السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
مرحبا بكم جميعا مجددا ومعنا اليوم موضوع جديد فريد من نوعه وأرجو باذن الله تعالي أن يعجبكم, لربما سمع أحدكم من قبل عن المحرك الرحوي Rotary Engine - Wankel Engine وهو ماستناول عنه الحديث بشيء من التفاصيل.
منشأه ومخترعه:
هو المهندس الألماني Felix Wankel والذي قد بدأ بانشاء أول نموذج علي الاطلاق تحت رعاية شركة NSU Motorenwerke AG وقد كان ذلك في عام 1957 وخرج بعدها أول محرك وعرض في متحف ألمانيا بميونخ وتم عرضه علي المهندسين من ذات البلد ولاحقا بعد ذيوع سيط هذا المحرك تم اعتماده لأول مرة في العام 1963 في سيارة NSU Wankel-Spider
ليس هذا كل شيء ! فقد تم اعتماد هذا المحرك أيضا من قبل شركات معروفة جدا -وان كانت قد أوقفت انتاجه لاحقا- في جميع أنحاء العالم مثل: Nissan - GM - Mazda - Toyota.
مرحبا بكم جميعا مجددا ومعنا اليوم موضوع جديد فريد من نوعه وأرجو باذن الله تعالي أن يعجبكم, لربما سمع أحدكم من قبل عن المحرك الرحوي Rotary Engine - Wankel Engine وهو ماستناول عنه الحديث بشيء من التفاصيل.
منشأه ومخترعه:
هو المهندس الألماني Felix Wankel والذي قد بدأ بانشاء أول نموذج علي الاطلاق تحت رعاية شركة NSU Motorenwerke AG وقد كان ذلك في عام 1957 وخرج بعدها أول محرك وعرض في متحف ألمانيا بميونخ وتم عرضه علي المهندسين من ذات البلد ولاحقا بعد ذيوع سيط هذا المحرك تم اعتماده لأول مرة في العام 1963 في سيارة NSU Wankel-Spider
 |
| سيارة NSU Wankel-Spider |
 |
| محرك 13B من الداخل وهو واحد من المحركات المنتجة من قبل الصانع الياباني Mazda |
 |
| Felix Wankel |
وفكرة عمله هي نفسها فكرة عمل المحرك التقليدي ذي الاحتراق الداخلي عن طريق توليد نفس الأشواط الأربعة (سحب Intake - انضغاط Compression - طاقة Power / Combustion - عدم Exhaust). سوي أن الالية والنمط يختلفان تماما فهذا المحرك لايعتمد في عمله علي الحركة العمودية المتعارف عليها في محرك المكابس التقليدي بل اكتسب اسمه الرحوي/الدوار من الية عمله التي تتم بشكل دائري كامل 360 درجة. وقبل أن نتعمق في أية تفاصيل فأرجو منكم مبدئيا الاستمتاع بهذا الفيديو الحركي الشيق والذي يوضح الية العمل.
المزايا:
1- قلة القطع الحيوية:فهذا المحرك يعتمد في عمله فقط علي أربع قطع أساسية (المكبس الدوار Rotor - عمود غير متراكز Eccentric shaft - ترس ثابت Stationary Gear - غرفة المكبس Rotor housing ).
ومعنا مبدئيا هذا المكبس الدوار ثلاثي الزوايا والذي يتحرك بشكل دائري ليتم دائرة كاملة 360 درجة وهذا المكبس يؤدي نفس مهمة مكبس المحرك التقليدي فهو يحول الطاقة من حرارية لحركية اضافة أن به فراغات جانبية بتكبيرها تكبر سعة المحرك اللترية وتنقل هذه الحركة الي الجزء التالي.
والان لدينا هذا العمود غير المتمركز ووظيفته هي تماما وظيفة عمود المرفق Crank shaft في محرك المكابس Pistons engine فهو يقوم بأخد الحركة مباشرة من المكابس ونقلها الي سائر نظام نقل الحركة اضافة الي أن له تصميم موزون, فكل مكبس يكون مركب باتجاه معاكس لنظيره مايؤدي الي سلاسة واتزان المحرك أثناء التشغيل , وطبعا لاننسي المكان الذي تولد فيه هذه الطاقة.
تعادل الاسطوانات Cylinders لكنها الي حد ما بيضاوية الشكل وتحتوي كل واحدة منها علي مكانين لشمعات الاحتراق Spark plugs, ولكي يتم دوران المكبس بزاوية 360 درجة دورانا كاملة كان لابد أن يكون هناك مسننات (تروس) أحدهما مثبت والاخر بداخل المكبس.
وهذا في سياقه ينقلنا للقطعة الأخيرة ألا وهي الترس الثابت Stationary gear ويكونان مثبتان في أول واخر المحرك ومهمته أن يتم الدوران حوله من قبل المكابس حيث أن بها تروس يتم تعشيقها بالتروس الثابتة ويتم الدوران !
2-انعدام الكتلة الارتدادية Reciprocating Mass:
نظرا لأن المحرك المكبسي يعتمد علي الية عمل نقل الحركة من دائرية (عمود المرفق) لعمودية (المكابس و ذراعات التوصيل Pistons and Connecting Rods) ووجود صمامات علوية لكي تصرف العوادم وأخري تسمح بدخول خليط الحريق لغرفة الاحتراق ينشأ عن ذلك كتلة ارتدادية ومايعرف بطفو الصمامات, ونظرا لخلو هذا المحرك من كل تلك التعقيدات فهو يتمتع بكتلة دوارة Rotational Mass وذلك يتيح له الوصول لعدد لفات RPM مهولة كما سترون في هذا الفيديو الذي يعرض سيارة Mazda RX-7 بمحرك 20B ذي ثلاث مكابس دوارة.
2-انعدام الكتلة الارتدادية Reciprocating Mass:
نظرا لأن المحرك المكبسي يعتمد علي الية عمل نقل الحركة من دائرية (عمود المرفق) لعمودية (المكابس و ذراعات التوصيل Pistons and Connecting Rods) ووجود صمامات علوية لكي تصرف العوادم وأخري تسمح بدخول خليط الحريق لغرفة الاحتراق ينشأ عن ذلك كتلة ارتدادية ومايعرف بطفو الصمامات, ونظرا لخلو هذا المحرك من كل تلك التعقيدات فهو يتمتع بكتلة دوارة Rotational Mass وذلك يتيح له الوصول لعدد لفات RPM مهولة كما سترون في هذا الفيديو الذي يعرض سيارة Mazda RX-7 بمحرك 20B ذي ثلاث مكابس دوارة.
3-سلاسة ونعومة الأداء:
قد ذكرنا مسبقا انعدام الكتلة الارتدادية في هذا المحرك ويترتب علي هذا قلة الارتجاج الذي يصل من المحرك لمقصورة الركاب ونعومة أداؤه أثناء التشغيل اضافة الي أن كل 360 درجة مئوية يتم حدوث 3 أشواط احتراق !!!!!!! مقارنة بمحرك المكابس والذي يتطلب دورتين تامتين لحدوث فقط شوط احتراق واحد.
4-الحشو وعزل المكابس Sealing:
قد ذكرنا مسبقا انعدام الكتلة الارتدادية في هذا المحرك ويترتب علي هذا قلة الارتجاج الذي يصل من المحرك لمقصورة الركاب ونعومة أداؤه أثناء التشغيل اضافة الي أن كل 360 درجة مئوية يتم حدوث 3 أشواط احتراق !!!!!!! مقارنة بمحرك المكابس والذي يتطلب دورتين تامتين لحدوث فقط شوط احتراق واحد.
4-الحشو وعزل المكابس Sealing:
فهذا المحرك اعتمد طريقة غريبة في عزل مكابسه حتي لايختلط العادم مع خليط الاحتراق فلدينا الحشوات القمية Apex Seals وحشوات الواجهة Face Seals وحشوات الجوانب Side Seals فلا يوجد مكان للحشوات التقليدية Gaskets ولكن لطريقة عزل هذا المحرك سلبية ستذكر فيما بعد.
5-طريقة التبريد والتشحيم:فان هذا المحرك يعتمد في تبريده علي مضخة زيت ذي مخنق/صمام ملحق بمخنق الوقود فكلما زاد كم الوقود الداخل يزداد معه الزيت وجانبا الي جنب مع تبريد الزيت فيعتمد أيضا علي تبريد الوقود نفسه بالاضافة الي أن المحرك باسطواناته قمصان تبريد تسمح بدخول سائل تبريد المحرك Engine Coolant.
6-الحجم المضغوط:بناء علي الأجزاء المذكورة من مكونات المحرك يصبح لدينا محرك صغير الحجم ولكنه عبارة عن مصدر جبار لاخراج قوة مهولة في وقت قصير! لأن الابعاد الكلية للمحرك هي فقط 1قدم مكعب.
اليكم فيديو توضيحي لتلك المزايا باللغة الانجليزية.
العيوب:
للأسف رغم كل المزايا السابقة هناك أيضا جوانب سلبية لايصح التغاضي عنها وهي علي النحو التالي:
1-التصميم الخاص بغرفة المكبس:
رغم الميزة في هذا النظام سوي أن له عيوب ومنها الكفاءة الحرارية المنخفضة وهذا يعود الي أن شوط الطاقة لايتم فيه اعطاء الفترة الكافية لتفجير خليط الطاقة اضافة الي سرعة دوران المكبس مايترتب علي اخرج الخليط غير مستهلك بالكامل وقد يترتب علي ذلك أن يخرج اللهب في بعض الأحيان من خطوط عوادم تللك المحركات اضافة لخروج انبعاثات سيئة وكفاءة استهلاك وقود سيئة.
2-نظام الحشوات والعزل:
هذا النظام يؤدي مع مرور الوقت الي تمركز العوادم ودرجات الحرارة الناجمة عن شوط الاحتراق في غرفة الاحتراق ومن شأنه احداث تمدد للمعدن وبالتالي يتفاوت حجم غرفة المكبس وكل ذلك يؤدي بدوره لاحقا الي تآكل تلك الحشوات وبالتالي تسرب خليط الاحتراق لمرحلة العدم أو العكس ولذا يتم في هذا المحرك حقن الوقود لغرض التبريد.
