مع تزايد الوعي العالمي بحماية البيئة، شهدت صناعة السيارات الكهربائية (EV) ازدهارًا كحل حيوي لتقليل انبعاثات الكربون. وفقًا للبيانات الإحصائية، يمثل قطاع النقل حوالي ربع انبعاثات غازات الدفيئة العالمية، حيث تأتي أكثر من 75% من النقل البري. لمواجهة تغير المناخ، تقوم العديد من الدول بتشجيع اعتماد السيارات الكهربائية، التي من المتوقع أن تهيمن على سوق السيارات في العقود القادمة.

ومع ذلك، يتطلب تحقيق هذا الهدف تعظيم أداء كل نظام ونظام فرعي في السيارات الكهربائية لتعزيز مدى السيارة. المحرك الكهربائي (e-motor)، وهو نظام فرعي حاسم، يساهم بحوالي 7% من إجمالي استهلاك الطاقة في السيارة، مما يجعل تحسين تزييت محامل المحرك أمرًا ضروريًا لتحسين كفاءة الطاقة.

احتياجات التشحيم لمحامل محركات السيارات الكهربائية

مقارنة بين الشحوم المعتمدة على الليثيوم والشحوم البديلة: تستخدم محامل المحركات في السيارات الكهربائية بشكل أساسي الشحم لتقليل الاحتكاك والتآكل. يتكون الشحم من زيت أساسي، ومكثف، وإضافات، حيث يتمثل دور المكثف في الاحتفاظ بالزيت داخل هيكله، مما يعتمد بشكل كبير على تركيبه الكيميائي. حالياً، تهيمن أنظمة المثخنات القائمة على أملاح الليثيوم على السوق، حيث تمثل الشحوم القائمة على الليثيوم حوالي 70% من السوق العالمية. زيوت الشحوم المعقدة بالليثيوم (LiX) تحظى بتقدير كبير لأدائها الممتاز في درجات الحرارة العالية، وتوافرها الفني، وتزييتها الفعال في المحركات.

ومع ذلك، مع زيادة الطلب على بطاريات السيارات الكهربائية على الليثيوم، أدت الزيادة في تكلفة المركبات القائمة على الليثيوم ومخاوف السمية المحتملة إلى البحث عن مواد سميكة بديلة غير قائمة على الليثيوم. لقد ظهرت مادة بولي يوريا (PU) كبديل واعد بسبب سمك فيلم الزيت المتفوق عند السرعات المنخفضة، والاستقرار الممتاز في القص والحرارة، وقدرتها على إطالة عمر المحامل.

في السوق اليابانية، تمثل شحوم PU حوالي ربع إجمالي إنتاج الشحوم، ومن المتوقع أن تنمو هذه الحصة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطلب على شحوم PU في تزايد في أوروبا ومنطقة المحيط الهادئ وجنوب شرق آسيا.

مقارنةً بالشحوم القائمة على الليثيوم، توفر شحم البولي بروبيلين (PP)، وهو نظام مثخن غير قطبي، أداءً أفضل في التزييت. أظهرت الأبحاث أن شحم PP يتفوق في تقييمات أداء الاحتكاك وله معدل تحرير زيت مرتفع، مما يجعله مرشحًا محتملاً للاستخدام في تطبيقات محركات السيارات الكهربائية.

تحسين إطلاق الزيت وأداء محامل المحرك

معدل إطلاق الزيت (المعروف أيضًا باسم "التسرب") يلعب دورًا حاسمًا في تحسين أداء محامل المحركات في السيارات الكهربائية. يؤثر إطلاق الزيت مباشرة على كمية الزيت في منطقة الاتصال، مما يحدد سمك فيلم الزيت وعزم الاحتكاك. إطلاق الزيت ليس ثابتًا ويمكن أن يتأثر بظروف تشغيل المحامل وتدهور المثخن.

سلوك تسرب الزيت من الشحم يشمل مراحل التحريك والإفراج، حيث يعيد الشحم توزيع الزيت ويطلقه على المسار، مما يتحكم في تجديد الزيت ويمنع نقص التزييت.

يمكن أن يؤدي إطلاق الزيت غير الكافي إلى تزييت ضعيف، مما يؤثر على عمر الأداء والمحامل. من ناحية أخرى، يمكن أن يتسبب إطلاق الزيت المفرط في استنفاد الشحم مبكراً، مما يقصر من عمره. لذلك، عند تصميم الشحوم لمحامل محركات السيارات الكهربائية، فإن ضبط وتحسين معدل إطلاق الزيت هو المفتاح لضمان التشغيل الفعال على المدى الطويل.

الاتجاهات المستقبلية لتزييت المركبات الكهربائية

إن التطور السريع في صناعة السيارات الكهربائية يدفع الابتكار المستمر في تكنولوجيا التشحيم. مع زيادة الطلب في السوق على السيارات الكهربائية، تواجه شركات تصنيع الشحوم تحديات أكبر لتطوير حلول تشحيم أكثر صداقة للبيئة وفعالية من حيث التكلفة.

ظهور مواد تثخين بديلة مثل البول يوريا والبولي بروبيلين يقدم أملاً وإمكانيات جديدة لصناعة الشحوم. في المستقبل، ستعزز الأبحاث المتعمقة حول تركيبة الشحوم وخصائص إطلاق الزيت أداء محركات السيارات الكهربائية، مما يساهم في النمو المستدام لصناعة السيارات الكهربائية.

◆ المصدر: سبرينغر ناتشر

◆ المرجع: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777