توصیه می شود قبل از این مقاله این دو مقاله را مطالعه و ویدئوهای آن را مشاهده کنید:

- معرفی توربوشارژر ، سوپرشارژر و تفاوت آن ها

- تغذیه موتور خودرو با نیتروس اکساید + راهنمای نصب

- سیستم تخلیه با هدرز

موتورها هوا را به کمک یک منبع انرژی که به آن گرانش می گوییم به داخل خود می کشند. درواقع گرانش هوا را به داخل کاربراتور یا مانیفولد هوا هل نمی دهد ، اما گرانش یک فشار هوای اتمسفری ایجاد می کند که در سطح دریا تقریباَ 7/14 پوند براینچ مربع می باشد . به عبارت دیگر ما در یک مخزن فشار هوا زندگی می کنیم.

اتمسفر دارای جرم است . پس یعنی دارای وزن نیز می باشد. هرچه به سطح زمین نزدیک تر می شوید فشار هوای بیشتری احساس می کنید و بالعکس هرچه دورتر شوید فشار هوا کم می شود. این فشار اتمسفر هوا را به درون موتور می راند.

اساساً یک موتور درمحل ورودی هوا یک پمپ خلاء و در اگزوز یک پمپ فشار می باشد. هنگام پایین رفتن پیستون درمرحله ی مکش درهر سیلندر خلاء ایجاد می شود. درواقع هوا در هر فشاری به سمت فشار کمتر گسیل می شود که به این فرآیند « تنفس طبیعی » (Natural aspiration) می گویند. خلاء همواره نیازی را ایجاد می کند و فشار هوا به این نیازپاسخ می دهد. درواقع فشار اتمسفر، هوا را درهرمسیری حرکت می دهد، تا فشاریکنواخت وهمسان سازی شود و درلحظه ای که فشار برابر شود، این حرکت متوقف می شود.

تاثیر یک تنفس قوی برموتور بسیار عمیق است . عامل حرکت موتور احتراق سوخت است و میزان سوختی که موتور می تواند بسوزاند به میزان هوایی که وارد موتور می شود بستگی دارد. وادار کردن موتور به فروبردن بیشتر مخلوط هوا – سوخت باعث احتراق قوی تر و کسب اسب بخار بیشترمی شود.

پایه و اساس سوپر شارژر ، توربو شارژر و سیستم های تزریق نیتروس اکساید

بدون شک هر سه ی این ها توان خروجی موتور را افزایش می دهند ، اما هرکدام طراحی و نحوه ی نصب مربوط به خود را دارند. خوشبختانه به غیرازبرخی موارد استثنا ، بیشترموتورهای شمع - جرقه ای ( Spark ignited) حتی موتورهای تک سیلندر می توانند مجهز به سوپرشارژر ، توربو شارژر و سیستم های تزریق نیتروس اکساید شوند . تعیین اندازه ی درست هریک از سیستم ها برای هرموتور پیچیده ، زمان بر و هزینه بر است ، اما شدنی است . تنظیم کردن مخلوط هوا – سوخت یا مخلوط نیتروس اکساید – سوخت سخت ترین بخش نصب این سیستم ها است .

توربو شارژرها و سوپرشارژرها دراصل کمپرسورهای هوا هستند که هوای بیشتری را بخ داخل موتور می رانند . یعنی تصور کنید مانیفولد هوا مخزن هوا است و این کمپرسورها هوا را به داخل آن پمپاژ نموده و سوپاپ های هوا (ورودی) موتور خروجی این مخزن را کنترل می کنند. برای تولید فشار درمانیفولد هوا ، کمپرسورباید ظرفیت بیشتری نسبت به حالت تنفس طبیعی موتور داشته باشد . اگر ظرفیت این کمپرسور کمتر از ظرفیت مورد نیاز باشد ، نمی تواند در مانیفولد هوا فشار ایجاد کند ، زیرا موتور هوا را سریع تر از فشرده سازی کمپرسور مکش می کند و نیز اگر بیش از ظرفیت مورد نیاز باشد فشار بیش از حد در مانیفولد هوا ایجاد می شود . زیرا موتور نمی تواندبا سرعت کافی هوا را مکش کند و در نتیجه درمانیفولد هوا فشار زیادی ایجاد می شود . یک کمپرسور با ظرفیت صحیح ، فشار مورد نیاز را درمخزن (مانیفولد هوا) تولید می کند . این فشار باقی مانده درمانیفولد هوا ( مخزن کمپرسور) را « فشار کمکی» (boost) می گویند.

