المحركات التوربينية مقابل المحركات ذات الشحن الفائق مقابل المحركات ذات السحب الطبيعي: ما الفرق بينهم؟

إذا سبق لك مشاهدة فيديو، أو قراءة مقال، أو حتى الاستماع إلى حديث أحد عشاق السيارات، فمن المحتمل أنك سمعت بهذه المصطلحات من قبل: التوربو، والشحن الفائق، والسحب الطبيعي. وبالنظر إلى السياق، ربما تعرف أنها مرتبطة بالمحرك، ومن خلال الإحساس فقط، قد يُساهم التوربو والشحن الفائق في زيادة سرعة السيارة.

لكن ما معنى هذه الكلمات تحديدًا؟ نحن هنا لنوضح لك الأمر.

2023-chevrolet-corvette-z06-flat-plane-crank-v8

الصورة بواسطة: Motorsport.com

عندما يُشار إلى محرك يعمل بالبنزين بأنه "سحب طبيعي"، فهذا يعني ببساطة أنه لا يحتوي على شاحن توربيني أو شاحن فائق (وهذان المصطلحان، بالمناسبة، يُعرفان مجتمعين باسم "الشحن القسري"). هذا كل شيء. يُعرَّف المحرك ذو السحب الطبيعي بأنه محرك يعمل بالبنزين.

وهذا يعني أن الهواء والغاز يختلطان، مُحدثين انفجارات صغيرة داخل الأسطوانات، مما يؤدي بدوره إلى حركة المكابس لأعلى ولأسفل (أو أحيانًا من جانب إلى آخر) بسرعة، مُديرةً عمود المرفق الذي يُحرك العجلات. هذا شرح مُبسط لكيفية عمل محرك البنزين في السيارة.

ببساطة: يختلط الوقود والهواء مُحدثين انفجارات، مما يُسبب حركة الأسطوانات، والتي بدورها تُسبب دوران عمود المرفق، مما يُحرك السيارة للأمام. ويُشير مصطلح "المحرك ذو السحب الطبيعي" إلى محرك لا يعتمد في عملية الاحتراق على أي نوع من المراوح أو أنظمة التحكم في الهواء.

عندما يُوصف محرك يعمل بالبنزين بأنه "ذو سحب طبيعي"، فهذا يعني ببساطة عدم وجود شواحن توربينية أو شواحن فائقة. هذا كل شيء.

بالنسبة للسائق، يعني السحب الطبيعي عادةً استجابةً أكثر "خطية" لدواسة الوقود، أي أن العلاقة بين مدى ضغط قدمك على دواسة الوقود وسرعة دوران المحرك تبدو وكأنها خط مستقيم. مع الشواحن التوربينية، غالبًا ما يبدو مسار القيادة أكثر انحناءً، مما يجعل تجربة القيادة أقل قابلية للتنبؤ، وربما أقل سلاسة.

لكن العيب الرئيسي في القيادة مع المحركات ذات السحب الطبيعي، وخاصةً مع المحركات الصغيرة الأكثر شيوعًا، هو ضرورة رفع عدد دورات المحرك إلى أقصى حد للحصول على أداء مثير. لهذا الأمر جاذبيته، ولكنه ليس موفرًا للوقود، وعادةً ما يكون غير مثالي إذا كان كل ما تريده من سيارتك هو السرعة القصوى.

مع ذلك، في أوساط بعض عشاق السيارات، تحظى السيارات ذات السحب الطبيعي بتقدير أكبر نظرًا لطابعها الأصيل وصورتها المميزة - تخيل الطهي على أوانٍ من الحديد الزهر بدلًا من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الأواني غير اللاصقة. كما أن السيارات ذات السحب الطبيعي نادرة هذه الأيام بين السيارات الجديدة.

إذا كانت سيارتك مصنعة قبل عام 2012، على سبيل المثال، ولم يتم تسويقها تحديدًا كنسخة مزودة بشاحن توربيني وأسرع، فمن المرجح أن محركها يعمل بالسحب الطبيعي. لكن خلال العقد الماضي، انتشر استخدام الشواحن التوربينية على نطاق واسع.

الشحن التوربيني

toyota-gr-corolla-three-cylinder-engine

الشاحن التوربيني عبارة عن جزء مادي يشبه الحلزون المعدني المزود بمروحة. يقوم هذا الجزء بسحب غازات العادم التي كانت ستُطرد لولا ذلك، ويستخدمها لتدوير مروحة تُسمى عجلة التوربين، والتي بدورها تُدير مروحة ثانية تُسمى عجلة الضاغط.

تسحب عجلة الضاغط الهواء المحيط من الخارج وتضخه إلى الجزء المُخصص للاحتراق في قلب المحرك. ينتج عن ذلك هواء أكثر كثافة، مما يُؤدي بدوره إلى انفجارات أقوى، وبالتالي، طاقة أكبر. باختصار، يستخدم المحرك المزود بشاحن توربيني غازات عادمه لضخ المزيد من الهواء إليه، مما يُنتج طاقة أكبر.

