كما نعلم جميعًا، فإن حزام التوقيت هو الحزام الأكثر أهمية في السيارة. إذا انكسر، فالأمر لا يتعلق فقط باستبدال الحزام. يمكن أن يسبب ضررًا شديدًا-عادةً لكل من الصمامات والمكابس. قد تنثني الصمامات، ويمكن أن تظهر على المكابس علامات الاصطدام. يتطلب إصلاح ذلك إجراء إصلاح شامل للمحرك، وهو أمر مكلف. ولهذا السبب يجب استبدال أحزمة التوقيت في الموعد المحدد. وهذا يؤدي إلى سؤال شائع: عندما ينكسر حزام التوقيت، لماذا يجب أن تصطدم الصمامات بالمكابس؟ ألا يمكننا ببساطة زيادة الخلوص بين الصمامات والمكابس؟
يربط حزام التوقيت العمود المرفقي من جهة وعمود الكامات من جهة أخرى. إنه حزام مسنن، وبمجرد تركيبه، لا يمكن أن تنحرف أي سن. والغرض منه هو مزامنة الحركة لأعلى-ولأسفل-المكابس مع توقيت فتحات الصمامات، مما يضمن أنه عندما يصل المكبس إلى أعلى مركز ميت، يجب إغلاق جميع الصمامات.
وذلك لأنه عندما يصل المكبس إلى أعلى مركز ميت، تصبح المساحة فوقه صغيرة للغاية-هذه هي غرفة الاحتراق. يحترق البنزين ويولد الطاقة ضمن هذه المساحة المحدودة. وكما يوحي السؤال، لماذا لا نجعل غرفة الاحتراق أكبر؟ وبهذه الطريقة، حتى عندما يكون المكبس في أعلى نقطة له والصمامات مفتوحة بالكامل، فإن المسافة بينهما ستكون كبيرة بما يكفي لتجنب التداخل أو الاصطدام.
وفي الواقع، اعتمدت بعض المركبات المبكرة هذا النهج. على سبيل المثال، كانت الموديلات السابقة مثل فولكس فاجن جيتا، وبويك سيل، وسوزوكي كالتوس تحتوي على ما يعرف باسمتصميم غير -يتداخلحيث تكون المكابس والصمامات متباعدة بشكل كافٍ لتجنب الاتصال. إذا انكسر حزام التوقيت في مثل هذه المحركات، فسيتوقف المكبس ببساطة عند النقطة الميتة العليا دون الاصطدام بالصمامات. ستكون النتيجة توقف المحرك بدلاً من حدوث أضرار جسيمة مثل الصمامات المنحنية أو المكابس التالفة. في مثل هذه الحالات، فقط الحزام يحتاج إلى الاستبدال.
ولكن في السيارات الحديثةتستخدم جميع المحركات الآن تصميمًا للتداخل. إذا انكسر حزام التوقيت، فمن المؤكد تقريبًا أن الصمامات ستتضرر. وهذا يثير السؤال التالي: لماذا تحول المصنعون عالميًا إلى تصميمات التداخل؟
للأداء وكفاءة استهلاك الوقود.
تتطلب السياسات التي تعزز الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات استهلاكًا أقل للوقود ومعايير أكثر صرامة للانبعاثات. ومع ذلك، لا يزال السائقون يطالبون بأداء قوي. هدف اليوم هوقوة عالية، وعزم دوران مرتفع، واستهلاك منخفض للوقود، وانبعاثات منخفضة. وهذا يتطلب استخلاص أقصى قدر من الكفاءة من المحرك، وتحسين مساحة الأسطوانة، وتقليل الحجم، وزيادة نسبة الضغط.
النظر في هذا:
إذا كان قطر وطول الاسطوانة متساويين، أغرفة الاحتراق الأصغر تعني نسبة ضغط أعلى، ونسبة الضغط الأعلى تولد قوة أكبر. ومن خلال ضغط خليط الوقود-الهواء بشكل أكثر كثافة، يصبح الاحتراق أكثر قوة وكفاءة.
وهذا مشابه للمحركات ذات الشحن التوربيني، التي تدفع المزيد من الهواء إلى الأسطوانة، مما يؤدي إلى ضغط الخليط بشكل فعال لتعزيز القوة الانفجارية. إنه مثل القفز-كلما قمت بثني ركبتيك قبل القفز، زادت القوة التي تولدها وكلما قفزت إلى أعلى.
هناك طريقة أخرى لمنع تداخل صمامات المكبس- مع زيادة نسبة الضغط:جعل المكبس أوسع وأطول.
لكن جعله عريضًا جدًا ليس بالأمر المثالي-فإنه قد يصبح ضخمًا، ويزيد من القصور الذاتي، ويسبب المزيد من اهتزاز المحرك، ويصبح من الصعب التحكم فيه.
إن جعلها طويلة جدًا يمثل مشكلة أيضًا. ويستغرق المكبس الأطول وقتًا أطول للوصول إلى القاع والعودة، مما يقلل من سرعة المحرك ويضعف القوة. يتم حساب الطاقة (W) على النحو التالي:
الطاقة (وات)=عزم الدوران (نيوتن متر) × دورة في الدقيقة × 2π / 60
انخفاض عدد الدورات في الدقيقة يعني انخفاض إنتاج الطاقة.
كما يستهلك المكبس الأثقل ذو الشوط الأطول المزيد من الطاقة أثناء التسارع والتباطؤ، مما يزيد من استهلاك الوقود. ستصبح استجابة الخانق بطيئة، وسيتباطأ التسارع.
بالنسبة للمحرك ككل، تتطلب الأسطوانة الأطول كتل محرك أطول ورؤوس أسطوانات، مما يؤدي إلىمحرك أثقل وأطولمما يجعل من المستحيل تحقيق تصميم خفيف الوزن.
كما ترون، فإن مجرد زيادة حجم غرفة الاحتراق من شأنه أن يقلل من نسبة الضغط، في حين أن تمديد شوط المكبس قد يؤدي إلى العديد من التغييرات الأخرى غير المرغوب فيها. ليس من العملي التضحية بالأداء فقط لتقليل الضرر في حالة حدوث عطل نادر في الحزام. هذه هي المقايضة-في تصميم المحرك: إذا كنت تريد القوة والكفاءة، فيجب عليك قبول هذه المخاطرة الصغيرة.
والأكثر من ذلك، أن الأعطال الفعلية لحزام التوقيت نادرة جدًا هذه الأيام-وتقريبًا لا تسمع عنها أبدًا، لذا فإن المخاطر ضئيلة. كما أصبحت الأحزمة الحديثة أيضًا أكثر متانة من ذي قبل، حيث تم تصنيف العديد منها لتدوم حتى 100000 كيلومتر. وطالما تم فحص الحزام واستبداله في الموعد المحدد، فلن تكون هناك أية مشكلات على الإطلاق.