3-نظام التشحيم والتزييت:
تكمن المشكلة هاهنا أن المحرك وللأسف يستهلك الزيت مع خليط الاحتراق وذلك بسبب المضخة التي تعمل تبعا لدواسة الوقود ويترتب علي هذا أن تتفحص بشكل دوري علي المدي القريب مستوي الزيت نظرا لأنه يستهلك ويقل مع مرور الوقت, ونظرا لتلك العيوب يترتب عليها خروج عوادم رديئة وضارة نظرا لاحتراق الزيت مع الخليط.
4-الانبعاثات البشعة:
ترتب علي الثلاث نقاط السابقة أن هذا المحرك كان له اثار ضارة علي البيئة رغم ميزاته الجمة اضافة الي الاستهلاك السيء للوقود ماترتب عليه أن تم اخراجه من خط الانتاج, الرجاء ملاحظة المقارنة بينه وبين بعض المحركات الأخري في اخر الفيديو التالي.
بعض السيارات البارزة التي اعتمد فيها هذا المحرك
5-طريقة التبريد والتشحيم:فان هذا المحرك يعتمد في تبريده علي مضخة زيت ذي مخنق/صمام ملحق بمخنق الوقود فكلما زاد كم الوقود الداخل يزداد معه الزيت وجانبا الي جنب مع تبريد الزيت فيعتمد أيضا علي تبريد الوقود نفسه بالاضافة الي أن المحرك باسطواناته قمصان تبريد تسمح بدخول سائل تبريد المحرك Engine Coolant.
6-الحجم المضغوط:بناء علي الأجزاء المذكورة من مكونات المحرك يصبح لدينا محرك صغير الحجم ولكنه عبارة عن مصدر جبار لاخراج قوة مهولة في وقت قصير! لأن الابعاد الكلية للمحرك هي فقط 1قدم مكعب.
اليكم فيديو توضيحي لتلك المزايا باللغة الانجليزية.
العيوب:
للأسف رغم كل المزايا السابقة هناك أيضا جوانب سلبية لايصح التغاضي عنها وهي علي النحو التالي:
1-التصميم الخاص بغرفة المكبس:
رغم الميزة في هذا النظام سوي أن له عيوب ومنها الكفاءة الحرارية المنخفضة وهذا يعود الي أن شوط الطاقة لايتم فيه اعطاء الفترة الكافية لتفجير خليط الطاقة اضافة الي سرعة دوران المكبس مايترتب علي اخرج الخليط غير مستهلك بالكامل وقد يترتب علي ذلك أن يخرج اللهب في بعض الأحيان من خطوط عوادم تللك المحركات اضافة لخروج انبعاثات سيئة وكفاءة استهلاك وقود سيئة.
2-نظام الحشوات والعزل:
هذا النظام يؤدي مع مرور الوقت الي تمركز العوادم ودرجات الحرارة الناجمة عن شوط الاحتراق في غرفة الاحتراق ومن شأنه احداث تمدد للمعدن وبالتالي يتفاوت حجم غرفة المكبس وكل ذلك يؤدي بدوره لاحقا الي تآكل تلك الحشوات وبالتالي تسرب خليط الاحتراق لمرحلة العدم أو العكس ولذا يتم في هذا المحرك حقن الوقود لغرض التبريد.
3-نظام التشحيم والتزييت:
تكمن المشكلة هاهنا أن المحرك وللأسف يستهلك الزيت مع خليط الاحتراق وذلك بسبب المضخة التي تعمل تبعا لدواسة الوقود ويترتب علي هذا أن تتفحص بشكل دوري علي المدي القريب مستوي الزيت نظرا لأنه يستهلك ويقل مع مرور الوقت, ونظرا لتلك العيوب يترتب عليها خروج عوادم رديئة وضارة نظرا لاحتراق الزيت مع الخليط.
4-الانبعاثات البشعة:
ترتب علي الثلاث نقاط السابقة أن هذا المحرك كان له اثار ضارة علي البيئة رغم ميزاته الجمة اضافة الي الاستهلاك السيء للوقود ماترتب عليه أن تم اخراجه من خط الانتاج, الرجاء ملاحظة المقارنة بينه وبين بعض المحركات الأخري في اخر الفيديو التالي.
بعض السيارات البارزة التي اعتمد فيها هذا المحرك
 |
| Mazda RX-7 |
 |
| Mazda RX-8 فقد كان لدي شعور كما لو كانت كلا السيارتين قد صممتا من أجل ذاك المحرك وهناك أجيال أخري صنعت قبل سيارة RX-7 منذ العام 1978 وأنتهت بالعام 2002. في الختام أرجو أن أكون قد قدمت اليكم شيئا اثرائيا من المعلومات حول هذا المحرك وأن أكون قد غطيت قدرا جيدا من المعلومات اللازمة عنه. المراجع: فيلكس وانكل: https://shrinkearn.com/vtz2E المحرك الرحوي: https://shrinkearn.com/JTFCV نفعنا الله واياكم ووفقنا جميعا لكل خير ! والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته |
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق