top of page
  • صورة الكاتبCOCKPIT

توربو

الشاحن التوربيني ، الذي يشار إليه عمومًا باسم توربو في صناعة السيارات ، هو نظام شحن فائق للمحرك يهدف إلى زيادة كثافة الطاقة لمحركات الضغط والاحتراق (البنزين والديزل).

يعود اختراعه إلى عام 1902 عندما قدم لويس رينو براءة اختراع على مبدأ الشحن الفائق بواسطة المروحة أو الضاغط ، والذي استخدمه في المنافسة ، ولكن لم يتم تعريفه بعد على أنه شاحن توربيني.

في عام 1905 ، مُنحت براءة اختراع مبدأ الشاحن التوربيني للمهندس السويسري ألفريد بوتشي من قبل Deutsches Reichspatent (DRP) وثانية لتطبيقها على محرك الاحتراق الداخلي.

في الأعوام 1909-1912 ، طور الدكتور ألفريد بوتشي أول شاحن توربيني يعمل بغازات عادم المحرك. بعد ثلاث سنوات ، توصل إلى نموذج أولي لمحرك ديزل توربو ، ولكن في ذلك الوقت لم تلق فكرته الكثير من الحماس.

في عام 1954 ، مع تطوير أول نموذج شاحن توربيني مدمج من قبل Kurt Beirer ، بدأت Cummins و Scania و Volvo إنتاج الشاحنات المجهزة بالتوربو. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن السيارة المزودة بمحرك Cummins فائق الشحن احتلت موقع الصدارة في سباق السيارات إنديانابوليس في عام 1952.

أدت أزمة الوقود في السبعينيات إلى جانب معايير انبعاثات العادم الصارمة المتزايدة إلى زيادة كبيرة في شعبية الشاحنات فائقة الشحن. ومع ذلك ، لا تزال الكفاءة المنخفضة وتكلفة التشغيل العالية تعني عدم استخدام هذه المحركات في سيارات الركاب.

حدثت الثورة الحقيقية في الثمانينيات مع ظهور سلسلة مرسيدس 300 وفولكس فاجن جولف في الأسواق ، وكلاهما مزود بمحركات ديزل توربو. كان هذا هو الوقت الذي بدأ فيه استخدام الشحن التوربيني في سيارات الركاب ويتم تطبيقه هناك حتى اليوم.


مبدأ تشغيل التوربو

مبدأ التوربو هو كما يلي: غازات العادم المنبعثة من المحرك تدير التوربينات (باللون الأحمر على الرسم التخطيطي). يتم توصيل هذا التوربين بواسطة محور بمروحة ثانية (باللون الأزرق) والتي سيكون لها دور في إرسال كتلة كبيرة من الهواء نحو المدخل (ينتهي الهواء الذي يتراكم بالضغط ، ومن هنا جاء اسم الشاحن التوربيني). سيتم إرسال هذا الهواء المضغوط إلى المحرك ثم زيادة إمداد الأكسجين (والذي يمثل حوالي 20٪ من الهواء الذي يمر عبره) في غرفة الاحتراق ، وبالتالي تعزيز الطاقة (كلما زاد الهواء ، زاد الوقود الذي يمكنك وضعه).


تكوين توربو

يتكون الشاحن التوربيني من "مراوح" مترابطة (توربين وضاغط).


يوجد اليوم عدة أنواع من التربو:

التربينات ذات الهندسة الثابتة: لزيادة الطاقة عند السرعة المنخفضة ، تدخل الغازات إلى التوربين عبر أنبوب ضيق مما يزيد الضغط. لمنع الضغط الزائد ، يقوم الصمام بإخلاء الغازات. لا يزال هذا النوع من التوربو هو الأكثر شيوعًا اليوم. يدور التوربين بسرعات تتراوح بين 15000 و 240.000 دورة في الدقيقة.

توربينات ذات هندسة متغيرة (اخترعها GARRETT): تم تطويرها في التسعينيات للسماح باستخدام الغازات بشكل أفضل ، ويتم تنظيم الضغط بفضل جهاز مما يعني أنه كلما زاد الضغط ، زاد السماح بمرور التوربين ، وهو Turbo "واحد قطعة ".

يستخدم نظام آخر تقنية "متعددة الزعانف" أكثر تعقيدًا. يتم التحكم في اتجاه الزعانف إلكترونيًا.

ثنائية التوربو

عادة ما يوجد توربو واحد فقط في السيارات ، بسبب التكلفة العالية لهذه الآلية. ومع ذلك ، فإن بعض المحركات الأكثر كفاءة مزودة باثنين من التوربينات (ثنائية التوربو).

في حالة ما يسمى بالتجميع "المتسلسل" لاثنين من التوربينات المتماثلة (أي أن التوربينات واحدة تلو الأخرى) ، يكون الأول نشطًا حتى عندما تكون سرعة المحرك منخفضة وسرعة المحرك منخفضة. ثانيًا عندما تصبح سرعة المحرك أعلى. وبالتالي ، يصبح المحرك أكثر كفاءة ، حتى لو كانت سرعة المحرك منخفضة.

في حالة التحرير المتسلسل أو مزدوج المرحلة ، لا يكون التوربوان بنفس الحجم ، لكن المبدأ متشابه. ينشط التوربو الأصغر عند سرعة المحرك المنخفضة ويساعده التوربو الأكبر (الذي يتميز بتدفق أعلى) بمجرد زيادة سرعة المحرك. بمجرد ارتفاع الدورات ، يعمل المحرك الأكبر من تلقاء نفسه.



المبرد أو المبادل؟

لزيادة قدرة التوربو (وعلى نطاق أوسع كمية الهواء) ، يجب تبريد الهواء المضغوط. في الواقع ، من الضروري معرفة أن أي غاز يضغط على المكاسب في درجة الحرارة ، هو ظاهرة فيزيائية أولية.

عن طريق ضغط الهواء ، ينتهي التوربو بتسخينه ... لسوء الحظ ، فإن إرسال الهواء الساخن (وبالتالي الموسع) إلى المحرك ليس مثاليًا (كلما كان الهواء أكثر برودة ، كلما قل المساحة التي يشغلها ، يمكننا وضع المزيد من الهواء البارد فيه نفس الحجم من الهواء الساخن) ...

للتغلب على هذا ، اخترعنا المبرد البيني الذي يسمح ببساطة بتبريد الهواء المضغوط بواسطة التربو قبل إرساله إلى غرف الاحتراق.



هل التوربو يعمل بالكهرباء؟

أصبحت المزيد والمزيد من العناصر كهربائية في سياراتنا ، وهذا يساعد في تقليل استهلاك الوقود. هذ