حقن الوقود المباشر

نستعد لبدء هذا المقال، وهو جزء من سلسلة من المقالات التقنية التي ستوضح لنا عمل بعض الأنظمة الأساسية في منظومة الدفع لمركباتنا، وتساعدنا جميعًا على التعلم أكثر قليلاً، وفي الوقت نفسه على دحض بعض الخرافات والمعتقدات أو سوء الفهم المتعلق بعمل المحرك.

سنبدأ بـالحقن المباشر، الذي أصبح شائعًا جدًا في أحدث المحركات، لكنه في الواقع طُوِّر منذ سنوات طويلة. فقد صُنع المحرك الأول ذو الحقن المباشر واختُبر عام 1925، بينما كانت Mercedes-Benz أول علامة تجارية طرحت الحقن المباشر تجاريًا، في طراز 300SL الأسطوري عام 1955. ولم يسمح ارتفاع تكلفته بانتشاره على نطاق واسع في السنوات التالية، إلى أن جاء دمج الإدارة الإلكترونية في المحركات.

كما يدل اسمه، في الحقن المباشر يُحقن البنزين مباشرة داخل غرفة الاحتراق، وليس في المشعب أو منفذ السحب. ومزايا هذا النظام مقارنة بالنظام التقليدي هي انخفاض كبير في الاستهلاك والانبعاثات؛ والسبب بسيط: ففي المحرك التقليدي يُهدر نسبة كبيرة من البنزين والغازات التي لا تحترق وتخرج عبر العادم، أما في الحقن المباشر فلا يحدث ذلك (أو لا يحدث بنسب تُذكر)، لأن البنزين يُحقن بضغط دقيق ومضبوط بإحكام من الوحدة الإلكترونية؛ وهذا الضغط عالٍ بما يكفي لتحسين الرذاذ والمزج الجيد مع الهواء، مستفيدًا من كل قطرة بنزين إلى أقصى حد.

http://www.youtube.com/watch?v=73BrXCsbd64

وإضافة إلى أنماط التشغيل التي تطبقها الوحدة الإلكترونية في كل لحظة ضمن خريطة الحقن، توجد عدة أنماط تشغيل، تتغير فيها نسبة الهواء إلى البنزين تبعًا لظروف تسارع المحرك. وبعض الأنظمة تسمح أيضًا بحقن الوقود أثناء هبوط المكبس، لكن ثبت أنه إذا لم يكن البنزين عالي الرقم الأوكتاني، فقد يؤدي ذلك إلى تآكل الصمامات.

أما إذا تحدثنا عن عدة عمليات حقن للبنزين في الدورة نفسها، فهذا ممكن أيضًا بالطريقة التي يسميها البعض الشحنة المطبّقة (الطبقية). ورغم أن الاسم يبدو مخيفًا، فهي بسيطة وتتم على مرحلتين: الأولى أثناء الشفط، والثانية أثناء الضغط عندما يكون الهواء قريبًا من شمعة الإشعال، فيشتعل الخليط القريب من الشمعة فقط، بينما يبقى الخليط الفقير في بقية الأسطوانة دون اشتعال، ويتمدد فقط. ويُستخدم هذا الخليط المركب عندما لا يحتاج المحرك إلى قدرة كبيرة، كما هو الحال في المدينة أو عند السفر بسرعات ثابتة على الطرق المستوية.

والاستفادة من الوقود واضحة: فعلى سبيل المقارنة، يمكن لمحرك نفسه مزود بالحقن المباشر أن يطور نحو 50 حصانًا إضافيًا مقارنة بالمحرك نفسه بنظام الحقن غير المباشر، مع استهلاك أفضل وانبعاثات أقل بكثير.