محرك صغير

محرك بريغز آند ستراتون فانجارد ثنائي الأسطوانات على شكل حرف V في مولد كهربائي محمول

المحرك الصغير هو مصطلح عام يشمل مجموعة واسعة من محركات الاحتراق الداخلي ذات الإزاحة الصغيرة والقدرة المنخفضة، والتي تُستخدم لتشغيل جزازات العشب ، والمولدات الكهربائية ، وخلاطات الخرسانة ، والعديد من الآلات الأخرى التي تتطلب مصادر طاقة مستقلة. [ 1 ] غالبًا ما تتميز هذه المحركات بتصميمات بسيطة، على سبيل المثال محرك بنزين أحادي الأسطوانة مبرد بالهواء، مزود ببادئ تشغيل بسحب الحبل، ونظام إشعال بتفريغ المكثف، ومكربن ​​يعمل بالجاذبية.

تُستخدم محركات ذات تصميم وإزاحة مماثلة أيضًا في المركبات الأصغر حجمًا مثل الدراجات النارية والدراجات البخارية والمركبات ذات التضاريس الوعرة وعربات الكارتينج .

صفات

تتميز هذه المحركات بصغر حجمها وقدرتها على توليد الطاقة، مقارنةً بمحركات السيارات الأكبر حجمًا . وعادةً ما تقل قدرتها عن 11 كيلوواط (15 حصانًا) . أما أصغرها حجمًا، فتُستخدم في آلات الحدائق اليدوية، مثل جزازات العشب والمناشير الآلية ، والتي تصل سعتها إلى 24 سم مكعب (1.5 بوصة مكعبة) . [ 2 ] غالبًا ما تُشكل تكلفة الإنتاج عاملًا رئيسيًا في تصميم المحركات الصغيرة، مما يؤدي إلى تصميمات بسيطة نسبيًا (مقارنةً بمحركات السيارات، على سبيل المثال).     

أكثر التكوينات شيوعًا هي محركات أحادية الأسطوانة مبردة بالهواء . يمكن أن تكون دورة الاحتراق إما ثنائية الأشواط (مما ينتج عنه محرك أخف وزنًا لنفس القدرة الناتجة، مع علبة مرافق محكمة الإغلاق تعمل في أي وضعية) [ 3 ] [ 4 ] أو رباعية الأشواط (مما ينتج عنه مستويات أقل من انبعاثات غازات العادم ). [ 5 ] [ 6 ] عادةً ما يكون الوقود إما البنزين أو الديزل . [ 7 ]

من حيث التطبيق، تُستخدم محركات الشوطين بشكل أكثر شيوعًا في المعدات اليدوية مثل المناشير الآلية، وآلات تشذيب الحشائش، وآلات نفخ الأوراق. [ 8 ] [ 2 ] أما محركات الأشواط الأربعة فتُستخدم بشكل أكثر شيوعًا مع ازدياد حجم المعدات مثل المولدات الكهربائية، وجزّازات العشب، وخلاطات الخرسانة، وغسالات الضغط ، وآلات نفخ الثلج ، وجرارات الحدائق . [ 8 ] [ 9 ]

في عام 1973، تم استخدام محرك وانكل (دوار) صغير من صنع شركة NSU في جزازة عشب. [ 10 ]

تصميم

النظام الكهربائي

عند استخدام نظام تشغيل يدوي (مثل نظام التشغيل الارتدادي المزود بحبل سحب)، لا يلزم سوى نظام كهربائي أساسي، إذ أن وظيفة النظام الوحيدة هي تزويد شمعة الإشعال بالطاقة. كانت المحركات القديمة تستخدم مغناطيسًا (غالبًا ما يكون مدمجًا في دولاب الموازنة [ 11 ] ) لتحقيق ذلك، بينما تستخدم المحركات الأحدث غالبًا نظام إشعال بتفريغ المكثف (CDI) مع ملف إشعال. [ 12 ] لا تتطلب هذه الأنظمة بطارية أو نظام شحن. [ 11 ]

