يدور محرك الديزل مرارًا وتكرارًا لكنه لا يشتغل - الصوت قوي، والبطارية تبدو سليمة، لذا يظن معظم الناس أن المشكلة في الوقود أو شمعات التسخين. غالبًا، لا يكون الأمر كذلك. المشكلة الحقيقية أبسط بكثير: نظام التشغيل لا يدير عمود المرفق بالسرعة الكافية للوصول إلى عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM) اللازم للاشتعال. دعونا نشرح بالتفصيل عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM) اللازمة لبدء تشغيل محرك الديزل، ولماذا هذا الرقم غير قابل للتفاوض، وما الذي يسبب انخفاض سرعة الدوران.
ما هو عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM) اللازم لبدء تشغيل محرك الديزل؟
يجب تدوير معظم محركات الديزل بسرعة تتراوح بين 150 و250 دورة في الدقيقة تقريبًا قبل بدء تشغيلها. مع ذلك، تشير بعض المصادر التقنية إلى نطاق أوسع يتراوح بين 100 و300 دورة في الدقيقة، وذلك بناءً على تصميم المحرك وحجمه. هذا ليس رقمًا عشوائيًا، بل هو الحد الأدنى لسرعة الدوران اللازمة لعملية الاحتراق بالضغط في محرك الديزل، وأي انخفاض عن هذه السرعة، ولو لفترة وجيزة، كافٍ لمنع بدء التشغيل تمامًا.
لماذا تحتاج محركات الديزل إلى سرعة دوران دنيا لبدء التشغيل؟
على عكس محركات البنزين، لا تحتوي محركات الديزل على شمعات احتراق لبدء احتراق خليط الوقود والهواء، بل تعتمد على الضغط. فعندما يرتفع المكبس، يضغط الهواء بدرجة كافية لرفع درجة حرارته فوق نقطة الاشتعال الذاتي. ويتطلب وقود الديزل عمومًا درجة حرارة تتراوح بين 500 و700 درجة فهرنهايت للاشتعال، وضغطًا أدنى يبلغ 300 رطل لكل بوصة مربعة، وهو الحد الأدنى العملي، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة.
هنا تبرز أهمية سرعة دوران عمود المرفق. فإذا كان دوران عمود المرفق بطيئًا جدًا، فإن الحرارة المتولدة من الضغط قد تتسرب إلى جدران الأسطوانة أثناء الأشواط، بدلًا من أن تتراكم بسرعة كافية للوصول إلى درجة حرارة الاشتعال. أما الدوران بالسرعة المناسبة فيضغط الهواء بسرعة كافية لتراكم الحرارة أسرع من تسربها - فالآلية بأكملها تعتمد على السرعة، وليس على الضغط فقط.
ماذا يحدث إذا كانت سرعة دوران المحرك منخفضة للغاية؟
عندما تنخفض سرعة دوران المحرك عن الحد الأدنى المطلوب، تكون النتيجة المعتادة هي دوران المحرك باستمرار دون أن يشتغل تمامًا، أو اشتعاله لفترة وجيزة في شوط ضغط ناجح قبل أن يتوقف مجددًا. لهذا السبب تحديدًا، غالبًا ما يُشخَّص انخفاض سرعة دوران المحرك بشكل خاطئ. تبدو الأعراض متطابقة تقريبًا مع مشكلة في توصيل الوقود أو عطل في شمعة التسخين، مما يدفع العديد من مالكي السيارات والفنيين إلى البحث عن حل خاطئ بينما تبقى المشكلة الحقيقية - وهي عدم كفاية سرعة الدوران - دون معالجة.
العوامل المؤثرة على الحد الأدنى لعدد دورات المحرك في الدقيقة عند بدء التشغيل
حجم المحرك ونسبة الضغط
تؤدي نسب الضغط الأعلى عمومًا إلى توليد حرارة الاشتعال بكفاءة أكبر لكل شوط، ولكن محركات الإزاحة الأكبر تتطلب أيضًا عزم دوران أكبر للوصول إلى نفس عدد الدورات في الدقيقة، نظرًا للحاجة إلى ضغط المزيد من الهواء والمزيد من الأسطوانات في وقت واحد.
درجة الحرارة المحيطة
غالباً ما يكون الطقس البارد السبب وراء فشل تشغيل المحرك. فعندما تكون درجة الحرارة المحيطة منخفضة، يفقد الهواء المضغوط حرارته بسرعة أكبر إلى المعدن المحيط، مما يجعل من الصعب الحفاظ على درجة حرارة الاشتعال. وبالتالي، تزداد سرعة الدوران المطلوبة للوصول إلى الاشتعال قبل أن تتبدد الحرارة بشكل كبير.
