مع التقدم المستمر في الإنتاجية الاجتماعية والتكنولوجيا ، كيف يمكن أن يستمر طلب الناس على مركبات النقل في الزيادة ، وكيف يمكن لمحرك صغير الإزاحة أن ينفجر في محرك كبير الإزاحة؟ تعد تقنية الضغط من أكثر الطرق فعالية. نشأت تقنية ضغط مدخل الهواء التي نستخدمها حاليًا في محركات السيارات من الحاجة إلى الطيران على ارتفاعات عالية. نعلم جميعًا أن المحرك العام يستخدم المكبس للتحرك لأسفل لتشكيل فراغ وامتصاص الهواء لتحقيق عملية سحب الهواء. وهذا ما يسمى بمحرك يستنشق بشكل طبيعي. نظرًا لأن طريقة الشفط الطبيعي تحقق فعل السحب “السلبي” ، فإن كفاءة سحب الهواء ليست عالية بسبب رقة الهواء في الارتفاعات العالية ، مما يؤثر بشكل كبير على وظيفة المحرك. من أجل تحسين كفاءة سحب المحرك ، اخترع تقنية السحب المضغوط.
الشاحن التوربيني والشاحن الفائق طريقتان مختلفتان لضغط السحب. يكمن الاختلاف الرئيسي في الطريقة التي يتم بها تشغيل الشاحن التوربيني الفائق. كانت أقدم الشواحن التوربينية جميعها عبارة عن شواحن ميكانيكية فائقة. لقد أطلقوا عليها اسم Superchargers عندما تم اختراعهم ، وتم تطويرهم لاحقًا للتمييز بين الاثنين. في البداية ، أطلق على الشاحن التوربيني اسم الشاحن التوربيني الفائق ، وكان الشاحن الفائق يسمى الشاحن الميكانيكي الفائق. بمرور الوقت ، تم تخفيض الاثنين إلى الشاحن التربيني والشاحن الفائق على التوالي. أطلق الألمان على الشاحن الفائق Kompressor بسبب اللغة الألمانية. هذا هو السبب في أن محرك Mercedes-Benz 1.8L Supercharged يسمى 200K. المفردات الألمانية Kompressor مطبوعة أيضًا على سيارات ألمانية أخرى مزودة بشاحن فائق. على.
آلية ومبدأ عمل المغير التوربيني:
“غالبًا ما يصل المشجعون التوربيني إلى عشرات الآلاف من الثورات أثناء التشغيل العادي.”
يتم تشغيل الشحن التوربيني بواسطة غاز العادم من المحرك. يتكون التوربين من جزأين. أحدهما هو طرف ضغط الهواء النقي (عجلة مضخة الضغط) والآخر هو طرف محرك غاز العادم (توربين العادم). يوجد دافع عند كلا الطرفين ويوجد تسرب بين التوربينات على نفس العمود. يقع Wastegate على جانب توربين العادم. عندما يكون ضغط التوربينات الانضغاطية مرتفعًا جدًا ، فإن الضغط سيدفع الزناد لفتح صمام توربين العادم وخفض الضغط لمنع الضغط المفرط.
الشاحن التربيني المستخدم في محرك 1.8T الكلاسيكي لمجموعة VW
محمل محور التوربين هو تصميم المحمل داخل غلاف الأدغال. يمكن تقسيم تصميم المحمل إلى محمل كروي ومحمل عائم. تأتي قوة دوران دافع الشاحن التوربيني من غاز العادم. يقود غاز العادم التوربين ، على الجانب الآخر من التوربين ، تضغط الريش على الهواء. إن غلاف الشاحن التوربيني مصنوع من سبائك النيكل والكروم والسيليكون ، والأعمدة عبارة عن مواد من سبائك الكروم والموليبدينوم. والأهم من ذلك ، أن الشاحن التوربيني يعمل تحت درجات حرارة عالية وظروف سرعة عالية. من أجل ضمان التشغيل العادي ، فإن الشاحن التوربيني مملوء بالزيت ومبرد لضمان التزييت الفعال والتبريد ، وتحسين ظروف العمل. .
