تقنيات حديثة لسد فجوة تقنية التربو

أدت المعايير الصارمة الملزمة بخفض انبعاثات عوادم السيارات إلى الاعتماد المتزايد على تقنية التربو، التي تساعد بشكل كبير على الحد من استهلاك الوقود، غير أن هذه التقنية تنطوي على عيب يتمثل في عدم الاستجابة السريعة للضغط على دواسة الوقود عند بدء السير، وهو ما يعرف بـ “فجوة التربو”. وتعكف شركات السيارات حالياً على تطوير تقنيات حديثة لسد هذه الفجوة.

وقال البروفيسور شتيفان بيشنيجر الأستاذ بالجامعة التقنية بمدينة آجن الألمانية إن أصحاب السيارات، التي تعمل بشاحن تربو، يواجهون مشكلة أثناء القيادة، على العكس من محركات السحب الطبيعي. وعلى الرغم من أن معدلات الأداء بسيارات التربو تزيد مع عدد اللفات المتزايد بشكل أكثر من المتوسط، إلا أن الشاحن يحتاج إلى بعض الوقت عند بدء السير، وهو ما يعرف بفجوة التربو.

تأخر الاستجابة

ويرجع هذا التأخر في الاستجابة – بحسب ما أوضحه الخبير التقني – إلى بناء المحرك ذاته حيث إن الطارة التوربينية للشاحن تعتمد في التشغيل على تيار العادم. وإذا نتج عن المحرك كمية قليلة من العادم فإن الطارة تتحرك ببطء وتنتج ضغطاً أقل؛ ولذلك فإنها تحتاج إلى بضعة أجزاء من الثانية حتى تبدأ في العمل.

شاحن مازدا

وعلى أية حال فإن العمل على سد هذه الفجوة من قبل المطورين يجري على قدم وساق ولعل أحدث هذه المحاولات ما أعلنته شركة مازدا؛ حيث قامت الشركة اليابانية في سيارتها المخصصة للأراضي الوعرة CX-9 بتصميم أول شاحن تربو.. وقد حل محرك رباعى الأسطوانات سعة 5ر2 لتر محل محرك سحب سداسي الأسطوانات بقوة 7ر3 لتر، معتمداً على تقنية بسيطة لحل هذه المشكلة؛ حيث يتم تمرير العادم عند عدد اللفات المنخفض عبر فتحات ضيقة إلى التوربينات، فمثلاً عندما يقوم المرء بسد فتحة خرطوم الحديقة بأصبع الإبهام فإنه يحصل على ضغط أعلى من الماء من خلال هذه الفتحة الضيقة، وهو ما أدى في نهاية الأمر إلى زيادة سرعة شاحن التربو على السرعات المنخفضة بنسبة 25%.

فولفو PowerPulse

ودعمت فولفو موديلات الديزل لعائلة الفئة العليا S90 و V90 بما يعرف بتقنية PowerPulse وتعتمد هذه التقنية على تخزين النظام للهواء في خزان ضغط عن طريق كمبريسور كهربائي. وعندما يتم فتحه عند بدء السير عن طريق إلكترونيات المحرك ويندفع هذا الهواء المضغوط تجاه طارة التربو ويسرع الضاغط.

ضاغط كهربائي

وقد توصلت أودي إلى نتيجة مماثلة، ولكن بتقنية أعلى تكلفة؛ حيث دعمت الشركة الألمانية محرك الديزل V8 في سيارة الأراضي الوعرة SQ7 ولأول مرة بضاغط كهربائي. وحتى قبل تشغيل التوربينات التقليدية يعمل محرك كهربائي على تدوير طارة التربو خلال 250 مللي ثانية بسرعة 70 ألف لفة. وكي يتم دوران الضاغط بهذه السرعة على هذا العدد المرتفع من اللفات، فإنه سيحتاج إلى مزيد من الطاقة.

ويتطلب هذا النظام شبكة كهربائية بجهد 48 بدلاً من 12 فولت، وهو ما يجعل من هذه التقنية عالية التكلفة؛ ومن ثم اقتصار ظهورها على سيارات الفئة الفاخرة. ومن المخطط ظهور هذه التقنية في سيارة بنتلي Bentayga وأيقونة بورشه Panamera.

فتح صمام الخنق

وفي الآونة الأخيرة ظهر انشغال مهندسي التطوير بشركة بورشه الألمانية بتقنية التربو.. ففي الموديل 718 Cayman S ينبض محرك سعة 5ر2 لتر بقوة 350 حصان مع استجابة سريعة بمجرد الضغط على دواسة الوقود برفق، وعند رفع القدم لفترة قصيرة بعد الضغط الكامل على دواسة الوقود، فإن صمام الخنق يظل مفتوحاً ليتم حقن البنزين فقط. لذا ينخفض ضغط الشحن بشكل أبطأ ليعود بشكل أسرع مع الضغطة التالية.

وفي النهاية يرى البروفيسور شتيفان بيشنيغر أن تقنية التربو تتيح اليوم استجابة جيدة كما في محركات السحب الطبيعي وهو ما يساعد من يرغب في اقتناء سيارة تعتمد على تقنية التربو في عدم الانزعاج من فترات انقطاع عملية السحب.