الشاحن التوربيني (Turbocharger‏) أو النفاث او الشاحن الجبري

الشاحن التوربيني (Turbocharger‏) أو النفاث، الشاحن الجبري

 هو ضاغط غاز يستخدم للحث الإجباري لمحرك الاحتراق داخلي. وهو شكل من أشكال ضغط الهواء، ويزيد ضغط التوربيني كثافة الهواء الذي يدخل المحرك لانتاج قوة أكثر من الهواء. والشاحن التوربيني يجعل الضاغط يعمل من قبل توربين،فتصوقه غازات عادم المحرك الخاصة، بدلا من توجيه الدافع الميكانيكي كما هو الوضع فى الكثير من الضواغط الأخرى.

وتم اختراع ضاغط هواء الطوربو لغاز العادم منذ 100 سنه بالتحديد، عندما حاذا المهندس السويسري الدكتور ألفريد بوشي في 16 نوفمبر 1905 على براءة اختراعه. لكن بوشي إضطر للانتظار طويلا قبل أن يدخل ابتكاره  نطاق الاستخدام العملي. فأول اعتماد لتقنية الطوربو كان في المحركات الكبيرة للسفن حين كلفت وزارة النقل الألمانية بناء سفينتي ركاب "دانزينج" و"بروسيان" عام 1923. وشهدت الخمسينات من القرن الماضي أولى محاولات استخدام تقنية الطوربو في صناعة السيارات حين شكلت ثغرة الطوربو مشكلة كبيرة للمهندسين لم يستطيعوا تخطيها حينها.

وفي عام 1973 سابقت سيارة بورشيه 30/917 الرائدة في استخدام تقنية الطوربو في "بطولة كان ام" في الولايات المتحدة الأمريكية.

صوه لمحرك نيسان مركبعليه شاحن تربينى او شاحن جبرى

طريقه عمله

تعمل آلة الديزل أثناء أحد مراحلها بسحب الهواء الجوي عن طريق خفض المكبس وتوسيع الحجم المتاح داخل الأسطوانة ، ولكن الهواء الداخل الأسطوانة لا يكتمل ضغطه إلى 1 ضغط جوي لقصر الوقت . هذا يخفض من كفاءة الآلة التي تعمل بدورة مكونة من 4 مراحل. ولو وصلت كثافة الهواء في الأسطوانة إلى 1 ضغط جوي لتحسنت كفاءة الآلة .

وتنهخض كفاءة الآلة كذلك في الارتفاعات العالية حيث أن كثافة الهواء تقل مع الارتفاع. لهذا نجد أن الشاحن التوربيني يستخدم كثيرافي محرك الطائرات . فعندما ترتفع الطائرة في السماء ينخفض الضغط . فمثلا على ارتفاع 5.500 متر يصل الضغط إلى نصف ضغط جوي عند سطح البحر ، مما يعني أن كفاءة محرك الطائرة ستنخفض أيض غلى النصف عند هذا الارتفاع.

وهنا تأتي أهمية استخدام الشاحن التوربيني في الطائرة ، كما يوجد نوع محسن يسمى شاحن توربين فائق supercharger وهما لتحسين كفاءة عمل المحرك ، عن طريق زيادة ضخ الهواء في المحرك لتكملة احتراق الوقود . وتأتي الطاقة المستخدمة لتدوير المحور التوربيني من الضغط و درجة الحرارة العاليتين الخارجتين مع غاز العادم . ويحول التوربين طاقة الوضع و طاقة الحركة لغاز العادم إلى قدرة دورانية تعمل على كبس مزيد من الهواء في غرفة الاحتراق

يساع فى خفض استهلاك الوقود

يستخدم الشاحن التوربيني أيضا لتحسين احتراق الوقود بصرف النظر عن تحسين القدرة. ويحدث ذلك عن طريق الاستفادة من طاقة الغاز العادم الضائعة باستعادة جزء منها لتشغيل الآلة ، بذلك نضمن الاحتراق الكامل للوقود في المحرك قبل طرد الغاز العادم . فعن طريق زيادة درجة حرارة عمل المحرك نحصل كفاءة احسن طبقا لما تنص عليه دورة كارنو بالنسبة إلى الكفاءة لحرارية.

وقد تطورت طرق التحكم في الشاحن التوربيني كثيرا خلال المئة سنة الاخيرة وازدادت تعقيدا. وعلى وجه العموم فالشاحن التوربيني يزيد السرعة عن طريق زيادة قدرة المحرك . واستخداماته متعددة في الطيران وفي آلات الديزل وفي خلايا الوقود وفي سيارات السباق .

-----------------------

المصدر هنا