مجلة عالم التكنولوجيا
مجلة تكنولوجية شاملة

ما هي أسباب اختلاف محركات السيارات عن بعضها البعض؟

يوجد حوالي 1.42 مليار سيارة على هذا الكوكب، ولكن ليس جميعها موثوق تمامًا. لكن ما الذي يجعل كل هذه السيارات مختلفة جدًا؟ لماذا بالكاد تستطيع سيارة واحدة أن تنجو من دورة حياتها ويبدو أن سيارات أخرى تدوم أكثر من أصحابها؟

إن حقيقة ما يجعل السيارة موثوقة، أو بالأحرى، يجعل محركًا موثوقًا به، تعود إلى كيفية تعامل المهندسين الذين صمموه مع ضغوط التشغيل وتخفيفها. تتعامل المحركات مع بعض البيئات المجنونة. من ناحية يمكنها البقاء في الظروف الجوية القاسية، ولكن ما يحدث في الداخل هو مناخ أكثر قسوة بالنسبة للهندسة. فمن الانفجارات النارية كل بضع ثوانٍ إلى الدورات الساخنة والباردة مع تدفق الزيت، فإن الحصول على آلة بآلاف الأجزاء للتعامل مع هذه البيئة ليس بالأمر السهل.

– ما الذي يجعل محركات السيارات غير موثوقة؟

لفهم سبب عدم موثوقية محركات معينة نحتاج أولًا إلى تعريف عدم الموثوقية. على وجه الخصوص: تتوقف المحركات عن العمل عندما يحدث تلف في جزء من كتلة المحرك الرئيسية التي تتطلب إما محركًا جديدًا أو المحرك الحالي ليتم إعادة بنائه.

ويمكن للمحركات أن تدوم طويلًا مع الصيانة الدورية؛ ما يجعلها فائقة الموثوقية. وغالبًا ما تدوم المحركات غير الموثوقة بضع مئات الآلاف من الأميال قبل النفخ.

تهب المحركات بشكل عام لسبب رئيسي واحد: ارتفاع درجة الحرارة. عندما يسخن المحرك، تتشوه جميع مكونات المحرك وتتوسع. ويصمم المهندسون لهذه التوسعات ضمن نطاق معين ولكن عندما يصل المحرك إلى درجات حرارة خارج النطاق المقصود يمكن أن تتلف الأسطوانات والمكونات الأخرى يمكن أن تفشل بشكل كارثي تحت الضغط.

– كيف تكافح محركات السيارات الحرارة؟

يكافح المهندسون ارتفاع درجة حرارة المحركات من خلال أنظمة التبريد وأنظمة التزييت؛ حيث يعمل التبريد على إبعاد حرارة المحرك عن الأسطوانات وتبديدها من الرادياتير عبر سائل تبريد المحرك الذي ينتقل عبر القنوات في جميع أنحاء المحرك. وأنظمة التبريد هي جهاز لإدارة الحرارة.

من ناحية أخرى فإن أنظمة التزييت هي أجهزة لمنع الحرارة، ومن خلال الحفاظ على السيارة تزييتًا وتشحيمًا بشكل صحيح؛ يمكن إعاقة الاحتكاك في المحرك، وبالتالي إبقاؤه باردًا وضمن درجة حرارة التشغيل.

وإذا نظرنا إلى أنظمة التبريد فإن إحدى الطرق التي يمكن أن يصبح بها المحرك غير موثوق بها هي إذا كانت قنوات المبرد لا تبرد المحرك بالكامل بكفاءة أو بالتساوي. في حالة حدوث تبريد غير متساوٍ في المحرك يمكن أن تكون الأجزاء المختلفة بأحجام مختلفة بسبب التمدد الحراري؛ ما يؤدي إلى حدوث نقطة فشل محتملة.

في بعض المحركات غير الموثوقة يمكن أن تكون قنوات المبرد التي تعمل في جميع أنحاء المحرك صغيرة جدًا؛ وذلك يعني أنه لا يتم امتصاص الحرارة الكافية وإزالتها من الكتلة بواسطة المبرد. يمكن أن يتفاقم هذا عندما تتحرك سيارة ذات تبريد ضعيف بالفعل بسرعات بطيئة.

ونظرًا لأن أنظمة التبريد تعتمد على مشعات لتبديد الحرارة من خلال التوصيل مع الهواء المحيط بها عندما تتحرك السيارة بشكل أبطأ؛ يمر هواء أقل فوق الرادياتير وبالتالي يتم إشعاع حرارة أقل.

– لماذا تختلف قدرة محركات السيارات؟

كل هذا الحديث عن المبرد والزيت يقودنا إلى إحدى سمات التصميم الرئيسية الأولى التي يمكن أن تجعل المحرك موثوقًا به للغاية: السعة العالية؛ إذ تعمل المحركات ذات القدرات العالية للزيت والمبرد عمومًا بشكل أفضل في التعامل مع الضغوط الحرارية في المحرك.

فكر في هذا على أنه امتلاك المزيد من الذخيرة لمحاربة العدو. عندما يكون لدى المحركات مساحة أكبر لسائل التبريد والزيت، يكون لديهم المزيد من القوة النارية لمقاومة المحركات.

 

– الديزل مقابل البنزين:

الجزء التالي من الموثوقية للمناقشة هو الديزل مقابل البنزين. تعتبر محركات الديزل على نطاق واسع بمثابة محطات طاقة موثوقة جيدة للقطر والسفر لمسافات طويلة. لكن لماذا؟ السبب في ذلك يتعلق بالتزييت. يعتبر وقود الديزل أكثر تشحيمًا من البنزين؛ ما يعني أنه عندما يتم حقن الوقود في الأسطوانات فإنه يساعد الزيت في تليين المحرك والحفاظ على الاحتكاك عند الحد الأدنى.

