لمعالجة مشكلات مثل عزم الدوران منخفض السرعة- وتأخر التوربو في المحركات، وتقليل استهلاك الوقود، وتقليل الانبعاثات الضارة، يتم تطوير الشواحن التوربينية من Cummins بشكل أساسي في ثلاثة اتجاهات:
تقنية الشاحن التوربيني المختلط-التدفق المتغير: تدمج تقنية الشاحن التوربيني المختلط-التدفق المتغير الشحن التوربيني ذي الهندسة المتغيرة وتقنيات الشحن التوربيني-التدفق المختلط. لقد ثبت أن استخدام الشواحن التوربينية ذات الفوهة المتغيرة يعمل بشكل فعال على تحسين عزم الدوران منخفض السرعة وتأخر التوربو، مما يقلل من الانبعاثات الضارة. توفر توربينات التدفق-المختلطة، على وجه الخصوص، مزايا كبيرة مقارنة بتوربينات التدفق الشعاعي-في سياق اتجاهات تطوير القدرات-العالية السرعة والمصغرة والكبيرة-. لذلك، أصبح الجمع بين الفوهات المتغيرة وتوربينات التدفق المختلط- لتصميم شواحن توربينية ذات تدفق مختلط متغير- (VN-MT) أحد اتجاهات البحث الخاصة بالشواحن التوربينية.
تقنية الشاحن التوربيني المتغير -المرحلة: تدمج تقنية الشاحن التوربيني المتغير -المرحلة الثنائية الشحن التوربيني ذي الأشكال الهندسية المتغيرة وتقنيات الشحن التوربيني -المرحلة، مما يؤدي إلى توسيع نطاق التدفق الفعال للشاحن التوربيني بشكل كبير. ويوضح آفاق التطبيق الواعدة في محركات الديزل-للخدمة الشاقة ومحركات الديزل لسيارات الركاب عالية الأداء-. عند سرعات المحرك المنخفضة، يتم إغلاق صمام التنظيم، ويتمدد كل غاز العادم أولاً عبر توربينة مرحلة الضغط العالي-ثم عبر توربينة مرحلة الضغط-المنخفضة. عندما يكون المحرك تحت ظروف-السرعة العالية والحمل-العالي، يفتح الصمام المنظم، ويتجاوز بعض غاز العادم توربين مرحلة الضغط العالي-ويتوسع مباشرة عبر توربين مرحلة الضغط-المنخفض قبل تفريغه. يؤدي ذلك إلى تقليل عمل توربينات مرحلة الضغط العالي-، وبالتالي تقليل نسبة ضغط الضاغط في مرحلة الضغط العالي- وضمان عدم تجاوز نسبة ضغط السحب الإجمالي للقيمة المحددة.
علاوة على ذلك، بالنسبة لمحركات الديزل على ارتفاعات عالية-، ونظرًا لانخفاض كثافة الهواء وانخفاض حجم السحب، لا تستطيع تقنية الشحن التوربيني -المرحلة الواحدة وحدها تلبية متطلبات الطاقة لمحركات الديزل. يمكن لتقنية الشحن التوربيني المتغيرة-المرحلتين تمكين المحرك من تحقيق الطاقة المثالية والاقتصاد في استهلاك الوقود على جميع الارتفاعات. يمكن اعتبار تقنية الشحن التوربيني المتغير -المرحلة الثانية تقنية مهمة لتحسين خرج طاقة المحرك لكل لتر، وعزم الدوران المنخفض-، وتلبية لوائح الانبعاثات الصارمة المستقبلية، وتلبية متطلبات المحركات عالية الكثافة-الطاقة-المستقبلية.
تقنية الشحن التوربيني المركب تجمع تقنية الشحن التوربيني المركب بين تقنيات الشحن الميكانيكي الفائق والشحن التوربيني، مما يؤدي نظريًا إلى القضاء على تأخر التوربو تمامًا. ومع ذلك، نظرًا للبنية المعقدة للشواحن الفائقة المركبة، فقد كان تطبيقها محدودًا منذ فترة طويلة، ويستخدم بشكل عام فقط في محركات الديزل ثنائية الشوط-وفي بعض التطبيقات الخاصة. عند سرعات المحرك المنخفضة، يوفر الشاحن الميكانيكي الفائق هواء السحب، وبالتالي يزيل انخفاض الطاقة الناتج عن عدم كفاية نسبة الضغط قبل تعشيق الشاحن التوربيني. عندما تصل سرعة المحرك إلى مستوى معين ويتم تشغيل الشاحن التوربيني بالكامل، يتم فصل الشاحن الميكانيكي الفائق تلقائيًا، ويوفر الشاحن التوربيني هواء السحب. تستخدم المحركات فائقة الشحن المركبة بشكل فعال مزايا كل من تقنيات الشحن الميكانيكي الفائق والشحن التوربيني، مما يعمل على تحسين قوة خرج المحرك وعزم الدوران عبر نطاق التشغيل بأكمله والقضاء على تأخر التوربو تمامًا. إنها تمثل الاتجاه المستقبلي لتكنولوجيا الشحن التوربيني.
