هشام محمد – تقنية باختصار
تسعى شركات السيارات لتطوير أنظمه خلط الوقود بصورة دائمه بهدف تحقيق أعلى كفاءه تشغيليه للمحرك وانتاج أكبر قدرة ممكنة باقل قدرة ممكن من الوقود.
فكانت البداية مع استعمال المكربن Carburetor، وتطوراً حتى وصول الانظمه التي تعمل بدوائر التحكم الالكترونيه. وفى هذا المقال سوف نعرض باختصار تطور أنظمة الخلط ي ما زال مستمرا إلى يومنا الحالي.
المكربن Carburetor:
هو أحد أول الأنظمه التي تم تطويرها، و كان طفره فى عالم السيارات عند تقديمه لأول مرة، وفكرة عمل المكربن تعتمد على مبدأ فنتوري Venturi، فعندما يفتح صمام الهواء فى شوط السحب، ينشأ فرق ضغط عال فى نظام حقن الهواء مما يؤدي الى زياده سرعه الهواء وتقليل ضغطه – فيقوم بسحب الوقود معه وتحدث عمليه الخلط – حيث يتحول فيها الوقود من الحاله السائله الى بخار ليصبح جاهزاً لعمليه الاحتراق .
عيوب هذا النظام تتعلق مع بداية تشغيل المحرك وخصوصاً في الظروف البارده و ايضا عند التسارع المفاجئ، وبالرغم من تطويره لتحسين ظروف التشغيل ظل هذا النظام يفتقد الى الاستجابه السريعه لتغير ظروف القياده من العاديه الى وضع التسارع العالي حيث انه يهدر الكثير من الوقود في تلك العمليه واحياناً يقوم بعمل العكس وهو عدم ايصال كميه كافيه من الوقود.
ومع تطور أليات التحكم اتجهت بعض الشركات الي التحول الى رشاشات الوقود الميكانيكيه ثم الى الانظمه الكهربائيه التى ابتكرتها ايضا شركه BOSCH وهي:
أنظمه الحقن المستمره Continues Injection System CIS:
- نظام K-JETRONIC:
هو اول نظام حقن وقود تم تصميمه وهو نظام ميكانيكي بحت والحرف K مشتق من الكلمه الالمانيه Kontinuerlich والتي تعني الاستمراريه، وفكرة عمل هذا النظام تكمن في جهاز استشعار ميكانيكي لكمية الهواء المتدفقه خلال نظام حقن الهواء، ويقوم جهاز استشعار بفتح الرشاش ميكانيكياً استجابة لفرق ضغط الهواء الداخل، وكلما زاد فرق الضغط بين الضغط الجوي وضغط غرفه الاحتراق زادت كميه الهواء المتدفقه من موزع الوقود.
ويستمر النظام في حقن الوقود الي ان يتم غلق صمام الهواء ولذلك سمي بنظام الحقن المستمر فنلاحظ هنا ان تطور لنظام المكربن ليس الا في محاوله لتقليل الانبعاثات الضاره بالبيئه .
- نظام : K-JETRONIC LAMDA
ويعتبر هذا النظام هو نقطه التحول في عالم صناعه السيارات حيث تم إدخال دارة كهربية فيه لزيادة دقة نسبة الوقود و تقليل الانبعاثات ايضا فهذا هو الهدف الرئيسي من تطوير تلك الانظمه ويحمل هذا النظام نفس آليه عمل النظام السابق ولكن باضافه مستشعر يسمي – لمدا LAMDA – لقياس نواتج عمليه احتراق الوقود وتحديدا نسبه الأوكسجين، و تقوم وحده التحكم المركزيه للسياره بالتحكم في موزع الوقود عن طريق صمام مغناطيسي Solenoid valve لضبط نسبه الوقود للهواء .A/F RATIO
- نظام KE-JETRONIC :
تم تطوير هذا النظام ايضا بناءا علي مبدأ عمل الجيل الاول ليكون اكثر دقه واكثر استجابه للتسارع المفاجئ للسيارة، وذلك عن طريق تطوير أجهزة الاستشعار وتم أيضاً تطوير موزع الوقود ليعمل على أكثر من وضع للقياده والتحكم في سرعة السيارة وجعل المحرك يعمل في الوضع الآمن بعيدا عن المنطقه الحمراء في عداد قياس عدد دورات المحرك.