من ناحية أخرى يحتوي البنزين عادةً على منظفات في الوقود؛ ما يتسبب في تنظيف الوقود للمحرك من الزيت والأوساخ الأخرى أثناء تشغيله في جميع أنحاء الأسطوانة.

ولكن الاختلافات في وقود الديزل مقابل التزييت بالبنزين ليست حلًا للجميع، بل إن الاختلافات تشكل درجة صغيرة واحدة في رحلة المحرك إلى الموثوقية الفائقة.

تم تصميم بعض المحركات الأكثر موثوقية بكتلة قوية من الحديد والألومنيوم. يسمح هذا التصميم للهيكل الرئيسي للمحرك بأن يكون قويًا بينما يمكن لرأس المحرك تبديد الحرارة بالكامل. لكن يجب التعامل مع هذا التصميم بشكل صحيح حتى يعمل.

وتحتوي بعض المحركات الأقل موثوقية في العالم أيضًا على رؤوس من الألومنيوم وكتل حديدية، لأنها تتعامل بشكل غير صحيح مع مشاكل التمدد الحراري التي يمثلها هذا التصميم.

هناك عامل آخر يؤثر في موثوقية المحركات يتجاوز القوى الحرارية ويتعامل بالأحرى مع القوى الحركية من حركة المكابس. في المحركات، توجد قوى أوليةيتم إنشاؤها من داخل وخارج حركة المكبس في الأسطوانة. هناك أيضًا قوى ثانوية، وهي القوى الناتجة عن الاهتزاز أو التحرك من جانب إلى جانب المكابس في الأسطوانة.

– تخطيط محرك السيارة:

الطريقة التي يتم التعامل بها مع هذه القوى تأتي في المقام الأول إلى تصميم المحرك؛ حيث تعمل المحركات ذات الأربع أسطوانات على إلغاء القوى الأولية من خلال تحريك أزواج من المكابس على الجانبين المتعاكسين لأعلى ولأسفل بشكل متزامن. ومع ذلك فإن المحركات ذات الأربعة محاور تعاني من عدم توازن القوى الثانوية.

من ناحية أخرى فإن محركات ذات 6 أسطوانات المستقيمة قادرة على موازنة قوتها الأولية والثانوية من خلال توقيت مناسب للمكبس؛ الأمر الذي يجعل هذا التصميم أحد أكثر المحركات موثوقية من الناحية الإحصائية.

 

أخيرًا يحتوي المحرك على كتلة حديدية ورأس من الألومنيوم. على الورق، يبدو أن هذا المحرك لن يكون موثوقًا به مثل محرك ذا سعة زيت كبيرة ذات كتلة حديدية كاملة. فلماذا تعمل؟ لأن مالكي السيارات المزودة بهذا المحرك يميلون إلى القيادة لفترات أطول في وقت واحد ويضعون سياراتهم في دورات محرك أقل.

– دورات محرك السيارة:

هذه السمة النهائية التي يمكن أن تجعل محركًا موثوقًا به لا علاقة لها بتصميم المحرك وأكثر من ذلك تتعلق بكيفية استخدامه. تُعرف دورة المحرك بأنها تتحول من بارد إلى ساخن ثم يبرد مرة أخرى. بعض المحركات الأطول عمراً هي تلك الموجودة في المركبات المستخدمة للقيادة لمسافات طويلة. وذلك لأن قيادة المحركات لمسافات أطول دفعة واحدة تؤدي إلى دورات محرك أقل من السيارة التي تتوقف عدة مرات لقطع نفس المسافة.

هذه النقطة وهي في الحقيقة مؤشر أفضل على “المسافة المقطوعة” أو البلى والتلف. على سبيل المثال: تميل السيارات التي قطعت مليون ميل إلى أن تكون تلك التي تم قطعها لمسافات طويلة طوال حياتها. عند استخدامها على هذا النحو فإن السيارة التي يبلغ طولها مليون ميل قد يكون لها نفس عدد دورات المحرك مثل دورة تزيد قليلًا على 100 ألف.

عندما تمر السيارة بدورة محرك تتمدد أجزاء المحرك وتحتك ببعضها وتغير حالتها باستمرار. يمكن أن يؤدي هذا الاحتكاك إلى إنشاء نقاط فشل في المحرك. من خلال القيادة لمسافات طويلة في وقت واحد، يظل المحرك في حالة حرارة ثابتة، متجنبًا الاحتكاك المستمر والطحن الذي تولده دورات المحرك الحرارية.

إذًا ما الذي يجعل بعض المحركات موثوقة؟ يتعلق الأمر بالهندسة الذكية للسماح للمحرك بالتعامل بشكل صحيح مع الضغوط الحرارية من خلال أي خاصية تصميم ممكنة.

وفي النهاية يُعد تصميم المحرك هو علم يتطلب موازنة دقيقة للعديد من العوامل.

اقرأ أيضًا:

ما مصير “ثورة السيارات الكهربائية بالكامل والمركبات ذاتية القيادة”؟

 

ولمتابعة أحدث الأخبار الاقتصادية اضغط هنا

الرابط المختصر :
close

مرحبا 👋

سعداء بالتواصل معكم
قم بالتسجيل ليصلك كل جديد

نحن لا نرسل البريد العشوائي! اقرأ سياسة الخصوصية الخاصة بنا لمزيد من المعلومات.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.