فكرة عمل محرك السيارة

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هل حدث في يوم من الأيام أن قمت بفتح بانت سيّارتك و تساءلت ماذا يجري داخل المحرك؟ ... سوف يبدو لك محرّك السّيّارة مثل أشياء كبيرة مركبة مع بعض من المعادن والأنابيب والأسلاك .
وقد تريد معرفة كيف يعملّ المحرك بنوع من الفضول.

برغم كلّ شيء, تمضي في سيّارتك يوميًّا - - اليس من الأفضل معرفة كيف يعمل محرك سيارتك ؟ ... أو ربّما أ نت تَعِبْتَ من الذّهاب إلى الميكانيكيّ وتسمع أشياء بلا معنى تمامًا إليك, ثمّ دفع $$$. أو ربّما تشتري سيّارة جديدة, و تسمع الكلمات الغريبة مثل 3.0 لتر-6V والكامة العلويّة الثّنائيّة و ضبطت نظام حقن الوقود .ماذا تعني كلّ هذة العبارات ؟

سنناقش الفكرة الأساسيّة خلف المحرّك ثمّ نذهب بالتّفصيل عن كيفية عمل كلّ أجزاء المحرك, وما يمكن أن يقلل من الأداء أو يزيد الأداء...!


الاحتراق الدّاخليّ

تنقسم المحركات إلى نوعين نوع يعرف باسم ماكنة الاحتراق الخارجي external combustion engine وهو المستخدم قديما في محركات القطارات البخارية والسفن البحرية حيث يتم استخدام الطاقة الحرارية الناتجة من حرق الفحم لتبخير الماء واستخدام ضغط البخار في دفع المكابس التي بدورها تكون متصلة بعامود الحركة لإدارة العجلات ولكن هذا النوع من المحركات قل استخدامه لقلة كفاءته وصعوبة تصنيعه وصيانته...
أما النوع الثاني فيعرف باسم ماكنة الاحتراق الداخلي internal combustion engines وهو المستخدم حاليا في اغلب السيارات لما لهذه المحركات من كفاءة في التشغيل وسهولة تزويد السيارة بالوقود وتكلفة تصنيعها اقل نسبياً من المحركات الاحتراق الخارجي.



لتوضيح فكرة عمل ماكنة الاحتراق الداخلي والتي على أساسها يعمل محرك السيارة سنقوم بتشبيه ذلك على نحو قذيفة المدفع القديمة التي قد نشاهدها في الأفلام السينمائية القديمة حيث يقوم الشخص بوضع بودرة البارود في الطرف الخلفي للمدفع ومن ثم يقوم بوضع الكرة المعدنية في فوهة المدفع. ولإطلاق القذيفة يتم إشعال البارود لتتولد طاقة حرارية هائلة تزيد مقدار الضغط الذي يتجه إلى دفع الكرة المعدنية بقوة من فوهة المدفع..

يستخدم مدفع المبدأ الأساسيّ خلف أيّ موتور احتراق داخليّ مبادل إذا وضعت كمّيّة قليله من الوقود العالي الطّاقة ( مثل الجازولين ),في المكان المحاط وأشعلته, كمّيّة من طاقة الغير معقولة تُحَرَّر . يمكن أن تستخدم تلك الطّاقة لدفع الكره 500 قدمًا . في هذه الحالة, الطّاقة تُتَرْجَم في حركة الكره . أيضًا يمكن أن تستخدمه لأغراض ممتعة أكثر . على سبيل المثال, إذا يمكن أن تخلق الدوره التي تسمح لك أن تفجّر الانفجارات مثل هذه لمئات من المرّات في الدّقيقة, و إذا يمكن أن تستخدم تلك الطّاقة في طريقة مفيدة, ماذا يصبح لديك هو قلب محرّك سيّارة...

