nassim2004
10-03-2011, 09:08 PM
http://knol.google.com/k/-/-/2htu3eqtvd39q/q5ohxf/image%20%289%29.png
مقدمة:
لكي تصبح السيارة سهلة الاستعمال ويمكن الاعتماد عليها يجب أن يتوفر فيها الأتي:
تسير على الأقل 300 ميل (482) كم بين التعبئة الكاملة لخزان الوقود
يمكن تعبئةالسيارة بالوقود بطريقة سهلة وسريعة
تكون قادرة على مسايرة باقي السيارات على الطريق.
والسيارة التي تسير بالبنزين يتوفر فيها ما سبق ذكره ولكن المشكلة تكمن في أنها تنتج كمية عالية من الملوثات وفي الغالب يكون لها استهلاك وقود عالي. والسيارة الكهربائية في الناحية الأخرى لا تنتج ملوثات بالمرة ولكن يمكنها أن تسير ما بين 50 إلى 100 ميل (80 إلى 161 كم) بين عملية التعبئة الكاملة للسيارة, والمشكلة في أنها تحتاج أيضاً إلى وقت كبير في عملية شحن البطارية.
أما بالنسبة للسيارة المهجنة فيمكنها استخدام محرك بنزين اصغر من المركب بالسيارات التقليدية المسيرة بالبنزين. ويكون المحرك أكثر كفاءة من ناحية استهلاك الوقود ومن ناحية التلوث
تركيب السيارة المهجنة:
يطلق على أي سيارة أسم سيارة مهجنة عندما تجمع بين مصدرين أو أكثر للطاقة. ويمكن تجميع مصدري الطاقة الموجودين بالسيارة المهجنة بعدة طرق. واحدة من الطرق, تعرف بالتهجين المتوازي. وهناك أيضاً النوع الأخر المسمى بالتهجين المتوالي. كما يمكن للسيارة المهجنة أن تجمع بين النوعين من التهجين في آن واحد
التهجين المتوازي(parallel hybrid) :
في السيارات ذات التهجين المتوازي يكون هناك خزان للوقود, الذي يمد المحرك بالبنزين. كما يوجد هناك أيضاً مجموعة من البطاريات التي تمد موتور كهربائي بالتيار المطلوب. حيث يمكن لمحرك البنزين والموتور الكهربائي إدارة مجموعة نقل الحركة في نفس الوقت ثم تدير مجموعة نقل الحركة العجلات. و يعمل محرك الكهرباء في إدارة السيارة داخل المدينة وعند السرعات البطيئة و يعمل محرك البنزين في الطرق السريعة والسرعات العالية, ويضاف عمل المحرك الكهربائي إليه في حالة صعود مرتفع أو التسارع.
التهجين المتوالي(series hybrid) :
وعلى النقيض ففي هذا النوع من التهجين فإن محرك البنزين يقوم بإدارة مولد كهربائي بحيث يمكن للمولد أن يقوم بشحن البطارية أو إعطاء طاقة لموتور كهربائي يقوم بإدارة مجموعة نقل الحركة. وعلى هذا لا يقوم محرك البنزين بإدارة السيارة مباشرة، أنما يتولى الموتور الكهربائي ذلك
التهجين المجمع (متوازي و متوالي):
يمكن ايضا تصميم السيارة بحيث تستخدم التهجين المتوالي في السرعات البطيئة و تستخدم التهجين المتوازي في السرعات العالية والتسارع.
جزاء ومكونات السيارة المهجنة:
محرك البنزين: تستخدم السيارة المهجنة محرك بنزين مشابه للمحركات الأخر الموجودة بمعظم السيارات, ولكن المحرك في السيارة المهجنة يكون أصغر ويستخدم تقنيات متقدمة لتقليل التلوث وزيادة الكفاءة. يمكن زيادة كفاءة المحركات الصغيرة باستخدام أجزاء داخلية صغيرة وخفيفة الوزن, و يساعد تقليل السرعة القصوى لدوران المحرك (حوالي 4500 لفة/ دقيقة) في استخدام تلك الأجزاء الصغيرة, وكذلك يؤدي تقليل عدد الاسطوانات, وتشغيل المحرك بالقرب من الحد الأقصى للحمل إلى زيادة كفاءة المحرك.
خزان البنزين: يعتبر الخزان هو مخزن الطاقة اللازمة للمحرك. ويعتبر البنزين أكثر كثافة للطاقة بالمقارنة بالبطاريات. فإنه يلزم حوالي 125 كيلوجراماً من البطاريات لتخزين نفس الطاقة الموجودة في 1 لتر(0.800 كيلوجرام) من البنزين.
