عمود الموازنة الداخلي

عمود الموازنة الداخلي، المعروف رسمياً باسم عمود الموازنة، عمود مثقَّل يديره المحرك ويُركَّب داخله خصيصاً لإبطال الاهتزازات التي يولّدها تخطيطه فطرياً. ووجوده ضروري لأن بعض ترتيبات الأسطوانات، وأبرزها محرك الأربع أسطوانات على التوالي، تولّد أثناء عملها قوى لا يستطيع عمود المرفق وأوزانه الموازِنة وحدها أن تلغيها. ولو تُركت هذه القوى دون كبح لبلغت المقصورة على هيئة طنين مزعج، ولذا يُضاف عمود الموازنة لتنعيم دوران المحرك وتقريبه من رقيّ التصاميم المتزنة فطرياً.

أما الاهتزاز الذي يعالجه فهو الاختلال الثانوي في محرك الأربع أسطوانات. فحين ترتفع المكابس وتنخفض، لا تتحرك في حركة توافقية تامة لأن ذراع التوصيل يتأرجح بزاوية، ما يجعل المكابس تتسارع أسرع قليلاً قرب النقطة الميتة العليا منها قرب الأسفل. والمحصلة قوة اهتزاز صاعدة هابطة تحدث بضعف سرعة المحرك ولا يمكن إلغاؤها بالأوزان الموازِنة لعمود المرفق. والحل الكلاسيكي، الذي صقلته شركة Mitsubishi في سبعينيات القرن الماضي انطلاقاً من براءة اختراع أقدم لـ Lanchester، هو زوج من أعمدة الموازنة يدوران بضعف سرعة عمود المرفق في اتجاهين متعاكسين، وأوزانهما اللامركزية مضبوطة التوقيت بحيث تتجمع مركّباتهما القوية الرأسية لمعاكسة الاختلال بينما تلغي مركّباتهما الأفقية بعضها بعضاً.

والإدارة والضبط الطوري بالغا الأهمية. إذ يُدار العمود، أو زوج الأعمدة، بواسطة عمود المرفق عبر تروس أو سلسلة أو حزام مسنّن، ويجب أن يدور عند مضاعَف دقيق لسرعة المحرك وعند الموضع الزاوي الصحيح تماماً نسبةً إلى المكابس. فإن انحرف التوقيت ولو قليلاً، أضاف العمود اهتزازاً بدلاً من إزالته. وتُحمَل الفصوص المثقَّلة في الغالب في أسفل صندوق المرفق، وكثيراً ما تكون مغمورة جزئياً قرب الزيت، وتُحسب كتلتها وإزاحتها لتطابق مقدار القوة الواجب إلغاؤها.

وتوجد أعمدة الموازنة على الأكثر في محركات الأربع أسطوانات الكبيرة، حيث تنمو القوى الثانوية مع تجويف الأسطوانة والشوط، وفي بعض محركات V6 حيث يخلق ترتيب الاشتعال غير المنتظم عزم ترنّح يستطيع عمود موازنة واحد ترويضه. أما محركات الأربع أسطوانات الأصغر فتُغفِلها أحياناً توفيراً للكلفة والوزن والاحتكاك، قابلةً بقدر أكبر قليلاً من الاهتزاز في المقابل. وفي المقابل، فإن التخطيطات المتزنة فطرياً كمحرك الستة على التوالي، ومحرك الستة المسطّح، وكثير من محركات V12، لا تعاني اختلالاً أولياً أو ثانوياً يُذكر، ولذا لا تحتاج عمود موازنة البتة.

ومن الناحية العملية يُعدّ عمود الموازنة مكوّناً هادئاً قليل الصيانة، لكنه ليس بلا ثمن. فهو يمتص قدراً يسيراً من القدرة عبر الاحتكاك وقصور دورانه بسرعة عالية، وفي التصاميم المُدارة بحزام أو سلسلة يجب صيانة منظومة إدارته كأي مكوّن توقيت آخر. وقد عانت بعض المحركات تآكلاً مبكراً في محامل عمود الموازنة أو سلسلته، ما قد يؤدي إلى مشكلات في ضغط الزيت إذا أُهمِل. ولذا يمثّل هذا المكوّن مساومة هندسية: إضافة متعمَّدة للكتلة والتعقيد، تُقبَل لأن المكسب في النعومة من تخطيط اقتصادي بطبيعته يُرى جديراً بالكلفة.