ما هو محرك التوربو.. وكيف يعمل؟

كتب – أشرف الماس:

لقد سمعنا جميعًا عن المحركات التوربينية ولكن هل تعرف بكيفية عملها؟
يلقى النيل 24 نظرة على مداخل ومخارج الشاحن التوربيني و مزاياها وعيوبها و كيفية اختلافها عن المحركات ذات السحب الطبيعي.

الشاحن التوربيني يتكون من مروحة توربين وضاغط هواء يستخدم لاستغلال غازات العادم المنبعثة من المحرك و يدفع المزيد من الهواء إلى داخل الأسطوانات ، مما يساعد المحرك على إنتاج المزيد من الطاقة.

كيف يعمل التوربو؟
تتكون شواحن التوربو من عمود بعجلة توربينية من طرف وعجلة ضاغط من جهة أخرى. وهي مغطاة بغطاء على شكل حلزون يتميز بمدخل تدخل فيه غازات العادم المهدرة بضغط عالٍ عندما يمر الهواء عبر التوربين، يدور التوربين ويدور الضاغط معها، فيسحب كميات هائلة من الهواء التي يتم ضغطها وإخراجها من منفذ المخرج.

يقوم الأنبوب بتغذية هذا الهواء المضغوط مرة أخرى في الأسطوانات عبر مبرد داخلي ، والذي يبرد الهواء قبل أن يصل إلى الأسطوانات داخل المحرك نظرًا لأن التوربينات تعمل بسرعات عالية (تصل إلى 250000 دورة في الدقيقة) ، فإنها تحتوي عادةً على نظام تبريد بالزيت.

تحتوي معظم الأنظمة أيضًا على صمام يُعرف باسم “بوابة النفايات”، والذي يستخدم لتحويل الغاز الزائد بعيدًا عن الشاحن التوربيني عندما ينتج المحرك الكثير من التعزيز ، مما يمنع تلف التوربين عن طريق الحد من سرعته الدورانية.

تختلف المحركات ذات الشاحن التوربيني عن المحركات القياسية العادية من حيث أنها تستخدم غازات العادم المهدرة لسحب المزيد من الهواء إلى صمام السحب. بينما تعتمد المحركات ذات السحب الطبيعي على ضغط الهواء الطبيعي لجذب الهواء إلى المحرك ، فإن التوربينات تعمل على تسريع هذه العملية ، مما ينتج عنها طاقة أكثر اقتصادية.

ما فوائد التوربينات(التوربو)؟
تقدم الشواحن التوربينية مجموعة من المزايا ، ومن ثم فهي تحظى بشعبية كبيرة الآن في السيارات الحديثة ومن المميزات الرئيسية للمحرك التوربيني:
القوة:
تنتج التوربينات مزيدًا من القوة في نفس المحرك بالحجم. وذلك لأن كل شوط للمكبس تولد طاقة أكبر من المحركات التي تعمل بالشفط الطبيعي. وهذا يعني أن المزيد من السيارات مزودة الآن بمحركات أصغر مزودة بشاحن توربيني ، لتحل محل الوحدات الأكبر والأقل اقتصادا. وخير مثال على ذلك هو قرار فورد استبدال محرك البنزين العادي 1.6 لتر بوحدة شحن توربيني سعة 1 لتر ، والتي تسميها EcoBoost

اقتصادى:
نظرًا لأن الشاحن التوربيني يمكن أن ينتج نفس خرج الطاقة مثل المحركات الأكبر التي تعمل بالشفط الطبيعي ، فإن هذا يمهد الطريق لاستخدام محركات أصغر وأخف وزنًا وأكثر اقتصادا وقد تم تجهيز جميع سيارات الديزل الحديثة بشاحن توربيني ، مما يؤدى الى الاقتصاد في استهلاك الوقود ويقلل من الانبعاثات.

عزم الدوران والأداء:
حتى في أصغر المحركات، تنتج الشواحن التوربينية مزيدًا من عزم الدوران ، ولا سيما خفض نطاق الدوران. وهذا يعني أن السيارات تستفيد من الأداء القوي والرائع ويساعد المحرك على الشعور بمزيد من الدقة عند السرعات العالية على الطرق السريعة والطرق و عند السرعات المنخفضة ، يمكن للمحركات الصغيرة المزودة بشاحن توربيني أن تتفوق على السيارات المزودة بمحركات أكبر تعمل بسحب الهواء الطبيعي بسبب عزم الدوران الذي تنتجه.

محركات هادئة:
نظرًا لأن الهواء في المحرك المشحون بالشاحن التوربيني يتم ترشيحه من خلال المزيد من الأنابيب والمكونات ، يتم تقليل ضوضاء السحب والعادم وتنقيتها ، مما يجعل ضوضاء المحرك أكثر هدوءًا وسلاسة.

العيوب:
الكفاءة مقابل أسلوب القيادة
يتطلب تحقيق الاداء و الكفاءة المطلوبه للمحرك المزود بشاحن توربيني تحكمًا دقيقًا في الخانق ، حيث لا يتم الضغط على دواسة الوقود بشدة عندما يكون الشاحن التوربيني “قيد التشغيل” ، فإن الأسطوانات تحرق الوقود بسرعة أكبر مما يؤدي إلى ضعف الكفاءة و قد يحتاج السائقون الذين ينتقلون من قيادة سيارة تعمل بسحب الهواء الطبيعي إلى طراز مزود بشاحن توربيني إلى تعديل أسلوب قيادتهم للحفاظ على الكفاءة الجيدة ، لا سيما عند الانطلاق لأول مرة.