قبل اختراع بادئ التشغيل الارتدادي، كانت بكرة مُسننة تُثبّت على دولاب الموازنة للمحرك ؛ وكان المشغل يلفّ حبلًا يدويًا حول البكرة ثم يشدّ الحبل لتدوير المحرك حتى يبدأ التشغيل. بعد طرح قابض القابض أحادي الاتجاه في ستينيات القرن العشرين، شاع استخدام بادئ التشغيل "النبضي" أو "اللفّي" لفترة وجيزة. [ 13 ] كانت هذه البادئات تستخدم زنبركًا قويًا يشدّه المشغل باستخدام ذراع تدوير. [ 14 ] مع ذلك، كانت هذه الأنظمة خطيرة، إذ كان من الممكن ترك بادئ التشغيل ملفوفًا وجاهزًا لتشغيل المحرك دون قصد، حتى بعد فترة طويلة من لفّ ذراع التدوير.

يتطلب التشغيل الكهربائي، الذي أصبح أكثر شيوعًا مع مرور الوقت، نظامًا كهربائيًا أكثر تعقيدًا. كما تتطلب هذه المحركات محركًا بادئًا ، وبطارية لتشغيله، ومولدًا للحفاظ على شحن البطارية.

نظام الوقود

تستخدم محركات البنزين عادةً أنظمة وقود بسيطة تتكون من مكربن ​​عائم مع خزان وقود فوقه (بحيث يتم توصيل الوقود بالجاذبية، مما يغني عن الحاجة إلى مضخة وقود ). في بعض الأحيان، يقع خزان الوقود أسفل المكربن ​​ويتم توصيل الوقود باستخدام فراغ المحرك أو نبضات ضغط علبة المرافق لثني غشاء داخل المكربن ​​لسحب الوقود من الخزان [ 15 ] .

تستخدم محركات الديزل نظام حقن الوقود . [ 16 ]

محافظ

تستخدم معظم المحركات الصغيرة منظم سرعة للحفاظ على سرعة ثابتة للمحرك تحت أحمال متغيرة. كما تحتوي بعض المحركات على آلية تُمكّن المستخدم من ضبط سرعة المحرك. وبدلاً من التحكم المباشر في فتحة خانق المكربن ، يتم ذلك عادةً عن طريق ضبط منظم السرعة، الذي بدوره ينظم سرعة المحرك بالزيادة أو النقصان.

نظام الصمامات

التصميم الأكثر شيوعاً هو تصميم الصمامات العلوية ، كما هو مستخدم في سلسلة هوندا GX منذ ثمانينيات القرن الماضي على سبيل المثال. [ 17 ]

تستخدم بعض المحركات تصميم الصمامات الجانبية ، نظرًا لبساطته في التصنيع والصيانة الأساسية، على الرغم من انخفاض كفاءة تدفق الهواء. [ 18 ] وتستخدم بعض المحركات في السنوات الأخيرة، مثل سلسلة هوندا GC، تصميم عمود الكامات العلوي . [ 19 ]

عمود المرفق

يمكن توجيه عمود المرفق في المحركات الصغيرة إما أفقيًا أو رأسيًا، حسب الاستخدام المقصود. طُوّرت محركات المحور الرأسي في الأصل لجزازات العشب الدوارة، ولكن حجم هذا السوق الكبير شجع على توفير محركات رخيصة، وهي تُستخدم الآن أيضًا لأغراض أخرى مثل المولدات الكهربائية.

