كيف يعمل محرك الهايبرد
كيف يعمل محرك الهايبرد
كيف يعمل محرك الهايبرد؟ ما هو الفرق بين السيارة التي تعمل بالبنزين والسيارة الهايبرد؟ يعمل المحرك في السيارة الهايبرد تمامًا مثل محرك البنزين، يُحقن الوقود عبر غرفة الإحتراق في المحرك حيث يختلط مع الهواء، يتم بعد ذلك إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة شمعة إحتراق تعمل على تشغيل المحرك.
ماذا يعني الهايبرد؟
بالتعريف فإن هذا المصطلح يشير إلى إرتباط بين عنصرين لهما طبيعة مختلفة ومتميزة للغاية، يتمثل الإختلاف الرئيسي في أنه بالإضافة إلى محرك الإحتراق الداخلي يتم توفير الطاقة أيضًا بواسطة محرك كهربائي وبطارية، تعمل التكنولوجيا بعد ذلك على تحسين أنظمة السيارة لإستخدام البنزين والكهرباء معًا أثناء القيادة.
تستخدم السيارة الهايبرد نوعين من المحركات: محرك حراري ومحرك كهربائي، خلال الرحلة ستأتي الحركة على التوالي من الطاقة الكهربائية (من المحرك الكهربائي)، والطاقة الهايبرد (من كلا النوعين من المحركات في وقت واحد) ومن الطاقة الحرارية (من محرك البنزين فقط)، بمعنى آخر تستخدم السيارة ثلاثة أنواع من الجر: كهربائي، المحرك الكهربائي فقط هو الذي يقود حركة العجلات ويضمن حركة السيارة، هايبرد: يتدخل خلاله محرك البنزين لدعم المحرك الكهربائي، حراري: يستخدم فقط محرك البنزين.
السيارة الهايبرد هي أولاً وقبل كل شيء سيارة تعمل على حماية البيئة من خلال تقليل إستهلاك الوقود وإنبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالسيارات ذات محركات الإحتراق الداخلي (البنزين)، أيضًا يعطي إمكانية الإستفادة من محرك كهربائي نظيف وصامت ومحرك حراري قوي ومستقل يوفر الوقود يقلل من إنبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
العناصر الرئيسية التي يتكون منها محرك الهايبرد
تجتمع أربعة عناصر أساسية من الحوسبة والميكانيكا معًا لتشكيل المحرك الهايبرد وهي:
- كمبيوتر السيارة الهايبرد، الكمبيوتر بمثابة الحكم فهو يعرف من أين تأتي الطاقة (الحرارية والكهربائية) وكمياتها وأين يجب توزيعها في جميع الأوقات، يحلل الكمبيوتر ما يطلبه السائق وأسلوب قيادته والطاقة المتاحة في أي وقت، وبالتالي فهو يحسن إستخدام المحرك الحراري مما يجعل من الممكن تقليل إستهلاك الوقود، بإختصار سيقوم الكمبيوتر بإجراء تحليلات منتظمة ودقيقة للغاية لتحديد التسلسل بين محرك الإحتراق والمحرك الكهربائي.
- البطاريات، نظام البطارية هو مولد الكهرباء المنتجة حيث يخزن نظام البطارية الكهرباء المنتجة ويعيد توزيعها على المحرك الكهربائي، ولكن أيضًا لمعدات السيارات مثل الإضاءة أو النظام الكهربائي للنوافذ أو لوحة القيادة إنها تدوم من حيث المبدأ طوال عمر السيارة ولا يتم توصيلها أبدًا بالشبكة الخارجية إلا في حالة الهايبرد القابل لإعادة الشحن.
- المحرك الكهربائي، يساهم المحرك الكهربائي في تشغيلها بسرعة منخفضة خلال كل مرحلة من مراحل الكبح والتباطؤ، تستعيد الوحدة الكهربائية الطاقة الحركية، سيتم تحويل هذا بعد ذلك إلى طاقة كهربائية وإعادة شحن البطارية.
- المحرك الحراري، يوفر المحرك الحراري المتصل أيضًا بعجلات القيادة معظم الحركة في سرعة الإنطلاق كما أنه يساعد على إعادة شحن البطاريات، يتولى محرك الإحتراق الداخلي المسؤولية عن المحرك الكهربائي عند تجاوز مستوى استقلالية البطارية أو عند القيادة بسرعة الإنطلاق.
أنواع السيارات الهايبرد
هناك 4 فئات من السيارات الهايبرد مجمعة تحت شعار عائلتين كبيرتين:
تشتمل عائلة السيارات الهايبرد “الكلاسيكية” على:
- السيارة الهايبرد الصغيرة (MHEV)
- السيارة الهايبرد الخفيفة، يعمل الهايبرد الخفيف مع التنشيط الدائم لمحرك البنزين ويعمل المحرك الكهربائي كدعم عرضي، يمكن أن يكون النقل من محرك إلى آخر يدويًا أو آليًا كما هو الحال في معظم الحالات، في الواقع يتم تشغيل نظام التناوب هذا تلقائيًا وإدارته بواسطة الكمبيوتر ومع ذلك يتوفر للسائق أيضًا خيار تحديد وضع الجر الكهربائي يدويًا إذا كان مستوى الشحن يسمح بذلك، هذه السيارات مزودة بمحرك إحتراق ومحرك كهربائي صغير، لا يمكن التشغيل بالكهرباء بالكامل لأن الكتلة الكهربائية تلعب دورًا داعمًا لمحرك الإحتراق فقط.
- الهايبرد الكاملة، غير القابلة لإعادة الشحن بنسبة 100٪، يتميز ببطارية ذات سعة أكبر من الهايبرد الخفيفة، وبالتالي فإن الهايبرد الكلي يسمح بالقيادة الكهربائية بنسبة 100٪ بسرعة منخفضة وعلى مسافات قصيرة، يسمح للسيارة بالعمل بإستخدام إحتياطي الطاقة المخزن فقط، لا يمكن إعادة شحن هذا النوع من السيارات، يتم إعادة شحن البطارية تلقائيًا أثناء التشغيل بفضل محرك الإحتراق الداخلي وأثناء مراحل الكبح، داخل المحرك الهايبرد الكامل يمكن للمحركين التدخل في وقت واحد أو بشكل منفصل ثم يتم تقليل إستهلاك الوقود على النحو الأمثل، عند السرعة العالية التي تزيد عمومًا عن 50 كم/ ساعة لا تكون سعة البطارية كافية.
العائلة الثانية هي السيارات الهايبرد القابلة لإعادة الشحن والتي تتكون من الهايبرد الموصولة بالكهرباء، وبالتالي تختلف حركتها، ونوع نقلها، وطريقة إعادة شحنها، وإستهلاكها، وكذلك تأثيرها البيئي.
السيارة الكهربائية التي تعمل بالكهرباء (PHEV) Plug-in Hybrid أو يُطلق عليه أيضًا اسم السيارة الهايبرد القابلة لإعادة الشحن، تشتمل هذه التقنية على بطارية ذات سعة أكبر من السيارات الهايبرد التقليدية، والتي يمكن إعادة شحنها مباشرة مثل السيارة الكهربائية، وبالتالي يتوفر للسائق خيار إعادة شحن بطارية السيارة بإستخدام مقبس محلي أو محطة شحن خارجية، يعتمد وقت الشحن على قوة محطة الشحن المستخدمة، يمكن أن يستغرق الشحن في أي مكان من بضع دقائق إلى عدة ساعات وبالتالي يمكن للبطاريات الأكبر حجمًا تخزين المزيد من الكهرباء وبالتالي فإن الهايبرد المزود بالكهرباء يجعل من الممكن الإستمتاع بمدى يتراوح بشكل عام بين 20 و 60 كم، وبالتالي عندما تكون البطارية فارغة تمامًا يتولى محرك الإحتراق الداخلي زمام القيادة لمواصلة دفع السيارة، يمثل الهايبرد المزود بالكهرباء إنتقالًا إلى السيارة الكهربائية بنسبة 100٪، يمكن القيادة في الوضع الكهربائي بالكامل حتى حوالي 130 كم/ ساعة.
الفرق بين الهايبرد الكلاسيكي و المجهز بالكهرباء
- قدرة البطارية، تحتوي السيارة الهايبرد بالكامل على بطارية بسعة حوالي 1 كيلو واط في الساعة بينما تبلغ قدرة السيارة الهايبرد الموصولة بالكهرباء ما بين 8 و 12 كيلو واط في الساعة، علاوة على ذلك خلال مرحلة التسارع يأخذ محرك الإحتراق الداخلي المهمة من 40 كم/ ساعة للمركبة الهايبرد التقليدية، في حين أن المحرك الحراري لا يعمل إلا إذا تم تجاوز سرعة 120 أو 130 كم/ ساعة، لاحظ أنه في الحالة الثانية تحتوي البطارية على شحنة كافية.
- طريقة الشحن، في الكلاسيكي يكون الدفع الكهربائي بالكامل بدون إستخدام محرك إحتراق، ممكنًا فقط لمسافة تزيد عن 3 أو 4 كم، بالإضافة إلى ذلك يوجد محرك كهربائي لتخفيف محرك البنزين، لا تحتاج السيارة الهايبرد التقليدية إلى التوصيل حيث يتم توفير قوتها بواسطة محرك إحتراق داخلي تقليدي وبطارية كهربائية يعاد شحنها عن طريق الكبح المتجدد، من ناحية أخرى تسمح البطارية الأكبر في السيارة الهايبرد الموصولة بالكهرباء بالسفر لمسافة أطول تصل إلى 60 كم، توفر إعادة الشحن بإستخدام مصدر طاقة كهربائية خارجي استقلالية كهربائية إضافية لتلك الخاصة بمحرك الإحتراق الداخلي.
- مراحل الكبح، في الواقع في سيارة هايبرد كلاسيكية ستتم إعادة شحن البطارية عند الفرامل، في هذه الحالة يعمل المحرك الكهربائي كمولد يمد البطارية وهذا ما يسمى الكبح المتجدد، في حين أن الهايبرد القابل لإعادة الشحن لا يشمل هذا الإحتمال، عندما تكون بطاريتك فارغة فإن الطريقة الوحيدة لإعادة شحنها هي توصيلها، هذا الإختلاف مهم لأنه يفسر لماذا في رحلة طويلة يستهلك الهايبرد الكلاسيكي أقل من الهايبرد المجهز بالكهرباء. على الرغم من أن السيارة الهايبرد الكلاسيكية لا يمكنها العمل على الطاقة الكهربائية بالكامل مثل السيارة الموصولة بالكهرباء، إلا أنه يمكن إعادة شحن بطاريتها أثناء القيادة وبالتالي يمكنك إستخدام التشغيل الكهربائي عدة مرات.
وفي النهاية ومن خلال موقع المقالات العربية، نكون قد تحدثنا عن كيف يعمل محرك الهايبرد، ماذا يعني الهايبرد؟ العناصر الرئيسية التي يتكون منها محرك الهايبرد، أنواع السيارات الهايبرد، الفرق بين الهايبرد الكلاسيكي و المجهز بالكهرباء.