المحرك الكهربائي: المحرك الكهربائي في السيارات المهجنة معقد للغاية. فإن التقنية الإليكترونية الحديثة تسمح له بأن يعمل كموتور كهربائي وفي نفس الوقت كمولد كهربائي. فعند الحاجة يمكن استخدام تيار من البطارية لعمل تسارع للسيارة. ولكن أثناء عمله كمولد فيمكنه من أن يخفض من سرعةالسيارة ويشحن البطارية بالطاقة الكهربائية. الموتور يكون كافي لتسيرالسيارة بدون الحاجة إلى محرك البنزين.
المولد الكهربائي: المولد الكهربائي يشبه الموتور الكهربائي في التركيب ولكنه يعمل لتوليد الكهرباء. ويستخدم في الغالب في السيارات المهجنة ذات التهجين المتوالي.
نقل الحركة: يعمل نظام نقل الحركة في السيارات المهجنة نفس عمله في السيارات التقليدية. ففي بعض السيارات المهجنة يستخدم نفس نظام نقل الحركة التقليدي كما في سيارات "هوندا إنسيت" (Honda Insight), والبعض الأخر كما في سيارات " تويوتا بريوس" (Toyota Prius) تستخدم نظام مختلف جذرياً, سوف يأتي الحديث عنه لاحقاً.
عيوب السيارة المهجنة:
هناك العديد من الأسئلة التي لا تجد لها أجوبة في الوقت الحالي والتي تخص السيارة المهجنة. فلا أحد يعلم ماذا سيكون سعر السيارة المهجنة كسيارة مستعملة. هذا سؤال صعب حيث أن ثمن البطارية هو 3000 دولار أو أكثر حيث أن صانعي السيارة يضمنون البطارية حتى 160.00 كيلومتر. والسؤال الثاني هو أن الزيادة في سعر السيارة يحتاج إلى تشغيل السيارة
160.000 كليومتر لتوفير في سعر الوقود ليعوض الزيادة في سعر الشراء (3500 دولار).
السيارة المهجنة وسيارة الديزل:
والآن بالنسبة لمستقبل تقنية السيارات النظيفة (بدون ملوثات) فإن الصراع يدور اليوم بين السيارة المهجنة وسيارة الديزل. وقد أدى إصدار قانون الهواء النظيف (Clean Air Act) في سنة 1975 إلى جعل حد التلوث القياسي قاسي بالنسبة لمبيعات السيارات الديزل في الولايات المتحدة. وعلى الرغم من أن السيارة الديزل أكثر كفاءة في ناحية الاحتراق فإن خروج ذرات الكربون مع العادم (الأجسام الصلبة) (particulates- soot) أكثر بكثير من سيارات البنزين. أما بالنسبة لأوربا فإن مشكلة ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية (Global warming) تحظى بأولية كبرى. وتعتبرالسيارةالمصدرالأساسي لثاني أكسيد الكربون (CO2) المتسبب في المشكلة المسماة بالمحميات (الصوب) الزجاجية (Green house effect). وتعتبر السيارة الديزل أقل من سيارة البنزين في أنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون (كيلوجرام أو متر مكعب لكل كيلومتر مقطوع). وتؤدي كفاءة الاحتراق في محرك الديزل أن سيارة الديزل تقطع 50% أكثر من مسافة السير (mileage) لسيارة البنزين.
وتعمل الآن شركة فولكس فاجن إلى الدخول إلى الأسواق بأول سيارة مهجّنة بين محرك الديزل والموتور الكهربائي في سنة 2007. وتعمل شركة بي أم دابليو على تصنيع سيارة تعمل بمحرك بنزين ولكن سوف تستخدم تقنية استرجاع الطاقة من الفرامل وإطفاء محرك البنزين عند التوقف ولكن لن تضيف موتور كهربائي. ويقول المسئول في الشركة أن التقنيات الحديثة في محركات الاحتراق الداخلي سوف يؤدي إلى الحصول على ملوثات قليلة واستهلاك أحسن للوقود بدون الحاجة إلى السيارة المهجنة. كما أن التطور في صناعة المحركات والمنقيات (الفلتر) جعل من السيارة الديزل أكثر نظافة وأقل ضوضاء من السيارةالديزل من 20 سنة ماضية وتحرق سيارة الديزل اليوم وقود أقل بـ 30% وتنتج 25% أقل غاز ثاني أكسيد الكربون.
أي من التقنيتين سوف يفوز, ذلك يعتمد على ما يطلبه المشتري. كما سيحدد هذا في المستقبل المشتري في الصين حيث ستصبح أكبر أسواق السيارات منتزعة اللقب من الولايات المتحدة وذلك كما هو متوقع في سنة 2020 .