تقريبًا كلّ السّيّارات حاليًّا تستعمل ما يُسَمَّى دورة الإشعال الرباعيّة لتحويل الجازولين إلى الحركة . الطّريقة الرّباعيّة معروفة أيضًا كالدورة أوتو, على شرف نيكولوس أوتو الذي اخترعه في 1867 . الأربعة دورات تُوَضَّح كلآتي:-

خطوات عمل محرك السيارة

(1) شوط الأخذ Intake stroke

(2) شوط الانضغاط Compression stroke

(3) شوط الاحتراق Combustion stroke

(4) شوط العادم Exhaust stroke

صورة مرفقة


نرى في الشكل السابق الجزء الأساسي من المحرك والذي يسمى المكبس Piston الرمز(M) وهو الجزء المماثل للمدفع في المثال السابق. يتصل المكبس بعامود الحركة crank shaft الرمز (P) في الشكل التوضيحي. وبدوران عامود الحركة يمكن إعادة المكبس إلى وضعه الابتدائية كما ويعمل هذا الجزء على تحويل الحركة الرأسية للمكبس إلى حركة دائرية.

وصف الدورة الكاملة لمحرك السيارة
(1) شوط الأخذ: يبدأ المكبس عمله في الحركة من أعلى موضع له ليتحرك إلى الأسفل حيث يكون صمام الإدخال مفتوح ليدخل خليط من الوقود والهواء إلى داخل اسطوانة الاحتراق. وتكون نسبة الوقود صغيرة بالنسبة للهواء ولكن كافية لإحداث الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الفترة المحددة باللون الأصفر.

(2) شوط الانضغاط: يغلق صمام الأخذ عندما يبدأ المكبس في الحركة للأعلى ليضغط خليط الوقود والهواء وترتفع درجة حرارته تدريجياً ليساعد على رفع كفاءة الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البنفسجي.

(3) شوط الاحتراق: في اللحظة التي يصل إليه المكبس إلى أعلى ارتفاع له يصبح الخليط عند ضغط عالي تنطلق شرارة كهربية لينتج عنها احتراق (انفجار) للوقود المكون للخليط فترتفع كلا من درجة الحرارة والضغط ارتفاعاً هائلاً لتدفع المكبس بقوة للأسفل. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البرتقالي.

(4) شوط العادم: عندما يصل المكبس في حركته للاسفل إلى ادنى قيمة له يفتح صمام العادم لتخرج نواتج الاحتراق من المكبس ومنه إلى العادم خارج السيارة ويرتفع المكبس نتيجة لدوران ناقل الحركة إلى الاعلى طاردا ما تبقى من نواتج الاحتراق ليبدأ دورة جديدة بسحب كمية جديدة من الهواء والوقود. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون الاخضر.

مرة اخرى لا حظ ان حركة المكبس كانت دائما حركة رأسية للأعلى وللأسفل ولكن هذه الحركة تتحول بواسطة الجزء المغمور في الزيت (لتقليل الاحتكاك) من حركة رأسية إلى حركة دائرية ليأخذها عمود ناقل الحركة crank shaft ليدير عجلات السيارة والتي ستحرك السيارة للأمام أو للخلف.

مكونات محرك السيارة

صورة مرفقة

*(ِِِِA) الصمامات لادخال الوقود والهواء Intake Valves

(B) غطاء الصمام Valve Cover

(C) فتحه لدخول الهواء (المخلوط بالوقود) Intake port

(D) هـــيد HEAD

(E) المبرد Coolant

**(F) كتلة المحرك Engine Block

***(ِِِِG) خزان الزيت Oil pan

(H) حوض الزيت Oil sump

********************************( I ) عمود ناقل الحركة أعلى الصمامات Camshaft

(J) الصمامات لاخراج ناتج الاحتراق Exhaust Valves

******************************** *(K) البوجيه Spark plug

(L) فتحة العادم Exhaust port

******************************** **(M) المكبس Piston

******************************** ********************************(N) عمود التوصيل Connecting rod

(O) بيرنج عمود التوصيل Rod bearing

******************************** ******************************** *(P) عمود الكرنك Crank shaft