ما هو محرك نايت؟ تاريخ ثورة صمامات الأكمام

بين عامَي 1903 و1905، طوّر المخترع الأمريكي تشارلز نايت بديلاً جذرياً لمحرك الاحتراق الداخلي التقليدي — وهو محرك سيعمل لاحقاً على تشغيل بعض أكثر السيارات رقياً في العالم. فبدلاً من صمامات البربوكس التقليدية، استخدم محرك نايت زوجاً متحدّ المركز من الأكمام المنزلقة مثبّتةً داخل أسطوانة العمل، مع حركة المكبس داخلها. يتميّز كل كُمّ بنوافذ فتحات كبيرة تتوافق بشكل دوري مع منافذ الدخول والخروج في جدار الأسطوانة أثناء حركة الأكمام صعوداً وهبوطاً. وكانت الأكمام مدفوعةً بآلية كرنك وعمود خارج المركز مخصص، يحلّ محل عمود الكامة التقليدي كلياً.

السايلنت نايت: الظهور الأول في معرض شيكاغو للسيارات عام 1906

في معرض شيكاغو للسيارات عام 1906، كشف نايت وشريكه في الأعمال ليمان كيلبورن عن السايلنت نايت — سيارة تعمل بمحرك رباعي الأسطوانات بقوة 40 حصاناً بدون صمامات. وفاءً لاسمه، كانت الميزة البارزة للسيارة مستوى الضوضاء المنخفض بشكل لافت مقارنةً بمحركات الاحتراق في تلك الحقبة. وبينما كان المشترون بطيئين في الانتباه في البداية، انبهرت صناعة السيارات بها. في السنوات التي تلت ذلك، أطلق السايلنت نايت موجة من تطوير محركات صمامات الأكمام على جانبَي الأطلسي — موجة لم تتراجع تماماً إلا بعد الحرب العالمية الثانية.

الانتشار العالمي: من استخدم محركات نايت ذات صمامات الأكمام؟

تم ترخيص تصميم صمامات الأكمام لنايت وإنتاجه في كل من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا. وقد أمضى نايت نفسه عدة سنوات يعمل مباشرةً مع المصنّعين الأوروبيين في أواخر العقد الأول من القرن العشرين قبل عودته إلى أمريكا. ومن بين صانعي السيارات البارزين الذين زوّدوا مركباتهم بمحركات صمامات الأكمام:

• دايملر
• مرسيدس
• ويليز
• بيجو
• فوازان
• بانهارد-ليفاسور

مع انتشار التكنولوجيا، بدأ المهندسون في التطوير على مفهوم نايت الأصلي. وجاء مثال بارز من الشركة المصنّعة الاسكتلندية أرجيل، التي طوّرت متغيراً بكُمّ واحد يتحوّل فيه كُمّ متحرك واحد محورياً ويدور جزئياً حول المحور الطولي للأسطوانة في آنٍ واحد — مُتولياً مهمة السحب والعادم وحده، دون الحاجة إلى كُمّ ثانٍ.

مزايا محرك نايت ذي صمامات الأكمام

مقارنةً بمحركات رباعية الأشواط التقليدية القائمة على الصمامات في تلك الحقبة، قدّمت محركات نايت عدة مزايا ذات قيمة في الأداء والمتانة:

• منافذ تبادل غاز أكبر — أسهمت نوافذ الدخول والخروج الواسعة في تحسين تدفق الهواء وتنفّس المحرك.
• أداء أفضل عند دورات عالية — كانت صمامات البربوكس التقليدية تستلزم نوابض أكثر صلابة عند السرعات العالية، مما يزيد خسائر الاحتكاك؛ في حين لا تعاني الأكمام من هذا القيد.
• إخراج قدرة أعلى — أتاحت المزاوجة بين تحسين تبادل الغاز وتقليل الاحتكاك لمحركات نايت إنتاج طاقة أكبر من محركات الصمامات المماثلة في تلك الحقبة.
• عمر افتراضي أطول بشكل ملحوظ — حتى عمق عشرينيات القرن الماضي وحتى الثلاثينيات منه، تفوّقت آليات صمامات الأكمام لنايت على أنظمة محرك الصمامات التقليدية بفارق كبير من حيث العمر الافتراضي.

لماذا فقدت محركات نايت شعبيتها؟

على الرغم من وعودها الباكرة، كانت لمحركات صمامات الأكمام جملة من العيوب المستمرة التي تغلّبت عليها تكنولوجيا المحركات التقليدية تدريجياً. ومع تحسّن تصميمات صمامات البربوكس بسرعة طوال منتصف القرن العشرين، كان نهج نايت يكافح لمواكبة ذلك. وتضمّنت نقاط ضعفه الجوهرية:

• مشاكل إحكام الأسطوانة — أثبت الحفاظ على إحكام محكم مع الأكمام المتحركة صعوبةً مستمرة.
• مشاكل فترة التشغيل الأولي — كانت الأكمام الداخلية وحلقات المكبس تتطلب فترات تشغيل أولي مطوّلة وكانت عرضة للتآكل المبكر.
• تحديات التزليق — كان توصيل الزيت الكافي لجميع الأسطح المتحركة داخل الأسطوانة عقبةً هندسية مستمرة.
• استهلاك مفرط للزيت — نتيجة مباشرة لمتطلبات التزليق، مما جعل هذه المحركات مكلفة وغير عملية في التشغيل.

دفعت هذه العيوب في نهاية المطاف محركات صمامات الأكمام خارج الإنتاج الرئيسي للسيارات. وعلى الرغم من مواصلة المخترعين المستقلين تنقية المفهوم طوال القرن العشرين، لم يعد هذا التصميم تجارياً قط — إذ اقتصرت تطبيقاته اللاحقة على استخدامات متخصصة كالمحركات المصغّرة لطائرات النماذج.

هذه ترجمة. يمكنك قراءة النص الأصلي هنا: https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html