سوپر شارژرها و توربو شارژرها به زمان بیشتری برای نصب نسبت به سیستم های نیتروس اکساید احتیاج دارند و تنظیم کردن آن ها مشکل تر است ، اما درهر دور موتور و در هر موقعیتی از دریچه ی گاز به خوبی کار می کنند. برخلاف سیستم های نیتروس اکساید ، سوپرشارژرها و توربوشارژرها به میزان بارموتور واکنش نشان می دهند . هنگامی که ظرفیت این کمپرسورها مناسب باشد ، فشار کمکی به تدریج وارد عمل شده ، سپس دریک نسبت محاسبه شده ، دور موتور را افزایش می دهند. ورود تدریجی فشار کمکی باعث نرم ترشدن رانندگی می شود . اگر فشار کمکی خیلی سریع وارد شود ، غیرموثربوده و افزایش قدرت بسیار با تاخیر و زحمت همراه است . به همین دلیل یک سوپر شارژر یا توربو شارژر هم درزمان بازبودن دریچه ی گاز و هم نسبتاَ در زمان دور آرام موتور عملکرد خوبی دارد.

سیستم های تزریق نیتروس اکساید ، همانطور که از نام آن ها پیداست ، مخلوط بسیار قوی از گاز نیتروس اکساید و بنزین به داخل موتور تزریق می کنند . ساختار مولکولی نیتروس اکساید از فرمول شیمیایی آن N2O پیداست . فرمول شیمیایی N2O نشان می دهد که هرمولکول آن یک اتم اکسیژن و دو اتم نیتروژن دارد. ترکیب N2O با میزان صحیحی از سوخت باعث تولید مخلوطی مایع از سوخت می شود که بسیار فرّار است . نیتروس اکساید اکسیژن لازم برای احتراق کامل سوخت را فراهم می کند.

اسب بخار ، گشتاور و وزن

اسب بخار (Horse power(hp)) توسط مخترع اسکاتلندی جیمزوات درشروع انقلاب صنعتی برای بیان میزان کاری که یک ماشین می تواند انجام دهد (درمقایسه بایک اسب) بیان شد. جیمز وات تخمین زد که یک اسب می تواند دریک ثانیه 550 پوند = 0/453kg) (پوند)(1lb را بلند کند یعنی 33000 پوند در یک دقیقه. بنابراین یک اسب بخار واحد قدرتی است برابر با 7/745 وات با 33000 فوت پوند در یک دقیقه .

گشتاور میزان توانایی یک نیرو در تولید حرکت پیچشی و دورانی حول یک محور تعریف می شود که برابر است با بردار حاصل از ضرب نمودن بردار نیرو در فاصله ی این بردار از مرکزمحور . به عبارت ساده ، گشتاور بیانگر توانایی موتور برای انجام کار و اسب بخار بیانگر میزان کاری که توسط موتور انجام شده می باشد . رانندگان مسابقات درگ می گویند : گشتاور خودرو را در خط شروع به حرکت درآورده و اسب بخار آن را به خط پایان می رساند. گشتاور و اسب بخار از طریق فرمول های زیر به هم مربوطند :

گشتاور= (اسب بخار × 5.252) / دور موتور

اسب بخار= (گشتاور× دور موتور) / 5.252

در بهترین عملکرد ، موتورهای تنفس طبیعی معمولی می توانند درهر اینچ مکعب یک است – بخار تولید کنند . برای بدست آوردن اسب بخار درهراینچ مکعب ، باید توان نامی ( کارخانه ای ) خودرو را تقسیم بر حجم موتور (برحسب اینچ مکعب ) 16/387cc) = 1 اینچ مکعب ) نمود .

