تقنية السياراتحساسات السيارة وانظمتها

ماهي انظمة التحكم في توقيت الصمامات، وكيف تعمل؟

طقم كلاكس دنسو ياباني 12 فولت

اقرأ في هذا المقال

  • ما هي انظمة تغيير توقيت الصمامات.
  • ما الفارق بين تلك الأنظمة.
  • وما هي فائدة تلك الأنظمة.

VTEC وديفيزينج، وأحياناً أخرى MIVEC، ومرات نسمع VANOS، كل ما سبق بالإضافة إلى مسميات أخرى هي في الحقيقة عدة أوجه لعملة واحدة في النهاية، فهي تعريف كل شركة لأنظمة التحكم في توقيت ونمط أعمدة الكامات في سيارتها، وهي الأنظمة التي سنتحدث عنها اليوم في مقالنا.

قبل الحديث عن تلك الأنظمة يجب أولاً أن نتعرف على أحد أهم مكونات المحرك بصفة عامة وهي أعمدة الكامات، وهي أعمدة مزودة بمجموعة من الحدبات (الأشكال بيضاوية الشكل تقريباً) والمصممة بشكل معين يسمى بشكل أو نمط الكامة Cam Profile وهو الشكل الذي يحدد معدل وتوقيت فتح صمامات المحرك، حيث تقوم تلك الأعمدة بدفع أذرع محورية Rocker Arm والتي تقوم بدورها بدفع الصمام وفتحه وهو ما يجعل المحرك يعمل بصورة طبيعية ومستقرة.

صورة توضح حركة أعمدة الكامات

حسناً، تعرفنا على أعمدة الكامات، لكن أذا ما كانت تلك الأعمدة تقوم بوظيفتها، ما سبب تطوير أنظمة التحكم في توقيت الصمامات؟

الأمر ببساطة أن التصميم الثابت لنمط وشكل حدبات أعمدة الكامات (Cam Profile) يقوم بوظيفته فقط بشكل كافي، ولكن للحصول على الأداء المثالي من المحرك كان يجب على حدبات أعمدة الكامات ألا تكون لها نمط ثابت وحيد، فعلى سبيل المثال عند عدد دورات المحرك القليلة لا نريد نمط يقوم بفتح الصمامات لوقت طويل أو بدرجة كبيرة، بل نريد فتح سريع وقصير للصمام، وهو عكس ما نريده عند الضغط على المحرك وعدد الدورات المرتفع، لأننا هنا نريد فتح الصمام لوقت أطول أو لدرجة أعلى مما يساعد على امداد المحرك بالهواء والوقود، أو تفريغ غرفة الاحتراق من عوادم الاحتراق بسرعة كبير على عدد الدورات المرتفع، لذلك جرى تطوير وابتكار تلك الأنظمة التي تساعد على تقديم أداء مثالي من المحرك في كافة السيناريوهات المطلوبة مع المحافظة على فاعلية حرق وقود جيدة للغاية، ومعدل انبعاثات ضارة أقل.

وما هي نوعيات تلك الأنظمة؟

تنقسم تلك الأنظمة غالباً إلى طرازين رئيسيين هما نظام تغيير توقيت الصمامات المستمر VVT، ونظام تغيير نمط الكامات ومعدل الرفع VVL، ولكل من النوعيتين مزاياهم التي تجعلها أفضل لتطبيق معين لكل شركة.

1-      نظام التغيير المستمر لتوقيت الصمامات Variable Valve Timing – VVT

ترس كامة مزود بنظام VVT

من المعروف طبعاً أن أعمدة الكامات مرتبطة بحركة عامود المرفق (الكرنك) لضبط توقيت فتح وغلق الصمامات وفقاً لحركة عامود الكرنك، لتقديم أفضل توقيت ممكن لفتح أو غلق الصمام، ولكن كما سبق وذكرنا في بعض الأحيان يتطلب الأمر نمطاً أو توقيتاً مختلفاً ليقدم المحرك أفضل أداء مع فاعلية مرتفعة، وفي هذا النظام تأتي حدبات أعمدة الكامات بنمط ثابت لا يتغير، ولكن يساعد هذا النظام على تغير توقيت دوران أعمدة الكامات Camshaft Duration، وبالتالي تغير توقيت فتح وغلق الصمام إما بتقصير فترة فتح الصمام، أو إطالة فترة فتح الصمام.

