تشترك السيارة ، أو السيارة الرياضية ، أو الشاحنة ، أو القطار ، أو الطائرة ، أو حتى محرك معدات البناء في شيء واحد بالتأكيد - فهي تعمل على المحركات. لتعزيز أداء خرج الطاقة ، استعد مصنعو السيارات جميعًا للقفز في حرب القدرة الحصانية. لزيادة الاقتصاد في استهلاك الوقود وتعزيز قدرة المحرك ، تم اختراع الشاحن التوربيني والشاحن الفائق الذي لا مثيل له.
الشاحن التربيني مقابل الشاحن الفائق
الفرق بين الشاحن التوربيني والشاحن الفائق هو أنه في حين أن الشاحن التوربيني هو نظام الحث القسري الذي يستغل قوة غازات العادم لضغط الهواء الجوي وإرساله إلى غرفة الاحتراق ، فإن الشاحن الفائق هو أيضًا نظام الحث القسري الذي يحركه المحرك ، بمعنى أنه يعمل ميكانيكيًا باستخدام حزام أو سلسلة أو عمود مرتبط مباشرة بعمود المرفق بالمحرك.
الشاحن التوربيني هو مثل التوربينات التي تستخدم غازات العادم لضغط الهواء الجوي وإرسال الهواء إلى غرفة الاحتراق ، وبالتالي تعزيز أداء المحرك. بدلاً من إهدار غازات العادم التي يتم طردها من غرفة الاحتراق ، يقوم شاحن توربيني بتسخيرها باستخدام ثلاثة مراوح ، اثنتان منها تقعان على نفس العمود والأخرى في مدخل السيارة الذي يسحب الهواء إلى المحرك.
يشيع استخدام الشاحن التوربيني الفائق في السيارات الرياضية. يعمل ميكانيكيًا ويعزز الكثافة وضغط الهواء الذي يدخل المحرك. كلما زاد دخول الهواء إلى المحرك ، زادت الطاقة المولدة. يحتوي الشاحن التوربيني الفائق على حزام أو سلسلة أو عمود متصل بعمود مرفقي المحرك ، وتتمثل وظيفته الأساسية في تعزيز خرج الطاقة.
مقارنة بين الشاحن التربيني والشاحن الفائق
| معلمات المقارنة | شاحن توربيني | الشحان |
| مصدر للطاقة | يستخدم الشاحن التوربيني غازات العادم المنبعثة من أجل الطاقة | يتم توصيل شاحن فائق بالعمود المرفقي للمحرك لاستخراج الطاقة |
| سرعة الدوران | يدور بسرعة تصل إلى 150000 دورة في الدقيقة | يدور بسرعة تصل إلى 50000 دورة في الدقيقة |
| انبعاث الصوت | انبعاث الصوت أقل من شاحن فائق | انبعاث الصوت هو أكثر من مجرد شاحن توربيني |
| درجة حرارة الهواء المضغوط | درجة حرارة الهواء المضغوط مرتفعة جدًا في الشاحن التوربيني | الهواء المضغوط عند درجة حرارة منخفضة |
| دوران الضاغط | يقوم التوربين بتدوير الضاغط | في الشاحن التوربيني الفائق ، يتم توصيل حزام بعمود كرنك للمحرك ، ويقوم العمود المرفقي للمحرك بتدوير الضاغط. |
ما هو الشاحن التربيني؟
الشاحن التوربيني هو نظام حث قسري يستغل قوة غازات العادم التي تطردها غرفة الاحتراق ويعزز أداء المحرك.
يمكن إرجاع تاريخ الشاحن التوربيني إلى القرن التاسع عشر عندما كان جوتليب دايملر يختبر الحث القسري. كان ذلك في عام 1905 عندما حصل المهندس السويسري ألفريد بوتشي على براءة اختراع معزز طاقة سيارته. بعد ذلك ، تم استخدام نماذج أولية مماثلة في الطائرات وسفن الديزل والمركبات. أظهرت الاختبارات أن هذه الوظائف الإضافية للمحرك يمكن أن تعزز إنتاج الطاقة وتقليل الانبعاثات وتحسن الاقتصاد في استهلاك الوقود.
يتكون الشاحن التوربيني من مروحتين موضوعتين على نفس العمود. توجد مروحة واحدة على مسار غازات العادم المنبعثة من غرفة الاحتراق. تبدأ غازات العادم الخارجة في تشغيل المكره ، والذي بدوره يجعل المروحة الأخرى الموجودة على العمود تدور. هناك أيضًا مروحة ثالثة موجودة في مدخل هواء السيارة ، ودفع هذه المروحة هو الذي يجذب الهواء إلى المحرك.
