شواحن التيربو، شاحن السوبر – الفرق، المميزات، وأيهما أفضل لمحركك

يُعد الحصول على قوة إضافية من محرك السيارة هدفًا يسعى إليه العديد من عشاق القيادة ومحبي الأداء العالي. لحسن الحظ، توجد تقنيتان رائدتان لتحقيق هذه الغاية بكفاءة  شواحن التيربو (Turbochargers) شاحن السوبر (Superchargers). في الواقع شواحن التيربو، شاحن السوبر لا تعملان فقط على تعزيز قوة المحرك، بل تلعبان دورًا متزايد الأهمية في تحقيق كفاءة استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات في محركات اليوم.

شواحن التيربو: استغلال قوة العادم المهدرة

كيف تعمل شواحن التيربو؟

تدفع غازات العادم الخارجة من المحرك ريش التوربين، مما يؤدي إلى دوران العمود المتصل بالضاغط. يقوم الضاغط بدوره بسحب كمية أكبر من الهواء إلى داخل أسطوانات المحرك وضغطه. هذا الهواء المضغوط الغني بالأكسجين يسمح بحرق كمية أكبر من الوقود، وبالتالي توليد قوة أكبر بكفاءة أعلى.

• مزايا شواحن التيربو:

  • كفاءة أعلى في استهلاك الوقود: من خلال استغلال طاقة العادم، يمكن لمحركات التيربو الأصغر حجمًا أن تولد قوة مماثلة أو أكبر من المحركات الأكبر ذات السحب الطبيعي، مع استهلاك وقود أقل.
  • تقليل الانبعاثات: المحركات ذات التيربو غالبًا ما تنتج انبعاثات أقل بسبب الاحتراق الأكثر اكتمالًا وكفاءة.
  • زيادة ملحوظة في عزم الدوران والقوة: يوفر التيربو دفعة قوية في عزم الدوران، خاصة عند السرعات المنخفضة والمتوسطة، مما يحسن من تسارع السيارة وقدرتها على السحب.

• تحديات شواحن التيربو:

  • تأخر التيربو (Turbo Lag): من اشهر تحديات شواحن التيربو، قد يكون هناك تأخير بسيط في استجابة المحرك عند الضغط على دواسة الوقود، حيث يستغرق التوربين بعض الوقت ليكتسب السرعة اللازمة لتوليد الضغط. وقد تم تطوير تقنيات مثل التوربينات ثنائية المخارج (Twin-Scroll Turbines) والتوربينات ذات الهندسة المتغيرة (Variable Geometry Turbines – VGT) لتقليل هذه المشكلة.
  • الحرارة: يعمل التيربو في درجات حرارة عالية جدًا، مما يتطلب أنظمة تبريد وتزييت فعالة لضمان عمر خدمة طويل.

شاحن السوبر: قوة مباشرة من المحرك

كيف يعمل شاحن السوبر؟

يدور شاحن السوبر بسرعات تتناسب مع سرعة دوران المحرك، ويقوم بضغط الهواء وإرساله إلى أسطوانات المحرك. هناك أنواع مختلفة من شاحن السوب. مثل شواحن الروتس (Roots)، والشواحن الحلزونية (Screw)، والشواحن المركزية (Centrifugal)، ولكل منها آلية عمل مميزة.

• مزايا شاحن السوبر:

  • استجابة فورية: يوفر السوبر قوة فورية عند الضغط على دواسة الوقود، حيث لا يوجد تأخير ملحوظ مثل تأخر التيربو.
  • قوة خطية: غالبًا ما يوفر السوبر قوة متزايدة بشكل خطي مع ارتفاع دورات المحرك.
  • تركيب أبسط نسبيًا: في بعض الحالات، قد يكون نظام شاحن السوبر أبسط في التركيب مقارنة بنظام التيربو المعقد الذي يتضمن أنابيب العادم والمبرد البيني.

• تحديات شاحن السوبر:

  • استهلاك طاقة المحرك: نظرًا لأنه يستمد قوته مباشرة من المحرك، يستهلك السوبر جزءًا من قوة المحرك لتشغيله، مما قد يؤثر على الكفاءة العامة.
  • كفاءة أقل عند الدورات العالية: قد يكون السوبر أقل كفاءة في توليد القوة عند دورات المحرك العالية مقارنة بشواحن التيربو المصممة جيدًا.

المبرد البيني: تعزيز كفاءة الشحن القسري

في كلا نظامي التيربو وشاحن السوبر، يؤدي ضغط الهواء إلى ارتفاع درجة حرارته. الهواء الساخن أقل كثافة ويحتوي على كمية أقل من الأكسجين، مما يقلل من كفاءة الاحتراق. هنا يأتي دور المبرد البيني (Intercooler)، وهو مبادل حراري يعمل على تبريد الهواء المضغوط قبل دخوله إلى المحرك، مما يزيد من كثافته ويحسن الأداء والكفاءة.

بين شواحن التيربو، شاحن سوبر: زيادة قوة المحرك تتحقق بتوازن القوة والكفاءة في عالم الشحن القسري 

تعتبر شواحن التيربو وشاحن السوبر تقنيات فعالة لزيادة قوة محركات الاحتراق الداخلي. يوفر التيربو كفاءة أعلى في استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات بفضل استغلال طاقة العادم، بينما يتميز السوبر باستجابته الفورية وقوته الخطية. يعتمد اختيار النظام الأنسب على تصميم المحرك، وأهداف الأداء.