مقارنة بين السيارات المهجنة وسيارات الديزل (المصدر مجلة نيوزويك الأمريكية 29/11/2004)
مقدمة:
لكي تصبح السيارة سهلة الاستعمال ويمكن الاعتماد عليها يجب أن يتوفر فيها الأتي:
تسير على الأقل 300 ميل (482) كم بين التعبئة الكاملة لخزان الوقود
يمكن تعبئةالسيارة بالوقود بطريقة سهلة وسريعة
تكون قادرة على مسايرة باقي السيارات على الطريق.
والسيارة التي تسير بالبنزين يتوفر فيها ما سبق ذكره ولكن المشكلة تكمن في أنها تنتج كمية عالية من الملوثات وفي الغالب يكون لها استهلاك وقود عالي. والسيارة الكهربائية في الناحية الأخرى لا تنتج ملوثات بالمرة ولكن يمكنها أن تسير ما بين 50 إلى 100 ميل (80 إلى 161 كم) بين عملية التعبئة الكاملة للسيارة, والمشكلة في أنها تحتاج أيضاً إلى وقت كبير في عملية شحن البطارية.
أما بالنسبة للسيارة المهجنة فيمكنها استخدام محرك بنزين اصغر من المركب بالسيارات التقليدية المسيرة بالبنزين. ويكون المحرك أكثر كفاءة من ناحية استهلاك الوقود ومن ناحية التلوث
تركيب السيارة المهجنة:
يطلق على أي سيارة أسم سيارة مهجنة عندما تجمع بين مصدرين أو أكثر للطاقة. ويمكن تجميع مصدري الطاقة الموجودين بالسيارة المهجنة بعدة طرق. واحدة من الطرق, تعرف بالتهجين المتوازي. وهناك أيضاً النوع الأخر المسمى بالتهجين المتوالي. كما يمكن للسيارة المهجنة أن تجمع بين النوعين من التهجين في آن واحد
التهجين المتوازي(parallel hybrid) :
في السيارات ذات التهجين المتوازي يكون هناك خزان للوقود, الذي يمد المحرك بالبنزين. كما يوجد هناك أيضاً مجموعة من البطاريات التي تمد موتور كهربائي بالتيار المطلوب. حيث يمكن لمحرك البنزين والموتور الكهربائي إدارة مجموعة نقل الحركة في نفس الوقت ثم تدير مجموعة نقل الحركة العجلات. و يعمل محرك الكهرباء في إدارة السيارة داخل المدينة وعند السرعات البطيئة و يعمل محرك البنزين في الطرق السريعة والسرعات العالية, ويضاف عمل المحرك الكهربائي إليه في حالة صعود مرتفع أو التسارع.
التهجين المتوالي(series hybrid) :
وعلى النقيض ففي هذا النوع من التهجين فإن محرك البنزين يقوم بإدارة مولد كهربائي بحيث يمكن للمولد أن يقوم بشحن البطارية أو إعطاء طاقة لموتور كهربائي يقوم بإدارة مجموعة نقل الحركة. وعلى هذا لا يقوم محرك البنزين بإدارة السيارة مباشرة، أنما يتولى الموتور الكهربائي ذلك
التهجين المجمع (متوازي و متوالي):
يمكن ايضا تصميم السيارة بحيث تستخدم التهجين المتوالي في السرعات البطيئة و تستخدم التهجين المتوازي في السرعات العالية والتسارع.
جزاء ومكونات السيارة المهجنة:
محرك البنزين: تستخدم السيارة المهجنة محرك بنزين مشابه للمحركات الأخر الموجودة بمعظم السيارات, ولكن المحرك في السيارة المهجنة يكون أصغر ويستخدم تقنيات متقدمة لتقليل التلوث وزيادة الكفاءة. يمكن زيادة كفاءة المحركات الصغيرة باستخدام أجزاء داخلية صغيرة وخفيفة الوزن, و يساعد تقليل السرعة القصوى لدوران المحرك (حوالي 4500 لفة/ دقيقة) في استخدام تلك الأجزاء الصغيرة, وكذلك يؤدي تقليل عدد الاسطوانات, وتشغيل المحرك بالقرب من الحد الأقصى للحمل إلى زيادة كفاءة المحرك.
خزان البنزين: يعتبر الخزان هو مخزن الطاقة اللازمة للمحرك. ويعتبر البنزين أكثر كثافة للطاقة بالمقارنة بالبطاريات. فإنه يلزم حوالي 125 كيلوجراماً من البطاريات لتخزين نفس الطاقة الموجودة في 1 لتر(0.800 كيلوجرام) من البنزين.
