شاحن فائق ميكانيكي ICE وجهاز ومبدأ التشغيل
محتوى
يعتبر الشحن الميكانيكي الفائق إحدى الطرق لزيادة قوة المحرك. العنصر الرئيسي لمثل هذا النظام هو ميكانيكي ضاغط. هذا جهاز يحركه دوران العمود المرفقي. يمكن أن يؤدي تركيب شاحن ميكانيكي فائق إلى زيادة قدرة المحرك بنسبة تصل إلى 50٪. عند التعزيز ، يتم امتصاص الهواء من خلال مرشح الهواء ، وضغطه ، ثم إرساله إلى مشعب السحب لمحرك الاحتراق الداخلي ، مما يساعد على زيادة قوة الأخير.
كيف يعمل المنفاخ الميكانيكي؟
في صناعة السيارات الحديثة ، يتم استخدام عدة أنواع من أنظمة الضغط الميكانيكية ، ولكل منها ميزات التصميم الخاصة به ومبدأ التشغيل.
تصميم الضاغط
يتكون الشاحن الميكانيكي من المكونات التالية:
- ضاغط؛
- المبرد.
- صمام التحكم؛
- المثبط الجانبي لخط الأنابيب ؛
- مرشح الهواء؛
- زيادة مجسات الضغط
- مجسات درجة حرارة الهواء المتشعب.
يتم التحكم في الشاحن الميكانيكي بواسطة صمام خانق يفتح بسرعات عالية. في هذه الحالة ، يتم إغلاق مخمد خط الأنابيب ، ويدخل كل الهواء إلى مشعب سحب المحرك. عندما يعمل المحرك بسرعة منخفضة ، يفتح صمام الخانق بزاوية طفيفة ويكون الصمام الجانبي في خط الأنابيب مفتوحًا بالكامل ، مما يسمح لبعض الهواء بالعودة إلى الضاغط.
يمر الهواء من الشاحن الفائق من خلال المبرد البيني (المبرد البيني) الذي يخفض درجة حرارة الهواء المضغوط بحوالي 10 درجات مئوية ، وبالتالي يساهم في نسبة ضغط أعلى.
ما هي أنواع محركات الضاغط
كيف ينتقل عزم الدوران من العمود المرفقي إلى ضاغط ميكانيكي؟ هناك عدة خيارات:
- محرك مباشر. يتم تثبيت الضاغط مباشرة على شفة العمود المرفقي للمحرك.
- سيور. تنتقل القوة عبر الحزام. تستخدم الشركات المصنعة المختلفة أنواعًا مختلفة من الأحزمة (مسطحة أو على شكل V أو مسننة). تتميز أنظمة الحزام بعمر خدمة قصير ، ويمكن أيضًا ملاحظة انزلاق الحزام أثناء التشغيل.
- محرك سلسلة. إنه يعمل على مبدأ محرك الحزام.
- ناقل الحركة (العتاد). عيب مثل هذا النظام هو زيادة الضوضاء والأبعاد الكبيرة.
أنواع الضاغط
كل نوع من أنواع الضاغط له خصائص التشغيل الخاصة به. هناك ثلاثة أنواع من الشواحن الميكانيكية الفائقة:
- نابذة. النوع الأكثر شيوعًا من الشاحن الميكانيكي. عنصر العمل الرئيسي للنظام هو المكره ، وهو مشابه في التصميم لعجلة ضاغط التوربينات. يدور بسرعة حوالي 60 ألف دورة في الدقيقة. في هذه الحالة ، يتم امتصاص الهواء إلى مركز المكره للضاغط بسرعة عالية وضغط منخفض. بعد المرور عبر شفرات الضاغط ، يدخل الهواء إلى مجمع السحب ، ولكن بسرعة منخفضة وتحت ضغط مرتفع. يستخدم هذا النوع من التعزيز مع التوربينات للتخلص من تأثير تباطؤ التوربو.
- أفسد. إنه نظام من اثنين من البراغي المخروطية الدوارة - المثقاب. يدخل الهواء إلى الجزء الأوسع ويمر عبر غرف الضاغط ، وبسبب الدوران ، يتم ضغطه ودفعه إلى مشعب السحب. في الأساس ، تُستخدم هذه الأنظمة في السيارات الرياضية باهظة الثمن ، لأن تصنيعها صعب للغاية ، وهذا نظام فعال إلى حد ما.
- كام. من أولى أنواع "المنافيخ" الميكانيكية. من الناحية الهيكلية ، تتكون من دوارين بمظهر مقطعي معقد. محاور دوران الدوارات متصلة بواسطة ترسين متطابقين. أثناء دوران النظام ، يتحرك الهواء بين جدران الهيكل والكاميرات ، وبالتالي يتم دفعه إلى مشعب السحب. عيب هذا النظام هو خلق ضغط زائد ، مما يؤدي إلى حدوث خلل في الضغط. لتجنب ذلك ، يشتمل تصميم كامة الشاحن التوربيني على قابض يعمل بالكهرباء لإغلاق الضاغط أو الصمام الجانبي.
غالبًا ما يستخدم الشحن الميكانيكي الفائق في سيارات كاديلاك وأودي ومرسيدس بنز وتويوتا. في هذه الحالة ، يتم تثبيت ضواغط الكامة واللولب بشكل أساسي على السيارات الرياضية القوية ذات المحركات التي تعمل بالبنزين ، بينما تعد ضواغط الطرد المركزي جزءًا من نظام الشحن المزدوج لمحركات الديزل.
نقاط القوة والضعف للشاحن الميكانيكي
مقارنة بالشاحن التوربيني ، فإن الشاحن الفائق الميكانيكي لا يتم تشغيله بواسطة عادم المحرك ، ولكن عن طريق دوران العمود المرفقي. هذا يعني أنه من ناحية ، تزداد قوة المحرك ، ومن ناحية أخرى ، يتم إنشاء حمولة إضافية ، والتي ، اعتمادًا على نوع الضاغط ، تستهلك ما يصل إلى 30٪ من طاقة المحرك. عيب آخر للنظام هو مستوى الضجيج العالي لمحرك أقراص النظام.
يؤدي استخدام الشحن الميكانيكي الفائق بسرعات أعلى إلى تآكل أجزاء المحرك بشكل أسرع ، لذلك يجب أن تكون مصنوعة من مواد عالية القوة.
الميزة الرئيسية للمحرك الميكانيكي هي التكلفة المنخفضة للبناء (مقارنة بالشاحن التوربيني) ، وسهولة التركيب والاستجابة السريعة للنظام لزيادة سرعة المحرك. وبالتالي ، توفر الأنظمة ذات الضواغط اللولبية والكامة ديناميكيات تسريع عالية ، وتوفر الشواحن الفائقة الطرد المركزي تشغيلًا ثابتًا للمحرك بسرعات عالية.
يمكن أيضًا التحكم في التعزيز الميكانيكي بواسطة محرك كهربائي منفصل دون توصيله بعمود المرفق للمحرك. في هذه الحالة ، يمكن تجنب فقدان قوة المحرك.
