ملف الارتعاش

ملف التذبذب ، أو ملف الطنين ، أو ملف الاهتزاز، هو نوع من ملفات الإشعال عالية الجهد المستخدمة في نظام الإشعال للسيارات القديمة، وأبرزها سيارة بنز باتنت موتورفاجن وفورد موديل تي . ^{[ 2 ]} تتميز هذه الملفات بوجود موصل مهتز يعمل مغناطيسيًا يُسمى المتذبذب أو القاطع ، ^{[ 3 ] [ 1 ]} والذي يقطع التيار الرئيسي، مُولِّدًا شرارات متعددة خلال شوط القدرة لكل أسطوانة. استُخدمت ملفات التذبذب لأول مرة في سيارة بنز عام 1886 ، واستمر استخدامها في موديل تي حتى عام 1927. ^{[ 4 ]}

كان ملف التذبذب جهازًا يُسمى ملف رومكورف أو ملف الحث ، وقد شاع استخدامه في القرن التاسع عشر. ^{[ 5 ]} وهو يجمع بين جهازين مغناطيسيين على نفس الملف اللولبي ذي القلب الحديدي . الأول هو محول كهربائي ، يُستخدم لتحويل التيار الكهربائي ذي الجهد المنخفض إلى جهد عالٍ، مناسب لشمعة الإشعال في المحرك . يُلفّ ملفان من الأسلاك حول قلب حديدي . يحمل الملف الابتدائي تيار البطارية ذي الجهد المنخفض، بينما يُولّد الملف الثانوي الجهد العالي لشمعة الإشعال. يُثبّت في نهاية الملف قاطع أو مُتذبذب ، وهو مفتاح يعمل مغناطيسيًا ، يقوم بقطع التيار الابتدائي بشكل متكرر لإحداث تغييرات في التدفق المغناطيسي في المحول، وهي التغييرات اللازمة لإنتاج الجهد العالي.

توجد نقاط التلامس الخاصة بالمفتاح على ذراع حديدي مرن، يُبقيها مغلقة. يُثبّت الذراع بالقرب من القلب الحديدي. عند توصيل طاقة البطارية، يعمل الملف كمغناطيس كهربائي ؛ يسحب المجال المغناطيسي الناتج عن القلب الذراع الحديدي المرن، فيفتح نقاط التلامس، قاطعًا التيار الكهربائي الرئيسي. ينقطع المجال المغناطيسي للقلب، مما يسمح للذراع بالعودة إلى وضعه الأصلي، مُغلقًا نقاط التلامس مرة أخرى. ثم يُعاد تشغيل التيار الكهربائي الرئيسي، فيفتح المجال المغناطيسي نقاط التلامس مجددًا. تتكرر هذه الدورة عدة مرات في الثانية، طالما أن الطاقة مُزوّدة للملف. تُستخدم آلية مماثلة في الجرس الكهربائي .

مع كل دورة فتح للدائرة، تُطلق الطاقة المخزنة في المجال المغناطيسي للملف اللولبي، وتُنتج، بفعل الحث الكهرومغناطيسي، نبضة جهد عالٍ في ملف الإشعال الثانوي. هذا الجهد كافٍ لتشغيل شمعة احتراق موجودة في أسطوانة المحرك، مما يؤدي إلى اشتعال خليط البنزين . ^{[ 2 ]}

يكمن الفرق بين ملف الإشعال المهتز وملف الإشعال الحديث في أن الملف الحديث يقطع التيار الرئيسي مرة واحدة فقط بواسطة قاطع الدائرة لكل دورة من دورات المكبس، مما يُنتج شرارة واحدة مُوقّتة بدقة لإشعال الوقود في النقطة الصحيحة من الدورة. أما في ملف الإشعال المهتز، فيقوم قاطع الدائرة المهتز بقطع التيار عدة مرات خلال كل دورة، مما يُنتج نبضات متعددة من الجهد العالي وشرارات متعددة.

يعمل ملف التذبذب بكفاءة متساوية مع التيار المتردد أو التيار المستمر . في سيارة فورد موديل تي، كانت تُستخدم بطارية للتشغيل، ولكن بمجرد بدء تشغيل المحرك، يتم تحويل التيار إلى المغناطيس. تميزت سيارة فورد موديل تي بكونها مزودة بمولد تيار متردد ( مغناطيس دائم ) بدلاً من مولد تيار مستمر . في تلك الأيام، لم يكن هذا التيار مُقوّمًا، ولذلك ظل خرج المولد على شكل تيار متردد. ^{[ 2 ]} كان هذا كافيًا تمامًا لتشغيل نظام الإشعال، وبعد عام 1915 لتشغيل المصابيح الأمامية الكهربائية، على الرغم من أنه لم يكن بالإمكان استخدامه لشحن البطارية. ^{[ 6 ]}

كان ملف التذبذب ملف حثي ، طُوِّر خلال ثمانينيات القرن التاسع عشر انطلاقًا من جهاز اخترعه تشارلز غرافتون بيج ، وبشكل مستقل من قِبَل نيكولاس كالان عام ١٨٣٦. وقد استُخدم على نطاق واسع في مطلع القرن لإنتاج جهد عالٍ لأجهزة إرسال الراديو ذات الفجوة الشرارية ، وأجهزة الأشعة السينية ، ومصابيح القوس الكهربائي ، وأجهزة العلاج الكهربائي الطبية . ثم جرى اعتماده ببساطة للاستخدام في السيارات.

