سخان المحرك

يُستخدم سخان المحرك في المناخات الباردة لتسخين المحرك قبل تشغيله. ويُستخدم في الغالب لمحركات السيارات، ولكنه يُستخدم أيضاً في محركات الطائرات.

التصميم الأكثر شيوعًا لسخان كتلة المحرك هو عنصر تسخين كهربائي مدمج في كتلة المحرك .

يُستخدم التسخين المسبق للمحرك بشكل أساسي لتسهيل عملية التشغيل. ومن فوائده الإضافية ما يلي:

• يُنتج سخان المقصورة الحرارة بشكل أسرع لتوفير الراحة ولإذابة الجليد عن الزجاج الأمامي. ^{[ 1 ]}
• وبالتالي تقليل تكثف الوقود على جدران الأسطوانة الباردة أثناء بدء التشغيل
  • توفير الوقود وتقليل انبعاثات العادم
  • تقليل تخفيف الزيت بواسطة البنزين الذي يتم كشطه في حوض الزيت بواسطة حلقات المكبس.
• يصل المحرك إلى درجة حرارة التشغيل بسرعة أكبر، وبالتالي لا يعمل المحرك بخليط وقود غني لفترة طويلة. وهذا بدوره يقلل من استهلاك الوقود والانبعاثات.
• تقليل الحمل على بادئ التشغيل والبطارية، وبالتالي إطالة عمرهما الافتراضي.
• يقلل ذلك من تآكل المحرك بفضل تحسين دوران الزيت.
• يقلل من الحاجة إلى جهاز تشغيل عن بعد ، مما يوفر المزيد من الوقود ويقلل الانبعاثات.

توجد سخانات الكتلة أو سخانات سائل التبريد أيضًا في محركات الديزل في المولدات الاحتياطية ، وذلك لتقليل الوقت الذي يستغرقه المولد للوصول إلى كامل طاقته الإنتاجية في حالات الطوارئ.

يجب أن يتوفر لدى سائق المركبة مصدر طاقة كهربائية. في المناطق الباردة، قد تحتوي مواقف السيارات المخصصة للسكان أو الموظفين أو الطلاب، أو مواقف السيارات العامة المدفوعة، على منافذ كهربائية.

يجب على المستخدم فصل سلك الطاقة قبل الانطلاق بالسيارة. قد يؤدي نسيان فصله إلى تلف سلك الطاقة أو السيارة. بعد عاصفة ثلجية، قد لا يكون السلك مرئيًا تحت الثلج. قد لا يسمح ركن السيارات في الشوارع السكنية ليلاً بمرور سلك تمديد عبر الرصيف العام.

تُضيف الطاقة المُستخدمة لتسخين المحرك تكلفةً إضافية. مع ذلك، فإنّ التوفير في الوقود يُعوّض هذه التكلفة عمومًا، لا سيما عند استخدام مؤقت لضبط فترة التسخين إلى حوالي أربع ساعات قبل وقت التشغيل المُتوقع. مع اتخاذ الاحتياطات اللازمة، يُمكن أيضًا استخدام مُسخّن نفاث يعمل بالكيروسين لتسخين المحرك مُسبقًا. ^{[ 2 ]}

تُصنّع بعض السيارات مزودةً بسخانات كتلة المحرك من المصنع، بينما تُزوّد ​​سيارات أخرى بها كإضافة لاحقة. ^{[ 3 ]} النوع الأكثر شيوعًا من سخانات كتلة المحرك هو عنصر تسخين كهربائي داخل كتلة المحرك ، موصول بسلك طاقة تيار متردد يمر غالبًا عبر شبكة التهوية الأمامية للسيارة. صُممت بعض سخانات كتلة المحرك لتحل محل أحد سدادات التبريد الأساسية للمحرك . وكلاهما يُسخّن المحرك عبر سائل التبريد. ^{[ 4 ]}

تشمل الطرق البديلة لتسخين المحرك ما يلي: ^{[ 5 ]}

• سخان زيت المحرك مثبت على حوض زيت المحرك بواسطة مغناطيس.
• تم إدخال سخان زيت المحرك في أنبوب مقياس الزيت .
• سخانات سائل التبريد المدمجة، والتي يتم تركيبها في خرطوم الرادياتير لتسخين سائل التبريد (وأحيانًا مع مضخة دوران لزيادة فعاليته).
• بطانيات كهربائية توضع فوق المحرك.

