خمسة عوامل: لماذا أصبحت الشواحن التوربينية أكثر أهمية？
خمسة عوامل: لماذا أصبحت الشواحن التوربينية أكثر أهمية？
تعتمد قوة محرك السيارة على عدد وحجم اسطوانات المكبس؟ لقد أصبح هذا التاريخ. اليوم ، يتم تحديد الأداء العام للسيارة من خلال أنظمة التحكم الإلكترونية في المحرك أو الشواحن التوربينية أو الضواغط. على وجه الخصوص ، يلعب الشاحن التوربيني دورًا مهمًا فيه - منذ أن ابتكر المخترع السويسري الشاحن التوربيني في عام 1925 ، تم تحسين أداء المحرك بشكل كبير. ما هي خصائص هذا الجزء ، ولماذا أصبح أكثر أهمية ، وما هي مزايا استخدام الآلات الكهروكيميائية؟ - خمسة أشياء مثيرة للاهتمام حول الشواحن التوربينية:
1. المبدأ الأساسي يبقى دون تغيير
يبلغ عمر الاختراع حوالي 100 عام ، لكن مبادئه الأساسية لم تتغير. يقود تدفق غاز العادم دوران عجلة التوربين ، المتصلة بعجلة أخرى بواسطة عمود دوران. يضغط هذا الدافع على الهواء النقي القادم ويضغطه في غرفة الاحتراق. يمكن إجراء عملية حسابية بسيطة في هذه المرحلة: كلما زاد دخول الهواء إلى غرفة الاحتراق بهذه الطريقة ، زاد ارتباط جزيئات الأكسجين بجزيئات الهيدروكربون في الوقود أثناء عملية الاحتراق - والتي بدورها توفر المزيد من الطاقة.
2. تصل تقريبا إلى 300000 دورة في الدقيقة
أخيرًا ، يتم إنشاء أعلى ضغط هواء ممكن عبر شاحن توربيني للحصول على أفضل النتائج. من الناحية العملية ، يمكن تحقيق معلمات طاقة عالية للغاية باستخدام الشاحن التوربيني: في المحركات الحديثة ، يمكن أن يصل الجزء الدوار للضاغط إلى سرعة قصوى تبلغ 290.000 دورة في الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، تولد المكونات درجات حرارة عالية للغاية. لذلك ، هناك أيضًا واجهة أو نظام للتبريد المائي للهواء المشحون على الشاحن التوربيني. بشكل عام: تتجمع أربع مواد مختلفة معًا في مساحة صغيرة جدًا من هذا الجزء: غاز العادم الساخن وهواء الشحن البارد وماء التبريد والزيت (يجب ألا تكون درجة حرارة الزيت مرتفعة جدًا).
3."ميزة الكهروكيميائية"
في ظل هذه الفرضية ، أصبح إنتاج الشاحن التوربيني أحد أكثر المهام تحديًا في صناعة السيارات. هذا ليس فقط للمباني المعقدة ، ولكن أيضًا للأعمدة التوربينية. إنها مصنوعة من مواد عالية الأداء ويمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية دون أي مشاكل. مثل الفولاذ المصبوب المقاوم للحرارة أو مواد سبائك Inconel. تشتمل معالجة هذه المكونات عادةً على سلسلة عملية كاملة من الطحن المسبق إلى إزالة الحواف. في هذه الحالة ، يمكن أن يحقق استخدام العمليات الكهروكيميائية مزايا كبيرة. باستخدام هذه العملية ، على سبيل المثال ، لا يلزم سوى خطوة واحدة متكررة لإكمال التوازن الديناميكي لعمود الشاحن التوربيني. كما أنه لا يوجد أي ضرر حراري للمادة ، كما أنه لا يوجد سوى القليل جدًا من التآكل للأداة حتى على أصعب المواد - وهي مزايا هائلة مقارنة بعمليات القطع التقليدية.
4. أهمية متزايدة
أصبح إنتاج الشاحن التوربيني أكثر تطلبًا ، والذي يرتبط بالاتجاه العام لتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات في السيارات: إزاحة العديد من محركات الاحتراق الداخلي آخذ في التناقص ، ولكن ضغط الشاحن التوربيني يمكن أن يحافظ على أداء ثابت أو حتى تحسن. ومن المثير للاهتمام ، أنه نظرًا للوزن الإضافي للشاحن التوربيني ومبرد الشحن ، فإن محرك التخفيف يزن أكثر من محرك مشابه بدون تصميم المكثف. نتيجة لذلك ، بدأ المطورون في تقليل سمك جدار الهيكل لتقليل الوزن ، مما أدى بدوره إلى زيادة متطلبات التشغيل الخاصة به.
5. تحديات المستقبل
لا يزال الشحن التوربيني هو التقنية الرئيسية لتطوير محركات ذات كفاءة في استخدام الطاقة. ومع ذلك ، فإن الاتجاهات التكنولوجية المختلفة تجلب أيضًا تحديات جديدة. على سبيل المثال ، يتم استخدام ما يسمى بأنظمة إعادة تدوير غاز العادم بشكل متزايد ، أي يتم تبريد جزء من غاز العادم وخلطه مع هواء الشحن وإعادته مرة أخرى إلى المحرك. يعد نظام إعادة تدوير غاز العادم (EGR) أحد أهم التدابير المستخدمة لتقليل انبعاثات محركات الديزل. لذلك ، يجب أن يضغط الشاحن التوربيني على المزيد من الهواء في غرفة الاحتراق لتزويدها بالأكسجين الكافي. يستخدم العديد من الشركات المصنعة نظامًا توربينيًا على مرحلتين مع شاحنين توربينيين مختلفين هنا.
