كيف يعمل الشاحن التوربيني على تعزيز الضغط؟

كيف يعمل الشاحن التوربيني على تعزيز الضغط؟

يحقق الشاحن التوربيني عملية الشحن الفائق للمحرك من خلال الخطوات التالية، وبالتالي تحسين إنتاج الطاقة والكفاءة:

1. غاز العادم يدفع التوربين (التوربين)

• استغلال طاقة غاز العادم: عندما يعمل المحرك، فإنه ينتج غاز عادم عالي الحرارة وعالي الضغط، 

الذي يدخل إلى نهاية التوربين للشاحن التوربيني من خلال أنبوب العادم.

• دوران التوربين: يؤثر غاز العادم على شفرات التوربين (المصنوعة عادة من مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية مثل سبائك النيكل)، 

دفع التوربين إلى الدوران بسرعة عالية (تصل إلى عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من الدورات في الدقيقة).

2. تشغيل الضاغط (الضاغط)

• الارتباط المحوري: يتم توصيل التوربين ومروحة الضاغط (عجلة الضاغط) مباشرة من خلال عمود صلب. 

عندما يدور التوربين، يدور مروحة الضاغط بشكل متزامن.

• ضغط الهواء: يستنشق دافع الضاغط الهواء الخارجي من مدخل الهواء، ويقوم الدافع الدوار عالي السرعة بتسريع وضغط الهواء، 

زيادة ضغط الهواء بشكل كبير (الشحن الزائد).

3. التبريد الداخلي (التبريد الداخلي، خطوة اختيارية)

• خفض درجة الحرارة: سترتفع درجة حرارة الهواء المضغوط (بسبب الحرارة المتولدة أثناء عملية الضغط)، 

وتكون كثافة الهواء عالي الحرارة أقل. وتقوم بعض الأنظمة بتبريد الهواء المضغوط من خلال مبرد داخلي لزيادة كثافته بشكل أكبر، 

وبالتالي تحسين كفاءة الاحتراق.

4. يتم إرسال الهواء عالي الضغط إلى الأسطوانة

• تحسين السحب: يدخل الهواء المضغوط عالي الكثافة إلى أسطوانة المحرك من خلال مشعب السحب.

• تعزيز الاحتراق: يؤدي المزيد من الأكسجين إلى احتراق الوقود بشكل أكثر اكتمالاً، ويطلق المزيد من الطاقة لكل وحدة زمنية، 

ويحسن قوة المحرك (عادة ما تكون الزيادة بنسبة 30% -50%) واقتصاد الوقود.

المزايا الرئيسية • استعادة الطاقة: الاستفادة من طاقة غاز العادم، وتقليل النفايات، وتحسين الكفاءة الحرارية.

• إزاحة صغيرة وإنتاجية عالية: السماح للمحركات ذات الإزاحة الصغيرة بتحقيق طاقة تعادل محركات الإزاحة الكبيرة (أي "تقليص الحجم").

• حماية البيئة: إن تحسين عملية الاحتراق يمكن أن يقلل من انبعاثات الهيدروكربونات غير المحترقة والجسيمات.

المكونات الأساسية

• التوربين: مقاومة لدرجات الحرارة العالية، وتحويل الطاقة الحركية لغاز العادم إلى طاقة ميكانيكية.

• الضاغط: يضغط الهواء ويزيد من كثافة السحب.

• نظام المحمل: يدعم عمود التوربين الدوار عالي السرعة، وتشمل الأنواع الشائعة المحامل العائمة أو المحامل الكروية.

• بوابة العادم: تتحكم في ضغط التعزيز وتمنع الضغط الزائد (متوفرة في بعض الشواحن التوربينية).

من خلال هذه العملية، تعمل الشواحن التوربينية على تحسين أداء الطاقة والكفاءة بشكل كبير دون زيادة سعة المحرك بشكل كبير، 

ويتم استخدامها على نطاق واسع في مجالات السيارات والبحرية والمحركات الصناعية.