كان جهاز أبسط، وهو ملف الجهد المنخفض ، مستخدمًا بالفعل في المحركات الثابتة ومحركات الغاز ذات الإشعال الشراري . كان هذا الجهاز عبارة عن محث بسيط ذي قلب حديدي ، يُستخدم مع بطارية ومفتاح يُسمى قاطع الدائرة . كان له ملف واحد فقط، لذا لم يكن محولًا مثل ملف التذبذب. عندما يكون المكبس في النقطة المناسبة، ينفتح قاطع الدائرة، قاطعًا تيار البطارية. يُولد الحث الذاتي الناتج عن انهيار المجال المغناطيسي نبضة جهد عالٍ في الملف، والتي تُطبق على شمعة الإشعال . كان عيب ملف الجهد المنخفض هو أن جهد الإشعال العالي كان يتولد في نفس الدائرة التي يتدفق فيها تيار البطارية ذو الجهد المنخفض.

في سيارة فورد موديل تي، استُخدمت أربعة ملفات اهتزاز، واحد لكل أسطوانة. كان هذا بمثابة مقدمة للاستخدام الحديث لملفات الإشعال الفردية المثبتة على شمعات الاحتراق (ملف على شمعة)، حيث تحتوي كل أسطوانة على ملفها الخاص، مما يُغني عن الحاجة إلى موزع جهد عالٍ . ^{[ 7 ]} كانت هذه الملفات تُعبأ معًا في صندوق خشبي واحد، مُغلّف بمادة القار لضمان المتانة ومقاومة الماء. ^{[ 6 ]} كان يُطلق على هذا النظام أحيانًا اسم نظام الإشعال ذي التوصيل والفصل. ^{[ 8 ]}

لضمان التشغيل السليم، يجب إشعال كل أسطوانة بالتتابع وفي الوقت المناسب. كان يتم تنفيذ هاتين المهمتين بواسطة "المؤقت" أو موزع الجهد المنخفض، وهو عبارة عن مفتاح دوار. ^{[ 2 ]} في محرك رباعي الأشواط ، يُدار المؤقت بنصف سرعة عمود المرفق ، تمامًا مثل عمود الكامات . يقوم المؤقت بتبديل التيار الابتدائي لكل ملف إشعال بالتتابع، كما يُشغل الملفات في الوقت المناسب من دورة الأسطوانة. وكما كان شائعًا في محركات تلك الفترة، كان توقيت الإشعال يُتحكم فيه يدويًا عن طريق نظام تحكم في التقدم والتأخير. قد يتطلب تشغيل المحرك البارد مهارةً في استخدام نظام التحكم لبدء تشغيله. أما المحركات الحديثة، فتتحكم في هذا التوقيت بدقة أكبر؛ إذ أصبح هذا التحكم تلقائيًا وغير واضح للسائق.

يتمثل أحد الاختلافات الجوهرية بين أنظمة الإشعال الحديثة وأنظمة الإشعال التقليدية في قوة وعدد الشرارات المتولدة. يُنتج النظام الحديث شرارة واحدة كبيرة في الوقت المحدد بدقة. لا تستطيع أنظمة ملفات الإشعال المهتزة إنتاج شرارة بهذه الطاقة العالية، لكنها تُنتج تيارًا مستمرًا من الشرارات طالما أن دائرة المؤقت مغلقة. كانت المحركات القديمة، مثل محرك فورد موديل تي، تعمل بسرعات منخفضة مع أسطوانات كبيرة مملوءة بخليط وقود ضعيف الاحتراق ذي رقم أوكتان منخفض . كانت هذه المحركات أقل حساسية لدقة توقيت الإشعال، كما استفادت مخاليطها من وجود مصدر إشعال مستمر. ^{[ 9 ]}

كان طراز فورد موديل تي متوفرًا أيضًا بإصدارات مُعدّلة للعمل بالكيروسين أو الإيثانول . وكانت أنظمة الإشعال الاهتزازية مناسبة بشكل خاص لإشعال هذه الخلطات. وظلت هذه الأنظمة شائعة الاستخدام في محركات جرارات الكيروسين وزيت الوقود الثقيل لفترة طويلة بعد أن أصبحت غير صالحة للاستخدام مع البنزين.

أدى الانتشار الواسع لسيارة فورد موديل تي إلى انتشار مكوناتها على نطاق واسع. وأصبح ملف الاهتزاز، على وجه الخصوص، مكونًا شائعًا بين هواة الإلكترونيات ومحبي التعديل المنزلي، وكان من أوائل المكونات الكهربائية المصنعة التي توفرت بكميات كبيرة. استُخدمت هذه الملفات كملفات صدمات كهربائية، سواء لأغراض طبية زائفة أو للمزاح، ^{[ 11 ]} كما استُخدمت ملفات فورد موديل تي في بعض أوائل الأسوار الكهربائية المنزلية الصنع للتحكم في الماشية. وكانت شائعة أيضًا بين هواة الراديو الأوائل لبناء أجهزة إرسال بسيطة تعتمد على فجوة الشرارة لنقل شفرة مورس، إلى أن أدى ظهور أجهزة الإرسال ذات الموجة المستمرة إلى جعلها قديمة الطراز (وحظرتها الوكالات الحكومية لاحقًا بسبب نطاقها الترددي الواسع). وظلت ملفات فورد موديل تي شائعة الاستخدام في غير السيارات لدرجة أنها استمرت في الإنتاج حتى ستينيات القرن العشرين، أي بعد سنوات من ظهور السيارة نفسها.