ما هي محركات الشوطين وأهم المعلومات عنها

كانت الدراجات النارية المزودة محركات الشوطين من أكثر الأنواع انتشارا منذ بدايات القرن العشرين، وذلك بفضل بساطة تصميمها وخفة وزنها وسهولة صيانتها، ورغم أن هذا النوع من المحركات قد تراجع استخدامه في السنوات الأخيرة لصالح المحركات رباعية الأشواط، ما تزال العديد من الشركات العالمية تعمل على تطوير محركات الشوطين لتلائم معايير الانبعاثات الحديثة وتستمر في أداء دورها في عالم الدراجات الخفيفة والرياضية، لذلك سوف نطلعكم على  اهم معلومات عنها خلال السطور التالية.

ما هو محركات الشوطين؟

يعود تاريخ ظهور محرك الشوطين إلى عام 1879 عندما قدم المهندس الأسكتلندي دوغالد كليرك أول تصميم له، ثم كارل بنز الذي أجرى تجارب عديدة عليه لتطويره،

وقد أصبحت هذه المحركات لاحقا محرك أساسي في موديلات عديدة من الدراجات النارية الصغيرة والخفيفة نظرا لبساطتها وسهولة تصنيعها وانخفاض تكلفتها، ورغم منافسة المحركات رباعية الأشواط لها، ما زال محرك الشوطين مفضلا لدى الكثيرين بفضل وزنه الخفيف واستجابته السريعة.

آلية العمل في المحرك محركات الشوطين

يعتبر محرك الشوطين واحد من أبسط المحركات احتراقا من حيث التصميم وآلية التشغيل، إذ يعتمد على دمج مراحل السحب والضغط والاحتراق والعادم في خطوتين فقط، مما يمنحه سرعة استجابة أعلى وقدرة أكبر مقارنة بالمحركات رباعية الأشواط، ورغم بساطته فإن طريقة عمله تعتمد على تزامن دقيق بين حركة المكبس وفتح وإغلاق المنافذ.

آلية العمل في المحرك محركات الشوطين:

 شوط الهبوط:

• عند وصول المكبس إلى أعلى نقطة، تطلق شمعة الإشعال شرارة تشعل خليط الوقود والهواء.
• يحدث الانفجار الذي يدفع المكبس للأسفل بقوة.
• أثناء هبوط المكبس، يفتح منفذ العادم فتخرج غازات الاحتراق الساخنة.
• بعدها تفتح فتحات النقل، فيدخل خليط جديد ليحلّ محل الغازات المحترقة.

شوط الصعود:

• يبدأ المكبس بالصعود مرة أخرى، فتُغلق جميع المنافذ.
• يتم ضغط الخليط الجديد داخل غرفة الاحتراق تدريجيا.
• مع وصول المكبس إلى أعلى نقطة، يصبح الخليط مضغوطا وجاهز للاشتعال، لتبدأ دورة جديدة من شوطين فقط.

مكونات المحرك محركات الشوطين

يعتمد محرك الشوطين في عمله على مجموعة من الأجزاء الميكانيكية المتكاملة التي تتعاون لإتمام دورة الاحتراق في أقل عدد من الأشواط، ورغم بساطة تصميمه مقارنة بالمحركات رباعية الأشواط، إلا أن كل جزء فيه يؤدي دور دقيق يضمن سرعة الدورة وقوة الأداء التي يتميز بها هذا النوع من المحركات، وتنقسم مكوناته الأساسية إلى ثلاثة أقسام رئيسية تشمل الجزء العلوي، والجزء السفلي، والأنظمة المساعدة.

مكونات المحرك محركات الشوطين:

الجزء العلوي:

• الأسطوانة.
• رأس الأسطوانة.
• المكبس.
• حلقات المكبس.
• شمعة الإشعال.

الجزء السفلي:

• علبة المرافق.
• ذراع التوصيل.
• عمود المرفق.

الأنظمة المساعدة:

• المكربن لتنظيم خليط الهواء والوقود.
• نظام الإشعال.
• نظام العادم.

تطور محركات الشوطين

بالرغم من شهرة محركات الشوطين وبساطة تصميمها التقليدي، فإنها لم تتوقف عند حدودها الأولى، بل شهدت تطور ملحوظ مع تقدم التكنولوجيا وظهور متطلبات أداء أعلى وانبعاثات أقل، ولتحسين كفاءة التشغيل وزيادة القوة وعزم الدوران، لجأت الشركات المصنعة إلى إضافة أنظمة ذكية تتحكم في تدفق الهواء والعادم داخل المحرك.

تطور محركات الشوطين:

صمام القدرة:

يركب صمام القدرة عند منفذ العادم ليقوم بتنظيم كمية الغازات الخارجة وفقا لسرعة المحرك، مما ينعكس بشكل مباشر على أداء الدراجة، إذ يساهم في تحسين التسارع، وزيادة العزم عند السرعات المنخفضة والمتوسطة، إضافة إلى جعل استجابة الخانق أكثر سلاسة وثبات أثناء القيادة.

صمام القصب:

يركب عند مدخل السحب ويسمح بمرور الهواء للمحرك في اتجاه واحد فقط، مما يزيد من كفاءة السحب ويمنع عودة الخليط للخلف.

الفرق بين محرك ثنائي الأشواط ورباعي الأشواط

قبل الاختيار بين نوعي المحركات، من المهم فهم الفروق الجوهرية بين محركات الشوطين والمحرك رباعي الأشواط، حيث يختلف كل منهما في طريقة التشغيل، ومستوى الأداء، واستهلاك الوقود، ومتطلبات الصيانة، ويؤثر هذا الاختلاف بشكل مباشر على استخدام المحرك، سواء في الدراجات النارية أو المعدات المختلفة، مما يجعل المقارنة بينهما ضرورية لتحديد الأنسب حسب طبيعة الاستخدام والاحتياجات العملية.

الفرق بين محرك ثنائي الأشواط ورباعي الأشواط:

محركات الشوطين:

• طاقة أعلى بالنسبة لحجم المحرك.
• وزن أخف.
• صيانة أبسط.
•  استهلاك أكبر للوقود.
•  انبعاثات أعلى.
•  تسخين أسرع.

محركات الأربع أشواط:

•  أكثر هدوء وأقل اهتزازا.
•  استهلاك أقل للوقود.
•  انبعاثات أقل.
•  لا تحتاج لخلط الزيت بالبنزين.
•  أثقل وزنا.
•  تكلفة أعلى.
•  تصميم أكثر تعقيد.

هل ما زالت محركات الشوطين مستخدمة اليوم؟

بالرغم أن محركات الشوطين شهدت تراجع ملحوظ في الاستخدام خلال السنوات الأخيرة نتيجة تشديد قوانين الانبعاثات وتقليل التأثير البيئي، إلا أنها لا تزال تحتفظ بمكانتها في العديد من التطبيقات العملية، فهي مستخدمة بشكل واسع في الدراجات النارية الخفيفة، وكذلك في الدراجات الرياضية المخصصة للهواة، نظرا لخفة وزنها وارتفاع قدرتها الإنتاجية بالنسبة لحجمها الصغير، كما تعتمد عليها بعض معدات الحدائق مثل المناشير الكهربائية وأجهزة نفخ الأوراق لما توفره من أداء قوي مع سهولة التشغيل والصيانة.

إضافة إلى استخدامها في بعض محركات القوارب الصغيرة التي تحتاج إلى قوة عالية ومرونة في التشغيل،  يعود استمرار استخدام هذه المحركات إلى مزاياها الفريدة، التي تشمل القدرة العالية مقارنة بوزنها، وسهولة الإصلاح، وبساطة التصميم، مما يجعلها خيار مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة وكفاءة مع سهولة التعامل والتشغيل.

تزييت محركات ثنائي الأشطاب

تستخدم محركات الشوطين نظام تزييت فريد يعرف بالتزييت الكامل الفقد، حيث يتم خلط الزيت بالوقود لتوفير الطاقة وضمان تزييت الأجزاء الحيوية للمحرك، فعند مرور هذا الخليط عبر مجرى السحب داخل الأسطوانة، يقوم بتشحيم مكونات المحرك الأساسية مثل عمود المرفق، وقضبان التوصيل، وجدران الأسطوانة، مما يحافظ على سلاسة الحركة ويقلل من الاحتكاك.

تختلف طرق التزييت بحسب نوع المحرك، فبعض محركات الشوطين يتم حقن الزيت مباشرة داخل المحرك ليختلط بالوقود، بينما تتطلب المحركات ذات نظام الخلط المسبق مزج الزيت بالوقود قبل وضعه في خزان الوقود، ومع أن محركات الشوطين غالبا تتعرض لتآكل أسرع مقارنة بمحركات الأربع أشواط بسبب عدم وجود مصدر تزييت مستقل، إلا أن استخدام زيت عالي الجودة مخصص لهذه المحركات يساهم بشكل كبير في تقليل التآكل وإطالة عمر المحرك.