اسب بخار در اینچ مکعب = اسب بخار موتور / حجم موتور

گشتاور در اینچ مکعب = گشتاور موتور / حجم موتور

حال اگر وزن خودرو را براسب بخار (یاگشتاور) تولیدی خودرو تقسیم کنید میزان وزنی که هراسب بخار باید حرکت دهد را خواهید یافت ، که این معیار نیز برای دانستن توانایی حرکتی خودرو بسیار مهم است . تولید یک اسب بخار برای هراینچ مکعب بسیار راحت است . تولید 5/1 اسب بخاربرای هراینچ مکعب هم شدنی است . اما تولید 2 اسب بخار بسیار مشکل است و محدودیت های زیادی را برای کارخانه های سازنده ی خودرو ایجاد می کند . 2 اسب بخار درهر اینچ مکعب نیازمند عملکرد بهینه ی واشر سرسیلندر ، پیچ ها و دوسررزوه های سرسیلندر ، گازبندی اتاقک های احتراق و ... می باشد.

نسبت هوا – سوخت (air-fuel ratio)

تنظیم نسبت مخلوط هوا – سوخت برای یک خودرو تنفس طبیعی در یک روز عادی بسیار مشکل است و افزودن سوپر شارژر یا توربو شارژر این مشکل را دو چندان میکند. تنظیم کردن خودروهای کاربراتوری بسیار مشکل تر بوده زیرا باید دانش عملکرد کاربراتور را نیز جداگانه بدانیم . صرفاً نصب ژیگلورهای بزرگ تر در کاربراتور به معنی تنظیم نیست . همچنین به این دلیل که کاربراتورها یک نسبت خطی از مخلوط هوا – سوخت تولید می کنند در گستره ی وسیع دورموتور عملکرد مناسبی ندارند. کاربراتورها توانایی مطابقت خود با شرایط آب و هوایی مختلف ، غلظت هوا ، دورها ی مختلف و ... را ندارند. نصب کمپرسورهای هوا ( سیستم های پرخوران ) برای موتورهای با سیستم پاشش سوخت الکترونیکی ساده تر است . زیرا آن ها خود تنظیم هستند.

نسبت هوا – سوخت ، عدد اکتان بنزین و نسبت تراکم موتور دست در دست یکدیگر دارند. نسبت تراکم بیشتر عدد اکتان بیشتری از سوخت می خواهد . بیشتر بحث ما پیرامون بنزین با عدد اکتان 91 یا بالاتر است.

نسبت هوا – سوخت ، میزان سوخت مورد نیاز برای حجم هوای تحویل داده شده به موتور است . مقدار صحیح این میزان ، نسبت حجمی 75:1/14 می باشد که « نسبت استوکیومتریک » نام دارد و بیانگر مخلوط شدن 14 واحد حجمی هوا با یک واحد حجمی سوخت است . هرچه دراین مخلوط میزان سوخت بیشتر و یا میزان هوا کمتر باشد ، مخلوط غنی تر می شود و برعکس هرچه سوخت کمتر یا هوا بیشتر باشد ، مخلوط رقیق تر می شود. اگچه 1 : 75/14 نسبت ایده آل هوا – سوخت است اما از یک مخلوط غنی تر قدرت بیشتری می توان به دست آورد. یک نسبت 1 : 12 مخلوط هوا – سوخت ، 4 درصد قدرت بیشتری تولید می کند ، زیرا احتراق درآن سریع تر جریان می یابد و 17% سریع تر می سوزد . افزایش سوخت در نسبت مخلوط هوا – سوخت برای کسب قدرت بیشتر ممکن است منطقی به نظر آید ولی سبب آلایندگی بیش از حد گازهای خروجی موتور می شود. مخلوط ایده آل یعنی مخلوطی که به طور کامل باعث سوختن سوخت شود.

نسبت تراکم

بطور کلی وقتی مخلوط هوا – سوخت فشرده می شود ، انرژی بیشتری از احتراق آن به دست می آید. نسبت تراکم یک مقایسه عددی بین بیشترین حجم داخل سیلندر (وقتی که پیستون در نقطه مرگ پایین است ) با کمترین حجم سیلندر ( وقتی پیستون در نقطه ی مرگ بالا است ) می باشد. چون نسبت تراکم بیشتر یعنی قدرت بیشتر پس طبیعی به نظر می رسد که هرچه نسبت تراکم را افزایش دهیم قدرت بیشتری خواهیم داشت.

