تقوم فكرة عمل محرك السيارة بشكل عام علي انتاج طاقة حركية وذلك عن طريق تحويل
الطاقة الكيميائية chemical energy المختزنة في الوقود (بترول- ديزل- غاز)عند
احتراقه مباشرة في أسطوانات المحرك إلى طاقة حرارية ثم تحويل الطاقة الحرارية إلى
طاقة حركية ميكانيكية .
كيف يعمل محرك السيارة البنزين
بمعني عند قياده الدراجات العادية (البسكلته Bicycle) يقوم السائق باستخدام قوته البدنية في تحريك عامود مرفق يكون مركب عليه جنزير هذا الجنزير يكون متصل بالعجل الخلفي بشكل ميكانيكي بحيث عندما يدير السائق البدال بقدمه يدور معه هذا العامود وبالتالي يدور العجل الخلفي فتسير البسكلته بسهوله.
|
| كيف يعمل محرك السيارة |
وبالتالي اذا اردنا انتاج قوه حركيه علينا استبدال القوه البدنية باخري, وهنا
كانت الفكره هي وضع مكبس يتصل بذراع يكون متصلا بعامود المرفق, ولتوليد القوه
يتم حرق الوقود فتتمدد الغازات فتدفع المكبس فيدفع الذراع وبالتالي تولدت لدينا
الحركه الدورانية.
|
| فكرة عمل محرك السيارة |
أجزاء محرك البنزين
|
| أجزاء محرك البنزين الرئيسة لمحرك رباعي الأشواط |
نستطيع تقسيم اجزاء المحرك الي (اجزاء المحرك الثابتة - اجزاء
المحرك المتحركة - آليات التشغيل - منظومات الخدمة )
اجزاء محرك البنزين الثابتة
وتشمل البناء الخارجي للمحرك ، والذي ترتبط به الأجزاء المكملة للمحرك ، كما
تعمل بداخلها الأجزاء المتحركة وتتكون مما يلي:
- رأس الأسطوانات Cylinder Head او وش السلندر ( الجزء العلوي)
- جسم الأسطوانات Cylinder Block أو كتلة الأسطوانات أو البلوكه ( الجزء الأوسط)
- علبة ( مبيت) عمود المرفق ( الجزء السفلي).
اجزاء محرك البنزين المتحركة
وهي التي تقوم بنقل الطاقة الحرارية من غرفة الاحتراق داخل الأسطوانة تحويلها إلى طاقة ميكانيكية للتشغيل وتتضمن ما يلي:- الكباس او البستم Piston
- ذراع التوصيل او البيل Rod Connecting .
- عمود المرفق او عمود الكرنك Crank Shaft
آليات التشغيل
وهي التي تضمن ضبط آلية ( الميكانيكية) عمل المحرك ، وتوافق حركة الأجزاء مع بعضها وتشمل الأجزاء الآتية :- عمود الحدبات أو الكامات ( عمود التيمن) Cam Shaft .
- الصمامات ( البلوف) ( Valves )
- تروس توقيت الأعمدة.
- جنزير.
منظومات الخدمة
وهي تقوم بإمداد المحرك بمواد التشغيل، كما تحميه من حرارة الاحتراق ، وتضمن له سلامة الأداء وتتكون من :شرح الدورة الرباعية لمحركات البنزين
تستخدم معظم السيارات حاليًا ما يُعرف بدورة الاحتراق رباعية الأشواط لتحويل
الوقود إلى حركة. وتُعرف دورة العمل رباعية الأشواط أيضًا بدورة أوتو
(Otto-cycle engine)، على اسم نيكولوس أوتو Nikolaus August Otto الذي قام
باختراعها في عام 1867.
الدورة رباعية الاشواط Four-Stroke Cycle بها شوط سحب "Intake stroke"وشوط ضغط "Compression stroke"وشوط قدرة "Power stroke" وشوط عادم "Exhaust stroke" كل شوط من هذه الأشواط يأخذ 180 درجة من دوران عمود الكرنك بمعني اننا اذا قمنا بحساب دورة التشغيل الكاملة تنتج 720 درجة (أي دورتان كاملتان لعمود الكرنك).