من أهم علامات الشحن التوربيني (وميزته التسويقية، بحسب من تسأل) هو صوت الصفير المميز الذي يصدر عند زيادة ضغط الشحن، وصوت "بشش" الذي يصدر عند خروج الهواء المضغوط من صمام التنفيس (إن وُجد) عند رفع القدم عن دواسة الوقود. مصطلح "الشاحن التوربيني المزدوج" أو "الشاحن التوربيني الثنائي" يعني ببساطة محركًا مزودًا بشاحنين توربينيين. ونادرًا ما يُصادف مصطلح "الشاحن التوربيني الرباعي"، والذي يعني، نعم، أربعة شواحن توربينية.

الأهم هو أن الشواحن التوربينية تُمكّن شركات صناعة السيارات نظريًا من إنتاج سيارات جديدة بنفس قوة سياراتها القديمة، إن لم تكن أقوى، مع الالتزام بمعايير كفاءة استهلاك الوقود المتزايدة الصرامة. وعند القيادة بشكل معقول، أو الأهم من ذلك، خلال دورة اختبار وكالة حماية البيئة الأمريكية، يكون محرك الشاحن التوربيني ذو السعة الأصغر أكثر كفاءة من محرك مماثل ذي سعة أكبر يعمل بسحب الهواء الطبيعي. أما عند القيادة بقوة، فسيختلف استهلاك الوقود.

يقوم الشاحن التوربيني بأخذ غازات العادم التي كانت ستُطرد لولا ذلك، ويستخدمها لتدوير مروحة تُسمى عجلة التوربين، والتي بدورها تُدوّر مروحة ثانية تُسمى عجلة الضاغط.

ومن حيث الأداء، كانت السيارات القديمة المزودة بشواحن توربينية تُعاني بشكل كبير من ظاهرة تُعرف باسم "تأخر استجابة الشاحن التوربيني". كانت الشواحن التوربينية القديمة تستغرق وقتًا طويلًا للوصول إلى سرعة الدوران المطلوبة، وقبل ذلك، كان المحرك يبدو ضعيفًا نسبيًا. ولكن بمجرد وصول ضغط الشاحن التوربيني إلى المستوى المطلوب، كان عزم الدوران يرتفع بسرعة. هذه الزيادة المفاجئة في عزم الدوران كانت مثيرة للجدل في أحسن الأحوال، ومبالغًا فيها عند النظر إليها الآن، وإذا كنا صادقين مع أنفسنا، كانت مخيفة بعض الشيء عند المنعطفات.

لكن السيارات الحديثة المزودة بشاحن توربيني تكاد تكون عكس ذلك تمامًا. فبفضل تطورات مثل الشواحن التوربينية الأصغر حجمًا والأسرع استجابة، والحقن المباشر للوقود، وربما حتى الشواحن التوربينية الهجينة المزودة بمحرك كهربائي، يتوفر عزم الدوران بشكل فوري تقريبًا ويبقى ثابتًا. لا يوجد تأخير يُذكر، ولا ارتفاع مفاجئ، ولا مفاجآت. ينتج عن ذلك أداء قيادة متميز بغض النظر عن نطاق دوران المحرك - اضغط على دواسة الوقود وستنطلق السيارة - ولكنه قد يكون مملًا بعض الشيء.

تشمل التنازلات الأخرى زيادة تكلفة التصنيع وانخفاض الموثوقية، وهو أمر طبيعي عند تعقيد أي شيء. صحيح أن الشواحن التوربينية الحديثة أصبحت أرخص وأكثر متانة يومًا بعد يوم، ببساطة لأن هذا هو تأثير الإنتاج على نطاق واسع. ولكن مع ثبات جميع العوامل الأخرى، توقع أن يكون المحرك الذي يحتوي على أجزاء أكثر، وحرارة وضغط ونقاط ضعف أكثر، أغلى في الشراء والصيانة من المحرك الذي لا يحتوي على شواحن توربينية.

على الرغم من ذلك، أصبح الشحن التوربيني شائعًا في جميع السيارات الجديدة تقريبًا، سواء كانت سيارات رياضية فائقة منخفضة الارتفاع، أو شاحنات بيك آب كبيرة الحجم، أو سيارات هاتشباك اقتصادية صغيرة. في عام 2026، أصبح المحرك رباعي الأسطوانات المزود بشاحن توربيني هو المحرك القياسي في سيارات الركاب.

2025-ford-mustang-gtd

أما الشواحن الفائقة، فهي ليست شائعة كالشواحن التوربينية، لكنها تعمل بهدف مماثل: توليد طاقة أكبر عن طريق ضغط كمية أكبر من الهواء داخل المحرك. إلا أن آلية عملها أكثر ميكانيكية.

