عندما يتعلق الأمر بتقنية الشحن التوربيني، فإن العديد من سائقي السيارات على دراية بمبدأ عملها. ويستخدم غازات عادم المحرك لتشغيل شفرات التوربينات، والتي بدورها تقوم بتشغيل ضاغط الهواء، مما يزيد من كمية الهواء الداخل للمحرك. يؤدي هذا في النهاية إلى تحسين كفاءة الاحتراق والطاقة الناتجة لمحرك الاحتراق الداخلي.
تسمح تقنية الشحن التوربيني لمحركات الاحتراق الداخلي الحديثة بتحقيق إنتاج طاقة مرضي مع تقليل إزاحة المحرك وتلبية معايير الانبعاثات. ومع تطور التكنولوجيا، ظهرت أنواع مختلفة من أنظمة التعزيز، مثل التوربو الفردي، والتوربو المزدوج، والشحن الفائق، والشحن التوربيني الكهربائي.
سنتحدث اليوم عن تقنية الشحن الفائق الشهيرة.
لماذا يوجد الشحن الفائق؟ السبب الرئيسي لتطوير الشحن الفائق هو معالجة مشكلة "تأخر التوربو" الشائعة في الشواحن التوربينية العادية. عندما يعمل المحرك عند عدد دورات منخفض في الدقيقة، تكون طاقة العادم غير كافية لبناء ضغط إيجابي في التوربو، مما يؤدي إلى تأخير التسارع وتوصيل غير متساوٍ للطاقة.
ولحل هذه المشكلة، توصل مهندسو السيارات إلى حلول مختلفة، مثل تجهيز المحرك بشاحنين توربينيين. يوفر التوربو الأصغر دفعة عند عدد دورات منخفضة في الدقيقة، وبمجرد زيادة سرعة المحرك، فإنه يتحول إلى التوربو الأكبر للحصول على المزيد من الطاقة.
استبدلت بعض شركات صناعة السيارات الشواحن التوربينية التقليدية التي تعمل بالعادم بشواحن توربينية كهربائية، مما أدى إلى تحسين وقت الاستجابة بشكل كبير والقضاء على التأخير، مما يوفر تسارعًا أسرع وأكثر سلاسة.
وقد قامت شركات صناعة سيارات أخرى بتوصيل التوربو مباشرة بالمحرك، مما أدى إلى إنشاء تقنية الشحن الفائق. تضمن هذه الطريقة أن يتم تسليم التعزيز على الفور، حيث يتم تشغيله ميكانيكيًا بواسطة المحرك، مما يزيل التأخر المرتبط بالتوربينات التقليدية.
تأتي تقنية الشحن الفائق التي كانت رائعة في السابق في ثلاثة أنواع رئيسية: الشواحن الفائقة الجذرية، والشواحن الفائقة الليشولم (أو اللولبية)، والشواحن الفائقة الطاردة المركزية. في سيارات الركاب، تستخدم الغالبية العظمى من أنظمة الشحن الفائق تصميم الشاحن الفائق بالطرد المركزي نظرًا لكفاءته وخصائص أدائه.
مبدأ الشاحن الفائق بالطرد المركزي مشابه لمبدأ الشاحن التوربيني التقليدي للعادم، حيث يستخدم كلا النظامين شفرات توربينية دوارة لسحب الهواء إلى الضاغط لتعزيزه. ومع ذلك، فإن الاختلاف الرئيسي هو أنه بدلاً من الاعتماد على غازات العادم لتشغيل التوربين، يتم تشغيل الشاحن الفائق الطارد المركزي مباشرة بواسطة المحرك نفسه. وطالما أن المحرك يعمل، يمكن للشاحن الفائق أن يوفر الدفعة باستمرار، دون التقيد بكمية غاز العادم المتاحة. وهذا يزيل مشكلة "التأخر التوربيني" بشكل فعال.
