محرك الاحتراق المتجانس ” HCCI ” !

في نطاق هندسة السيارات و تقنياتها، يتم دوما استخدام الاختصارات لتسهيل الكلام و اختصار الوقت.
لذلك كما هو الحال هنا، بدلاً من كتابة Homogeneous charge compression ignition يكتب HCCI ” و يعرف أيضا ب CAI =controlled auto – ignition “أي محرك الاحتراق الذاتي المسيطر”

الاختصار الأول يعني حرفيا محرك الاحتراق المتجانس العامل بالضغط – أي يشتغل بالضغط بدلا من شمعة القدح – و يمكن جعل أي محرك بنزين يعمل بهذه المنظومة.

يمكن الإطلاع عليه أكثر، من الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=rJ9ui0guXzA

ما يزال هذا المحرك قيد التطوير، ولا يزال قيد التجربة، ولو أن بعض النماذج قد صنعت كما تقول شركات السيارات كجينيرال موتورز في إحدى فيديوهاتها و مَعارضها، لكنها تظل مجرد تجربة.

هذا المحرك يستند على المحرك الاعتيادي، و يعمل في معظم الظروف غير بدء التشغيل، ويمكننا القول أن هذا المحرك يمكن أن يكون اقتصاديا جدا، في نمط معين، و هذا النمط يعمل بعد التشغيل، أي عند تسخين المحرك أو عندما لا يكون الحمل على المحرك كبيرا و تكون دواسة الوقود غير مفتوحة على آخرها.

كما أن هذا النمط الاقتصادي يحتاج طريقة لبخ الوقود داخل المحرك، و هي الحقن داخل الأسطوانة، و لحسن الحظ أنها موجودة منذ فترة، و يتم التحكم في الاشتعال من خلال تسخين الهواء بإغلاق فتحة صمام العادم مبكرا و الابقاء على بعض غازات العادم لتسخين المزيج للدرجة المناسبة لكي يشتعل بذاته.

إن أهم مزايا هذا المحرك هي كفاءته، إذ يعمل بكفاءة تزيد على كفاءة المحرك الاعتيادي ب 15% ! و يمكنه أن يقلل استهلاك الوقود بنفس النسبة !، وتعني زيادة 15% في كفاءة الاحتراق أن المحرك يحرق 15% أقل من الوقود لينتج نفس القدرة العادية.

يوفر هذا المحرك نسبة أقل بكثير من غازات أكاسيد النيتروجين (NOx)، المضرة جدا بالبيئة و المسببة للربو و الأمراض التنفسية، بل إن نسبته تكاد تكون منعدمة، و كذلك السخام الذي يخرج من العملية المشابهة في محركات الديزل، فالمحرك يجمع بين الفوائد الاقتصادية في الديزل و الأضرار البيئية المنخفضة في البنزين .كما أنه يمكن أن تعمل هذه المحركات على البنزين و الديزل و الايثانون ” E85″ و معظم أنواع الوقود البديلة.

ومن أهم مميزات هذه العملية -الاشتعال التلقائي- هي أن الوقود يحترق بدرجات حرارة أقل، و بهذا تقل الطاقة الضائعة من خلال ماء التبريد، مقارنة بالمحركات الاعتيادية .كما أن نظام السحب فيها يكون أكثر كفاءة لأنه لا يحوي صماما للهواء يرتبط بالقدم، بل إن التسارع يكون بواسطة العقل الالكتروني ” ECU ” لا من خلال بوابة مجمع السحب، و لهذا لا يوجد ضياع لطاقة الهواء في مجمع السحب، الشيء الذي يعطي كفاءة أكبر.

ومع كل ما ذكرنا فان هذا المحرك يواجه العديد من التحديات، تعد إلى الآن من سلبياته:
– أنه يحتاج إلى نسبة انضغاط عالية تتطلب أن يكون المحرك أقوى وبالتالي أكبر كلفة، أو بدلا من زيادة نسبة الضغط يمكن الاستفادة من شاحن جبري ” توربو جارجر” أو منظومة لتسخين الغازات قبل دخولها أو إعادة ادخال بعض غازات العادم إلى غرفة الاحتراق.

– يبقى العمل بهذا الوضع محدودا عند حمولة متوسطة على المحرك، أما عندما يمشي السائق بسرعة عالية أو عند وجود حمولة ثقل كركاب أو أمتعة، فإنه يجب أن يحول المحرك إلى النظام الاعتيادي.

– يصعب السيطرة على هذا النوع من الاشتعال لكونه حساسا جدا، خصوصا للتغير بالضغط و الحرارة و نوع الوقود.

– هناك امكانية أكبر لظهور أول أكسيد الكربون السام و مركبات ال (HC ) الغير تامة بسبب طبيعة الاحتراق.

– و أخيرا، يولّد هذا النوع من الاشتعال ضوضاء و اهتزازات أكبر.

لهذا كله، يحتاج هذا المحرك إلى المزيد من التطوير، مع أنه ما يزال يدرس في جامعات العالم كنموذج مستقبلي لمحرك الاحتراق الداخلي المعدّل .
هذا المحرك ليس بعيد المنال، لكن في كل الأحوال يجب ضبط حالة الانتقال و سعره و صيانته و عمله قبل طرحه و إلا سيُقابل بالرفض، , فلا شيء يعظُم من الصدفة، بل تحتاج كل الفكرة إلى عمل و صبر .

#الباحثون_المسلمون
___________
المصادر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2007/05/070510093248.htm
https://www.sciencedaily.com/releases/2007/07/070723175256.htm