ما هو الارتداد في المحرك؟

ما هو ارتداد المحرك؟

ارتداد المحرك هو الدوران العكسي المفاجئ لعمود المرفق نتيجة احتراق خليط الوقود والهواء في وقت غير مناسب. يحدث هذا عادةً عندما تُشعل شمعة الإشعال الخليط قبل أن يُكمل المكبس شوط الضغط الصاعد. يدفع الاحتراق الناتج المكبس وعمود المرفق إلى الخلف بدلاً من السماح للمحرك بالدوران في اتجاهه الطبيعي.

يمكن أن تتسبب هذه الحركة العكسية المفاجئة في أن يندفع حبل سحب بادئ التشغيل في المحركات التي تعمل بالتشغيل اليدوي، مما قد يتسبب في إصابات في اليد أو الذراع، كما قد يؤدي إلى تلف مكونات بادئ التشغيل.

ما الفرق بينه وبين الارتداد العكسي؟

يُشير كلٌّ من الارتداد العكسي والانفجار العكسي إلى اشتعال غير مقصود، لكنهما يحدثان بطرق مختلفة. يحدث الانفجار العكسي عندما يشتعل الوقود غير المحترق خارج الأسطوانة، كما هو الحال في نظام السحب أو العادم. أما الارتداد العكسي فيحدث داخل الأسطوانة، ويجبر المحرك مباشرةً على الدوران في الاتجاه المعاكس.

المحركات الأكثر عرضة للارتداد

يُعد الارتداد أكثر شيوعًا في محركات البنزين الصغيرة المزودة بمشغلات ارتداد يدوية، مثل تلك المستخدمة في المحاريث اليدوية والمولدات المحمولة وجزّازات العشب.

الارتداد في محركات ثنائية الأشواط مقابل محركات رباعية الأشواط

محركات ثنائية الأشواط: تُكمل هذه المحركات دورة الطاقة في دورة واحدة لعمود المرفق، مما يجعل توقيت الإشعال بالغ الأهمية. ونظرًا لحساسيتها الشديدة لأخطاء توقيت الإشعال وخليط الوقود، فإن حتى الأخطاء الطفيفة في التوقيت أو خليط الوقود قد تزيد من خطر الارتداد.

محركات رباعية الأشواط: تُكمل هذه المحركات دورة الطاقة في دورتين كاملتين لعمود المرفق. ورغم أنها أقل عرضةً للارتداد من محركات ثنائية الأشواط، إلا أن توقيت الإشعال غير الصحيح أو أساليب التشغيل غير السليمة قد تتسبب في حدوثه.

أسباب ارتداد المحرك

يحدث ارتداد المحرك عندما يدور عمود المرفق للخلف نتيجة لمشاكل في توقيت الإشعال، أو أعطال ميكانيكية، أو مشاكل في الوقود، أو أساليب تشغيل غير صحيحة. إن فهم هذه الأسباب يساعد على منع تلف المحرك ويدعم تشغيله بشكل أكثر أمانًا.

توقيت الإشعال المبكر: يُعدّ توقيت الإشعال غير الصحيح أحد أكثر أسباب ارتداد المحرك شيوعًا. فعندما تُشعل شمعة الإشعال خليط الوقود والهواء قبل وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا، تدفع الغازات المتمددة المكبس للخلف بدلًا من الأمام. وهذا يُولّد عزم دوران عكسي يُمكن أن يُدير عمود المرفق فجأة في الاتجاه المعاكس.

أسلوب التشغيل غير الصحيح: قد يؤدي التعامل غير السليم مع حبل التشغيل إلى ارتداد المحرك. سحب الحبل ببطء شديد، أو بزاوية خاطئة، أو بشكل متكرر ذهابًا وإيابًا، يزيد من خطر الارتداد، خاصةً في محركات التشغيل اليدوي. يُعدّ أسلوب التشغيل الصحيح ضروريًا لتقليل احتمالية اشتعال المحرك أثناء دوران عمود المرفق في الاتجاه الخاطئ.

خليط وقود غير مناسب: قد يؤدي خليط الوقود والهواء غير الصحيح إلى احتراق غير متجانس وزيادة خطر الارتداد. قد تحترق الخلائط الفقيرة بدرجة حرارة أعلى وتُكوّن بقعًا ساخنة أو رواسب كربونية قد تُشعل خليط الوقود قبل الأوان. أما الخلائط الغنية فقد تُلوّث شمعة الإشعال وتُعطّل عملية الاشتعال.

قد يشتعل الوقود القديم أو الملوث بشكل غير منتظم، مما يؤثر على الاحتراق ويزيد من احتمالية حدوث ارتداد اللهب.

الارتداد تحت حمل المحرك: لا يقتصر الارتداد على بدء تشغيل المحرك، بل يمكن أن يحدث أيضًا في الحالات التالية:

• يتوقف المحرك فجأة أثناء شوط الضغط في عمود المرفق.
• يؤدي الضغط العكسي إلى تأخير في الاحتراق.
• يؤثر العطل الميكانيكي على توقيت الصمامات.

ينبغي على المشغلين تقليل الحمل أو فصل آلية القيادة قبل إعادة تشغيل المحرك المتوقف للمساعدة في تقليل خطر الارتداد.

