ما هو الشاحن التوربيني؟
الشاحن التوربيني ، أو التوربو (العامية) ، من اليونانية "τύρβη" ("Wake") ، (أيضًا من "توربو" اللاتينية ("الغزل") هو جهاز تحريض قسري يحركه التوربينات يزيد من كفاءة محرك الاحتراق الداخلي و ناتج الطاقة عن طريق إجبار الهواء الإضافي على غرفة الاحتراق. هذا التحسن على نتائج ناتج المحرك المستنشق بشكل طبيعي لأن التوربين يمكن أن يفرض المزيد من الهواء ، ووقودًا أكبر ، في غرفة الاحتراق أكثر من الضغط الجوي وحده.
كانت الشاحن التوربيني معروفة في الأصل باسم الشاحن التوربيني عندما تم تصنيف جميع أجهزة الحث القسرية على أنها شاحن فائق. في الوقت الحاضر ، يتم تطبيق مصطلح "الشحان الفائق" فقط على أجهزة التعريفية القسرية التي تحركها ميكانيكياً. الفرق الرئيسي بين الشاحن التوربيني والشاحن التقليدي هو أن الشحان الفائق مدفوع ميكانيكيا بالمحرك ، غالبًا من خلال حزام متصل بالعمود المرفقي ، في حين أن الشاحن التوربيني مدعوم بتوربينات يقودها غاز العادم للمحرك. بالمقارنة مع الشحان الفائق التي تحركها ميكانيكيا ، تميل الشاحن التوربيني إلى أن تكون أكثر كفاءة ، ولكنها أقل استجابة. يشير الشاحن التوأم إلى محرك مع كل من الشحان والشاحن التوربيني.
تستخدم الشاحن التوربيني بشكل شائع على محركات الشاحنة والسيارة والقطار والطائرات ومعدات البناء. غالبًا ما تستخدم مع دورة OTTO ودورة الديزل المحركات الداخلية للاحتراق. كما تم العثور عليها مفيدة في خلايا وقود السيارات.
كيف تعمل؟
في محركات المكبس المعتادة عادة ، يتم "دفع" غازات السحب في المحرك عن طريق الضغط الجوي الذي يملأ الفراغ الحجمي الناجم عن السكتة الدماغية الهابطة للمكبس (الذي يخلق منطقة منخفضة الضغط) ، على غرار رسم السائل باستخدام محقنة. تسمى كمية الهواء الملهمة فعليًا ، مقارنةً بالمبلغ النظري إذا كان المحرك يمكن أن يحافظ على الضغط الجوي ، ويسمى الكفاءة الحجمية. الهدف من الشاحن التوربيني هو تحسين كفاءة المحرك الحجمية عن طريق زيادة كثافة غاز السحب (عادةً الهواء) الطاقة لكل دورة المحرك.
يرسم ضاغط الشاحن التوربيني في الهواء المحيط ويضغطه قبل أن يدخل في مشعب السحب عند زيادة الضغط. ينتج عن هذا كتلة أكبر من الهواء يدخل الأسطوانات على كل ضربة مدخل. يتم اشتقاق الطاقة اللازمة لتدوير ضاغط الطرد المركزي من الطاقة الحركية لغازات العادم للمحرك.
يمكن أيضًا استخدام شاحن توربيني لزيادة كفاءة استهلاك الوقود دون زيادة الطاقة. يتم تحقيق ذلك من خلال استرداد طاقة النفايات في العادم وإعادتها مرة أخرى في تناول المحرك. باستخدام هذه الطاقة المهدرة على خلاف ذلك لزيادة كتلة الهواء ، يصبح من الأسهل ضمان حرق جميع الوقود قبل أن يتم تنفيسه في بداية مرحلة العادم. زيادة درجة الحرارة من الضغط الأعلى تعطي كفاءة كارنو أعلى.
السيطرة على الشاحن التوربيني معقد للغاية [مزيد من التفسير المطلوب] وتغير بشكل كبير على مدار 100 سنة من استخدامه. يمكن للشاحن التوربيني الحديثة استخدام النفايات ، والصمامات المنفصلة والهندسة المتغيرة ، كما تمت مناقشته في الأقسام اللاحقة.
غالبًا ما تتفاقم كثافة الهواء المنخفض من الهواء بسبب فقدان الكثافة الجوية التي شوهدت مع ارتفاعات مرتفعة. وبالتالي ، فإن الاستخدام الطبيعي للشاحن التوربيني هو مع محركات الطائرات. عندما تتسلق الطائرة إلى ارتفاعات أعلى ، يسقط ضغط الهواء المحيط بسرعة. على ارتفاع 5486 مترًا (17،999 قدمًا) ، يبلغ الهواء نصف ضغط مستوى سطح البحر ، مما يعني أن المحرك ينتج أقل من نصف الطاقة على هذا الارتفاع.
