حوض الزيت

Oil sump (oil pan)

الحوض sump, (U.S.: oil pan), ويعرف بعلبة عمود المرفق Crankcase.

يتم تزيت وتبريد اجزاء المحركات عن طريق الزيت motor oil الذي يدور خلال المحرك, ويغذي مختلف كراسي التحميل bearings والاجزاء المتحركة, ثم يهبط عن طريق الجاذبية الارضية, إلى حوض sump الزيت (علبة عمود المرفق). الحوض المبتل wet sump هو حوض الزيت الموجود في معظم محركات سيارات الركوب والشاحنات. تقوم مضخة oil pump بتجميع الزيت من الحوض وإعادة ضخها مرة اخرى خلال المحرك.

الحوض الرطب/ المبتل Wet sump:

نظام الحوض الرطب wet sump هو تصميم للتحكم في زيت التزييت لمحركات المكبس piston engines الذي يستخدم علبة عمود المرفق crankcase كمستودع للزيت مدمج مع المحرك, وهو عكس الخزان الخارجي أو الثانوي المستخدم في تصميم الحوض الجاف dry sump, الاقل عمقا.  

يتم تزييت محركات المكبس عن طريق الزيت الذي يتم ضخه بواسطة المضخة pump لكراسي التحميل bearings المختلفة, والتي يسمح له بالتصريف عن طريق الجاذبية الارضية لاسفل. في غالبية السيارات المنتجة والدرجات النارية, التي تستخدم نظام الحوض المبتل, يتم تجميع الزيت في حوض سعته من 3 إلى 10 لتر (0.66 إلى 2.20 جالون إنجليزي؛ 0.79 إلى 2.64 جالون أمريكي) بأسفل المحرك, والذي يعرف بعلبة عمود المرفق, والذي يتم سحبه بالمضخة ودفعه مرة اخرى من خلال منقي/ فلتر filter إلى كراسي التحميل, وهكذا في دورة مستمرة.

يتميز الحوض المبتل بالتصميم البسيط, يستخدم مضخة واحدة وليس له خزان خارجي. حيث أن تجميع الزيت يكون داخلي, ليس هناك حاجة إلى لخراطيم أو انابيب تربط بين المحرك والخزان الخارجي والذي يكون هو والوصلات عرضة للتسريب. المضخة الداخلية في العادة تكون صعبة التغيير, ولكن ذلك يعتمد على تصميم المحرك.

تصميم الحوض الرطب/المبتل يمكن أن يمكن ان يكون سبب لمشكلة في سيارة السباق, حيث أن قوة التعجيل g force التي تنشأ عندما يدخل السائق منحنى, مسببا لتأرجح الزيت في الحوض بعيدا عن منطقة سحب المضخة, مؤديا إلى عدم وجود زيت لحظيا في النظام (يطلق عليه افتقاد الزيت "مجاعة oil starvation") مما يؤدي إلى تلف المحرك. ولكن هذا المشكلة لا تحدث في الدرجات النارية, حيث ان الدراجة تميل لداخل المنحنى ولا يحدث ان ينتقل الزيت إلى الجنب بعيدا عن المضخة. ومع ذلك تستفيد دراجة السباق النارية في العادة من تزييت الحوض الجاف dry sump, حيث أن ذلك يسمح بتركيب المحرك منخفض بالدراجة؛ ويسمح لخزان الزيت الإضافي بالحصول على تبريد احسن.

في المحركات الثابتة stationary engines استخدمت في وقت مبكر مغرفة scoop صغيرة على طرف عمود المرفق crankshaft أو ذراع التوصيل connecting rod للمساعدة في تزييت الاسطوانات عن طريق عملية الرش "الطرطشة" splashing. كما في العديد من المحركات الصغيرة مثل التي تستخدم في ماكينات جز العشب lawnmowers, تستخدم بدال slinger للقيام بنفس الوظيفة.

 الحوض الجاف Dry sump:

الحوض الجاف هو طريقة للتحكم بزيت المحرك لمحركات الاحتراق الداخلي internal combustion engines ذات المكبس رباعية الأشواط four-stroke والمحركات ثنائية الاشواط two-stroke الكبيرة التي تستخدم مضخات إضافية وخزان ثانوي secondary reservoir للزيت, بالمقارنة بنظام الحوض الرطب التقليدي, الذي يستخدم حوض واحد رئيسي تحت المحرك ومضخة واحدة. الحوض الجاف يكن أيضا إنشاءه بمضخة تخلخل vacuum pump واحدة التي تكون ضغط موجب وضغط سالب لسحب ودفع الزيت من وإلى المحرك. يحتاج المحرك ذو الحوض الجاف لصمام تصريف الضغط pressure relief valve لتنظيم الضغط السالب داخل المحرك, بحيث لا تنقلب/ تنعكس inverted الحوابك الداخلية internal seals.   

