المفاهيم الأساسية لأنظمة تزييت محركات السيارات
يُعدّ نظام التزييت من أهم الأنظمة في محرك السيارة. فبدون التزييت السليم، ستتعرض مكونات المحرك لاحتكاك مفرط، وارتفاع في درجات الحرارة، وتآكل سريع، بل وقد تتعطل تمامًا، كالتوقف المفاجئ. ولا يقتصر التزييت على مجرد "جعل المحرك زلقًا"، بل يشمل سلسلة من الوظائف المهمة: تقليل الاحتكاك، والتبريد، والتنظيف، ومنع التآكل، والمساعدة في الحفاظ على سلامة موانع التسرب في مناطق محددة. تتناول هذه المقالة المفاهيم الأساسية لأنظمة تزييت محركات السيارات، بدءًا من مبادئ عملها، ومكوناتها الرئيسية، وأنواعها، وصولًا إلى صيانتها الأساسية.
1. تعريف نظام التشحيم والغرض منه
التشحيم هو عملية وضع طبقة من الزيت بين سطحين معدنيين يتحركان حركة نسبية. تشكل طبقة الزيت غشاءً يفصل بين السطحين، مما يقلل من الاحتكاك المباشر بينهما. في محرك الاحتراق الداخلي، تتحرك مكونات مثل عمود المرفق، والمحامل، وعمود الكامات، والمكابس، وجدران الأسطوانات بسرعة كبيرة وتتعرض لأحمال عالية؛ هذه الظروف تجعل التشحيم ضرورة حتمية.
تشمل الأهداف الرئيسية لنظام التشحيم ما يلي:
1. يقلل الاحتكاك والتآكل عن طريق تكوين طبقة زيتية.
2. تبريد المكونات عن طريق نقل الحرارة من منطقة الاحتكاك إلى حوض الزيت أو من خلال مبرد الزيت.
3. ينظف الأوساخ عن طريق نقل جزيئات الاحتكاك والسخام والملوثات إلى فلتر الزيت.
4. يمنع الصدأ والتآكل لأن الزيت يشكل طبقة واقية ويحتوي على إضافات مضادة للتآكل.
5. يحسن الإحكام، وخاصة على جدار الأسطوانة وحلقة المكبس، مما يساعد على الحفاظ على الضغط.
6. يقلل الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن التصادمات الدقيقة بين المكونات.
2. المبدأ الأساسي للتشحيم: طبقة الزيت
من الناحية النظرية، تعمل عملية التزييت عن طريق تكوين طبقة زيتية بين سطحين. وهناك عدة أنظمة للتزييت:
– التشحيم الحدودي: طبقة رقيقة جداً من الزيت، تتكون أثناء بدء التشغيل البارد أو الأحمال العالية. وتلعب إضافات مقاومة التآكل (مثل ZDDP) دوراً هاماً.
– التشحيم المختلط: يتم دعم جزء من الحمل بواسطة طبقة الزيت، بينما لا يزال البعض الآخر على اتصال دقيق.
– التشحيم الهيدروديناميكي: تكون طبقة الزيت سميكة للغاية، حيث يفصل الزيت الأسطح تمامًا. يحدث هذا غالبًا في محامل عمود المرفق عندما يعمل المحرك بثبات.
– الهيدروديناميكي المرن (EHL): شائع في تلامس البكرات/التروس، ويتشكل الغشاء عن طريق الضغط العالي جدًا والتشوه المرن للسطح.
في المحركات، يتمثل الهدف في الحفاظ على ظروف شبه هيدروديناميكية في المحامل ومناطق الاحتكاك الحرجة. ومع ذلك، أثناء بدء التشغيل والإيقاف، يصبح التزييت الحدودي أمرًا لا مفر منه. لذلك، تُعد جودة الزيت ونظام إمداد الزيت عنصرين حاسمين.
3. المكونات الرئيسية لنظام تزييت المحرك
على الرغم من اختلاف تصميمات المحركات، إلا أن المكونات الأساسية لنظام التشحيم تشمل عمومًا ما يلي:
أ) حوض الزيت (حوض الزيت)
يعمل حوض الزيت كمستودع يتجمع فيه الزيت عند عودته من الدورة. وهنا يتم تبريد الزيت بشكل طبيعي بواسطة تدفق الهواء حول علبة المرافق. كما يتجمع في حوض الزيت كمية محدودة من الرواسب.