المصنعين

كانت أكبر أربع شركات مصنعة للمحركات الصغيرة لمعدات الطاقة في عام 2019 هي بريغز آند ستراتون ، وهوندا ، وكاواساكي ، وكوهلر . ومن بين الشركات الكبرى الأخرى: كوبوتا ، وياماها، وليكويد كومبشن تكنولوجي. [ 20 ]

ستظل هذه الشركات المصنعة هي أكبر أربع شركات مصنعة في عام 2026. [ 21 ]

الإصلاحات/الصيانة

على الرغم من أن مؤسسات التعليم التجاري غالباً ما تروج لها كوظيفة مستقلة، إلا أنها قد تكون أيضاً مهارة يستخدمها الشخص كجزء من وظيفة أكبر، مثل ميكانيكي السيارات أو الآلات الزراعية . يجب اتخاذ احتياطات سلامة متنوعة عند العمل على المحركات الصغيرة. [ 22 ]

تشمل الصيانة الوقائية الشائعة الحفاظ على مستويات الزيت وسائل التبريد ضمن المعدلات المطلوبة، وتنظيف فلتر الهواء، والتأكد من صلاحية الوقود، وتنظيف المعدات بعد الاستخدام (خاصةً معدات العناية بالعشب نظرًا لتراكم قصاصات العشب). تُفصّل جداول الصيانة وإجراءات التشغيل وإجراءات السلامة في دليل المالك، وتختلف هذه الإجراءات باختلاف الشركة المصنعة وطراز المحرك ونوع المعدات. [ 23 ] [ 24 ]

الانبعاثات

تُصدر المحركات الصغيرة، نظرًا لتصميمها البسيط وافتقارها لأنظمة التحكم في الانبعاثات الموجودة في المحركات الأكبر حجمًا، كميات كبيرة من ملوثات الهواء ، لا سيما المركبات العضوية المتطايرة وأول أكسيد الكربون الناتج عن الاحتراق غير الكامل للوقود. وتُعرف عملية التنظيف الداخلي للمحركات الصغيرة باسم "التنظيف بالغازات"، حيث يساعد فرق الضغط، عند تداخل صمامات السحب والعادم، على سحب الهواء النظيف إلى داخل الأسطوانة أثناء انبعاث غازات العادم. [ 25 ] وتؤدي كفاءة التنظيف بالغازات العالية (تقليل فقد الغازات) في المحركات الصغيرة إلى خفض كمية الانبعاثات الضارة المنبعثة من العادم، نظرًا لانخفاض كمية الوقود غير المحترق المنبعث. [ 26 ] وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 10% من تلوث أول أكسيد الكربون في الولايات المتحدة عام 2011 كان مصدره المحركات الصغيرة. [ 27 ]

رداً على ذلك، فرضت بعض الولايات القضائية، ولا سيما ولاية كاليفورنيا الأمريكية، لوائح انبعاثات أكثر صرامة للمحركات الصغيرة. وفي عام 2021، حظرت كاليفورنيا فعلياً بيع المحركات الصغيرة المستخدمة في معدات الحدائق اعتباراً من 1 يناير 2024. [ 28 ]

البديل الرئيسي للمحركات الصغيرة هو استخدام المحركات الكهربائية التي تعمل ببطاريات قابلة لإعادة الشحن .