في الماضي، قدمت العديد من شركات صناعة السيارات مثل مرسيدس بنز وأودي ولاند روفر وفولفو ونيسان وفولكس فاجن وتويوتا نماذج مزودة بتقنية الشحن الفائق. ومع ذلك، لم يمض وقت طويل قبل أن يتم التخلي عن الشحن الفائق إلى حد كبير، وذلك لسببين في المقام الأول.
السبب الأول هو أن الشواحن الفائقة تستهلك طاقة المحرك. وبما أنها مدفوعة بواسطة العمود المرفقي للمحرك، فإنها تتطلب جزءًا من قوة المحرك للعمل. وهذا يجعلها مناسبة فقط للمحركات ذات الإزاحة الأكبر، حيث يكون فقدان الطاقة أقل وضوحًا.
على سبيل المثال، يمكن تعزيز قوة محرك V8 بقوة 400 حصان إلى 500 حصان من خلال الشحن الفائق. ومع ذلك، فإن محرك سعة 2.0 لتر بقوة 200 حصان سيواجه صعوبة في الوصول إلى 300 حصان باستخدام شاحن فائق، حيث أن استهلاك الطاقة بواسطة الشاحن الفائق سيعوض الكثير من المكاسب. في مشهد السيارات اليوم، حيث أصبحت المحركات ذات الإزاحة الكبيرة نادرة بشكل متزايد بسبب لوائح الانبعاثات ومتطلبات الكفاءة، تضاءلت المساحة المتاحة لتكنولوجيا الشحن الفائق بشكل كبير.
والسبب الثاني هو تأثير التحول نحو الكهرباء. العديد من المركبات التي كانت تستخدم في الأصل تقنية الشحن الفائق تحولت الآن إلى أنظمة الشحن التوربيني الكهربائي. توفر الشواحن التوربينية الكهربائية أوقات استجابة أسرع وكفاءة أكبر ويمكن أن تعمل بشكل مستقل عن قوة المحرك، مما يجعلها خيارًا أكثر جاذبية في سياق الاتجاه المتزايد نحو السيارات الهجينة والكهربائية.
على سبيل المثال، تخلصت سيارات مثل أودي Q5 وفولفو XC90، وحتى لاند روفر ديفندر، التي احتفظت ذات يوم بنسختها ذات الثمانية أسطوانات المزودة بشاحن فائق، من الشحن الميكانيكي الفائق تدريجياً. ومن خلال تجهيز التوربين بمحرك كهربائي، تنتقل مهمة قيادة شفرات التوربين إلى المحرك الكهربائي، مما يتيح إيصال قوة المحرك الكاملة مباشرة إلى العجلات. وهذا لا يؤدي إلى تسريع عملية التعزيز فحسب، بل يلغي أيضًا حاجة المحرك للتضحية بالطاقة من أجل الشاحن الفائق، مما يوفر فائدة مزدوجة تتمثل في الاستجابة الأسرع واستخدام الطاقة بشكل أكثر كفاءة.
umary
في الوقت الحالي، أصبحت السيارات فائقة الشحن نادرة بشكل متزايد في السوق. ومع ذلك، هناك شائعات بأن فورد موستانج قد تحتوي على محرك V8 سعة 5.2 لتر، مع احتمالية عودة الشحن الفائق. وبينما تحول الاتجاه نحو تقنيات الشحن الكهربائي والشحن التوربيني، لا تزال هناك إمكانية لعودة الشحن الميكانيكي الفائق في نماذج محددة عالية الأداء.
يبدو أن الشحن الميكانيكي الفائق، الذي كان يعتبر في السابق حصريًا للطرازات الراقية، هو شيء لا ترغب سوى عدد قليل من شركات السيارات في ذكره بعد الآن، ومع زوال نماذج الإزاحة الكبيرة، قد لا يكون الشحن الميكانيكي الفائق موجودًا قريبًا.
وقت النشر: 06 سبتمبر 2024
