هل يمكن إدخال خراطيم التبريد البيني في الشواحن التوربينية؟ | باشن هوز

مقدمة عن الشاحن التوربيني

يتكون نظام تبريد الهواء الداخل والخارج لمحرك السيارة المزود بشاحن توربيني بشكل عام من فلاتر الهواء، والشواحن التوربينية، والمبردات البينية، وأنابيب التوصيل، ومكونات أخرى.

يجب توصيل خط أنابيب توصيل الهواء بأنبوب مطاطي وأنبوب فولاذي، أو بأنبوب مطاطي وأنبوب نفخ، أو بأنبوب نفخ مموج مباشر. وبفضل المرونة العالية وقدرته على امتصاص الاهتزازات، يُمكن تسهيل تصميم خط الأنابيب وتجميعه، كما يُمكن تحسين قدرة نظام خط أنابيب توصيل الهواء على امتصاص الاهتزازات بشكل ملحوظ.

بعد ترشيح الهواء النقي عبر فلتر الهواء وضغطه بواسطة الشاحن التوربيني، ترتفع درجة حرارة الغاز المتوسط ​​بشكل ملحوظ نتيجة الضغط، وتصل درجة حرارته عادةً إلى ما بين 150 و200 درجة مئوية. مع ذلك، في المحركات ذات نسب التعزيز العالية، قد تتجاوز درجة حرارة الغاز 200 درجة مئوية، أو حتى تصل إلى 275 درجة مئوية أو أكثر.

يتم تبريد الوسط الغازي بواسطة المبرد البيني ثم يتم خفض درجة حرارته إلى أقل من 60 درجة مئوية، مما يزيد من كثافة الهواء النقي، بحيث يمكن للمحرك سحب المزيد من الهواء، ويمكنه رش المزيد من الوقود، لتعزيز الاحتراق الكامل، وتقليل استهلاك الوقود والانبعاثات، وتحسين قوة المحرك.

أفكار لتصميم خرطوم المبرد البيني واختيار المواد

١- يتحمل خرطوم سحب هواء المبرد البيني درجات حرارة تتراوح بين ١٥٠ و ٢٧٥ درجة مئوية، لذا يجب أن تتميز المادة المصنوعة منها بمقاومة ممتازة للحرارة العالية والمنخفضة، ومقاومة جيدة للزيوت والعوامل الجوية. ومن بين أنواع المطاط الشائعة الاستخدام، نجد المطاط الطبيعي، ومطاط الستايرين-بوتادين، ومطاط النتريل، ومطاط EPDM، ومطاط الكلوروبوتيل، ومطاط السيليكون، ومطاط الأكريلات، ومطاط الفلوروسيليكون، ومطاط الفلور.

٢- يُعدّ مطاط EPDM ومطاط البوتيل المكلور أكثر ملاءمة للاستخدام طويل الأمد عند درجة حرارة ١٢٠ درجة مئوية، وللاستخدام قصير الأمد عند درجة حرارة ١٥٠ درجة مئوية، وذلك وفقًا لمتطلبات تقنية مقاومة الحرارة في المنتج، ومن الواضح أنها غير مناسبة لخرطوم سحب هواء المبرد البيني. أما مطاط السيليكون، ومطاط الأكريلات، ومطاط فلوروسيليكون، ومطاط الفلور، فتتمتع بمقاومة عالية للحرارة تصل إلى ١٥٠ درجة مئوية وما فوق، ويمكن استخدامها كخرطوم سحب هواء المبرد البيني.

٣- من بين المواد الأخرى ذات المقاومة الممتازة لدرجات الحرارة العالية، مثل مطاط السيليكون، ومطاط الأكريلات، ومطاط الفلوروسيليكون، ومطاط الفلورين، نجد أن مطاط السيليكون هو المادة الوحيدة التي لا تتمتع بمقاومة جيدة للزيوت. مع ذلك، يُعد مطاط السيليكون الأرخص بين هذه المواد الأربع، حيث يبلغ سعر مطاط الأكريلات ضعف سعر مطاط الأكريلات، ومطاط الفلوروسيليكون ١٧ ضعف سعر مطاط الفلورين، ومطاط الفلورين ٦ أضعاف سعر مطاط السيليكون على التوالي. لذا، في نظام فصل الزيت والغاز المغلق، لا يُعد مطاط الفلوروسيليكون أو مطاط الفلورين خيارًا اقتصاديًا في خراطيم سحب المبرد البيني، بينما يتميز مطاط الأكريلات بمقاومة عالية لدرجات الحرارة تصل إلى ١٧٥ درجة مئوية فقط، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في أنظمة العادم ذات الحجم الصغير للمحرك.

4- يُعدّ تعديل مادة البوليمر وتصميم التفاضل الهيكلي طريقة فعّالة للغاية. يُستخدم السيليكون عالي الحرارة وغير المكلف، بالإضافة إلى مطاط الفلوروسيليكون المقاوم للزيوت، في عملية التعديل بالمزج، أي أن الخرطوم مُبطّن بطبقة من المطاط المقاوم للزيوت، بينما الأجزاء الأخرى مصنوعة من السيليكون "الفلوري خارج السيليكون"، وذلك لتلبية متطلبات المحرك مع تقليل التكلفة.

يتميز بوليمر الفلوروسيليكون (FVMQ أو FPM/VMQ أو راتنج الفلور الممزوج بالسيليكون، إلخ) ليس فقط بأداء ممتاز في مقاومة الضغط العالي والمنخفض والأداء الشامل لمطاط السيليكون (VMQ)، بل يتميز أيضًا بمقاومة أفضل للزيوت لمطاط الأكريلات (AEM). يحل هذا البوليمر مشكلة ضعف مقاومة الزيوت في خراطيم السيليكون التقليدية، وضعف مقاومة درجات الحرارة العالية والمنخفضة في خراطيم AEM وACM، كما أنه يلبي متطلبات التركيبة الجديدة لمنتجات البوليمر في ظل ظروف الاستخدام القاسية المتزايدة لخراطيم توصيل الهواء الداخل والخارج للمبرد البيني في السيارات.