شواحن التيربو: ما هي؟، ونبذة عن تاريخها وأسباب استخدامها في السيارات وأبرز عيوبها ومزاياها

المربع نت – رغم أن شواحن التيربو لم تنتشر بشكل حقيقي في صناعة السيارات قبل العقود الأخيرة، إلا أن الفكرة نفسها قديمة جداً، إذ تم تسجيل أول براءة اختراع حقيقية لشاحن تيربو في عام 1905 من قِبل السويسري ألفريد بوتشي، والذي ابتكر الشاحن التوربيني بغرض استخدامه في المحركات البحرية.

ولكن في الواقع تطبيق أول شاحن تيربو لم يكن في المحركات البحرية أو محركات السيارات، بل في محركات الطائرات، تحديداً في عام 1918 على يد المهندس الأمريكي أليكساندر موس، والذي كان أول من استخدام شواحن التيربو لتعزيز أداء محركات 12 سلندر من طراز ليبرتي، قبل انتشار هذه الشواحن للعديد من الطائرات الأمريكية لاحقاً.

أول استخدام لشواحن التيربو في السيارات

وبدأ استخدام شواحن التيربو لأول مرة في سيارات الركاب في ستينات القرن الماضي، ووقتها لم تكن الشواحن عملية أو اعتمادية بشكل حقيقي، وانتشر استخدام شواحن التيربو بشكل هائل في سباقات فورمولا 1 في السبعينات، وهو ما اشتهرت به هذه الشواحن لأعوام طويلة وحتى وقتنا الحالي.

مع اندلاع أزمة النفط في السبعينات في إثر حرب 6 أكتوبر بين إسرائيل ومصر وسوريا، وحظر السعودية لصادرات النفط للولايات المتحدة، قامت بعض شركات السيارات بتنفيذ خطوات لتصغير أحجام المحركات وتحسين صرفية الوقود لتخفيف الاعتماد على النفط، ما دفعهم للبحث في مجال استخدام شواحن التيربو لتحسين أداء المحركات الصغيرة.

أول تنفيذ ناجح ومتميز لشواحن التيربو في سيارات الركاب رأيناه مع سيارة مرسيدس بنز 300DS المطروحة في عام 1978، والتي وفرت صرفية وقود ممتازة وانبعاثات كربونية منخفضة جداً وقتها مقارنة بمنافسيها، وحذت شركة بي ام دبليو وفولفو حذو مرسيدس سريعاً على مدار الأعوام اللاحقة بطرح بعض أهم موديلاتهم بمحركات أصغر حجماً بدون التأثير على معدلات الأداء بفضل استخدام شواحن التيربو.

كيف تعمل شواحن التيربو؟ 

شاحن التيربو هو جهاز متصل بمحرك السيارة بغرض تحسين أداء المحرك وكفاءة استهلاك الوقود، وهو السبب الرئيسي لتوظيف شواحن التيربو في العديد من السيارات العصرية الحالية.

ويتكون شاحن التيربو من محورين متصلين بعمود، وتقوم غازات العادم الساخنة بإدارة أحد المحاور التوربينية المتصل بالمحور الآخر، والذي يقوم بسحب الهواء وضغطه داخل المحرك، وعملية ضغط وكبس الهواء وإرساله لغرفة المحرك هو ما يعطيه قوة إضافية.

مزايا شواحن التيربو 

من أبرز ما يميز شواحن التيربو هو توفير قوة وطاقة “مجانية” للمحرك إذ صح التعبير، لأنه على العكس من شواحن السوبرتشارجر، لا تحتاج شواحن التيربو العادية لأي طاقة من المحرك نفسه لتشغيلها، إذ تعتمد هذه الشواحن على غازات العادم الساخنة الصادرة من المحرك لتشغيلها وإدارة محاورها بدون أي ضغط إضافي على المحرك.

كما تتميز شواحن التيربو بعدم تأثرها بالمرتفعات مثل محركات التنفس الطبيعي، والتي يضعف أداؤها بشكل ملحوظ عند القيادة في المرتفعات بسبب نقص الأكسجين في الهواء، ولكن ميزة شواحن التيربو هو قدرتها على إدخال وكبس الأكسجين في غرفة المحرك بما يعادل ضعف ضغط الهواء المحيط بالسيارة.

كما تلعب شواحن التيربو دورا في تحسين كفاءة استهلاك الوقود في السيارات، ليس بشكل ميكانيكي مباشر كما يظن البعض، بل لمجرد أن شركات السيارات تقوم بتصغير المحركات وإضافة شواحن تيربو لتقديم نفس الأداء بصرفية وقود أفضل بكثير.

عيوب شواحن التيربو 

من أبرز عيوب شواحن التيربو هو الحرارة المرتفعة جداً لهذه الشواحن بسبب تعرضهم المستمر لغازات العادم الساخنة، ما قد يؤدي أحياناً لتوهج الشواحن باللون الأحمر في حالة التعرض لضغط شديد مستمر.

وبلا شك أشهر عيب لشواحن التيربو هو ما يطلع عليه “تيربو لاج” Turbo Lag، وهو ما يحدث عند ضغطك لدواسة الوقود، والتأخر في استجابة المحرك لهذه الضغطة .. وهو ما يظهر بشكل خاص في السرعات المنخفضة، لقلة غازات العادم الصادرة وقتها، والمسؤولة عن تحريك توربينات الشاحن، لذا يحتاج الشاحن لبعض الوقت لتوليد سرعة كافية في مراوح التوربينات قبل ضخ الهواء بكميات كافية في غرفة المحرك لزيادة القوة.