تُستخدم المؤقتات الكهربائية غالبًا مع سخانات المحرك، إذ يكفي تشغيل السخان لبضع ساعات فقط قبل بدء تشغيل المحرك. ^{[ 1 ]} تقوم بعض السيارات بضخ سائل التبريد الساخن من نظام التبريد إلى خزان معزول حراريًا بسعة 3 لترات عند إيقاف تشغيل المحرك، حيث يبقى دافئًا لعدة أيام. ^{[ 6 ]} على الرغم من شيوع الاعتقاد بأن تشغيل المحرك في وضع الخمول يُسخّنه، إلا أنه غير فعال في معظم الحالات. ^{[ 7 ]}

تُستخدم سخانات المحرك بكثرة في المناطق ذات الشتاء البارد، مثل شمال الولايات المتحدة وكندا وروسيا والدول الاسكندنافية. وفي بعض الدول التي تُستخدم فيها سخانات المحرك على نطاق واسع، تُجهز مواقف السيارات أحيانًا بمنافذ كهربائية لتشغيلها.

أظهرت اختبارات أجريت في سبعينيات القرن الماضي حول أوقات تسخين سخانات المحرك فائدة ضئيلة من تشغيلها لأكثر من أربع ساعات قبل بدء تشغيل السيارة. ^{[ 8 ]} ووجد أن درجة حرارة سائل التبريد ترتفع بما يقارب 20 درجة مئوية (36 درجة فهرنهايت) خلال الساعات الأربع الأولى، بغض النظر عن درجة الحرارة الأولية. أُجريت أربع تجارب في درجات حرارة محيطة تتراوح بين -29 و-11 درجة مئوية (-20 إلى 12 درجة فهرنهايت) ؛ ولم يؤدِ الاستخدام المتواصل للسخان لمدة تصل إلى ساعتين إضافيتين إلا إلى زيادة طفيفة في درجة الحرارة تصل إلى 3 درجات مئوية (5 درجات فهرنهايت) . ووجد أن درجة حرارة زيت المحرك ترتفع خلال هذه الفترات بمقدار 5 درجات مئوية (9 درجات فهرنهايت) فقط . ^{[ 9 ]}        

من الأمثلة المبكرة على تسخين محركات المكابس قبل تشغيلها ما حدث في ثلاثينيات القرن العشرين في شمال كندا، حيث كان الطيارون يرافقهم مهندسو طيران مسؤولون عن تجهيز المحركات الشعاعية للإيقاف والتشغيل للحد من تأثيرات درجات الحرارة المنخفضة. وكان مهندس الطيران مسؤولاً عن تصريف الزيت في دلاء ليلاً، وتسخين المحرك ودلاء الزيت باستخدام بطانية ملفوفة حول المحرك وجهاز يُعرف باسم "موقد النفخ" - وهو في الأساس سخان يعمل بالكيروسين النفاث يُستخدم لعدة ساعات قبل الرحلة. ^{[ 10 ]}

خلال الحرب العالمية الثانية، عجز الطيارون الألمان عن منع تجمد الزيت في محركات طائراتهم من طراز مسرشميت بي إف 109 بسبب البرد القارس الذي شهدوه لأول مرة خلال حملة شتاء عام 1941 في الاتحاد السوفيتي. وقد أظهر لهم طيار سوفيتي أسير كيف يمكن إذابة الزيت عن طريق سكب وقود الطائرات في حوض الزيت. وكان هناك حل آخر، تعلموه أيضاً من السوفييت، وهو إشعال الوقود في الفراغ المحيط بالمحرك. ^{[ 11 ]}

كان من أوائل استخدامات سخانات المحرك في السيارات "سخان مسمار رأس الأسطوانة"، الذي اخترعه أندرو فريمان في الولايات المتحدة وحصل على براءة اختراعه في 8 نوفمبر 1949. ^{[ 1 ] [ 12 ] [ 13 ]} استبدلت هذه السخانات المبكرة أحد مسامير رأس الأسطوانة بساق مجوفة ملولبة تحتوي على عنصر تسخين مقاوم. ^{[ 13 ] [ 14 ]} قبل ظهور سخان كتلة المحرك، كان الناس يستخدمون طرقًا متنوعة لتسخين المحركات قبل تشغيلها، مثل سكب الماء الساخن على كتلة المحرك أو تفريغ زيت المحرك وتخزينه في مكان مغلق طوال الليل. بل إن البعض كان يضع جمرًا أسفل محرك سيارته للحصول على نفس النتيجة. ^{[ 12 ]}