حالة البطارية وعزم دوران بادئ التشغيل
تظل البطارية الضعيفة أو شبه الفارغة السبب الأكثر شيوعًا في الواقع العملي لضعف سرعة بدء التشغيل. حتى البطارية التي تُشير قراءتها إلى "مقبولة" في حالة السكون قد تنخفض سعتها بشكل ملحوظ تحت تأثير سحب التيار العالي لتشغيل محرك التشغيل، مما يجعل المحرك غير قادر على تدوير المحرك بالسرعة الكافية.
إزاحة المحرك
تتطلب محركات الديزل الصناعية الكبيرة أو البحرية أو متعددة الأسطوانات عزم دوران مستمر عبر المزيد من الأسطوانات وكتلة دورانية أكبر، مما يجعل عزم الدوران الكافي لبدء التشغيل - وليس الجهد فقط - أمرًا ضروريًا للوصول إلى عدد الدورات في الدقيقة اللازمة والحفاظ عليه.
كيف صُممت أنظمة بدء التشغيل للوصول إلى هذه السرعة الدورانية
يُستخدم نظام بدء تشغيل محرك الديزل لغرض واحد فقط: إيصال عمود المرفق إلى الحد الأدنى المطلوب من سرعة الدوران بشكل موثوق في كل مرة. صُممت بادئات التشغيل الكهربائية لتوفير عزم دوران كافٍ للوصول إلى سرعة الدوران المطلوبة في الظروف العادية، ولكن البطاريات تتلف مع مرور الوقت، ويؤثر الطقس البارد سلبًا على كفاءة المواد الكيميائية، كما أن فترات التخزين الطويلة دون تشغيل المحرك قد تستنزف سعة البطارية الاحتياطية بهدوء قبل أن يصبح العطل واضحًا.
بالنسبة للمحركات التي لا يُعدّ فشل التشغيل فيها نتيجة مقبولة بتاتًا - كالسفن البحرية، والمولدات العسكرية، ومولدات الطوارئ، ومعدات حقول النفط - لهذا السبب تحديدًا يُفضّل العديد من المشغلين استخدام نظام تشغيل ميكانيكي احتياطي مع نظام التشغيل الكهربائي. يخزن نظام التشغيل الميكانيكي ذو الزنبرك الطاقة المُخزّنة يدويًا بشكل مستقل عن أي بطارية، مما يوفر عزم الدوران اللازم للوصول إلى سرعة الدوران اللازمة للتشغيل حتى عندما يعجز النظام الكهربائي عن ذلك، وبالتالي يُلغي اعتماد حالة البطارية كنقطة ضعف وحيدة للمحركات الحيوية.
كيفية التحقق من سرعة دوران محرك الديزل لديك
قبل افتراض وجود مشكلة في الوقود أو شمعات التسخين، من الأفضل استبعاد سرعة دوران المحرك أولاً. استمع جيداً لصوت دوران المحرك البطيء والمتقطع بدلاً من الدوران السريع والثابت، فهذا غالباً ما يكون أوضح علامة مسموعة على عدم كفاية عدد دورات المحرك في الدقيقة. تحقق من جهد البطارية أثناء تشغيل المحرك، وليس فقط في حالة السكون، لأن البطارية قد تبدو سليمة حتى يكشف سحب التيار عن حالتها الحقيقية. استخدم، إن أمكن، جهاز تشخيص أو مقياس سرعة الدوران لقياس عدد دورات المحرك في الدقيقة أثناء التشغيل مباشرةً، بدلاً من الاعتماد على التخمين بناءً على الصوت فقط.
تُعزى معظم مشاكل عدم تشغيل محركات الديزل إلى الوقود أو شمعات التسخين، ولكن غالبًا ما يكون السبب الحقيقي الكامن وراء هذه الأعراض هو انخفاض سرعة دوران المحرك عند بدء التشغيل. بالنسبة للمحركات التي يكون لفشل التشغيل فيها عواقب وخيمة، توفر بادئات التشغيل الميكانيكية ذات الزنبرك من Cqstart طريقةً مستقلة عن البطارية للوصول إلى سرعة دوران بدء التشغيل بشكل موثوق، مما يمنح المعدات الحيوية دعمًا احتياطيًا موثوقًا به عندما يعجز النظام الكهربائي عن إنجاز المهمة.