ويتضح أن عمود الكرنك يأخذ دورتين كاملتين لإتمام الدورة وكنتيجة لذلك فإن الاسطوانة تتلقى شوطا واحدا فقط للقدرة في كل دورة تشغيل.
|
| شرح الدورة الرباعية لمحركات البنزين |
الدورة رباعية الاشواط Four-Stroke Cycle بها شوط سحب "Intake stroke"وشوط ضغط "Compression stroke"وشوط قدرة "Power stroke" وشوط عادم "Exhaust stroke" كل شوط من هذه الأشواط يأخذ 180 درجة من دوران عمود الكرنك بمعني اننا اذا قمنا بحساب دورة التشغيل الكاملة تنتج 720 درجة (أي دورتان كاملتان لعمود الكرنك).
ويتضح أن عمود الكرنك يأخذ دورتين كاملتين لإتمام الدورة وكنتيجة لذلك فإن الاسطوانة تتلقى شوطا واحدا فقط للقدرة في كل دورة تشغيل.
|
| الأشواط الأربعة للمحرك |
الأشواط الأربعة للمحرك
بكل بساطه ليعمل محرك البنزين رباعي الشوط يقوم بخطوات اساسية وهي
- دخول مخلوط الوقود والهواء ( الشحنة) إلى داخل الأسطوانة.
- ضغط مخلوط الوقود والهواء ( الشحنة) داخل الأسطوانة.
- إشعال خليط الوقود والهواء ( الشحنة) في الأسطوانة.
- إخراج الغازات الناتجة من الاحتراق وهي غازات العادم من الأسطوانة.
والاشواط الأربعة للمحرك هي :
يبدأ المكبس عند القمة، ينفتح صمام السحب، ويتحرك المكبس لأسفل. وبالنسبة لمحركات
البنزين يقوم المحرك بسحب ملئ اسطوانة من الهواء والبنزين.شوط السحب
حيث يتم خلال هذا الشوط تعبئة الاسطوانة (السلندر) بخليط الوقود القابل للاحتراق (هواء + بنزين فلن يحترق البنزين إلا إذا كان كذلك ممزوجًا بكمية الهواء الصحيحة.) وتكون بداية هذا الشوط عندما يكون المكبس(البستم) عند القمة وينتهي بعد اجتيازالبستم قاع الشوط ، وفي هذا الشوط يكون صمام السحب (الصباب /البلف) مفتوح حتي يسمح لدخول شحنه خليط الوقود الي الاسطوانة الذي يدخل إلى الاسطوانة وذلك لأن البستم عندما يتحرك اسفل تنشأ خلخله ( الضغط أقل من الضغط الجوي) ،ثم ثم يغلق الصمام بعد ذلك. ولهذا يسمي هذا الشوط شوط السحب Intake Stroke.وفي هذا الشوط يكون صمام العادم مغلق.
ثم يبدأ بعد ذلك شوط الضغط
شوط الانضغاط
يرتفع المكبس مرة أخرى لضغط خليط الوقود/الهواء، بحيث يزداد الضغط ودرجة الحرارة. ويتبخر الوقود بفعل حرارة انضغاط الهواء. وفي هذا الشوط تكون الصمامات مغلقة (سحب وعادم).شوط الإشعال/الاحتراق
عند وصول المكبس إلى أعلى نقطة (النقطة الميتة العليا) في نهاية شوط الضغط، يبدأ شوط القدرة بإضافة حرارة من الخارج ، ويتم ذلك بوساطة شرارة من شمعة الإشعال (يتم الإشعال في محركات البنزين من خلال شرارة إلكترونية تتولد من شمعة الإشعال(البوجيه)) ، فيحترق المزيج منتجا غازات ذات درجة حرارة عالية تندفع بسرعة كبيرة، وبما أن صمامى السحب والعادم مغلقان، فإنها تجد أمامها سطح المكبس الذي تدفعه بقوة ضغط عالية، تؤدي إلى تحريكه إلى الأسفل، وهكذا تتحول الطاقة الحرارية للوقود المحترق إلى طاقة حركية (ميكانيكية) تحرك المكبس الذي ينقل الحركة إلى ذراع التوصيل والذي بدوره ينقلها إلى العمود المرفقي على شكل حركة دائرية.