اما متاسفانه رابطه بین نسبت تراکم و راندمان حرارتی ، رابطه ای خطی نیست ، زیرا افزایش نسبت تراکم باعث خوداشتعالی درمخلوط هوا – سوخت می شود. البته با افزایش عدد اکتان سوخت ، خواد اشتعالی آن کاهش می یابد. نسبت تراکم معمولاً برای موتورهای خیابانی بین 1 : 8 تا 1 : 10 می باشد. نسبت تراکم از رابطه ی زیر به دست می آید :

نسبت تراکم = (حجم اتاقک احتراق + حجم سیلندر) / حجم اتاقک احتراق

نسبت تراکم = حداکثر حجم سیلندر به حداقل حجم سیلندر

افزایش بیش از حد نسبت تراکم باعث کاهش عمر قطعات موتور شده و به پیستون ، شاتون ، گژن پین ، یاتاقان ها و ... آسیب می رساند . همچنین به سرسیلندر ، بسیار فشار آورده و سب سوختن واشر سر سیلندر می شود.

نسبت تراکم زیاد به بنزین مسابقه ای با عدد اکتان بالا احتیاج دارد. سوخت می بایست در یک محیط کنترل شده توسط جرقه ی شمع بسوزد ، عدد اکتان پایین سبب می شود که سوخت سریع تر از رسیدن به حداکثر فشار و دما ( نقطه ی مرگ بالای پیستون ) منفجر شود که به آن خود اشتعالی می گویند.

*نکته
از فرمول های زیر برای محاسبه ی نسبت تراکم نهایی و همچنین نسبت تراکم نهایی درارتفاعات بیشتر از سطح دریا برای موتورهای دارای سیستم پرخوران استفاده می شود. بنزین با عدد اکتان 91 تقریباً نسبت تراکم 1 : 10 را درمخلوط هوا-سوخت 1 : 14 تامین می کند . نسبت های غنی تر مخلوط هوا-سوخت ، نسبت تراکم های کمی بیشتر را نیز تامین می کند.

FCR(نسبت تراکم نهایی = [(فشار کمکی+14.7)+1] × (نسبت تراکم موتور
فشار کمکی = حداکثر فشار دمنده
نسبت تراکم تصحیح شده در ارتفاع = FCR - [(ارتفاع از سطح دریا/1000)×0.2]

* FCR = Final compression ratio

سرعت پیستون و زاویه ی میل لنگ

نمودار زیر نشان دهنده ی رابطه ی بین سرعت پیستون و زاویه ی میل لنگ است . سرعت پیستون از نقطه ی مرگ بالا تا میانه ی کورس حرکتی درحال افزایش و از میانه ی کورس حرکتی تا پایان آن درحال کاهش است . نیروهای اینرسی در نقطه ی مرگ بالا بین مرحله ی تخلیه و مکش ، همچنین در نقطه ی مرگ پایین بین مرحله ی مکش و تراکم ، در بیشترین سطح خود قرار دارند . سرعت پیستون در واقع بیانگر نیروی g میباشد.

سرعت پیستون برحسب فوت بردقیقه از رابطه ی زیر محاسبه می شود :

سرعت پیستون = (کورس پیستون  × دور موتور) / 6

بیشترین نیروی اینرسی در یک موتور تنفس طبیعی در نقطه ی مرگ بالا درپایان مرحله ی تخلیه می باشد. یک پیستون 250 گرمی هنگامی که دور موتور 6000 دور در دقیه است یک نیروی اینرسی تقریباً یک تنی برگژن پین وارد می کند . یعنی تقریباً هالتری به وزن 5/2 kg را روی شانه ی خود قرار داده و با حداکثرتوانی که دارید آن را به بالا پرتاب کنید . اینرسی یکی از نیروهای زیان بار است که می تواند به موتور آسیب برساند . کاستن از دور موتور و کاهش وزن قطعات متحرک موتور می تواند نیروی اینرسی را کاهش دهد .