ب) مضخة الزيت
تتمثل وظيفة مضخة الزيت في تدوير الزيت من حوض الزيت إلى جميع أجزاء المحرك بضغط ومعدل تدفق محددين. تشمل أنواع المضخات الشائعة ما يلي:
– مضخة التروس: بسيطة، قوية، واسعة الاستخدام.
– مضخة تروشويد/جيروتور: فعالة وصغيرة الحجم، وشائعة الاستخدام في المحركات الحديثة.
عادة ما يتم تشغيل المضخة بواسطة عمود المرفق أو سلسلة التوقيت أو آلية عمود الكامات.
ج) فلتر الزيت (مصفاة الزيت / شاشة التقاط الزيت)
فلتر خشن على أنبوب سحب المضخة لحجز الشوائب الكبيرة (الرقائق، الحمأة). يختلف عن فلتر الزيت الناعم.
د) فلتر الزيت
تعمل فلاتر الزيت على إزالة الجزيئات الدقيقة قبل دخول الزيت إلى خط الزيت الرئيسي. وتكون الفلاتر الحديثة عادةً من النوع اللولبي أو الخرطوشي. ويحتوي الفلتر عادةً على:
– صمام التجاوز: يفتح عندما يكون الفلتر مسدودًا بحيث يستمر تدفق الزيت (حتى لو لم يتم ترشيحه بشكل مثالي).
– صمام منع الارتداد (في بعض التصاميم): يمنع الزيت من التسرب مرة أخرى عندما يكون المحرك مطفأً، مما يساعد على زيادة ضغط الزيت بسرعة عند بدء التشغيل.
هـ) صمام تخفيف الضغط
يمنع هذا الصمام ارتفاع ضغط الزيت بشكل مفرط. فعندما يتجاوز الضغط الحد المسموح به، يفتح الصمام ويعيد جزءًا من التدفق إلى جانب السحب أو إلى حوض الزيت.
و) صالات النفط والقنوات الداخلية
يُعدّ ممر الزيت "أنبوبًا" داخليًا في الكتلة. المحرك ورأس الأسطوانة الذي يوزع الزيت المضغوط إلى المحامل الرئيسية، ومحامل قضبان التوصيل، وعمود الكامات، وأذرع التأرجح، وبعض آليات التوقيت.
ز) مبرد الزيت – اختياري
في بعض المركبات (المركبات عالية الأداء، أو التي تعمل بالديزل، أو المركبات الثقيلة)، يتم تدوير الزيت من خلال مبرد الزيت للمساعدة في الحفاظ على اللزوجة والاستقرار الحراري.
ح) مستشعر ومؤشر ضغط الزيت
يرسل حساس ضغط الزيت إشارة إلى مؤشر في لوحة العدادات. ويُعدّ ضوء تحذير ضغط الزيت بالغ الأهمية، إذ يضيء عندما ينخفض الضغط عن الحد الآمن.
4. أنواع أنظمة التشحيم
أ) نظام الحوض الرطب
الأكثر شيوعاً في السيارات و دراجة نارية يُخزَّن الزيت يوميًا في حوض أسفل المحرك، ويُضخّ بواسطة مضخة. من مزايا هذه الطريقة بساطتها وانخفاض تكلفتها. أما عيبها، فهو أنه في الظروف القاسية (كالمنعطفات الحادة والقيادة على الطرق الوعرة)، قد ينضب الزيت إذا كان تصميم حوض الزيت والحاجز غير مُحكم.
ب) نظام التصريف الجاف
لا يُخزَّن الزيت في حوض زيت المحرك، بل في خزان منفصل. تقوم مضخة سحب الزيت بسحب الزيت من حوض الزيت وإرساله إلى الخزان، بينما تقوم مضخة ضغط بتزويد المحرك بالزيت. تشمل المزايا تزييتًا أكثر استقرارًا في الظروف القاسية، وإمكانية تركيب المحرك على مستوى منخفض (باستخدام حوض زيت ضحل)، وتحكمًا أفضل في درجة الحرارة. أما العيوب فتتمثل في تعقيد النظام وتكلفته العالية.
5. مسار دوران الزيت العام
يكون تدفق التشحيم في آلة الحوض الرطب بشكل عام كما يلي:
1. يتم سحب الزيت الموجود في حوض الزيت من خلال أنبوب السحب والمصفاة.
2. تقوم مضخة الزيت بدفع الزيت باتجاه الفلتر.
3. يدخل الزيت المصفى إلى المعرض الرئيسي.
4. يتدفق الزيت إلى المحمل الرئيسي لعمود المرفق، ثم عبر التجويف الداخلي لعمود المرفق إلى محمل قضيب المكبس.
