هم بنزین معمولی و هم بنزین سوپر در هر گالن بطور متوسط 3g تترااتیل سرب یا تتراامتیل سرب ، C2H3) 4Pb) ، داشت.
افزودنی‌های بنزین
ترکیبات سربدار فوق‌العاده سمی هستند و نقطه جوش کم تترااتیل سرب بر این خطر می‌افزاید. اما بر اثر دو اقدامی که از طرف سازمان محیط زیست به عمل آمد، میزان سرب در محیط بطوری موثر کاهش یافت. نخستین اقدام ، تصمیم گیری درباره استفاده از مبدل‌های کاتالیزوری پلاتین‌دار بود که صدور منوکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن‌دار را کاهش دهد، ولی در این صورت لازم بود که بنزین‌های عاری از سرب مصرف شود، زیرا سرب ، کاتالیزور پلاتین را از فعالیت می‌اندازد.

در آغاز سال 1975 ، اتومبیل‌های جدید مجبور به استفاده بنزین‌های عاری از سرب شدند تا مبدل کاتالیزوری آنها محفوظ بماند و مقدار سرب تولید شده در هوا نیز کاهش یابد. برنامه کاهش سرب در بنزین به این نتیجه انجامید که مقدار آن به 0.1g در هر گالن برسد و هدف نهایی بنزینی کاملا عاری از سرب بود. با کم شدن مصرف تترااتیل سرب ، لازم بود اکتان افزاینده‌های دیگری به بنزین افزوده شود تا درجه اکتان آن بالا رود. این مواد اکتان افزاینده عبارتند از تولوئن ، 2 - میتل- 2- پروپانل ، میتل – ترشیوبوتیل اتر (MTBE) ، متانول و اتانول ، در سال 1984 متداول‌ترین اکتان افزاینده MTBE بود که برای نخستین بار در فهرست 50 ماده شیمیایی عمده اضافه شد.

بهینه سازی سوخت بنزین
مخلوط‌های از بنزین شامل متانول و اتانول نیز به‌عنوان سوخت مصرف می‌شوند. سازمان حفاظت محیط زیست و تمام کارخانه‌های اتومبیل سازی آمریکا ، مصرف مخلوط‌های بنزین _اتانول را که تا 10% اتانول داشته باشند، پذیرفته‌اند. ولی متانول بیشتر مورد توجه است، زیرا به‌عنوان افزاینده اکتان چند مزیت دارد.

متانول وقتی بطور مناسبی با بنزین مخلوط شده باشد، اقتصادی‌تر است، درجه اکتان بالاتری دارد و صدور میزان ذرات ، هیدروکربنها ، منوکسید کربن و اکسید‌های نیتروژن را می‌کاهد. ولی بزرگترین عیب متانول به رطوبت مربوط می‌شود. مقدار کمی رطوبت ، مخلوط اتانول – بنزین را ناپایدار می‌کند و خوردگی فلز موتور مسئله‌ای جدی می‌شود.

مسئله رطوبت اتانول با استفاده از الکل دیگری (اتانول ، پروپانول‌ها) به‌عنوان کمک حلال در مخلوط‌های متانول ، حل شد. سازمان حفاظت محیط زیست ، چند مخلوط متانولی را که با استاندارد‌های صدور مواد از وسایل نقلیه موتوری مطابقت داشت و بنزینی با اکتان بالا بود، تصویب کرد. غالب مخلوط‌های متانولی حدود 2.5% متانول ، 2.5% ترشیو – بوتیل الکل ، 95% بنزین و یک ماده بازدارنده خورندگی دارند.

دید کلی
سوخت‌های مایع را می‌توان از اثر هیدروژن روی زغال و مشتقات آن ، در دما و فشار زیاد بدست آورد. در این حال ، زغال خاکستری در حدود 8 تا 10 درصد وزنی از خود به جای گذارده و نفت خام ، به میزان 75 درصد وزنی زغال مصرف شده است.
تاریخچه تولید بنزین
گزارش‌های ثبت شده حاکی از آن است که در سال 1923 ، "برجیوس" اولین بار از روش هیدروژناسیون برای تولید بنزین استفاده کرد. در آن سال ، 350000 تن سوخت اتومبیل از این راه تهیه شد. در 1944، حدود 20 کارخانه برای تولید 3.5 میلیون‌تن سوخت مایع بکار مشغول بوده که از این مقدار 2.25 میلیون‌تن بنزین بوده است. امروزه از این روش برای تولید انواع بنزین مخصوصا بنزین هواپیما با خاصیت آرام سوزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.