شوط العادم
بمجرد وصول الكباس إلى قاعدة شوطه، ، ينفتح صمام العادم ويغادر العادم الاسطوانة ليخرج من ماسورة العادم. ويبقى صمام السحب مغلقا ، ويتم تنظيف بقايا غازات العادم تحت تأثير كسح المكبس نتيجة حركته من القاع الي اعلي نقطه ، وعندما يصل المكبس إلى أعلي نقطه ينتهي شوط الطرد.المحرك جاهز الآن للدورة التالية، حيث يقوم بسحب شحنة أخرى من الهواء والبنزين.
شرح الدورة الثنائية لمحركات البنزين Tow-Stroke cycle
تقوم المحركات الثنائية الأشواط بأداء السحب والضغط والاحتراق، ثم القدرة والعادم في دورة واحدة لعمود المرفق (شوطين للمكبس) ويتحقق ذلك بواسطة إلغاء صمامي السحب والعادم المستخدمين في محركات الدورة الرباعية، واستخدام فتحتين في جدران الاسطوانة بدلاً منهما واحدة لدخول الخليط. والأخرى لخروج العادم ويتحكم المكبس في فتح وغلق فتحتي الدخول والخروج في التوقيت المناسب خلال الدورة .
|
| شرح الدورة الثنائية لمحركات البنزين |
حيث تتم دورة التشغيل (الدورة الحرارية) لهذه المحركات خلال شوطين للمكبس، حيث تتم عمليتا السحب والضغط خلال شوط واحد، وعمليتا الاشتعال وطرد العادم في شوط آخر، ويتم هذان الشوطان خلال دورة واحدة لعمود المرفق أي (360) درجة، ولا يوجد عموما عمود كامات في مثل هذه المحركات، وإن وجد في بعض أنواعها، فإنه يدور بعدد دورات عمود المرفق، و تستعمل هذه المحركات في
الدراجات النارية والمضخات والمولدات الصغيرة و في المحركات البحرية.
أسئلة شائعه
ما هو الفرق بين المحرك رباعي الشوط وثنائي الشوط ؟
الفرق بينهم باختصار هو :
- محركات الاحتراق الداخلي رباعية الأشواط: تتم كل دورة لعمود المرفق بأربعة مشاوير للمكبس، يدور في أثنائها عمود المرفق دورتين؛ أي (720درجه) ، ودورة واحدة من عمود الكامات .
- محركات الاحتراق الداخلي ثنائية الأشواط: تتم الدورة مشوارين للمكبس، يدور في أثنائها عمود المرفق دورة واحدة أي (360درجه).
ما هو الفرق بين محرك الديزل ومحرك البنزين؟
- في محركات الديزل لا نلاحظ وجود شمعات الاحتراق (بوجيهات)وبالتالي لا توجد دائرة اشعال كهربائية بل يتم اشتعال خليط الهواء والوقود تلقائيا بفعل الضغط العالي و الحرارة.
- تصنع محركات الديزل من الحديد الصب بينما تصنع محركات البنزين من خلائط الألمنيوم الخفيفة لذلك تكون محركات الديزل أثقل من نظيرتها العاملة بالبنزين.
- في محركات الديزل يتم دخول الهواء فقط إلى اسطوانات المحرك بينما يتم حقن الوقود عن طريق البخاخات (الحواقن) داخل الأسطوانات
ما هو السلندر في المحرك؟
السلندر يقصد به أسطوانة المحرك ،وتعتبر الأسطوانة جزءًا حيويًا من المحرك. وهي غرفة يتم فيها احتراق الوقود وتوليد الطاقة. تتكون الأسطوانة من مكبس (بستم) وصمامين وهما صمام سحب لإدخال شحنه الوقود وصمامات العادم لإخراج نواتج الاحتراق (العادم). وبشكل عام ، كلما زاد عدد الأسطوانات الموجودة بالمحرك ، زادت الطاقة التي يتم إنتاجها لذلك نجد كثير من الناس يصنفون المحركات بعدد السلندرات. وتحتوي معظم السيارات على محرك 4 أو 6 أو 8 أسطوانات.