شواحن الهواء في محركات الاحتراق الداخلي


(جمال2) #1

الشاحن والشاحن التوربيني احدي مكونات محركات الاحتراق الدخلي التي تلعب دور كبير في زياده القدره الكليه للمحرك بزياده كمية الهواء في هذا البحث نتطرق الي الاتي:
مقدمه بالصور لانواع الاسطوانات في محركات الاحتراق الدخلي
ماهو الشاحن supercharger
وماهو الشحن التوربيني turbocharger
المقارنة بينهم
كما هو معلوم توجد انوع مختلفة لمحركات الاحتراق الداخلي حسب الحجم او الشكل وترتيب اسطوانات الاحتراق والمكابس ,مترتيب الاسطوانات الاحتراق يمكن ان يكون في صف واحد في خط مستقيم كما في الشكل ادناه:

[[URL=“http://www.cap-ny153.org/Animation%20Engine%204-Stroke.gif”]

[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-inline-4.gif”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-inline-4.gif”]

او صفين علي شكل الرقم سبعة 7
[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-v-6.gif”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-v-6.gif”]او في صفين متعاكسين كما في الصورة ادناه

[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-flat-4.gif”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/engine-flat-4.gif”]

.

[URL=“http://www.cap-ny153.org/Animation%20Engine%20Radial%201.gif”][URL=“http://www.cap-ny153.org/Animation%20Engine%20Radial%201.gif”]

Radial Engines

كل هذه التكوينات وغيرها لها مزايا وعيوب مختلفة ومن حيث السلاسة وخصائص الشكل وتكلفة التصنيع واتخذت هذه المقدمة للحديث عن موضوع الشحن التوربيني في محركات الاحتراق الداخلي اذ ان الهواء الداخل الي اسطوانت الاحتراق اي كان وضهعا كما في الاشكال اعلاه له مهمة واحده كما ان اختلاف وضع اسطوانات الاحتراق له الاثر الكبير في التحكم في كميه او سرعة الهواء الداخل الي اسطوانه الاحترق الاداخلي والذي يمثل المكون الاساسي مع الوقود لاعطاء المحرك الطاقة الحراية التي تتحول بدورها الي طاقة ميكانيكيه منتقلة من سطح المكبس عبر ذراع التوصيل الي عمود المرفق كما هو معلوم لديكم… ولكن ماهو دور شحن الهواء
اولا لابد من الاشارة الي ان الهواء الداخل الي غرفة الاحتراق في محركات الاحنراق الداخلي يتم بسبب الخلخله التي تحدث نتيجة حركه المكبس داخل الاسطوانة في حركتة الترددية من اسفل الي اعلي او افقيا.وهذا يتم تحت الضغط الجوي اي ان الضغط عند مدخل الاسطوانة ومخرجها متساوي (هو الضغط الجوي).
ثانيا: ماذا يحدث اذا قمنا بزيادة كميه الهواء الداخل الي اسطوانة الاحتراق بمساعدة وسيط خارجي مثل ضواغط الهواء ,لاشك فان كمية الهواء هذة تحتاج الي زيادة كمية الوقود وبالتالي زيادة الطاقة الحرارية الناتجة ومن ثم زيادة الطاقة الميكانيكية للمحركة ويمكن حدوث ذالك في حجم صغير لسطوانة الاحتراق في المحرك,في البداء كانت عملية الشخن تتم عبر شاحن يستخدم جزاء من طاقة المحرك ويسمي superchargerوهو عبارة عن ضاغط هواء يستمد حركته وبالتالي طاقته من المحرك نفسه بواسطه سير او جنزير او ترس كما الحال في ضاغط المكيف او المقنيتة او طلمبة الماء للمحرك انظر الشكل ادناه.

يمكن ان يحدث زياده في القدره تصل الي 46% وعزم دوران للمحرك يصل الي 13%مقارنة مع المحرك العادي

ثالثا: ان زياده كميه الهواء مرتبطه تصميميا بما يسمي نسبه الوقود الي الهواء حتي نمنع حدوث ظاهره الطرق علي سطح المكبس
[URL=“http://www.magnusonproducts.com/images/samplekit_small.jpg”][URL=“http://www.magnusonproducts.com/images/samplekit_small.jpg”][URL=“http://www.magnusonproducts.com/images/samplekit_small.jpg”]

[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-6a.jpg”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/supercharger-6a.jpg”]

ان الهواء المضغوط عادته ترتفع دراجة حرارته مما يقلل كثافته وهذا بدوره يعطي نتائج سالبه عند احتراقة ولزيادة كثافة الهواء بعد ضغطه في المحركات التي تستخدم شواحن الهواء نقوم بعملية تبريد الهواء بعد ضغطه بواسطة الهواء او الماء.[URL=“http://vortechsuperchargers.files.wordpress.com/2010/03/stillen_air_to_water_intercooler_diagram_450.jpg?w=450&h=481”][URL=“http://vortechsuperchargers.files.wordpress.com/2010/03/stillen_air_to_water_intercooler_diagram_450.jpg?w=450&h=481”]

انواع الشواحن: توجد ثلاثة انواع من شواحن الهواء وباحجام مختلفة يمكن سردها علي النحو التالي:
1- الشاحن الجذري الحلزوني رRoots
وهو اقدم الانواع صنعا تم تسجيله كبراعة اختراع في عام 1860 ليعمل في المحراكات التي تساعد في تهوية المناجم وفي عام 1900تم تركيبه في محركات السيارات
[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-fix.jpg”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-fix.jpg”]
Roots supercharger
ومن عيوبه كبر حجمه لذلك يوضع اعلي المحرك وان الهواء يكون في شكل دفعات ولذالك سمي(بالمنفاخ)
2- A twin-screw supercharger الشاحن ذو تؤم ترس لولبي ويعمل علي مبدا سحب الهواء من خلال الرابط بين زوج الفصوص التي تشبه تروس الدوديه وهو كما في شاحن الجذور الا انه يضغط الهواء داخل جسم الدوار هذا لان الدوارات في هذا النوع لها الفجوات مخروطيه الشكل,مما يعني انخفاض حجم جيوب الهواء عند تحرك الهواء من مدخل الهواء الي اتجاه الشحن وملاء الفراغات
[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-13.jpg”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-13.jpg”]
هذا النوع ذوكفاءة افضل من النوع السابق لا ان العمدان الحلزونية مكلفة اقتصاديا والبعض من هذا النوع يحدث ضوضاء عند التشغيل.
3- centrifugal supercharger شواحن الطرد المرطزي وهي ذات كفاءه عالية مقارنه بالنوعين السابقين وهي الاكثر شيعا وتتميز بانها خفيفة الوزن وصغيرة الحجم
[URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-12.jpg”][URL=“http://static.howstuffworks.com/gif/super-charger-12.jpg”]](http://www.cap-ny153.org/Animation%20Engine%204-Stroke.gif)
نتابع ان شاء الله