مقدمة:-
مقالنا اليوم سنتطرق فيه إلى أنواع محركات السيارات المختلفة، والفارق بين كل نوع ، وما هي مميزات كل نوع وعيوبه.
ونبدأ في اولى حلقاتنا عن محركات الحقن المباشر GDI
محركات الحقن المباشر للبنزين Gasoline direct injection وهو ما يشتهر اختصارا ب GDI :-
بداية هذا النوع كان مع شركة ميتسوبيشي اليابانية عام 1996 والتي انتجت هذا النوع من المحركات لسياراتها، ثم بدأت شركات أخرى مثل تويوتا وهيونداي وعلامات تجارية أخرى.
كيف يعمل محرك الحقن المباشر للبنزين ؟,..
كانت محركات السيارات في القرن العشرين سابقا تعتمد على نظام الشفط لإدخال الوقود إلى المحرك عن طريق الكربرتير الذي يعمل على خلط الهواء مع الوقود ، حيث أنه يدخل الهواء إلى الكربرتير عن طريق الفلتر ،وثم يتم ضخ الوقود عن طريق الشفط من حوض صغير إلى داخل الكربترير لتحدث عملية خلط الهواء بالوقود ومن ثم يتم تمريره إلى اسطوانة المحرك، فتبدأ عملية الاحتراق داخل الاسطوانة .
في السبعينات حاول مصممون اوروبيون أن يحاولوا تنظيم عملية دخول الوقود إلى الاسطوانة بواسطة بخاخ صمامي يعتمد عمله على الوقود المضغوط من مضخة تدور مع دوران المحرك ومن ثم يبدأ البخاخ برش الوقود فوق كمية الهواء المسحوبة لاسطوانة المحرك.
وتطورت الفكرة بعد ذلك من المصنعين بعمل أكثر من بخاخ واحد يناسب عدد الأسطوانات وهو ما تم تسميته لاحقا بنظام حقن الوقود ثم جاءت بعدها التقنية الإلكترونية في فترة الثمانينات في نظام حقن الوقود فظهرت مضخة وقود كهربية بدلاً من المضخة الميكانيكية وأيضا البخاخ الكهربي مكان البخاخ الصمامي المضغوط ويتم التحكم بالتوقيت يأتي من دائرة إلكترونية وعرف بنظام حقن الوقود الإلكتروني EFI.
كل الطرق السابقة كانت تعتمد في الاساس على نظام شفط الهواء بحيث يكون ادخال الوقود بطريقة غير مباشرة .
أما بالنسبة لمحركات الحقن المباشر للبنزين، فيعتمد نظام عملها على التعامل مع الهواء المضغوط داخل الاسطوانة مباشرة نفسها، ويثم يرش البخاخ الوقود على سطح البستم مباشرة ، وانتقل البخاخ الاليكتروني إلى فوق الاسطوانة مباشرة مجاورا الصمامات وشمعة الاحتراق، وليس في مكانه في المانيفولد.
أول محرك اعتمد هذه الفكرة كان مصنعوا شركة مرسيدس طبقوه في سيارة SL 300 عام 1955 ولكن لم تلقى الفكرة نجاحا آن ذاك واختفت تماما لأسباب كثيرة وقتها، حتى كان عام 1996 حيث قرر مصنعوا شركة ميتسوبيشي العمل بهذا النوع من المحركات، مع بعض التعديلات ليواكب التطور في اجزاء المحرك، فكان أول محرك يخرج إلى النور هو في سيارة ميتسوبيشي جالنت عام 1998 وهو محرك 4G93 .
من بعد ذلك بدأت الشركات الأخرى بتطبيق الفكرة على محركاتها، مع اضافة بعض التحسينات والتطوير للفكرة، مثل شركة فولكسفاجن والتي انتجت محركاتها بنفس الفكرة ولكن أسمته حقن الوقود المطبق او Fuel Stratified Injection أو ما يعرف اختصارا ب ( FSI ) ، ومن بعدها توالت الشركات الأخرى مثل بي ام دبليو ومازدا ومجموعة جنرال موتورز.
أما في عالم 2006 فقامت شركة تويوتا باستخدام التقنية مع تعديل عليها عن طريق دمج نظام الحقن المباشر ونظام الحقن غير المباشر عن طريق أنه أصبح لكل اسطوانة بخاخان واحد على المانيفولد وواحد مباشر مدمج مع الرأس وقد ظهر في محرك 2GR-FSE في عام 2006.
ما هو المختلف في محركات GDI ؟
محركات الحقن المباشر حدثت بها بعض التغييرات لتناسب هذه الطريقة في الحقن ، حيث كان أول التعديلات على الرأس بعمل فتحة لمكان البخاخ المباشر مع إضافة مضخة وقود ميكانيكية تقوم بالعمل مع دوران المحرك، أيضا تم تعديد الصمامات لتناسب الضغط العالي الناشئ عن عملية الاحتراق،
كما تم تعديل المكبس بحيث أصبح مجوفا من جهتين صنع مجال لانحدار الاحتراق، أيضا تم تعديل مقاسات الإزاحة لتناسب تجاويف الاحتراق على سطح المكبس .
فكرة البخاخ المباشر :-
البخاخ المباشر هو بخاخ الكتروني يحصل على الوقود من المضخة عن طريق قضيب الوقود المضغوط، وتأتيه اشارة الفتح عن طريق وحدة التحكم الالكتروني
ECU ، وقد تم تصميمه ليتم ضخ الوقود بصورة أقوى ودرجات عالية من الحرارة ونسب انضغاط كبيرة .
مضخة الوقود الميكانيكية :-
مضخة الوقود الميكانيكية في محركات الحقن المباشر هي عبارة عن مضخة ميكانيكية ذات معدل ضغط عالي تقوم بالعمل مع دوران المحرك، وفي الغالب تكون مرتبطة ب عمود الكام او سير التوقيت ، حيث تستقبل الوقود المضغوط من مضخة كهربائية عادية في داخل او خارج خزان الوقود، ومن ثم يتم ضخ الوقود بدرجة شديدة وعالية عن طريق المضخة الميكانيكية إلى أنبوب ضغط الوقود ومن بعده إلى البخاخ، وترتبط هذه المضخة الميكانيكية بوحدة التحكم الالكتروني ECU التي تقوم بالتحكم بضخ الوقود الكترونيا عن طريق صمام كهربائي داخل المضحة الميكانيكية .
حساس ضغط الوقود FUEL PRESSURE SENSOR :-
هو حساس الكتروني عادي موجود في انبوب ضغط الوقود، ويعمل على قياس ضغط الوقود داخل الانبوب، ومن بعد ذلك يتم ارسال الاشارات إلى وحدة التحكم الالكتروني ECU، التي بدورها تقوم بارسال اشارات إلى مضخة الوقود الميكانيكية لتقوم بفتح أو غلق صمام ضغط الوقود للمحافظة على ضغط الوقود من الزيادة او النقصان .
حسنات ومميزات نظام الحقن المباشر :-
1:- كفاءة عالية للمحرك مع عدد لفات قليل.
2:- أداء عالي للمحرك بانتاج أعلى قوة وأعلى عزم .
3:- يعمل على ضمان الاحتراق الكامل داخل الاسطوانة على عكس المحركات العادية .
عيوب نظام الحقن المباشر :-
1:- يسبب نواتج الاحنراق من أكسيد النيتروجين الضار للبيئة، مما دفع بعض دول اوروبا لحظره الا مع تركيب مرشحات لنواتج عادم السيارة.
2:- قد لا يكون مناسبا لعمل المحركات الصغيرة لصغر مساحة الازاحة