راندمان حجمی

راندمان حجمی بیانگر میزان مخلوط هوا- سوختی است که هر سیلندر در مرحله ی مکش می تواند به داخل خود فرو کشد . راندمان حجمی را به درصد بیان می کنند . راندمان حجمی 100% یعنی کل فضای داخل سیلندر با مخلوط هوا-سوخت پرشده است که فقط در بهترین حالت چنین چیزی رخ می دهد . راندمان حجمی 100 درصد یعنی در یک موتور 8 سیلندر با حجم 5 لیتر در هر دو دور گردش میل لنگ ، 5 لیتر هوا به داخل موتور کشیده شود . از عواملی که باعث کاهش راندمان حجمی می شوند می توان عدم زمان بندی صحیح سوپاپ ها ( تایم ردکردن ) ، اینرسی و عدم توانایی خروج گازها درمرحله ی تخلیه را نام برد.

معمولاً حداکثر راندمان حجمی برای خودروهای شهری بین 80 تا 90 درصد می باشد. راندمان حجمی با دور موتور تغییر می کند . تقویت کنندگان موتور راندمان حجمی را با بهینه کردن خروج گازها از اگزوز و با بهره گیری از اینرسی افزایش می دهند. سرعت هوای ورودی به داخل مانیفولد هوا بستگی به قطر داخلی ، طول و شکل ( صاف ، خمیده و ... ) مانیفولد هوا دارد. عوامل دیگری مانند سوپاپ ، راه سوپاپ داخل سرسیلندر ، همچنین حجم داخل سیلندر و ... در سرعت هوا موثر هستند و هرچیزی که برسرعت هوا موثر باشد ، برراندمان حجمی نیز موثر است . راندمان حجمی از رابطه زیر به دست می آید :

راندمان حجمی = (جرم هوای وارد شده به موتور × 2) / (دور موتور × حجم موتور × چگالی هوا)

راندمان حجمی تحت تاثیر پارامترهای مختلفی مانند : نسبت تراکم ، دور موتور ، نسبت فشار مانیفولد هوا به فشار مانیفولد اگزوز ، دمای مخلوط هوا- سوخت ، زمان بندی سوپاپ ها ، اندازه و خیز سوپاپ ها و ... می باشد.

چگالی هوا

قدرت موتور هیچ ارتباطی به حجم زیاد یا حجم کم آن ندارد ، بلکه بستگی به میزان سوختی دارد که درهرسیکل موتور به طور کامل می تواند بسوزاند . چگالی هوا عامل بسیار تعیین کننده ای در این زمینه است . فشرده کردن هوا چگالی آن را افزایش می دهد که این کار با گنجاندن مولکول های بیشتر در فضای کمتر صورت می گیرد . افزایش چگالی هوای ورودی ، ماهیت سیستم های پرخوران است .

در تئوری ، افزای چگالی هوا یعنی پتانسیل قدرت بیشتر که بهتر سوختن بنزین را فراهم می کند . چگالی هوا را با جریان هوا اشتباه نگیرید . جریان هوا درواقع میزان هوای ورودی و خروجی از موتور صرف نظر از چگالی آن است . چگالی هوا به عوامل زیادی مانند دما ، فشار (ارتفاع از سطح دریال ) ، رطوبت و ... بستگی دارد . در صورتی که جریان هوا ابداً به این عوامل بستگی ندارد . 21 درصد هوای خشک از اکسیژن و 79 درصد آنر ا گازهای بی اثر تشکیل می دهند که بیشتر آن نیتروژن است . یعنی به ازای هریک مول اکسیژن درهوای خشک ، 773/3 مول نیتروژن و اندکی از سایر گارهای بی اثر دیگر وجود دارد. وزن مولکولی نیتروژن موجود در هوا با وزن مولکولی نیتروژن خالص به علت وجود مقادیر اندکی از گارهای دیگر فرق دارد . طبق یافته ها وزن مولکولی هوا 96/28 و وزن مولکولی نیتروژن موجود در هوا 161/28 می باشد . باتوجه به داده های فوق چگالی هوا از رابطه ی زیر به دست می آید :

چگالی (پوند بر فوت مکعب) = 2.699 × (فشار/دما)

بنابراین چگالی هوا در فشار یک اتمسفر (7/14 psi) دردمای 77 درجه ی فارنهایت 0739/0 پوند برفوت مکعب خواهد بود.