في الحوض الجاف, الزيت لا يزال يتساقط إلى قاعدة المحرك, ولكن بدلا من تجميعه في حوض كخزان للزيت, فإنه يتساقط في حوض اقل ضحالة بكثير, حيث تقوم مضخة سحب scavenge pump أو أكثر بسحب الزيت ونقله إلى خزان خارجي, حيث يتم هناك تبريده ويتخلص من فقاعات الهواء به. ثم تقوم مضخة ضغط pressure pump بسحب الزيت من الخزان الخارجي وإرساله وتدويره خلال المحرك. في كثير من الاحيان, في تصميمات الحوض الجاف يتم وضع مضخة السحب ومضخة الضغط على عمود واحد, وبذلك يضمن ان بكرة pulley واحدة في مقدمة النظام يمكنها تشغيل العديد من المضخات حسب متطلبات تصميم المحرك. من الشائع عمليا ان يكون هناك مضخة سحب لكل قسم لعلبة عمود المرفق ففي حالة المحركات شكل في V-type engine تكون هناك مضخة سحب إضافية لإزالة زيت تروس الصمامات valve gear. وبذلك يكون لمحرك في8V8 engine  أربعة مضخات سحب ومضخة ضغط واحدة في مجموعة المضخات.

مقارنة الاحواض الرطبة بالأحواض الجافة:

الاحواض الرطبة:

· تحتاج لوضعية عالية للمحرك بالسيارة لتوفير خلوص بين الأرض ونظام التعليق, وبالتالي يؤدي إلى ارتفاع مركز ثقل center of gravity السيارة (اتزان منخفض).

· صعوبة تبريد الزيت.

· تخزين وتعامل مع كمية محدودة من الزيت.

· احتمال حدوث فقد لحظي للزيت oil starvation بالنظام, الذي قد ينجم من اندفاع الزيت للجنب بالخزان (احتمال حدوثه اكثر مع السرعة العالية في المنعطفات الضيقة, وقلة مستوى السائل بالخزان) مما يؤدي إلى دخول هواء لحظي بدل الزيت لاماكن التزييت بالمحرك (حدوث حركة معدن على معدن بدون تزييت).

· تصميم مبسط, عدد اجزاء وتوصيلات أقل, تكلفة واحتمال تسريب اقل.

الاحواض الجافة:

· حوض زيت صغير اسفل المحرك (قلة ابعاد ووزن المحرك).

· يسمح بتركيب المحرك منخفضا بالسيارة, وبالتالي يؤدي إلى خفض مركز ثقل للسيارة (اتزان أحسن).

· ليس معرض لحدوث مشكلة الفقد اللحظي للزيت بالنظام, التي قد تحدث في المحركات ذات الحوض الرطب.

· يمكن استخدام حجم اكبر من الزيت, بسبب وجود خزان إضافي خارج المحرك.

· درجة حرارة منخفضة للزيت, تبريد احسن (كمية اكبر من الزيت, بعيدا عن حرارة المحرك).

· توصيلات اكثر تعقيدا, تكلفة أعلى, احتمال تسريب خارجي.  

حوض الزيت الرطب:

تقريبا جميع سيارات الركوب, والشاحنات والسيارات الرياضية تستخدم بما يعرف بنظام الحوض الرطب. بالنظر إلى الشكل يمكن نرى حوض الزيت في ادنى جزء من المحرك. في نظام الحوض الرطب/ علبة عمود المرفق, الزيت الزائد يهبط بالحوض بعد ان يمر بأجزاء المحرك, ثم تقوم المضخة بسحب الزيت من الخزان وضخه مرة اخرى إلى اعلى المحرك. تتميز الاحواض الرطبة بأنها اقل تكلفة في تصنيعها وصيانتها, وتجعل من الكشف عن مستوى الزيت سهل بالنسبة للسائق العادي. ولكن لها عيوب تظهر اثناء التشغيل في حالة التحويد والفرملة العالية والتي يمكن ان تؤدي إلى اندفع الزيت في انحاء الحوض. هذا قد يؤدي إلى عدم تغطية الزيت لأنبوب سحب مضخة الزيت, مما تتسبب في عدم وصول الزيت إلى اجزاء المحرك العلوية, أو أنها قد تؤدي إلى غمر عمود المرفق بالزيت, وهو امر سيء. للتغلب على تلك المشاكل, يتم تركيب حواجز داخل الاحواض الرطبة لمنع حركة الزيت داخلها بشكل كبير, البعض يتم تركيبه كملحق إضافي (ما بعد البيع). هذا قد يعتبر حل موفق بالنسبة للأداء الرياضي لسيارات الركوب العادية.  