أنظمه الحقن المتردد Pulsed Fuel Injection Systems:
ويطلق عليها أيضاً نظم حقن الوقود الايكترونيه – EFI – وهنا تم التحول الى انظمه الاستشعار الكهربيه وبدأ استخدام رشاش الوقود الترددي الذي يتم التحكم فيه عن طريق وحده التحكم المركزيه التي اصبحت اكثر تعقيدا واكثر استجابه لاوضاع القياده المتعدده.
ونجد تلك الانظمه تحت عده مسميات مع اختلاف الشركات المصنعه ولكنهم يتفقون فى انهم يلجأون الي المكونات الاليكترونيه لسرعه استجابتها وسهوله التحكم فيها بدون آليات ميكانيكيه معقده كما رأينا في الأنظمه السابقه وتعتمد الفكره الرئيسيه لتلك الأنظمه على تحويل الظواهر الميكانيكيه كفرق الضغط و كميه الهواء المتدفقه و درجه حرارتها الي اشارات كهربيه الى وحده المعالجه المركزيه.
وبهذا اصبح الآن بإمكانك ان تعمل بنصف جهد المحرك اذا اردت كما رأينا في بعض أنظمه شركه مرسيدس عن طريق قطع الوقود عن بعض الاسطوانات او استخدام وضعيات القياده الرياضيه عن طريق ضخ اكثر كميه وقود ممكنه و بدقه الى المحرك طبقا الى كميه الهواء المتدفقه فكلما زادت اجهزة الاستشعار لديك زادت كفاءه المحرك وكفائه عمليه الاحتراق .
وتختلف اماكن خلط الوقود والهواء طبقا لنظام الحقن المستخدم او طبقا لتصميم المحرك و الاختبارات التي اجريت عليه ومن اشهر تلك الانظمه :
نظام الحقن الاحادي Single Point Injection:
يتكون هذا النظام من رشاش وقود واحد يقوم بحقن الوقود لجميع اسطوانات المحرك ويكون مكان الخلط فيه في بدايه توزيع الهواء لاسطوانات المحرك فى مداخل الهواء AIR MANIFOLD.
نظام الحقن المتعدد Multi Point Injection MPI:
في ذلك النظام يكون من رشاش وقود منفصل لكل اسطوانه من اسطوانات المحرك وتطلق عليه بعض الشركات port fuel injection PFI ويكون مكان الخلط مباشره قبل الاسطوانه و غالبا ما يكون بتجويف قبل الاسطوانه.
نظام الحقن المباشر Direct Fuel Injection DI:
يتكون هذا النظام ايضاً من رشاش وقود منفصل لكل اسطوانه ولكن يتم حقن الوقود و خلطه بداخل الاسطوانه ويعتبر هذا النظام معقداً لان يتطلب بناء هندسي خاص لشكل المكبس بداخل الاسطوانه لضمان عمليه الخلط وضمان كفائه الاحتراق .
يوجد ايضًا بعض الأنظمه الشاذه لخلط الوقود ولكن لا نجدها كثيرا و ذلك لانها اكثر استخدامها لمحركات السباقات وتكون اكثر تعقيدا في نظم حقن الوقود ايضا.
- هشام محمد علي – مهندس ميكانيكا القوى بالأكاديمية العربية للعلوم والتكنولوجيا و النقل البحري، POWRE TRAIN TEAM LEADER OF A.A.M FORMULA SAE RACING TEAM