تشبه الشواحن الفائقة (التي يُطلق عليها البعض اسم "المنفاخات") الشواحن التوربينية إلى حد ما، حيث تسحب الهواء المحيط من الخارج إلى المحرك لاحتراق أكثر كثافة. ولكن بدلاً من غازات العادم التي تقوم بالدوران، يتم ذلك بواسطة نظام بكرات متصل بعمود المرفق. بعبارة أخرى، لا يقوم المحرك بتدوير عجلات السيارة فحسب، بل يقوم أيضاً بتدوير الآلية المسؤولة عن تزويده بكمية أكبر من الهواء، وتُسمى هذه الآلية بالشاحن الفائق.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الشواحن الفائقة: شواحن الجذور، والشواحن اللولبية المزدوجة، والشواحن الطاردة المركزية. وتكمن الاختلافات بينها بشكل أساسي في كيفية تحريكها وضغطها للهواء الداخل. يستخدم كل من الشاحن الجذري والشاحن اللولبي المزدوج زوجًا من الدوارات الطويلة المتشابكة التي تدور جنبًا إلى جنب، والشاحن اللولبي المزدوج هو في الأساس نسخة متطورة من الشاحن الجذري، حيث يضغط الهواء داخليًا، مما يجعله أكثر كفاءة وأقل حرارة.

أما الشاحن الطارد المركزي، فيستخدم مروحة ضاغط تشبه مروحة التوربو تُسمى المروحة الدافعة. وبغض النظر عن طريقة الضغط، فإن السمة المميزة للشاحن الفائق هي أن الأجزاء الدوارة فيه تُدار بواسطة المحرك نفسه عبر أحزمة وبكرات، وليس غازات العادم.

يسحب الشاحن الفائق الهواء المحيط من الخارج إلى المحرك لاحتراق أكثر كثافة. ولكن بدلًا من غازات العادم التي تقوم بالدوران، يتم ذلك بواسطة نظام بكرات متصل بعمود مرفق المحرك.

ولأن الشواحن الفائقة تُدار بواسطة حركة المحرك نفسه وليس بواسطة غازات العادم، فإن التعزيز الإضافي الذي توفره يكون فوريًا تقريبًا. هذا يعني قوة دفع أكبر بغض النظر عن سرعة المحرك تقريبًا - فالشواحن التوربينية من نوع "روتس" والشواحن اللولبية المزدوجة لا تُغير شكل منحنى عزم دوران المحرك ذي السحب الطبيعي، بل تجعله ببساطة أعلى على الرسم البياني.

ونظرًا لأن الشواحن التوربينية تستخدم المحرك لتوليد الطاقة، فإن عيبها الرئيسي هو زيادة استهلاك الوقود. وهذا يعني أن الشواحن التوربينية تُعتبر في الأساس وسيلة لتحسين الأداء، وليست وسيلة لتحسين الكفاءة.

لكن السمة الأبرز للشاحن الفائق أثناء القيادة قد تكون الصوت الذي يُصدره. إنه أزيز حاد مألوف لأي شخص سمع سيارة دودج هيلكات تمر مسرعة. إنه صوت ميكانيكي عميق، بدائي، يكاد يكون جامحًا، وهو سبب رئيسي لشعبيته في سيارات العضلات الأمريكية وما شابهها.

هل تعرف ذلك الشيء البارز بشكل مخيف من غطاء محرك سيارة دومينيك توريتو تشارجر، والذي يحتوي على ثلاث فتحات تهوية ونظام بكرة بارز؟ إنه الشاحن الفائق.

الأسئلة الشائعة

أيهما أسرع: المحرك ذو السحب الطبيعي، أم المحرك المزود بشاحن توربيني، أم المحرك المزود بشاحن فائق؟

لا يوجد فائز مطلق. عادةً ما يُنتج الشحن القسري (الشاحن التوربيني أو الشاحن الفائق) قوة أكبر لكل دولار ولكل بوصة مكعبة، لكن المحركات ذات السحب الطبيعي قد تكون أكثر متعة في القيادة وأكثر قابلية للتنبؤ. وتعتمد السرعة على نوع المحرك، وضبطه، وحالة الاستخدام.

لماذا لا تستخدم جميع السيارات الشواحن التوربينية أو الشواحن الفائقة؟

لأن لا شيء مجاني. فالشحن القسري يزيد التكلفة، والتعقيد، والحرارة، ومخاوف الصيانة على المدى الطويل. كما أن بعض شركات صناعة السيارات تُعطي الأولوية لاستجابة دواسة الوقود، والصوت، والموثوقية، أو البساطة على حساب القوة المطلقة.

ماذا يعني "الشحن القسري" تحديدًا؟

هو المصطلح الشامل لأي نظام يُجبر المحرك، ميكانيكيًا أو عن طريق العادم، على إدخال كمية هواء أكبر مما يستطيع استنشاقه بشكل طبيعي - أي الشواحن التوربينية والشواحن الفائقة.