كيف يصمم شاحن الهواء التوربيني؟
مهمة الشاحن هي تحويل قوة اندفاع غازات العادم الي حركة دورانية لريش توربينة الشاحن ومهمة تلك الريش هي تحويل الحركة الدورانية الي قوة دفع للهواء الداخل للمحرك وهذا الهواء يصبح مضغوطا وساخنا.
مكونات الشاحن التوربيني وتوصيفه.
يتكون الشاحن التوربيني من عنفات وهي ما تسمي بالتوربينات ذات الريش وكل عنفة من الشاحن تقاس بحجم كل قسم من اقسامها .وهما قسمان اولا القسم الساحب والقسم الدافع والمقصود بالجزء او القسم الساحب أي هو القسم المسئول عن سحب الهواء والقسم الدافع وهو المسئول عن دفع الهواء.
ويصنف كل جزء او كل قسم علي حسب حجمه وشكله وبالتالي تبعا لخواص الشاحن نفسه.
ويمكن مشاهدة القسم الساحب من الهنفة او التوربينة الضاغطة وذلك عن طريق النظر الي مدخل الهواء للشاحن وهو يبدو كمروحة وشفرات تلك المروحة تمتد الي داخل الشاحن وذلك لكي يكبر حجمها ولتشكل القسم الدافع.اما القسم الساحب من العنفة الضاغطة فهو مسؤول عن شفط الهواء الي داخل الشاحن اما القسم الدافع فهو المسئول عن دفع الهواء عن طريق شكله المبين فذلك يساعد علي سهولة طرد الهواء ودفعه عن طريق الجناح المبين بالشكل.وبسبب مرور الهواء عبر اجنحة التوربينة فذلك يؤدي الي اكتسابه حركة دورانية كالزوبعة.
وماذا عن المحركات القديمة؟
في تلك الحالة لا بد من وضع شفرات مانعة لدوران الهواء عند مخرج الشاحن وذلك لكي توقف تلك الحركة الدورانية والتي تؤثر سلبا علي خصائص جريانه.
ان حجم العنفة او التوربينة الضاغطة يحدد الحد الاقصي للضغط القادر علي توليده ويحدد نوع التوربينة الضاغطة حسب حجم كل من قسميها .
سؤال مهم جدا
ما هو القسم الاكبر في التوربينة او العنفة الضاغطة؟
طبعا القسم الاكبر هو الجزء الدافع وهو اكبر من القسم او الجزء الساحب للهواء وذلك لكي يساعد علي الزيادة من ضغط الهواء.
عنفة (توربينة) العادم
تنقسم عنفة او توربينة العادم الي قسمين ايضا (الساحب والدافع) ولكن يلاحظ ان مهمة تلك التوربينة عكس مهمة توربينة الضاغطة لذا فقد تم تبديل شكل ومكان القسمين
يتم تصميم عنفة العادم للموازنة بين امرين مهمين هما الاستفادة من قوة خروج العادم بقدر الامكان وايضا تسهيل خروج تلك الغزات بقدر الامكان ليحل محلها اكسجين الهواء الجوي الذي يزود من كفاءة عملية الاحتراق وهذين الامرين يتاثران جدا بحجم حجرة العادم وعنفتها(توربينتها) فكلما زاد حجم توربينة العادم كلما استطاعت استغلال طاقة اكبر وتحويلها الي حرجة دورانية لمحورها لكنها ايضا بزيادة حجمها ستسبب في اعاقة خروج غازات مما سيؤثر سلبا علي اداء المحرك وبشكل نموذجي يكون حجم القسم الساحب اكبر بقليل من حجم القسم الدافع في عنفة او توربينة العادم.ومعظم شركات لتعديل يلاحظ انها تحافظ علي الحجم الطبيعي لاقسام عنفة العادم وذلك لقلة اهميتها بالنسبة لاهمية عنفة الضاغط.
حجرات الشاحن.
تملك وتتميز حجرات الشاحن بان سطحها املس من الداخل وتلتف بشكل انبوبي حول العنفات (التوربينات) لتقوم بتوزيع الهواء بشكل متساوي ومع ضيق قطر الانبوبة بشكل بسيط مع زيادة الطول فالطبيعي ان ذلك يؤدي لزيادة الضغط الناتج لانه من المعروف انه مع قلة مساحة المقطع يزداد الضغط.
التحكم بالضغط
يتم التحكم بكمية الضغط المتولدة عن شاحن الهواء عن طريق جهاز آخر يدعى بوابة الهدر “Waste Gate” ، وهذه البوابة هي عبارة عن صمام كبير يوضع بالقرب من مدخل غازاتالعادم ، وعند فتح هذا الصمام يحول جريان غازات العادم إلى المخرج مباشرةً بدلاً منالمرور عبر العنفة . ويتم التحكم بحركة الصمام عن طريق جهاز دافع صغير يتصل معه عبرذراع يتراوح طوله بين 10 و 15 سم بينما يتصل من الجهة الأخرى بمخرج الهواء المضغوطللشاحن وذلك عبر خرطوم رفيع ، فعند ارتفاع الضغط المتولد عن الشاحن يقوم الجهازالدافع بدفع ذراع الصمام لفتحه ، فينخفض الضغط ، فيعود جهاز الدافع ليغلق الصمامحتى يرتفع الضغط مرة أخرى ، وتتكرر هذه العملية بسرعة كبيرة فتحافظ على ضغط ثابتعند مخرج الهواء المضغوط وبذلك تكون مهمة التحكم بالضغط قد أنجزت .
بكدة اكون قلت معظم اساسيات عمل التيربو تشارجر بتمني يكون الموضوع فيه بعض المعلومات المفيدة عن تلك التقنية الحديثة التي اصبحت تستخدم علي نطاق واسع في الوقت الحالي .