المحرك الكهربائي: المحرك الكهربائي في السيارات المهجنة معقد للغاية. فإن التقنية الإليكترونية الحديثة تسمح له بأن يعمل كموتور كهربائي وفي نفس الوقت كمولد كهربائي. فعند الحاجة يمكن استخدام تيار من البطارية لعمل تسارع للسيارة. ولكن أثناء عمله كمولد فيمكنه من أن يخفض من سرعةالسيارة ويشحن البطارية بالطاقة الكهربائية. الموتور يكون كافي لتسيرالسيارة بدون الحاجة إلى محرك البنزين.
المولد الكهربائي: المولد الكهربائي يشبه الموتور الكهربائي في التركيب ولكنه يعمل لتوليد الكهرباء. ويستخدم في الغالب في السيارات المهجنة ذات التهجين المتوالي.
نقل الحركة: يعمل نظام نقل الحركة في السيارات المهجنة نفس عمله في السيارات التقليدية. ففي بعض السيارات المهجنة يستخدم نفس نظام نقل الحركة التقليدي كما في سيارات "هوندا إنسيت" (Honda Insight), والبعض الأخر كما في سيارات " تويوتا بريوس" (Toyota Prius) تستخدم نظام مختلف جذرياً, سوف يأتي الحديث عنه لاحقاً.
عيوب السيارة المهجنة:
هناك العديد من الأسئلة التي لا تجد لها أجوبة في الوقت الحالي والتي تخص السيارة المهجنة. فلا أحد يعلم ماذا سيكون سعر السيارة المهجنة كسيارة مستعملة. هذا سؤال صعب حيث أن ثمن البطارية هو 3000 دولار أو أكثر حيث أن صانعي السيارة يضمنون البطارية حتى 160.00 كيلومتر. والسؤال الثاني هو أن الزيادة في سعر السيارة يحتاج إلى تشغيل السيارة
160.000 كليومتر لتوفير في سعر الوقود ليعوض الزيادة في سعر الشراء (3500 دولار).
السيارة المهجنة وسيارة الديزل:
والآن بالنسبة لمستقبل تقنية السيارات النظيفة (بدون ملوثات) فإن الصراع يدور اليوم بين السيارة المهجنة وسيارة الديزل. وقد أدى إصدار قانون الهواء النظيف (Clean Air Act) في سنة 1975 إلى جعل حد التلوث القياسي قاسي بالنسبة لمبيعات السيارات الديزل في الولايات المتحدة. وعلى الرغم من أن السيارة الديزل أكثر كفاءة في ناحية الاحتراق فإن خروج ذرات الكربون مع العادم (الأجسام الصلبة) (particulates- soot) أكثر بكثير من سيارات البنزين. أما بالنسبة لأوربا فإن مشكلة ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية (Global warming) تحظى بأولية كبرى. وتعتبرالسيارةالمصدرالأساسي لثاني أكسيد الكربون (CO2) المتسبب في المشكلة المسماة بالمحميات (الصوب) الزجاجية (Green house effect). وتعتبر السيارة الديزل أقل من سيارة البنزين في أنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون (كيلوجرام أو متر مكعب لكل كيلومتر مقطوع). وتؤدي كفاءة الاحتراق في محرك الديزل أن سيارة الديزل تقطع 50% أكثر من مسافة السير (mileage) لسيارة البنزين.
وتعمل الآن شركة فولكس فاجن إلى الدخول إلى الأسواق بأول سيارة مهجّنة بين محرك الديزل والموتور الكهربائي في سنة 2007. وتعمل شركة بي أم دابليو على تصنيع سيارة تعمل بمحرك بنزين ولكن سوف تستخدم تقنية استرجاع الطاقة من الفرامل وإطفاء محرك البنزين عند التوقف ولكن لن تضيف موتور كهربائي. ويقول المسئول في الشركة أن التقنيات الحديثة في محركات الاحتراق الداخلي سوف يؤدي إلى الحصول على ملوثات قليلة واستهلاك أحسن للوقود بدون الحاجة إلى السيارة المهجنة. كما أن التطور في صناعة المحركات والمنقيات (الفلتر) جعل من السيارة الديزل أكثر نظافة وأقل ضوضاء من السيارةالديزل من 20 سنة ماضية وتحرق سيارة الديزل اليوم وقود أقل بـ 30% وتنتج 25% أقل غاز ثاني أكسيد الكربون.
أي من التقنيتين سوف يفوز, ذلك يعتمد على ما يطلبه المشتري. كما سيحدد هذا في المستقبل المشتري في الصين حيث ستصبح أكبر أسواق السيارات منتزعة اللقب من الولايات المتحدة وذلك كما هو متوقع في سنة 2020 .
مقارنة بين السيارات المهجنة وسيارات الديزل (المصدر مجلة نيوزويك الأمريكية 29/11/2004)