الهواء الذي يتم سحبه إلى المحرك يكون مضغوطًا ودافئًا. لذلك ، فهي أقل كثافة. يقوم المبادل الحراري بتبريد الهواء قبل دخوله في الأسطوانات.
يمكن وصف وظيفة الشاحن التوربيني بأنها دورية. وذلك لأن غازات العادم تدير التوربينات التي تجتذب المزيد من الهواء. هذا الهواء ، بدوره ، يسحب المزيد من الوقود ، وعندما يحترق الوقود ، فإنه ينتج غازات العادم - هذه عملية مستمرة.
هناك معدات لتغيير الضباب الدخاني في توربو تساعد في خفض انبعاثات الكربون.
يتطلب الشاحن التوربيني صيانة عالية ويتأخر في بعض الأحيان بسبب انقطاع الإمداد بالطاقة.
ما هو الشحان الفائق؟
الشاحن التوربيني الفائق هو نظام الحث القسري سمة شائعة في السيارات الرياضية. يتم تشغيله ميكانيكيًا باستخدام حزام أو سلسلة أو عمود متصل بعمود مرفقي للمحرك. كضاغط هواء ، دوره الأساسي هو زيادة الكثافة وضغط الهواء الذي يدخل المحرك.
تم إنشاء أول نموذج أولي للشاحن التوربيني الفائق بواسطة G. في عام 1902 ، حصل لويس رينو على براءة اختراع شاحن الطرد المركزي. أثبتت الاختبارات التي تم إجراؤها أن شاحنًا فائقًا مثبتًا في سيارة السباق يمكن أن يعزز قوتها بشكل كبير. أصبحت مرسيدس ، في عشرينيات القرن الماضي ، أول شركة سيارات تنتج سلسلة من السيارات تتميز بالشاحن التوربيني الفائق.
يعمل الشاحن الفائق مثل محرك الاحتراق الأساسي حيث يختلط الهواء والوقود في غرفة الاحتراق ويتسببان في تحريك المكبس - فكلما زاد احتراق الوقود والهواء ، زادت القوة. لكن الشاحن الفائق يوفر المزيد من الهواء المضغوط.
الشواحن الفائقة من ثلاثة أنواع - نوع الجذر ، والشاحن الفائق ذو اللولب المزدوج ، والشاحن الفائق بالطرد المركزي.
نجحت مرسيدس في تطوير شاحن كهربائي فائق لم يعد يعتمد على المحرك.
الشاحن التوربيني الفائق ليس له مخرج. لذلك ، فإن انبعاث الضباب الدخاني مرتفع. كما أنه أعلى من صوت توربو.
تكون درجة حرارة الهواء المضغوط في شاحن فائق أقل ، وفي معظم الحالات لا تتطلب مبرد داخلي. ومع ذلك ، تتطلب أنواع معينة من الشواحن الفائقة مبردات داخلية.
يمكن صيانة الشاحن التوربيني الفائق بسهولة. إنه يعاني من تأخر ضئيل حيث يوجد إمداد مستمر للطاقة بواسطة العمود المرفقي.
الاختلافات الرئيسية بين الشاحن التوربيني والشاحن الفائق
استنتاج
يعتبر كل من الشاحن التربيني والشاحن الفائق من أنظمة الحث القسري التي يمكنها تضخيم قدرة المحرك الحصانية وتحسين أدائه. ومع ذلك ، يختلف الاثنان بناءً على تصميمهما ووظائفهما وإيصال الطاقة وكفاءة الوقود وانبعاثات الصوت وانبعاثات الضباب الدخاني وما إلى ذلك. وبفضل الشواحن التوربينية والشواحن الفائقة ، تم الآن تحويل المحركات العادية إلى آلات تتمتع بقوة حصانية هائلة وكفاءة.
تستخدم معظم سيارات سباق الفورمولا 1 شاحنًا فائقًا لتعزيز السرعة الإجمالية للسيارة. يمكن استخدام الشواحن التوربينية في مجموعة متنوعة من الاستخدامات. بصرف النظر عن استخدامها كعنصر إضافي لمحرك السيارة ، يمكن أيضًا استخدامها في أداة بناء مدفوعة بمحرك. وبسبب هذين التطورين شهد العالم الجوهر الحقيقي "للسرعة".
مراجع
- https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/1999-01-0908/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890416311463