“مخطط عمل الشاحن التربيني”
يدخل غاز العادم المنبعث من المحرك بدرجة حرارة عالية وضغط معين إلى الشاحن ، وتدور المكره التي تقود العمود بسرعة عالية تصل إلى عشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف من الثورات في الدقيقة. في حالة الخمول ، تكون سرعة المكره 12000 دورة في الدقيقة ، عندما يتم تطبيق الحمل بالكامل ، يمكن أن تتجاوز سرعة دوران المكره 135000 دورة في الدقيقة ، ولا يمكن للمحامل العادية تحمل درجات الحرارة العالية والتآكل الناجم عن هذه السرعات العالية. لذلك ، يعتبر تزييت وتبريد الزيت في نظام الشاحن التوربيني أمرًا بالغ الأهمية. تحتوي محركات الديزل أيضًا على العديد من أنظمة الشاحن التوربيني ، وتكون قيمة التعزيز القصوى لمحركات الديزل أعلى عمومًا من القيمة القصوى لمحركات البنزين. من أجل متطلبات تبديد الحرارة الجيدة للشاحن التوربيني أيضًا ، تتطلب السيارة المزودة بشاحن توربيني بشكل عام تشغيلًا خاملًا قبل إيقاف التشغيل.
النماذج التمثيلية لمحركات التوربينات:
“تم تجهيز FAW-Volkswagen Magotan بمحرك 2.0TSI.”
“سوبالو إمبريزا مجهزة بمحرك 2.5T متعاكس أفقيًا.”
“تم تجهيز BMW 750Li بمحرك V8 Twin Turbo.”
“الشاحن التوربيني الموازي المستخدم في BMW الفئة السابعة”
تقنية شفرات هندسة التوربينات المتغيرة VTG من بورشه
شاحن توربيني A / R:
غالبًا ما يشار إلى قيمة A / R في دفتر مبيعات الشاحن التوربيني لسوق التجديد للتعبير عن خصائص التوربين. A هي المنطقة التي تشير إلى المقطع العرضي للتوربين الريشي الذي يستقبل أضيق مدخل جانبي لغاز العادم. منطقة المقطع العرضي ، R هي نصف القطر (نصف القطر) ، تشير إلى المسافة بين نقطة مركز A (منطقة المقطع العرضي) والنقطة المركزية لجسم التوربين ، ونسبة المنطقة إلى المسافة بين نقطتين مركزيتين هي قيمة A / R.
تشير قيمة A / R الأصغر إلى أن المدخل صغير نسبيًا وأن القصور الذاتي لبدء ريش التوربين منخفض ، وسرعة التدفق عالية نسبيًا ، وتفاعل الدوران المنخفض جيد نسبيًا ، وتأثير التباطؤ للتوربين غير واضح . على العكس من ذلك ، كلما كانت قيمة A / R أكبر ، كلما كان المدخل أكبر ، وكلما كان قصور الشفرة أعلى ، وكلما كان التفاعل أبطأ ، وكان التباطؤ التوربيني أكثر وضوحًا ، ولكن الأداء يكون أكثر كثافة عند الارتفاع. منعطف أو دور. بعبارات بسيطة ، يمكن أن تصل قيمة A / R إلى حوالي 0.7 للتوربينات ذات خرج الطاقة العالي ، بينما تبلغ قيمة A / R حوالي 0.2 للتوربينات ذات خرج عزم الدوران المنخفض. تحقق تقنية ريش التوربينات المتغيرة هندسية VTG من بورش خصائص مختلفة للتوربينات من خلال تغيير قيمة A / R للتوربين.
