قدمت شركة سوبارو براءة اختراع الى مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة . تهدف براءة اختراع سوبارو إلى إطالة عمر محرك الاحتراق من خلال نهج بديل للإشعال المسبق للغرفة. ولمزيد من المعلومات فإن الإشعال المسبق للغرفة هو في الأساس وسيلة لإشعال خليط الهواء والوقود في غرفة صغيرة ثم طرد المزيج المشتعل إلى غرفة الاحتراق التقليدية، وبالتالي ضمان حرق أنظف وأكثر شمولاً.
في كثير من الأحيان، يتم تحقيق الإشعال المسبق باستخدام حاقن وقود واحد لكل أسطوانة وغرفة انتظار تحتوي على شمعة إشعال إضافية أو العكس، حيث يظهر حاقنان لكل أسطوانة مع شمعة شرارة واحدة. لكن سوبارو تتخذ نهجا مختلفا مع ما تسميه غرفة “الاحتراق الفرعي”. تسمح هذه الطريقة لسوبارو باستخدام شمعة إشعال واحدة وحاقن واحد.
براءة اختراع الاشعال المسبق من سوبارو
تشير SUBARU إلى أن إجراء التشغيل البارد النموذجي لمحرك الاحتراق الداخلي يرى تأخر توقيت الإشعال قليلاً في محاولة لتسخين المحول (المحولات) الحفاز مسبقًا في نظام العادم. تساعد الشحنة على نشر خليط الوقود والهواء بدقة، وبالتالي تقليل أكاسيد النيتروجين، ولكن هذا ينفث الكثير من الوقود، وعادة ما يتم إهدار نسبة كبيرة منه.
ونظرًا لأن جدران غرفة الاحتراق باردة، فمن المحتمل أن يلتصق هذا الوقود الإضافي بها، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة كثافة الوقود وربما زيادة الهيدروكربونات. تهدف التقنية الجديدة إلى منح محرك التسخين دورة احتراق أكثر كفاءة، وعندما يكون كل شيء في درجة حرارة كافية، يتم اعتماد عملية إشعال بديلة.
البعد التقني لابتكار سوبارو
يوضح تصميم SUBARU للابتكار الجديد أن الحجرة المسبقة محاذية في وسط الأسطوانة، وهي أقرب إلى المنتصف من منافذ صمام العادم أو صمام السحب. يحتوي قسم ما قبل الحجرة هذا على شمعة الإشعال، مع وجود ثقب صغير أمام القطب مباشرة وفتحة أخرى حول جزء القبة النصف كروية من الحجرة. في الأعلى، يتم تغذية قناة أكبر عن طريق حاقن الهواء. يعد هذا المكون أمرًا بالغ الأهمية لفعالية تصميم سوبارو.
أثناء شوط الضغط، يتم حقن الهواء في الحجرة الأولية. بمجرد أن تبدأ هذه العملية وقبل أن تنتهي، يتم حقن الوقود في غرفة الاحتراق التقليدية قبل قسم الغرفة المسبقة مباشرةً. خلال هذه العملية، يقوم مشعب السحب التقليدي وجسم الخانق أيضًا بامتصاص الهواء، مما يعني أن هناك هواءًا أكثر من اللازم لحرق نظيف.
حقن الهواء وحماية الأسطوانة
وتتصور سوبارو استخدام هذا الهواء المحقون لحماية جدران الأسطوانة. يخرج الهواء الذي يتم حقنه في الغرفة المسبقة من خلال الفتحات المذكورة أعلاه في منطقة القبة، مما يخلق تأثيرًا دوارًا. يخلق هذا الهواء المتدفق طبقة من الحماية على الجدران، مما يمنع الوقود من الالتصاق. يؤدي هذا التأثير الذي يأخذ شكل الدوامة إلى إنشاء حقن هواء طبقي (وليس وقود). تكمن المشكلة في ذلك في أنه على الرغم من أن مزيج الوقود أصغر حجمًا، إلا أن إشعاله لأول مرة يصبح أكثر صعوبة.
الحل هو حقن كمية صغيرة من الوقود الإضافي في غرفة الاحتراق الرئيسية أثناء شوط القدرة مباشرة بعد وصول المكبس إلى أعلى مركز ميت. من الواضح أن هذا سيكون وقودًا أقل بكثير مما يتطلبه تسلسل البداية الباردة التقليدي. بمجرد أن تصبح جدران غرفة الاحتراق دافئة، ليست هناك حاجة لحمايتها بطبقة من الهواء. ولذلك، ليست هناك حاجة لتشغيل حاقن الهواء لفترة أطول، ويمكن أيضًا إيقاف إمداد الوقود الإضافي.
احتمالية الانتاج
كل ما تقدم يعتبر تلخيص لفكرة التكنولوجيا وتبسيطها كثيرًا، وبالرجوع لوثائق براءة الاختراع يمكن معرفة مزيد من المعلومات . أولا : مع تعديل الضوء، يمكن تكييف نظام حقن الهواء هذا لزيادة الأداء، وتبدو الأفكار بسيطة بما يكفي لتحقيقها، وما لم يكن نظام حقن الهواء معقدًا بلا داع، فإننا لا نرى سببًا واضحًا يجعل هذه التقنية لا تستحق المتابعة؛ وتسعى بورش وأودي وفورد إلى تحقيق الاحتراق الأنظف على نفس المنوال .
مستقبل محركات الاحتراق مع ابتكار SUBARU
لقد تم تأجيل المواعيد العالمية – خاصة الأوروبية – حول التوقف عن انتاج محركات الاحتراق عدة مرات، ويبدو أن محرك الاحتراق قد يعيش لفترة طويلة قادمة. ومع أخذ ذلك في الاعتبار، فمن المنطقي أن نجد طريقة أخرى للحد من الانبعاثات الضارة. على الرغم من أن سوبارو تصف محركًا يعمل بالبنزين، إلا أن براءة الاختراع تشير إلى أن أنواع الوقود والمحركات الأخرى ستستفيد بالتأكيد من هذا التطور. وبالتالي، فمن المؤكد أن هذه التقنية ستظهر في سيارة سوبارو فورستر القريبة قريبا جدا…