متوسط فشار موثر (Mean Effective Pressure)

به علت این که گشتاور به اندازه ی موتور بستگی دارد ، متوسط فشار موثر پارامتر مفیدتری است که در آن گشتاور کلی ( توانایی انجام کار موتور) به میزان کار هر دور موتور تفکیک می شود . متوسط فشار موثر یک میزان نسبی از کارآیی موتور است که از تقسیم کردن کار انجام شده ، در هر دور از چرخش موتور بر حجم سیلندر به دست می آید . در واقع متوسط فشار موثر مثال کاملی از تبدیل یک صورت از انرژی (شیمیایی) به صورت دیگر از آن (مکانیکی) می باشد و همچنین نمایانگر نیروی اعمالی از انبساط مخلوط هوا-سوخت منفجر شده بر پیستون می باشد . متوسط فشار موثر از رابطه ی زیر محاسبه می شود :

متوسط فشار موثر = (396000 × 2 × اسب بخار) / (دور موتور × حجم موتور)

و همچنین داریم :

متوسط فشار موثر = (75.4 × 2 × گشتاور) / (دور موتور × حجم موتور)

متوسط فشار موثر برای یک موتور تنفس طبیعی چهار زمانه ی شمع احتراقی بین 125 تا 150 پوند براینچ مربع می باشد که در دور موتوری که بیشترین گشتاور موتور را تولید می کند به دست می آید . برای اثبات این که قدرت ، گشتاور ، متوسط فشار موثر متناسب با چگالی هوا هستند از این رابطه استفاده می کنیم :

قدرت = [(نسبت هوا،سوخت) × (ارزش حرارتی سوخت) × (دور موتور) × (جرم هوای ورودی به سیلندر در هر دور) × (راندمان تسعیر سوخت)] / 2

توقف مخصوص اشتعال سوخت (BSFC) (Brake Specific Fuel Consumption)

BSFC یعنی سنجش جریان سوخت در هرواحد قدرت خروجی موتور ، که یک استاندارد صنعتی بوده و میزان استفاده ی موتور از سوخت برای تولید کار را اندازه می گیرد . توقف مخصوص اشتعال سوخت یکی دیگر از روش های بیان این که یک موتور چقدر از انرژی شیمیایی سوخت را می تواند به انرژی مکانیکی تبدیل کند می باشد و از رابطه ی زیر به دست می آید :

BSFC = جریان سوخت (پوند بر ساعت) / توقف قدرت

میزان BSFC با دور موتور تغییر می کند . میزان 5/0 یا کمتر آن در حداکثر گشتاور قابل قبول و طبیعی است . اعداد کمتر بیانگر کارآیی بیشتر موتور می باشد . پارامترهای دیگری مانند تلفات اصطکاکی و ... از کارآیی کلی می کاهد و BSFC را افزایش می دهد .

قدرت نرم

توربو شارژرها و سوپر شارژرها یکی دیگر از کارآیی ها یشان که چندان به چشم نمی آید قدرت نرم است . سیستم های تزریق نیتروس اکساید را در اینجا کنار می گذاریم چون فشار داخل مانیفولد هوا را تغییر نمی دهند.

نیروهای مخرب حاصل از دور موتور بالا یا نسبت تراکم زیاد را شرح دادیم . خوشبختانه سیستم های پرخوران تقریباً لزوم وجود این گونه نیروها را از بین برده اند که این خود بسیار مفید است . بیشتر در باره ی نیروی اینرسی در پایان مرحله ی تخلیه صحیت کردیم . اکنون می خواهیم در مورد « اورلپ» ( Overlap) صحبت کنیم .

اورلپ به زوایایی از گردش میل لنگ کویند که در آن هردوسوپاپ ورودی و خروجی (پایان مرحله ی تخلیه و آغاز مرحله ی مکش ) با هم باز هستند . درزمان اورلپ نیروهای اینرسی در بیشترین مقدار خود هستند ، زیرا پیستون با مقاومت ناچیزی به سمت سرسیلندر درحین مرحله ی تخلیه برخورد می کند . این مقاومت توسط گازهای خروجی هنگامی که پیستون آن ها را برای خروج از سرسیلندر فشار می دهد ، ایجاد می شود . این مقاومت را «تلفات پمپاژ » (Pumping losses) می نامیم که پیستون باید آن را تحمل کند .

