تقنيات المحرك المتقدمة

مع زيادة تبني الدول والقطاعات الصناعية لطموحات الحياد الصفري الكربوني، أصبحت الحاجة إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أكثر وضوحًا، الأمر الذي حتّم موائمة بنياتنا التحتية الحالية واستحداث تقنيات جديدة تساعدنا على حل تحدٍ معقد: إذ تتزايد حاجة العالم في آن واحدٍ للطاقة والتنقل، ولانبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون. هذا ليس بالأمر السهل، إننا نعي إلى أين نريد الوصول، كما نعي أن لدينا بعض الحلول، ولكن بالطبع ليست جميعها.

أننا بحاجه إلى أنواع وقود متجددة متطورة على أن تُنتج من مصادر مستدامة. وفي ذات الوقت إلى محركات احتراق متقدمة وذات كفاءة عالية إذا أردنا أن ننجح، و أرامكو السعودية تقبل التحدي.

الاشتعال بضغط البنزين

تمثل محركات الاشتعال بضغط الهواء الموجودة حاليًا، واحدة من أكثر محركات الاحتراق الداخلي كفاءةً في استهلاك الطاقة. ولكن المشكلة هي أن وقود الديزل المستخدم لتشغيل المحرك ينتج عنه سناج وانبعاثات أكاسيد النيتروجين. و يتطلب هذا نظم معالجة ما بعد احتراق الوقود، لتقليل انبعاثات تلك الملوثات في البيئة وهي أنظمة معقدة ومكلفة. وهذا أمر شائع في العديد من محركات الديزل التقليدية التي تستخدم وقود الديزل التقليدي.

الابتكار الذي نسعى حثيثًا لتحقيقه هو الاستخدام غير التقليدي لوقود البنزين في محرك حديث يعمل بالاشتعال بالضغط. تزيد تقنية الاشتعال بضغط البنزين كفاءة محركات البنزين عن طريق استخدام تصميم محركات الاشتعال بضغط الهواء التي تعمل بالديزل، هذا هو التصميم الذي أثبت فاعليته. عند الجمع بين هذه التقنية والأنظمة الحديثة لمعالجة ما بعد احتراق الوقود، يصبح لديها القدرة على تقليل انبعاثات المحرك بشكل ملحوظ.

تظهر نماذجنا الأولية أن تقنية الاشتعال بضغط البنزين يمكن أن تقلل من استهلاك الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 25% مقارنةً بالسيارات التقليدية التي تعمل بالبنزين.

لتحقيق هذه الإمكانيات، أقمنا شراكة مع شركات صناعة السيارات العالمية ورواد تطوير التقنيات، لتسريع فرص تعميم هذه التقنية على أساطيل السيارات، خصوصًا في القطاعات والأسواق التي من غير المرجح أن تكون السيارات فيها كهربائية بالكامل قريبًا.

وقد أثبتنا مؤخرًا في عرض حي على إحدى شاحنات الخدمة الشاقة، مع إحدى الشركات الرائدة في مجال تصنيع المحركات في الصين، إمكانية تقليل الانبعاثات الملوثة من خلال تحسين الوقود والمحرك وأنظمة معالجة ما بعد احتراق الوقود.

وأسفر هذا التعاون عن انبعاثات أقل لأكاسيد النيتروجين بنسبة 90% عن المقياس الأمريكي الرسمي الحالي، عند اختبار المحرك في إطار دورة الاختبارات الفيدرالية المركبة لمستوى انبعاثات محركات الخدمة الشاقة على الطرق المعبدة.

محركات المكابس المتقابلة

ثمة تقنية أخرى نعمل عليها وهي محركات المكابس المتقابلة. تقدم هذه المحركات تصميمًا بديلًا واعدًا لسيارات البنزين التقليدية، ومن المحتمل أن تزيد من كفاءة الوقود وتقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والملوثات مقارنة بسيارات البنزين التقليدية.

طريقة عمل التقنية:

يستخدم المحرك مكبسين لكل أسطوانة، يعملان في حركة ترددية كلٌ عكس اتجاه الآخر، مما يلغي الحاجة إلى وجود رأس الأسطوانة ومكونات مجموعة الصمامات؛ مما يقلل الوزن والتكلفة وفقدان الطاقة في المحرك بسبب فقدان الحرارة والاحتكاك.

يقلل هذا النموذج الأولي الفريد من فقدان الحرارة والاحتكاك الكلي، مما يجعل المحرك أكثر كفاءة. فعندما يتم تشغيل هذه المكابس المتقابلة في محرك ثنائي الأشواط، يمكنها أن تحقق توفيرًا أكبر في الوقود مع خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فيما تقلل انبعاثات أكسيد النيتروجين بقدر أكبر بكثير من سيارات البنزين التقليدية.

ونحن نخطو مع شركائنا، خطوات كبيرة نحو تحقيق الإمكانات التي تعد بها محركات المكابس المتقابلة لقطاع النقل التجاري.

تقنية الاحتراق الموزع

ونعمل أيضًا على وضع إستراتيجية احتراق متقدمة لمحركات البنزين التي تستخدم تقنية الاحتراق الموزع. تعمل هذه التقنية على تحسين عمليات الاشتعال والاحتراق بشكل كبير، مما يحسن من الكفاءة وانخفاض الانبعاثات.

وهي تعمل عن طريق خلط وإشعال كمية صغيرة من الهواء والوقود في غرفة منفصلة قبل غرفة الاحتراق الرئيسية، مما يولد اضطرابات ودرجات حرارة عالية في غرفة الاحتراق الرئيسية. ومع وجود مصدر إشعال قوي كهذا، أقوى بعدة مرات من شموع الإشعال التقليدية، يمكن للمحركات تحسين الكفاءة وتقليل الانبعاثات، بينما تطلق العنان لأداء أفضل.

وقد نجح اختبار هذه التقنية حتى الآن، ونعمل حاليًا مع كبار شركات تصنيع السيارات لاستكشاف فرص تطبيقها.

محركات البنزين ذات الاحتراق المخفف وضغط الأسطوانات المعزز

تقنية محركات البنزين ذات الاحتراق المخفف والضغط المعزز، هي أفق جديد لتقنية محركات الإشعال بشموع الاحتراق. تجمع هذه التقنية بين عدة تقنيات بشكل دقيق، وتستطيع تحسين كفاءة المحرك بشكل كبير عند دمجها في نظام واحد. وبتطبيق هذه التقنية على نظام عربة كاملة، ستستطيع رفع مستوى أداء المحرك إلى الحد الأقصى فيما تخفف من التأثيرات المناوئة في الوقت نفسه. وذلك أن دمج تقنيتي حرق كميات بنزين مخففة، ومضاعفة الضغط داخل الأسطوانة، يحسن مستوى الكفاءة إلى 15% مقارنة بسيارات البنزين التقليدية.

لقد وقعنا اتفاقيات تطوير مشتركة مع عدة شركات لتصنيع السيارات تغطي الأسواق العالمية الرئيسية، لتطبيق حل "حرق البنزين بكميات مخففة مع تعزيز ضغط الأسطوانات" على الإنتاج الكمي من المحركات. وسوف يكون هذا المجال مشوقًا ويعد بالكثير المرتقب.