ويكيبيديا:مسابقة مؤسسة الملك عبد العزيز ورجاله للموهبة والإبداع/مقالات/شاحن الهواء التوربيني

شاحن الهواء التوربيني :

تعتمد فكرة شاحن الهواء على استخدام ضغط غازات العادم التي يخلفها المحرك لإعادة تزويد المحرك بالهواء النقي . ويتم خلط الهواء الجديد مع الوقود عن طريق وحدة التحكم بالمحرك " ECU engine control unit " . مما يؤدي إلى إعطاء المحرك طاقة أعلى فور تزويده بالهواء والوقود الإضافي . بالنسبة للمحركات العادية والغير مزودة بشاحن يتوجب على المحرك سحب الهواء عبر الفلتر ومنظم جريان الوقود ومجاري التغذية المتعددة مما يؤدي إلى حدوث انخفاض في الضغط الموجود داخل غرفة الاحتراق ليصبح أدنى من الضغط الجوي الطبيعي ، مع الشاحن التوربيني يتم دفع الهواء إلى غرفة الاحتراق مع ضغط زائد فيدخلها كمية هواء ووقود أكثر .

أين يركب شاحن الهواء :

شاحن الهواء النموذجي يولد ضغط يتراوح ما مقداره بين 0.4 و 0.7 بار كحد أقصى ، يتم تركيب شاحن الهواء مباشرةً على مخرج العادم ليستفيد من ضغط الهواء الخارج من العادم في تدوير عنفة توربينية مثبتة من محورها على ذراع قصير يقوم بدوره بتدوير عنفة توربينية أخرى مثبتة على الطرف الآخر منه لتسحب الهواء النقي عبر فلتر الهواء إلى غرف الاحتراق ، إذاً تعتمد الفكرة الأساسية للشاحن التوربيني على الاستفادة من قوة دفع غازات العادم والتي تهدر في المحركات العادية لتشغيل مضخة تعيد تزويد المحرك بالهواء .

تبريده و تزييته :

يتم تزيت وتبريد محور عنفات التوربين عن طريق خط زيت من المحرك ، وبما أن غازات العادم ذات حرارة عالية فقد تصل حرارة مخرج العادم إلى مئات الدرجات ، مما يؤدي إلى احتراق الزيت وتركه رواسب فحمية في مجاري الزيت وهو أمر يسبب أذىً خطير للمحرك ، لذلك يتوجب استبدال زيت المحرك في السيارات المزودة بشاحن هواء كل 3000 كم كحد أقصى ، أو استخدام زيوت تركيبية خاصة تمنع ترك رواسب ويتم استبدالها كل 6000 كم كحد أقصى ، ومن المشاكل أيضاً التي تواجه اعتماد الزيت في التبريد هي الحرارة ما بعد إطفاء المحرك ، فبدون تبريد الشاحن سيرشح الزيت الموجود حول محور العنفات إلى مخرج العادم وذلك بعد إطفاء المحرك مما يسبب ارتفاع كبير جداً في درجة الحرارة الآتية من جسم مخرج العادم ، هذه الحرارة كفيلة بإتلاف الشاحن أو تقصير عمره الإفتراضي ، لذلك يتوجب ترك المحرك دائراً بشكل هادئ لمدة لا تقل عن 30 ثانية قبل إطفاءه ليتم في هذه الفترة تبريد الشاحن وخفض درجة حرارة جسم مخرج العادم ، وقد عمدت بعض شركات التعديل إلى تزويد السيارات بمؤقت إلكتروني يبقي المحرك دائراُ بعد إطفاءك له لمدة يتم برمجتها مسبقاً .

كيفية عمله :

عندما يدور المحرك ببطء لا تعمل عنفات الشاحن أو أنها تدور ببطء شديد بسبب قلة الغازات الناتجة عن المحرك ، وعند الضغط على دواسة البنزين يولد المحرك كمية غازات أكثر تقوم بتدوير العنفات بشكل أسرع ، مما يؤدي بدوره إلى دخول كمية هواء ووقود أكبر إلى المحرك ، فيزيد بذلك كمية الغازات الناتجة مرة أخرى لتعود بدورها بإدخال هواء ووقود أكثر، وهكذا تواليك ... هذه الدورة تدعى بمرحلة جيشان التوربو ، والتي تشعرك بازدياد مفاجئ في قوة المحرك ، وتلاحظ على مؤشر الضغط كازدياد سريع في كميته . والفترة ما قبل الجيشان عندما تدور العنفات ويكون المحرك لم يعطي القوة الكافية بعد- تدعى بمرحلة الخمول (المنحني البياني 1) . العنفات الكبيرة تولد ضغط أكبر لكنها أيضاً تعاني من فترة خمول أطول بسبب كبرها ، أما العنفات الصغيرة ففترة خمولها أقصر لكنها غير قادرة على توليد ضغط كبير ، وهذا الموضوع ما سيتم شرحه في الفقرة التالية .