سیستم های پرخوران این نیروی اینرسی را کاهش می دهند . هنگامی که راه ورودی مخلوط هوا-سوخت درسرسیلندر پرفشار شده است به محض بلند شدن سوپاپ هوا(جداشدن سوپاپ هوا ازسیت) ، این مخلوط با فشار به داخل محفظه ی احتراق رانده می شود . سوپاپ هوا قبل از رسیدن پیستون به نقطه ی مرگ بالا باز می شود ، که این فشار نیروی بسیار کمی را به تاج پیستون وارد می کند.

همچنین در یک موتور تنفس طبیعی با کارآیی بالا میل سوپاپ زمان بازبودن سوپاپ ها را افزایش می دهد . این افزایش زمان بازبودن سوپاپ ها سبب ایجاد یک نیروی معکوس در مانیفولد هوا و اگزوز می شود . نیروی معکوس در مانیفولد هوا در ابتدای بازشدن سوپاپ ورودی که هنوز مرحله ی تخلیه کامل صورت نگرفته است انجام می شود . زیرا مهندسان برای پرکردن بهتر سیلندر از مخلوط هوا- سوخت سوپاپ ها را هرچه سریع تر باز و هرچه دیرتر می بندند . گازهای خروجی که توسط پیستون درحال رانده شدن به بیرون هستند ، درپایان مرحله ی تخلیه که سوپاپ ورودی باز می شود یک نیروی معکوس برای ورودی مخلوط به داخل سیلندر ایجاد می کنند .

نیروی معکوس در مانیفولد اگزوز درپایان مرحله ی تخلیه که سوپاپ ورودی نیز باز می شود ( اورلپ) رخ می دهد ، بدین صورت که سوپاپ دود برای خروج کامل گازهای سوخته از اتاق احتراق تا اندکی بعد از گذر پیستون از نقطه ی مرگ بالا باز می ماند که دراین زمان سوپاپ ورودی نیز باز است . ورود مخلوط هوا-سوخت دراین هنگام (اورلپ) به خروج این باقیمانده های گازهای خروجی کمک می کند . اما دردور آرام و دورهای پایین موتور که سرعت جریان درمانیفولد هوا و دود پایین است این گازهای خروجی به خاطر تغییر جهت حرکت پیستون می تواند دوباره به داخل سیلندر برگردد . درواقع نیروی معکوس مانیفولد اگزوز فقط دردورهای آرام رخ می دهد.

میل سوپاپ های با بادامک های بلند سبب افزایش زمان اورلپ می شوند که این امر می تواند سبب خروج مخلوط هوا – سوخت از سوپاپ خروجی شود ، چرا که مدت زمان بازبودن دوسوپاپ بیش از حد زیاد است . این تاثیر جانبی را «blow through» می گویند که به علت ورود بنزین خام به مجرای اگزوز بسیار مخرب است . از دیگر تاثیرات جانبی اورلپ صدای موتور و بدکارکردن دردور آرام است . بازکردن دیرتر سوپاپ ورودی نیروی معکوس ورودی را حذف می کند اما برای کارآیی بهتر باید دور موتور را بیش از حد بالا ببرد . بستن زودتر سوپاپ ورودی نیز سبب کاهش راندمان حجمی می شود . نیروهای معکوس دردورهای بالا به علت سرعت جریان درمانیفولد تقریباً حذف می شوند.

سیستم های پرخوران نیاز به اورلپ زیاد یا بادامک های بلند میل سوپاپ را حذف می کند ، زیرا کمپرسور می تواند مخلوط هوا – سوخت بیشتری را درزمان کمتر به داخل سیلندر براند . اکنون با مفاهیم و پایه و اساس سیستم های پرخوران و نیتروس اکساید آشنا شدیم .

برگرفته از ترجمه کوروش رحیمی از کتاب Supercharging , turbocharging , Nitrous Oxide Performance Handbook