حوض الزيت الجاف:

عندما يتعلق الأمر بسباق السيارات, فإن الخزان المبتل ببساطة لديه الكثير من العيوب. للتغلب على تلك العيوب, فإن معظم سيارات السباق تستخدم في العادة حوض الزيت الجاف. كما يدل عليه الاسم, فإن حوض زيت المحرك يكون جاف- لا يمتلئ ابدا بالزيت. في نظام الحوض الرطب, يجب ان يكون الخزان كبير بما يكفي لاستيعاب كل الزيت بالمحرك عند إيقاف التشغيل. في نظام الحوض الجاف, هذا المتطلب غير موجود وعليه يمكن ان يكون الحوض اصغر بكثير. حوض اصغر يعني بان المحرك اقل ارتفاعا, ولذا يمكن تركيب المحرك في وضعية متدنية قليلا بالسيارة, وهذا بدوره يقلل من ارتفاع مركز الثقل center of gravity السيارة, ويسهل اداءها. يمكن عمل ذلك عن طريق استخدام نظام الحوض الجاف الذي يستخدم خزان زيت oil reservoir or tank خارجي, ومضختي زيت (نظام المضخات الثنائية) أو مضخة واحدة single متعددة المراحل multi-stage. في نظام المضخة الثنائيةdouble pump, واحدة من المضخات تعمل كما في نظام الحوض المبتل (توزع الزيت إلى اعلى المحرك, ولكنها تقوم هنا بسحب الزيت من الخزان بدلا من الحوض). المضخة الثانية تقوم بجمع الزيت من الحوض وإعادته إلى الخزان. في نظام المضخة الواحدة, تكون هناك مضخة واحدة لها ثلاثة أو أربع مراحل. ولها عدة دوائر تشغيل عن طريق نفس المضخة تقوم بزيادة ضغط الزيت وسحب الزيت من الحوض. مزايا الاحواض الجافة لسباق السيارات أصبحت واضحة عند فحص التصميم, حيث يمكن تركيب المحرك منخفض بشاسية السيارة (بسبب الارتفاع القليل للحوض). المضخات في العادة لا يتم تشغيلها عن طريق سيور تدور من عمود المرفق وبالتالي لا يكون هناك فقد في الطاقة لتشغيلهم. الخزان المنفصل يمكن ان يكون بأي حجم ويتم تثبيته في أي مكان بالسيارة (عادة في وضع منخفض لتخفيض مركز الثقل). ليس هناك تدافع للزيت بالحوض (اندفاع جانبي) ولذا ليس هناك احتمال لتلف كراسي عمود المرفق من عدم وصول زيت لحظي لهم. لكل هذه الاسباب, تعتبر الأحواض الجافة اكثر امنا وأكثر اعتمادية عن نظائرهم الاحواض الرطبة. ولو كانوا فعلا احسن بهذه الدرجة فلماذا لا تجدهم في السيارات التجارية المستخدمة؟. الإجابة تكمن في زيادة الوزن, التعقيد, والتكلفة لاستخدام مضخات اكثر وأكبر, والخزان المنفصل مع كل خطوط وانابيب ضغط الزيت العالي المستخدمة بالنظام. بالنسبة للفرق المشتركة في السباق, فإن هذه ليست هي القضية, ولكن بالنسبة لشركات مصنعي سيارات الركوب فإن هذا النوع من التعقيدات والتكلفة هو حجر الزاوية.

روابط إضافية:

https://en.wikipedia.org/wiki/Crankcase Crankcase

https://en.wikipedia.org/wiki/Wet_sump Wet sump

https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_sump Dry sump

http://www.cnet.com/roadshow/videos/car-tech-101-inside-dry-sump-systems/ Dry sump

http://www.youngsgarage.uk.com/Oil and Engines 1.htm#14 (Wet sumps vs. dry sumps)

http://www.knowyourparts.com/technical-articles/oil-system-differences/ Oil system differences: Dry sump vs Wet sump

https://www.youtube.com/watch?v=mmmcj53TNic Vedio