مقدمة :
يحكم صناعة المحركات الحديثة معايير ثلاثة مهمة هي : التحكم بالانبعاثات المضّرة بالبيئة ، تكلفة الوقود في ظل تزايد أسعار النفط عالميا ، ومحاولة الحفاظ على الوقود ( النفط ) . وان كان هناك وسائل عدة ومحاولات لايجاد مصادر بديلة للطاقة مثل خلايا الوقود او الهيدروجين ، الا ان ذلك لن يكون فعال في المستقبل القريب . لذلك كان تركيز المهندسيين تطوير محرك الاحتراق الداخلي
أساسيات المحرك شبه التوربيني :
Chamber : حجرة ، Oval Housing : جسم بيضوي ، Chain : سلسلة ، Rotor : دوار
كانت عائلة سينت-هيلاري اول من تبنى فكرة المحرك في العام 1996 . فكرة المحرك شبه التوربيني هي نتاج دراسات وحسابات مضنية لسيئات وحسنات المحركات الاخرى وذلك للوصول الى افضل محرك وافضل تحسينات . أدرك فريق سينت-هيلاري ان المحرك شبه التوربيني سيكون فكرة مطورة او نموذج مطور للمحركات المكبسية ( بساتن ) او المحركات الدوارة ليس اكثر .
يوجد للمحرك شبه التوربيني 4 أطراف متصلة مع بعض على غرار المحرك الدوار الذي يتكون من ثلاث اطراف . التقاء اطراف او شفرات المحرك شبه التوربين مع جدار البلوك ( المقصود ببلوك هو جسم المحرك الرئيسي ) الداخلي تشكل غرف المحرك .
يوجد نوعان من المحرك شبه التوربيني :
محرك من غير محامل
محرك بمحامل
* المحرك شبه التوربيني البسيط ( من غير محامل ) :
هو محرك دوار في الحقيقة لكن بأربعة اطراف كما ذكرنا سابقا ، الجزء الدوار يدور داخل بلوك بشكل بيضوي ليشكل اربعة حجرات .
المحرك العادي المكبسي يحتاج الى دورتين كاملتين لعمود المرفق ( الكرانك شافت ) لانتاج شوط قوة واحد ، اي انه لكل 4 أشواط لمكبس واحد هناك شوط واحد فعال فقط . اما المحرك شبه التوربيني فلا يوجد فيه مكابس انما تتكون أشواطه بشكل تتابعي حول البلوك البيضوي ايضا لا يحتاج الى كرانك شافت لانه اصلا يتحرك بشكل دائري فلا داعي لأجزاء زائدة لتحويل الحركة .
هذه الصورة متحركة
الاشواط واضحة من خلال الصورة بالاعلى :
شوط السحب ( Intake ) : في هذا الشوط يتم سحب الوقود والهواء الى حجرة السحب .
شوط الضغط ( Compression ) : في هذا الشوط يتم ضغط المزيج ليقل حجمه في حجرة الضغط .
شوط القوة (Power) : في هذا الشوط يتم اشعال المزيج عن طريق شعلة من شمعة احتراق (بوجية)
شوط العادم ( Exhaust ) : يتم طرد الغازات العادمة وهي نواتج الاحتراق .
المحرك شبه التوربيني بمحامل يعمل مثل المحرك البسيط من غير محامل بتعديل بسيط يسمح بحدوث ظاهرة تسمى Photo-Detonation حيث تنتج هذه الظاهرة احتراق عظيم يحتاج الى ضغط عالي جدا اضافة الى ثبات كبير لا يمكن توفيره في المحركات المكبسية او الدوارة .
ملاحظة : بخصوص مصطلح Photo-Detonation لم اجد تعريب مناسب له .
Photo : تصوير فوتغرافي
Detonation : صفع او طرق
والان شرح لهذه الظاهرة
تنقسم محركات الاحتراق الداخلي الى اربعة فئات بحسب جودة اختلاط الهواء بالوقود داخل غرفة الاحتراق وطريقة حقن الوقود .
الفئة الاولى : يتم خلط الهواء والبنزين بشكل كلي فنسميه خليط متجانس . عند اعطاء شرارة للمزيج يتم احتراق المزيج بشكل تدريجي عن طريق اللهب الساخن فيحترق الوقود الى المدى الذي يصل فيه اللهب ( اي ان الوقود لا يحترق كاملا ) ، وهذه تسمى محركات البنزين .
الفئة الثانية : محركات البنزين ذات الحقن المباشر ، هذه المحركات غير مصممة لاختلاط الوقود والهواء بشكل متجانس . في هذه المحركات يتم حقن الوقود مباشرة داخل الاسطوانة بدلا من حقن الوقود في نهاية مانيفولد السحب ( الثلاجة ) على الصمام مباشرة . في هذه الحالة عند اعطاء الشرارة يتم حرق وقود اكثر من الطريقة في الاعلى مخلفا بذلك عوادم اقل .
الفئة الثالثة : خلط الهواء مع الوقود بشكل تدريجي داخل غرفة الاحتراق ، ثم يتم رفع الضغط وبالتالي درجة الحرارة ليحترق المزيج بشكل ذاتي ومن غير شرارة كما في محركات الديزل .
الفئة الرابعة : هذه الفئة تجمع بين افضل خصائص محركات البنزين والديزل في نفس الوقت حيث يتم اخضاع مزيج الوقود مع الهواء الجاهز والمتجانس لضغط عظيم جدا حتى يحترق بشكل ذاتي ، وهذا بالضبط ما يعرف ب Photo-Detonation .المحركات التي تعمل بهذه الطريقة يرمز لها ب HCCI.
ملاحظة : HCCI هي اختصار ل ( Homogeneous Charge Compression Ignition ).
هذه الطريقة لا تنتج اي عوادم بشكل فعلي لانه يتم حرق الوقود بشكل كامل واستغلاله بشكل كامل ، ايضا لا داعي لوجود كاتالايزر ( دبة تلوث ) لتنقية العوادم .
هذه الصورة توضيح للفئات التي تم ذكرها في الاعلى
اذن المحركات من الفئة الرابعة تحتاج الى ضغط عالي الذي بدوره يسبب اجهاد كبير على المحرك نفسه . لذلك لا يمكن استخدام ظاهرة ال Photo-Detonation بالمحركات المكبسية لانها لا تتحمل ظاهرة الصفع اصلا ، والمحركات الدوارة لا يمكن تحقيق ضغط غالي فيها لان غرف المحرك طويلة.
لذلك المحرك شبه التوربيني بمحامل هو الوحيد القادر على تحمل كل هذه الظروف !
يتبع ...
قناة السيارات
رد مع اقتباس
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة أمير الأشباح
