شاحن التيربو.. ما هو وكيف يعمل؟ وهذا تاريخه وأسباب استخدامه في السيارات

الشاحن التوربيني هو جهاز يتم تركيبه على محرك السيارة وهو مصمم لتحسين الكفاءة الكلية وزيادة الأداء.

هذا هو السبب وراء اختيار العديد من مصنعي السيارات لشحن سياراتهم، ويتم تقديم العديد من السيارات بمحركات توربينية.

تاريخ شاحن التيربو

واخترع السويسري ألفريد بوتشي، أول شاحن تيربو في عام 1905، بغرض استخدامه في المحركات البحرية.

وفي الستينات من القرن الماضي، تم البدء في استخدام شواحن التيربو لأول مرة في سيارات الركاب، ووقتها لم تكن الشواحن عملية أو اعتمادية بشكل حقيقي، وانتشر لاحقا في سباقات فورمولا 1 في السبعينات.

وشهد عام 1978، تنفيذ أول شاحن تيربو ناجح حيث تم استخدامه في مرسيدس بنز 300DS، والتي وفرت صرفية وقود ممتازة وانبعاثات كربونية منخفضة جداً وقتها مقارنة بمنافسيها.

كيف يعمل شاحن التوربيني؟

يتكون التوربو من نصفين متصلين ببعضهما البعض بواسطة عمود.

من جانب ، تقوم غازات العادم الساخنة بتدوير التوربين المتصل بتوربين آخر يمتص الهواء ويضغطه في المحرك.

هذا الضغط هو ما يمنح المحرك قوة وكفاءة إضافيتين لأنه كلما دخل المزيد من الهواء في غرفة الاحتراق ، يمكن إضافة المزيد من الوقود لمزيد من الطاقة.

مزايا شاحن التيربو

بالإضافة إلى القوة الإضافية ، يُشار أحيانًا إلى الشاحن التوربيني على أنه أجهزة توفر “طاقة مجانية” لأنها على عكس الشاحن الفائق ، لا تتطلب طاقة المحرك لقيادتها.

إن الغازات الساخنة والمتصاعدة الخارجة من المحرك هي التي تشغّل شاحن توربيني ، لذا لا يوجد استنزاف لصافي قدرة المحرك.

لا تتأثر المحركات المزودة بشاحن توربيني بنفس الطريقة التي تتأثر بها المحركات التي تعمل بالشفط الطبيعي عندما تتحرك على ارتفاعات أعلى.

كلما ارتفع ارتفاع محرك السحب الطبيعي ، زاد صعوبة الحصول على الأكسجين بسبب الغلاف الجوي الرقيق.

ويتغلب الشاحن التوربيني على هذه المشكلة لأنه يدفع الأكسجين إلى حجرة الاحتراق بالمحرك ، وأحيانًا بضعف ضغط الغلاف الجوي.

تعمل الشاحن التوربيني أيضًا على تحسين كفاءة استهلاك الوقود للمركبة ، ولكن هناك اعتقاد خاطئ عندما يتعلق الأمر بالمركبات ذات الشحن التوربيني وكفاءة استهلاك الوقود.

لن يؤدي استخدام محرك يعمل بسحب الهواء الطبيعي والضغط على شاحن توربيني إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود.

الطريقة التي يعمل بها المصنعون على تحسين كفاءة الوقود من خلال الشحن التوربيني هي تقليل حجم المحرك ثم شحنه التوربيني.

على سبيل المثال ، خذ محركًا بسعة 2.5 لتر و 4 أسطوانات بشكل طبيعي وقم بتقليل الإزاحة إلى 1.4 لتر ثم قم بشحنه التوربيني.

سيظل المحرك الأصغر المزود بشاحن توربيني يحمل نفس أرقام الأداء (أو أفضل قليلاً) ولكن بسبب الإزاحة الأصغر ، فإنه سيستخدم أيضًا وقودًا أقل.

عيوب شاحن التيربو

الشاحن التوربيني له عيبان رئيسيان عند مقارنته بمحرك يعمل بسحب الهواء الطبيعي أو فائق الشحن.

أولا الحرارة.. نظرًا لأن التوربو يتم تشغيله بواسطة غازات العادم الساخنة ، فإنه يصبح شديد السخونة.

في بعض الأحيان في ظل ظروف معينة للمحرك ، يمكن أن يبدأ الشاحن التوربيني نفسه في التوهج باللون الأحمر ولكن هذا بالطبع لا يحدث في ظروف القيادة اليومية؛ يحدث ذلك عندما يتم دفع المحرك إلى أقصى حدوده لفترة زمنية متواصلة.

هذا هو السبب في أنك ترى بعض السيارات الرياضية المزودة بشاحن توربيني مع فتحات في غطاء المحرك أو أسفل الجانب ، وذلك لمحاولة تحريك الهواء عبر حجرة المحرك والحفاظ على برودة الأشياء.

العيب الكبير الآخر للشاحن التوربيني هو ما يسمى بـ Turbo Lag.

في ظل ظروف معينة ، عندما تضع قدمك على دواسة الوقود ، يكون هناك تأخير بين الوقت الذي تطلب فيه الطاقة من المحرك واللحظة التي تبدأ فيها بالفعل في الشعور بها.

عندما تكون سرعة المحرك منخفضة ، لا يمر الكثير من غازات العادم عبر الشاحن التوربيني ، لذلك عندما تطلب طاقة من المحرك ، يحتاج توربين الشاحن التوربيني إلى وقت لبدء الدوران بسرعة مثالية.

يمكن تقليل آثار ذلك عن طريق التبديل إلى ترس أقل ، ولكن لا يزال بإمكان السائقين الحريصين أن يلاحظوا أحيانًا تأخير الانقسام في الاستجابة.