للشرح تخيل معي هذا المثال، عند السير البطيء وعلى عدد الدوارات المنخفضة يقوم هذا النظام بفتح وغلق الصمام بصورة عادية جداً وفقاً لنمط الكامة المصممة به حدبات أعمدة الكامات وكأن النظام غير موجود، ولكن ماذا عند الاحتياج لقوة أكبر مع معدلات حمل أكبر؟

في تلك الحالة يبقى النظام الصمام مفتوح لفترة أطول على أعلى معدل رفع (معدل الرفع هو درجات فتح الصمام) وهو ما يساعد على تقديم خليط وقود وهواء أكبر (إذا ما كان النظام مثبت على عامود كامة الإنتاك أو صمامات البنزين كما تعرف) وبالتالي قوة أكبر عند الحاجة.

هذا النظام مكون من صمام كهرومغناطيسي (سلونويد أو بلف) متعدد الحجرات للتحكم في ضغط الزيت، مع ترس كامة منفصل المحور بمعني أن ترس الكامة غير مرتبط مباشرة بعامود الكامة بل بما يشبه الترس داخل الترس.

الجزء الخارجي متصل بعامود الكرنك إما عبر حزام التوقيت (سير الكاتينة) أو عبر جنزير، والجزء الداخلي متصل بعامود الكامة، ومحكوم داخل الجزء الخارجي عبر عدد من الغرف التي تجعل الجزء الداخلي يدور مع الجزء الخارجي.

لذا فعند السير العادي يبقى النظام دون تفعيل ويدور الترس بكل أجزاءه بسرعة واحدة عبر تثبيت كافة أجزاءه إما عبر تصميم الترس نفسه، أو عبر بنز قفل مخصوص، وبذلك يستفيد المحرك من أداء معقول ولكن فعّال يساعد على تقليل معدلي استهلاك الوقود، وانبعاث الغازات الضارة، ولكن عند طلب قوة أكثر من المحرك، تقوم وحدة التحكم الإليكترونية بإرسال إشارة إلى سلونويد النظام ليقوم بفتح قنوات الزيت ويُضخ الزيت داخل الغرف المتواجدة بداخل ترس الكامة ليسمح للجزء الداخلي من الترس بالدوران بسرعة أقل من الجزء الخارجي لأجزاء من الثانية ولكن كافية وهو ما يسمح بأن تبقى الصمامات مفتوح لفترة أكبر وهو المطلوب.

ومن أهم مزايا هذه النوعية من أنظمة التحكم هو انها تعطي مرونة كبيرة لتغير زمن فتح وغلق الصمامات، لما لها من مدى طويل نسبياً يعطي كثير من المرونة لوحدة التحكم بالمحرك لتغير التوقيت وفقاً لسيناريوهات متعددة، وغالب أنظمة التحكم في الصمامات تعتمد على هذه النوعية، مثل أنظمة شركات تويوتا، ورينو، ونيسان، وهيونداي، وBMW.

2-      نظام تغير نمط الكامة ومعدل الرفع Variable Valve Lift – VVL

عامود كامة مزود بنظام VVL

في هذه النوعية لا يتم التحكم فقط في توقيت فتح وغلق الصمامات، ولكن يمكن أيضاً التحكم في مقدار درجات فتح وغلق الصمام، حيث يتكون هذه النظام من سلونويد كهرومغناطيسي، مع عامود كامة متعدد الحدبات، بمعنى أن حدبة تحريك الصمام بجوارها تماماً حدبة أخرى ذات نمط (Cam Profile) مختلفة التصميم بشكل واضح، وهو ما يعطي نمطين مختلفين لحدبات أعمدة الكامة يمكن التحكم بها عبر زحزحتها على مجاري خاصة على عامود الكامة.

ويعمل هذا النظام على نمط الكامة القياسي العادي عند السير البطيء أو على عدد الدورات القليلة، ولكن عند طلب قوة أكبر من المحرك، تقوم وحدة التحكم بالمحرك بإرسال أشاره إلى سلونويد التحكم بالنظام، الذي يقوم بإخراج بنز خاص يقوم بإجبار حدبات عامود الكامة على التحرك افقياً لتقوم حدبات أكبر بالعمل على دفع الصمام لفترة أطول، ولدرجة أكبر، وهو ما يساعد على تقديم أداء أقوى.

وبرغم أن هذا النظام لا يمتاز بالمرونة المتوفرة في النظام السابق، إلا أنه أعلى اعتمادية، وأبسط في التصميم، ولعل أبرز الأنظمة التي تعتمد على تلك النوعية، هي أنظمة شركة هوندا، وفولكس فاجن، وأودي، التي تتزود بعض محركاتها أحياناً على كلا النظامين برأس سلندر واحد.

الوسوم
اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق