ما هي أنواع الشواحن التوربينية المتوفرة وما هي تطبيقاتها الخاصة؟

توفر شواحن التوربو زيادة كبيرة في القوة والكفاءة للمحركات السيارات والصناعية. تعمل شواحن التوربو على ضخ كمية أكبر من الهواء إلى غرفة الاحتراق، مما يسمح بحرق المزيد من الوقود وبالتالي الحصول على قوة حصانية أكبر مع زيادة طفيفة فقط في حجم المحرك. يناقش الموضوع أنواع مختلفة من شواحن التوربو ويبحث عن النوع الأكثر فعالية الذي يمكن استخدامه في كل من الصناعات.

مقدمة

التوربو (يُعرف أيضًا باسم تيربوشارجر) هو نظام ضغط قسري يستخدم غازات العادم لتدوير توربين يدفع مضغوطًا لزيادة كمية الهواء التي تدخل إلى رأس الأسطوانة. لذلك، نضجت التكنولوجيا لدعم مستويات مختلفة من الأداء باستخدام أنواع مختلفة من التكنولوجيا. سواء كان ذلك من مهندس، أو فني، أو هاوٍ، فإن المعرفة الأساسية بالفئات المختلفة وغرضها هي أمر مهم.

أنواع التوربو

توربو أحادي

توربو أحادي عادي: النوع الأكثر شيوعًا من التوربو، المستخدم في العديد من المركبات ذات المحركات الديزل، حيث يتميز بتصميم بسيط يجعله سهل الصنع، التركيب، والتشخيص وهو أيضًا فعال من حيث التكلفة. غالبًا ما يستخدم في المركبات الخفيفة والمحركات الصغيرة.

عادةً يتضمن التوربو الأحادي صمام استنزاف (Wastegate) الذي يوفر فرصة لمنع زيادة الضغط الزائدة (التي قد تدمر المحرك) عن طريق تحويل غازات العادم - مما ينظم الضغط.

توربو مزدوج

توربينات توأم متوازية في نفس الوقت → يعمل كلا التوربينين معًا → تسليم قوة أكثر خطيًا وانخفاض التأخير → الأفضل للأداء

توربينات توأم تتابعية — هذا هو التوربين الواحد عند الدوران المنخفض و كلاهما عند الدوران العالي للحصول على السرعة العزم عند السرعات المنخفضة والقوة عند السرعات العالية.

محركات توربينية ثنائية التمرير

تقوم هذه النوعية من المحركات بتحويل العادم إلى لفائف مستقلة مزدوجة، مما يقلل من تأخر التوربين ويزيد استجابة دواسة الوقود، وبالتالي فهي غالباً ما تُفضل في التطبيقات ذات الأداء العالي مثل السيارات والشاحنات.

محركات توربينية هندسية متغيرة (VGT)

هذه هي التوربينات التي تحتوي على VGT والتي تقوم بتحكم تدفق الهواء عن طريق ضبط الصمامات الإرشادية، مما يوفر نطاق عمل واسع واستجابة ممتازة، خاصةً لمحركات الديزل.

توربينات كهربائية

يستخدم هذا التوربين الكهربائي محركاً كهربائياً لتشغيل المضخة، مما يزيل تقريباً تأخر التوربين ويتيح تعزيز فوري — وهو صفة مفيدة بشكل خاص للمركبات الهجينة والمركبات الكهربائية.

توربينات مركبة

التكثيف المتعدد المراحل يستخدم العديد من الأنظمة ذات الضغط العالي نظامين أو حتى أنظمة متعددة المراحل، خاصة في التطبيقات الثقيلة مثل المركبات التجارية الكبيرة والتطبيقات البحرية.

استخدام موجه للتدفّق الشاحن التوربيني

توربو أحادي

المركبات الخفيفة: الأنسب للسيارات اليومية؛ فهي تقدم زيادة في القوة والكفاءة مع تجنب التعقيدات الميكانيكية الزائدة.

عدد قليل من الأسطوانات: الشواحن التوربينية الواحدة مفيدة لحجم المحركات ذات السعة الصغيرة حيث يكون نقص التعقيد والتكلفة النسبي لمجموعة مزدوجة ميزة، حتى لو كانت النظام المزدوج أسهل في التuning.

توربو مزدوج

رياضة السيارات: يوفر النظام المتوازي زيادة هائلة في الطاقة، بينما يوفر النظام المتسلسل نطاقًا واسعًا من الطاقة، وهو وضع مربح للجانبين بالنسبة لسيارات السباق.

السعة الكبيرة: يمكن للشواحن التوربينية المزدوجة التعامل مع مستويات مرتفعة من حركة العادم لهذه المحركات الكبيرة، مما يوفر الدعم المطلوب للتطبيقات القوية.

محركات توربينية ثنائية التمرير

سيارات الأداء: توفر استجابة أسرع وتأخيرًا أقل، مما يجعل تجربة القيادة أفضل.

الشاحنات والمركبات الرياضية متعددة الاستخدام (SUV) - هذا القطاع يحتاج إلى عزم دوران منخفض من الشواحن التوربينية ثنائية التمرير لغرض السحب والقدرة على الطرق الوعرة.

VGT Turbo: شاحن توربيني بهندسة متغيرة

محركات الديزل: فهي أكثر فائدة في محركات الديزل لأنها تزيد من عزم الدوران عند السرعات المنخفضة وتقلل من تأخر التوربو.

محركات البنزين: يمكن أن تحسن أيضًا أداء محركات البنزين من خلال توفير دعم استجابة أفضل.

توربينات كهربائية

للمركبات الكهربائية: e.Turbos توفر قوة ذروة متغيرة ديناميكية وزيادة كفاءة النظام - الإضافة المثالية للمحركات الكهربائية.

التكنولوجيا القادمة في صناعة السيارات — تحسين الشواحن التوربينية بالكهرباء في المستقبل المكهرب. أمام الصناعة مستقبل مكهرب، ويمكن لهذا المكون أن يحقق معجزات لجعل هذا المستقبل الأفضل أداءً حقيقة واقعة.

توربينات مركبة

من الطبيعي أن واحدة من أكثر التطبيقات الشائعة للشواحن التوربينية المركبة هي في المركبات التجارية الثقيلة، حيث تكون مستويات التعزيز الهائلة والعزم الكبير الذي يتم رؤيته غالبًا من المحركات التي تزن 2,500 رطل في الشاحنات والباصات الضخمة ضرورية حتى أثناء أيام العمل الأكثر إجهادًا.

مكابس التوربو المركبة المطلوبة في المجال: البحري والصناعي Memel اقرأ المزيد — هذه التطبيقات تتطلب قوة عالية وموثوقية عالية يمكن لمكابس التوربو المركبة تقديمها.

المزايا والعيوب

ومع ذلك، لكل منها مزاياه وعيوبه. الأحادي (أرخص خيار، ولكنه عرضة للتوقف) أداء أفضل من مكابس التوربو المزدوجة، لكنه يفتح الباب لمشاكل محتملة أكثر. ولكن مكابس VGT أغلى ثمنًا وتقدم نطاق عمل أوسع. الشيء هو أن، بالنسبة لمكابس التوربو العادية (غير الكهربائية)، فهي تحتاج إلى جهد إضافي في هذا الصدد لأنها بطبيعتها تأتي متأخرة بعض الشيء (ما لم نكن نتحدث عن مكبس توربو كهربائي حيث يتم تشغيل الفلتر كهربائيًا عند الوصول إلى نقطة معينة، في هذه الحالة سيكون مثل تنفس التنين). إنهم يقدمون كمية كبيرة من القوة ولكن في حزمة كبيرة ومعقدة.

اتجاهات المستقبل في تطوير التكنولوجيا

بفضل التحسينات في علوم المواد، المستقبل واعد بالنسبة لتقنيات التوربو بشاحنات أخف وأكثر تحملًا. وبالمثل، التوربو الكهربائي الذي يمكن أن يخفف العبء عن المحرك الاحتراق الداخلي ويقدم طاقة فورية سريعه لديه مجال للتطوير خاصة حول دمجه مع السيارات الكهربائية بالبطارية مما يجعلها أكثر قدرة. بالإضافة إلى ذلك، مع ازدياد القضايا البيئية، التركيز على زيادة الكفاءة مع تقليل الانبعاثات سيحفز تطوير تقنية التوربو.

الخاتمة

التوربينات هي تقنية لا يمكن تصنيفها ضمن إطار واحد. هناك غرض لكل شيء، من التوربينات ذات نسبتي ضغط واحدة إلى الأنظمة المركبة. في سوق السيارات المتغير الذي يستمر في المطالبة بالأداء والكفاءة معًا، دور التوربينات سيستمر في النمو. المعرفة بأنواع مختلفة من التوربينات وتطبيقاتها - معلومات حيوية هنا للمهتمين الراغبين في تحقيق الاستفادة القصوى من استخدام الفرامل ومزاياها باستخدام الضخ القسري في المحركات.