سنتحدث في هذه العجالة عن نظام الاشتعال (نظام تشغيل المحرك) في محركات الأسطوانات: بداية يوجد نظامين للاشتعال في هذا النوع من المحركات، واختلاف أنظمة التشغيل يعتمد على نوع الوقود الذي يستخدمه المحرك. هذان النظامان هما:
- نظام الاشتعال الذي يستخدم شمعات الاحتراق لإشعال خليط الهواء والوقود، (المحركات التي تعمل على البنزين).
- نظام الاشتعال الذي يستخدم ضغط المحرك لإشعال خليط الهواء والوقود، (المحركات التي تعمل على الديزل).
نظام الاشتعال الذي يستخدم شمعات الاحتراق لإشعال خليط الهواء والوقود: يقوم نظام الاشتعال بتوليد الشرارة اللازمة لحرق خليط الهواء والوقود ليعلن بداء الشوط الثالث من أشواط المحرك الأربعة (شوط القوة) كما ذكرنا سابقاً، وهذا النظام منفصل تماماً عن نظام الكهرباء للطائرة (ليس له علاقة ببطارية الطائرة ولا يرتبط بمولد توليد التيار الكهربائي)، ويتكون نظام الاشتعال مما يلي:
- شمعات الاحتراق (البواجي).
- المشعل المغناطيسي.
- مفتاح التشغيل.
- اسلاك توصيل الشعلة المغناطيسية من المشعل المغناطيسي الى شمعات الاحتراق.
قد تكون تسمية المشعل المغناطيسي جديدة على البعض منا، وباختصار هي وحدة مستقلة قائمة بذاتها تعمل بشكل مستمر ما دام المحرك يعمل، وتنتج كمية كبيرة وقوية من الطاقة الكهربائية الضرورية لشمعات الاحتراق، ويوجد مشعلين مغناطيسيين لكل محرك كعامل امان علماً ان كل مشعل مغناطيسي قادر لوحده على تشغيل المحرك. تقوم شمعات الاحتراق بإيصال هذه الشحنة الكهربائية الى خليط الهواء والوقود في لحظة محددة اثناء وجود المكبس باعلى نقطة له داخل الأسطوانة من شوط الضغط مما يسبب اشتعال كامل (تقريباً) للخليط، وينتج هذا الاشتعال شوط القوة نتيجة لاندفاع المكبس للاسفل (الخلف).
يوجد شمعتي احتراق على كل أسطوانة القصد منهما ما يلي:
- التأكد من وجود كمية كافية من الكهرباء لاشعال الخليط ومن اتجاهين مختلفين.
- عامل أمان إضافي في حال تعطل احدى الشمعتين.
مفتاح التشغيل يشبه الى حدٍ كبير مفتاح تشغيل السيارة، لكن توجد به وضعية (إمكانية اختيار) أي من المشعلين المغناطيسيين وضعية المشغل المغناطيسي الأيمن ووضعية المشغل المغناطيسي الأيسر.
إذاً نتيجة لتوقيت الاشتعال الدقيق والطريقة الدقيقة لتصميم حركة المكبس داخل الأسطوانة، يحدث الاحتراق الكامل تقريباً لخليط الهواء والوقود وينتج عن هذا الاحتراق الحرارة وبالتالي الضغط اللازم لتدوير محور دورن المحرك، يسمى هذا الاحتراق الطبيعي (العادي) والمتوقع حسب تصميم المحرك والمسيطر عليه.
لكن في بعض الأحيان يحدث اشتعال خارج التوقع وغير مسيطر عليه، يسمى بالانفجار، ويكون سببه عادةً الارتفاع الزائد وغير العادي بدرجة حرارة المحرك او استخدام وقود غير مناسب (وقود ذو اوكتان اقل من الوقود المخصص للمحرك من قبل الشركة الصانعة) مما يؤدي الى انفجار الخليط بدلاً من احتراقه. قد يسبب هذا الانفجار غير المسيطر عليه زيادة كبيرة في درجة حرارة والضغط داخل المحرك، واذا لم يتم التعامل معه بالطريقة المناسبة فانه ارتجاج بالمحرك ونقص بالطاقة الناتجة عن المحرك وتعطل المكبس او الصمامات او حتى خراب الاسطوانة. وقد يؤدي الانفجار غير المتوقع الى مشكلة أخرى تسمى الاشتعال المبكر.
ما هو الاشتعال المبكر ؟
هو اشتعال خليط الهواء والوقود قبل اطلاق شمعة الاشتعال الشعلة في الزمن المحدد مسبقاً. ويعزى سبب هذا الاشتعال المبكر لإسباب عديدة منها:
- بقايا من الكربون (الناتج عن عملية الاحتراق) على شمعة الاحتراق او على جدار الأسطوانة الداخلي مما يرفع من حرارة هذه المناطق.
- كسر في العازل المحيط بشمعة الاحتراق.
- كسر او خراب في غرفة الاحتراق داخل الأسطوانة.
نظام الاشتعال الذي يستخدم ضغط المحرك لإشعال خليط الهواء والوقود، (المحركات التي تعمل على الديزل) مثل محركات الشاحنات والسفن وبعض محركات الطائرات التي تعمل اما على الديزل او على وقود الطائرات من نوع (جت فيول).
هذه المحركات لا تستخدم الشعلة لإشعال الوقود وبالتالي فان جميع ما ذكر باعلاه عن نظام الاشتعال بمحرك البنزين لا ينطبق على محركات الديزل.
اذاً كيف تتم عملية الاحتراق بمحركات الديزل ؟
اولاً يجب التأكيد على ان أشواط محركات الديزل هي نفسها الأشواط الأربعة التي تكلمنا عنها سابقاً، لكن الفرق هنا في طريقة اشتعال خليط الهواء والوقود. في محرك الديزل يتم ضغط الهواء داخل الاسطوانة بنسبة اعلى من الضغط بمحرك البنزين (ضغط داخل اسطوانة محرك الديزل يصل الى حوالي 25 مرة من حجمه الطبيعي) حيث تصل درجة حرارة الهواء الى دراجات عالية جداً (اكثر من 500 درجة مئوية) ويكون هذا دون تبادل للحرارة مع المحيط الخارجي للمحرك. عندما تصل درجة حرارة الهواء الى هذه الحرارة العالية يتم بخ (رش) الديزل على الهواء الحار فيشتعل ذاتياً ودون الحاجة الى أداة اشتعال.
كلمات ومصطلحات انجليزية قد تفيد من يرغب بتعلم الطيران مستقبلا:
