كيف يُعد نظام الصمامات الحُرة ثورة في عالم مُحركات السيارات؟

برغم من هيمنة السيارات الكهربائية على مستقبل عالم السيارات، لم يفقد كثير من محبي السيارات الأمل في تطوير واستخراج كل قطرة قوة من محركات الاحتراق الداخلي العادية، وهو ما أبرزته شركة إنتاج السيارات الفائقة كونيجسيج عندما قدمت نظام الصمامات الحرة الجديد.

كونيجسيج لن تكون الشركة الوحيدة التي ستحاول بث الحياة مرة أخرة في محركات الإحتراق الداخلي، فنرى شركة مازدا تطور محركات سكاي أكتف الجديد مع تقنيات رائعة تساهم على خفض حرق الوقود واستخراج قوة أكبر، كما أكدت بعض الشركات على استمرارها في تطوير وتحسين محركات السيارات القياسية.

يُعد نظام الصمامات الحرة ثورة فعلية في رحلة حياة محركات الإحتراق الداخلي، فهي لن تزيد فقط من فاعلية المُحرك، بل وستقلص حجمه بشكلٍ كبير، وتُساعد مع بعض الأنظمة الحديثة الأخرى من رفع مقدار القوة الميكانيكية التي سيتمكن المُحرك من توليدها.

تخيل معي، محرك دون أعمدة كامات، ورافعات صمامات (كوستبانات / تاكيهات)، بل وبدون مكونات نظام ضبط التوقيت (الكاتينة)، لك أن تتخيل حجم المحرك بعد إزالة كل تلك المكونات، ومقدار الانخفاض في وزنه، ومدى إمكانية إضافة كثير من تطبيقات الشحن الجبري (تيربو / سوبر تشارجر) في نفس الحجم المدمج للمحرك.

هذا هو نظام الصمامات الحرة الذي قدمته شركة فري فالف «Free Valve» المملوكة لشركة كونيجسيج السويدية لصناعة السيارات الفائقة، والذي يعمل على إلغاء كل المكونات السابق ذكرها مع وعود باعتمادية أكبر نتيجة تقليل عدد الأجزاء المتحركة بالمحرك.

مما يتكون نظام الصمامات الحرة؟ 

يتكون هذا النظام من رأس سلندر بالغ البساطة يحتوي على قناتين فقط احداهما للهواء، والأخرى للزيت، مع وحدة إليكترونية تتحكم في عدد من المُشغلات الكهرومغناطيسية (سلونويد) تتحكم في قنوات الهواء لرفع وخفض الصمامات.

بمعنى أنه عندما تصل إشارة معينة إلى السلونويد يقوم بفتح قناة الهواء التي تدفع الصمام مباشرة لمرور خليط الحرق أو العادم، وعند قطع الإشارة يقوم ياي مثبت أعلى رأس الصمام بإعادة الصمام إلى حالة الغلق مرة أخرى.

لذا فلا توجد حاجة إلى أعمدة كامات ثقيلة الوزن، ولا حاجة لنظم توقيت لأن التحكم في الصمامات سيكون إليكترونياً بالكامل، ويمكن لوحدة التحكم في المحرك التحكم في توقيت فتح وغلق الصمامات إليكترونياً وليس ميكانيكياً كالنظم الموجودة حالياً، وهو ما يغني أيضاً عن استخدام بوابة الهواء وهو ما يزيد من فاعلية المحرك ويقلل أيضاً من وزنه وحجمه بشكل ملحوظ.

وما هي مزايا هذا النظام؟

1. أولى وأهم مزايا هذا النظام كما سبق وذكرت هو تقليص الحجم والوزن وتقليل عدد المكونات المتحركة بالمحرك وبالتالي تقليل الطاقة المهدرة على تلك المكونات سابقاً.
2. الميزة الثانية هو التحكم الكامل والمنفصل كلياً لكل صمام على حدة، وفي أي عدد من الدورات وهو ما يسمح بكثير من المرونة لإستخراج أفضل أداء وفاعلية من المحرك.
3. تقليل معدل الانبعاثات الضارة بشكل كبير، وهو أمر عائد إلى الفاعلية الكبيرة لهذا النظام، فالشركة المصنعة تعد بأن تكون المحركات المزودة بنظام الصمامات الحُرة «Camlees» ستكون أقوى بـ 30 بالمائة على صعيدي القوة الحصانيه والعزم، وأقل استهلاكاً للوقود بنحو 30 بالمائة، ومعدل أقل بنحو 50 بالمائة من الانبعاثات الضارة.

ولماذا لا نرى هذا النظام حالياً؟ 

في عام 2016 اشاحت شركة فري فالف بالتعاون مع شركة كوروس الصينية أول تطبيق عملي لهذا النظام، اينعم ان الظهور الأول لهذا النظام كان في سيارة اختبارية هي كوروس 3 هاتشباك الاختبارية، إلا أن الأرقام المعلنة مشجعة للغاية حيث استطاعت الشركة تقديم محرك بسعة 1600 سي سي مزود بشاحن توربيني (تيربو) وبقوة 230 حصاناً، مع عزم دوران يصل إلى 313 نيوتن متر تقريباً، في نفس حجم محرك 1600 سي سي قياسي مع وزن اقل.

كما قدمت كونيجسيج أولى محركاتها المُشغلة بهذا النظام، بعدما قدمت طراز كونيجسيج جاميرا المزودة بمحرك مؤلف من ثلاثة أسطوانات بسعة 2,0 لتر، ويستطيع توليد قوة ميكانيكية مقدارها 600 حصان، وهو أقوى مُحرك ثلاثي الأسطوانات صُنع حتى الآن.

بالطبع هناك مزيد من الاختبارات العملية التي يجب أن تتم ليكون النظام خالياً من الشوائب الكبيرة، وللتأكد بشكل كبير من اعتماديته في مواجهة الظروف القصوى، ولكن الأمر فعلا مُبشراً ويمكن استخدامه في كثير من التطبيقات التي قد تكون طوق النجاة لمحركات الاحتراق الداخلي في مواجهة النمو المتزايد للسيارات الكهربائية.