كيف يؤثر ارتداد المحرك على مكونات المحرك

لا يقتصر خطر ارتداد المحرك على المشغلين فقط، بل يمكن أن تُسبب الحركة العكسية المفاجئة ضغطًا شديدًا على العديد من مكونات المحرك، مما يؤدي إلى تلفها، وزيادة تكاليف الصيانة، وتقليل عمر المحرك.

تلف آلية التشغيل: في المحركات التي تعمل بنظام التشغيل اليدوي بالارتداد، يؤدي الارتداد إلى إجبار ألسنة التشغيل والزنبركات والحبل على امتصاص ضغط مفاجئ ومفرط. وهذا قد يسبب ما يلي:

• أذرع بدء التشغيل المنحنية أو المكسورة
• حبال بداية مكسورة أو مهترئة
• نوابض الارتداد مفكوكة أو مهترئة
• غلاف بادئ التشغيل متصدع

قد يؤدي هذا التلف إلى جعل تشغيل المحرك أكثر صعوبة وغير آمن.

إجهاد عمود المرفق وذراع التوصيل: صُمم عمود المرفق ليدور في اتجاه واحد. الدوران العكسي المفاجئ يُولّد قوى غير طبيعية قد تُلحق الضرر بعمود المرفق وأذرع التوصيل والمحامل.

تشمل الأضرار المحتملة ما يلي:

• انحناء أو تشقق عمود المرفق
• إجهاد أو تشوه قضبان التوصيل
• تآكل أسرع للمحامل

يمكن أن يؤدي الارتداد المتكرر إلى تقصير عمر خدمة المحرك ويؤدي إلى إصلاحات مكلفة.

تلف المكابس والأسطوانات: قد يؤدي انعكاس مفاجئ في دوران عمود المرفق إلى تحرك المكبس بشكل غير طبيعي، مما قد يتسبب في اصطدامه برأس الأسطوانة أو الصمامات. وقد ينتج عن ذلك ما يلي:

• خدوش أو علامات على المكبس
• حلقات مكبس تالفة تقلل من كفاءة الضغط
• الخدوش أو الاحتكاكات على جدران الأسطوانات التي تؤثر على أداء المحرك

تآكل شمعات الإشعال ونظام الإشعال: يمكن أن يؤدي الارتداد أيضًا إلى إجهاد نظام الإشعال، مما قد يتسبب في:

• تلف أقطاب شمعة الإشعال
• خلل في الإشعال أو توقيت إشعال غير منتظم
• الضغط على ملفات الإشعال أو الأسلاك، مما قد يؤدي إلى تلف مبكر

مخاطر السلامة على المشغلين: قد يُعرّض ارتداد المحرك المشغلين لخطر جسيم. قد ترتد مقابض التشغيل اليدوية بعنف وتُسبب إصابات في اليد أو الرسغ أو الذراع. كما قد تُؤدي القوة المفاجئة إلى فقدان السيطرة أثناء التشغيل، مما قد يُؤدي إلى حوادث في المعدات أو انسكاب الوقود.

بالنسبة للمشترين في قطاع الأعمال، قد تؤدي هذه الحوادث إلى انخفاض الإنتاجية وزيادة المسؤولية القانونية. لذا، تُعدّ المعدات الموثوقة ضرورية لحماية العمال وتقليل المخاطر التشغيلية. وينبغي على تجار الجملة إعطاء الأولوية للمحركات المصممة لتحمّل الإجهادات الميكانيكية المصاحبة للارتداد.

أعراض ارتداد المحرك المحتمل

يساعد تحديد العلامات المبكرة لارتداد المحرك على منع تلفه وحماية سلامة المشغل. كما أن اتخاذ الإجراءات التصحيحية عند ظهور هذه الأعراض يمنع حدوث مشاكل أكثر خطورة.

1. ينسحب حبل البداية للخلف بشكل غير متوقع: يُعدّ السحب المفاجئ والعنيف لحبل التشغيل أثناء بدء التشغيل من أوضح علامات الارتداد العكسي. يحدث هذا عندما يشتعل المحرك في وقت غير مناسب، مما يؤدي إلى دوران عمود المرفق في الاتجاه المعاكس.
2. يقاوم المحرك الدوران الطبيعي: إذا شعرتَ بصعوبة غير معتادة في تشغيل المحرك أو دورانه، فقد يكون ذلك بسبب مقاومة غير طبيعية. قد يرتبط هذا بخلل في الاحتراق أو ارتفاع في نسبة الضغط، مما قد يزيد من خطر الارتداد.
3. أصوات غير عادية أثناء التشغيل: قد تشير أصوات الطرق أو الفرقعة أو الارتطام بالقرب من شمعة الإشعال أو رأس الأسطوانة إلى احتراق مبكر أو اشتعال غير منتظم. ويمكن أن تؤدي هذه الحالات إلى ارتداد اللهب.
4. خلل في المحرك: قد يشير بدء التشغيل المتقطع أو توقف المحرك أثناء الشوط الأول إلى احتراق غير منتظم. كما يُعدّ الاشتعال غير المنتظم علامة تحذير مبكرة على حدوث ارتداد، خاصة في محركات البنزين الصغيرة والمحركات ثنائية الأشواط.
5. اهتزاز قوي أو حركة اهتزازية مفاجئة: قد يشير الاهتزاز أو الارتجاج غير المتوقع أثناء بدء التشغيل إلى حدوث ارتداد أو احتمالية حدوثه. وتُعدّ الحركة العكسية المفاجئة لعمود المرفق علامة تحذيرية واضحة.