هيكل الشحان ومبدأ العمل:
القوة الدافعة للضاغط الفائق تأتي من العمود المرفقي للمحرك. بشكل عام ، يتم استخدام الحزام لتوصيل بكرة العمود المرفقي ، والتي تدفع بشكل غير مباشر التواء العمود المرفقي لدفع الشاحن الفائق لتحقيق الغرض من الشحن الفائق. وفقًا للهياكل المختلفة ، هناك العديد من أنواع الشحن الميكانيكي الفائق ، بما في ذلك Vane و Roots و Wankle وما إلى ذلك. تعتبر حركة المكبس أيضًا نوعًا من الشحن الميكانيكي الفائق. اليوم ، يعتبر شاحن لودز التوربيني الأكثر استخدامًا ، وهو نقطة ساخنة للتحويل. يحتوي الشاحن التوربيني لودز على نوعين من الدوارات ثنائية الشفرات وثلاث شفرات. في الوقت الحاضر ، يكون الدوار ذو الشفرة المزدوجة أكثر شيوعًا. هيكلها عبارة عن تركيب دورين على شكل اعوج في الغلاف البيضاوي الشكل ، وهناك فجوة صغيرة جدًا بين الدوارات. بدلاً من الاتصال المباشر ، يتم ربط عمود الدوران لأحد الدوارات بالبكرة المدارة عن طريق تشابك التروس الحلزونية. يتم تثبيت القابض الكهرومغناطيسي على بكرة عمود الدوران. عندما لا يكون التعزيز مطلوبًا ، يتم تحرير القابض لإيقاف التعزيز ، ويتم التحكم في القابض عن طريق التحكم في الكمبيوتر لتوفير الوقود.
“مخطط هيكل الشاحن الفائق”
مزايا الشحن الفائق: بالإضافة إلى التعزيز عند السرعات المنخفضة ، يتناسب ناتج التعزيز أيضًا مع سرعة العمود المرفقي. أي أن استجابة دواسة الوقود للمحرك فائق الشحن تزداد مع زيادة السرعة وزيادة خرج الطاقة. لذلك ، فإن تشغيل المحرك فائق الشحن يشبه إلى حد بعيد الاستنشاق الطبيعي ، ولكن يمكن أن يكون له قوة حصانية وعزم دوران أكبر. العيب هو أن قوة المحرك نفسه تضيع دائمًا ، والكفاءة ليست عالية في الثورات العالية.
النموذج التمثيلي للمحرك فائق الشحن:
“كورفيت ZR1 مزودة بشاحن رودس الفائق”
“محرك فائق الشحن سعة 1.8 لتر تستخدمه مرسيدس بنز E200K و C200K”
لذلك ، يتبنى GOLF 1.4TSI من فولكس فاجن تقنية TSI double boost ، ومحرك واحد مزود بنوعين من المعززات في نفس الوقت ، والتي تعتمد على مزايا نوعين من أوضاع التعزيز ، مما يجعل المحرك 1.4 قادر على 2.0 قوة المحرك. بعبارات بسيطة ، عندما تكون سرعة المحرك منخفضة ، يتم استخدام الشاحن الفائق لزيادة الضغط وتحسين استجابة دواسة الوقود. عند استخدام المحرك عالي السرعة ، يتم استخدام الشاحن التوربيني لزيادة كفاءة الشحن الفائق. ومع ذلك ، فإن التصنيع معقد والتكلفة عالية.
“المبرد البيني الأصلي لـ Subaru Impreza WRX STI”
آخر شيء يجب قوله هو أنه بغض النظر عن نوع طريقة الضغط ، يجب إرسال الهواء المضغوط إلى المبرد البيني ليبرد (الضغط يساوي القيام بالعمل على الهواء ، وعندما يرتفع الضغط إلى 1 بار ، ترتفع درجة الحرارة إلى 80 درجة. يسارًا ويمينًا ، بعد ارتفاع درجة الحرارة ، سيزداد حجم الهواء. عند نفس الحجم ، ستنخفض جودة الهواء الداخل إلى غرفة الاحتراق ، مما يضر بضغط التعزيز ، لذا استخدم مبردًا داخليًا لتبريده.) سيكون الضغط المفرط في صمام تخفيف الضغط (Blow-off Wastegate)) اتركه ، لذلك في بعض الأحيان يمكننا سماع الضوضاء الصاخبة على سيارة التوربو. يتم إرسال الهواء المضغوط أخيرًا إلى غرفة الاحتراق.