انظر أيضاً

مراجع

  1. كورت واين؛ جيه إتش بيشوب (1991). دليل إصلاح المحركات الصغيرة . هاينز . رقم ISBN 1-85010-755-6.
  2. 1 2 "دليل شراء المناشير الآلية" . www.chainsawjournal.com . 28 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  3. "كيف تعمل محركات الشوطين" . www.howstuffworks.com . 1 أبريل 2000. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  4. "محرك ثنائي الأشواط أخف وزنًا وأفضل وأكثر كفاءة" . مجلة Popular Mechanics . 3 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  5. بوتيرا، سي. (2004). "تلوث الهواء: معضلة محركات الأشواط الثنائية في آسيا" . منظورات الصحة البيئية . 112 (11): A613. doi : 10.1289/ehp.112-a613a . PMC 1247506. PMID 15309754 .  
  6. "كيف تعمل محركات الشوطين" . www.howstuffworks.com . 1 أبريل 2000. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2019 .
  7. محركات الديزل أحادية الأسطوانة
  8. 1 2 "محركات ثنائية الأشواط ورباعية الأشواط" . مركز الزراعة بجامعة ولاية لويزيانا . 11 يناير 2016. تاريخ الاسترجاع: 8 أبريل 2026 .
  9. "ما هو محرك رباعي الأشواط؟ - شركة ليو باور" . www.liyupower.com . تاريخ الاسترجاع: 8 أبريل 2026 .
  10. "الآن يمكنك 'جز العشب' باستخدام مفصل وانكل!" مجلة العلوم الشعبية ، يوليو 1973، صفحة 18
  11. 1 2 "كيف يعمل المغناطيس؟" . www.howstuffworks.com . 8 مايو 2000. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  12. "كيفية اختبار وإصلاح مشاكل نظام الإشعال؟" . www.briggsandstratton.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  13. "تاريخ محرك التشغيل" . www.crankshift.com . 1 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  14. "كنت تسأل: بادئات التشغيل الاندفاعية" . www.classicmotorcycle.co.uk . 26 مايو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  15. "فهم مبدأ عمل السيارة ذات الغشاء والمشاكل الشائعة فيها" . متجر هيبا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أبريل 2026 .
  16. "محرك ديزل صغير من سلسلة B، محرك أحادي الأسطوانة" . www.hatz-diesel.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2019 .
  17. "محرك هوندا GX160" . هوندا.
  18. ماكيلفي، ستيف (13 يوليو 2012). "نقد لتصميم محرك "فلاتهيد" أو محرك الصمامات الجانبية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أبريل 2026 .
  19. "محرك GC160 رباعي الأشواط - الميزات والمواصفات ومعلومات الطراز" . www.honda.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يوليو 2019 .
  20. "دراسة شاملة لصناعة المحركات الصغيرة" . دليل جز العشب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يونيو 2022 .
  21. "حجم سوق محركات الغاز الصغيرة وحصتها وتقرير الصناعة، 2031" . موردور إنتليجنس . 29 يناير 2026. تاريخ الاسترجاع: 8 أبريل 2026 .
  22. "ملاحظات حول استكشاف أعطال وإصلاح محركات البنزين الصغيرة وجزّازات العشب الدوارة" . www.repairfaq.org . تاريخ الاطلاع: 10 أغسطس 2019 .
  23. "فحص وإصلاح المحركات الصغيرة" . جريت سيركل يو إس . 11-09-2025 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-04-2026 .
  24. برايم سورس (2021-07-09). "5 طرق لإطالة عمر محركاتك الصغيرة" . برايم سورس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2026-04-08 .
  25. مارين بابليك. "ما هو التنظيف: طرق في محركات ثنائية ورباعية الأشواط" . مارين بابليك . تم الاسترجاع في 2026-04-08 .
  26. يو، هونغليانغ؛ غاو، جيانكون؛ تشانغ، بنغ؛ هان، فانغ جون؛ يانغ، تشيتشنغ؛ تسوي، بين (9 يوليو 2024). "تأثير حالة هواء الكسح على أداء الاحتراق والانبعاثات لمحرك بحري ثنائي الأشواط يعمل بالوقود المزدوج" . التقارير العلمية . 14 (1): 15776. doi : 10.1038/s41598-024-66826-z . ISSN 2045-2322 . 
  27. بانكس، جيمي ل؛ ماكونيل، روبرت (16 أبريل 2015). "الانبعاثات الوطنية من معدات الحدائق والمروج" (ملف PDF) . وكالة حماية البيئة - عبر مؤتمر جرد الانبعاثات الدولي لعام 2016، سان دييغو.
  28. "تعديلات عام 2021 على لوائح محركات الطرق الوعرة الصغيرة | مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا" . ww2.arb.ca.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أبريل 2024 .