5. يرتفع الزيت إلى رأس الأسطوانة لتزييت عمود الكامات، والرافعات، والذراع المتأرجح، أو آليات الصمامات الأخرى.
6. بعض بقع الزيت تتناثر على جدران الأسطوانة وأسفل المكبس.
7. يعود الزيت عبر خط العودة إلى حوض الزيت، حاملاً معه الحرارة والأوساخ.
6. زيت المحرك: اللزوجة والإضافات
يتكون زيت المحرك من عنصرين أساسيين: الزيت الأساسي والمواد المضافة. تشير اللزوجة إلى "سماكة" الزيت. وتوضح معايير SAE، مثل 0W-20 و5W-30 و10W-40، خصائص الزيت عند درجات الحرارة المنخفضة (الرقم قبل حرف W) ودرجات حرارة التشغيل (الرقم بعد حرف W). قد يؤدي الزيت الرقيق جدًا إلى تقليل سماكة طبقة الزيت، بينما قد يؤدي الزيت السميك جدًا إلى إبطاء دوران الزيت، خاصةً عند بدء تشغيل المحرك وهو بارد.
قد تشمل الإضافات في الزيوت الحديثة ما يلي:
- منظف ومشتت: يحافظ على تشتت الأوساخ حتى لا تتشكل رواسب.
– مضاد للتآكل: يحمي أثناء التشحيم الحدودي.
- مضاد للأكسدة: يمنع الزيت من التأكسد بسرعة في درجات الحرارة العالية.
- مُعدِّل الاحتكاك: يقلل الاحتكاك لزيادة الكفاءة.
– مضاد للرغوة: يقلل من تكوين الرغوة التي يمكن أن تتداخل مع الضغط.
– مثبط للتآكل ومخفض لنقطة الانسكاب.
7. المشاكل الشائعة في نظام التشحيم
بعض المشاكل الشائعة:
– انخفاض ضغط الزيت: يمكن أن يكون سببه عدم كفاية الزيت، أو مضخة مهترئة، أو محامل مفكوكة، أو تسريبات داخلية، أو فلتر مسدود.
– تسربات الزيت: من حشية حوض الزيت، أو مانع تسرب عمود المرفق، أو الفلتر غير المحكم، أو غطاء التعبئة.
– يتسخ الزيت بسرعة/تتراكم عليه الرواسب: فترات تغيير الزيت طويلة جدًا، أو يسخن المحرك بشكل مفرط في كثير من الأحيان، أو أن جودة الزيت غير مناسبة.
– رغوة الزيت: مستوى الزيت مرتفع للغاية، أو الزيت غير مناسب، أو دخل الهواء إلى النظام.
تشمل الأعراض التي يجب الانتباه إليها إضاءة مؤشر ضغط الزيت، وضوضاء المحرك الخشنة/الخبط، وارتفاع درجات الحرارة، واستهلاك الزيت المفرط.
8. الصيانة الأساسية لنظام التشحيم
العلاج الأكثر فعالية وبساطة هو:
1. افحص مستوى الزيت بانتظام باستخدام مقياس الزيت عندما تكون السيارة على سطح مستوٍ.
2. قم بتغيير الزيت وفقًا لفترات الشركة المصنعة (بناءً على عدد الأميال أو الوقت).
3. قم بتغيير فلتر الزيت في كل مرة تقوم فيها بتغيير الزيت أو وفقًا للتوصيات.
4. استخدم مواصفات الزيت الموصى بها (SAE و API/ACEA/ILSAC).
5. تحقق من وجود تسريبات وحالة الأختام/الحشيات.
6. تجنب عادة زيادة سرعة المحرك بقوة عندما لا يكون الزيت قد تم تدويره بشكل مثالي، وخاصة أثناء بدء التشغيل البارد.
غطاء
يرتكز المفهوم الأساسي لنظام تزييت محرك السيارة على الحفاظ على طبقة زيت مستقرة بين الأجزاء المتحركة. فمن خلال دوران الزيت المضغوط، والترشيح، وتنظيم الضغط، والتحكم في درجة الحرارة، يُمكّن التزييت المحرك من العمل بكفاءة واستدامة وأمان. ويساعد فهم مكونات نظام التزييت ومبادئ تشغيله المستخدمين والفنيين على تشخيص المشكلات بسرعة أكبر وتحديد الصيانة المناسبة. وباستخدام الزيت المناسب والصيانة الدورية ، يمكن تقليل خطر التآكل المبكر وتلف المحرك بشكل كبير.
