محرك الاحتراق الداخلى | Engine | واجيزا | Wajiza

 ما هو محرك الاحتراق الداخلى وكيف يعمل؟ 

غرض المحركات هو توليد حركة ميكانيكية نستفيد بها فى أرض الواقع. ومثال على ذلك هو استخدام المحرك فى السفن والطائرات والسيارات والتوصيات وغيرها من الآلات الإنتاج الصناعى.

المحرك الذى سنتحدث عنه هو محرك الاحتراق الداخلى الذى يعمل بالبنزين. المحركات المستخدمة فى الأمثلة السابقة كلها تعمل بنفس الفكرة ولكن الاختلاف هو حجم المحرك وطرق نقل الحركة من المحرك إلى الخارج (لإستخدامها فى تحريك الجسم كله على حسب الغرض المطلوب منه تنفيذه).

فكرة عمل محرك الاحتراق الداخلى بإختصار

يدخل الهواء والبنزين إلى غرفة الاحتراق وحينها ينتج شرار من Spark Plugs (البوجيه) يحترق الخليط ويحرك المكبس إلى الأسفل ، وهذا الأمر يحدث بنفس الوقت فى عدة غرف احتراق أخرى.

بتم نقل حسه الحركة بشكل ما إلى CrankShaft ( عمود الكرنك )، وهكذا نستطيع استخدام هذه الحركة فى اغراض مختلفة.

وهاكذا يحتاج المحرك إلى إدخال وإخراج منظم 

إدخال الهواء والوقود ، وإخراج الغاز الناتج من الاحتراق 

ادخال الهواء إلى محرك الاحتراق الداخلى

 

Air mass sensor

مدخل الهواء هو (Air filter) (فلتر الهواء) وهو ينقي الهواء من الأتربة والملوثات - يتوفر منه اشكال كثيرة ومختلفة- ثم ينتقل فى أنابيب ليصل الى ال Air mass sensor الذي يحدد كمية الهواء الداخل إلى المحرك ، وعلى أساسه يقوم الكمبيوتر بتحديد كمية الوقود المناسبة. ثم بعدها تماما ينتقل الى 

ال Throttle ومنه نوعان نوع الكترونى وآخر ميكانيكي:

1. ال ( Throttle )(الفراشة)(بوابة الهواء)(الجويتر)(الثروتل)(الجبك)(الخناق) الالكترونى: يكون متصل الكمبيوتر السيارة الذى يأخذ الإشارة من دواسة الواقود ، وعلى حسب مقدار الضغطة يقوم بإمرار الهواء .
2. ال ( Throttle )(الفراشة)(بوابة الهواء)(الجويتر)(الثروتل)(الجبك)(الخناق) الميكانيكى: يكون متصل بدواسة الواقود عن طريق وير ( فولازى). عيبة أنه يتأخر في الاستجابة وغير دقيق.

( Throttle )(الفراشة)(بوابة الهواء)(الجويتر)(الثروتل)(الجبك)(الخناق)

بعدها يتجه الهواء إلى وجهته الأخيرة ، وهى ال( intake manifold )( مشعب السحب )(الثلاجة) ، وهى وجهة الهواء الأخيرة قبل الوصول إلى غرفة الاحتراق. يتم تجميع الهواء بها ثم منها إلى غرفة الاحتراق مباشر.

يدخل الهواء إلى غرفة الاحتراق عن طريق سحب جزء من الهواء المجمع فى ال( intake manifold )( مشعب السحب )(الثلاجة) ، عندما يتحرك المكبس لأسفل يفتح (صمام الإدخال) ، وبسبب الفراغ الحادث في غرفة الاحتراق ؛ يدخل الهواء تلقائيا إلى غرفة الاحتراق لملأ هذا الفراغ.

 إدخال للواقود إلى غرفة الاحتراق الداخلى

 يوجد الواقود فى خزان يختلف سعته و شكله على حسب الغرض المطلوب من المُعِّدَة. ثم يضخ من الخزان عبر (Fuel pump) (مضخة واقود): عددها على حسب أبعاد السيارة وموقع خزان الواقود مثلا _ فى حال ان طول المركبة 6 أمتار والمحرك فى الإمام والمكان بالخلف وفى أسفل المركبة إذن فى هذه الحالة قد نحتاج إلى 3 (Fuel Pump ) (مضخة واقود) _ وهذا كمثال فقط ويوجد منها اشكال كثيرة.

ومنها إلى ال (Fuel injectors) (حاقن واقود) : هو جزء الكترونى كما قلنا ليتحكم فى كمية الوقود المضافة وعددها يعتمد على عدد غرف الاحتراق الموجودة ويكون على كل غرفة احتراق ( Fuel Injectors ) (حاقن واقود ) واحد على الأقل ، ويوجد منه اشكال انواع مختلفة.

نترك الوقود والهواء و تجه الى معرفة نظام اخراج غاز العادم.

(Fuel Pump ) (مضخة واقود)

اخراج غاز العادم من محرك الاحتراق الداخلى

اهمية هذه المرحلة كبيرة جدا ؛ لان فى حالة عدم اخراج غاز العادم بشكل صحيح ، وفى وقت محدد يحدث ما يسمى بإنكتام المحرك ويعوق من حركة المكبس وبالتالى يضعف أداء المحرك كله.

بعد الانتهاء من عملية الاحتراق يتبقى غاز ضار يجب إخراجه. لحظة صعود المكبس يفتح (صمام الإخراج) و يعمل المكبس على دفع الغاز إلى خارج غرفة الاحتراق و يجمع فى ال( Exhaust  Manifold )(الشكمان) ثم عبر نظام العادم إلى خارج السيارة.

الآن نعلم (ما هي متطلبات عمل المحرك). نحتاج الآن أن نعرف كيف يعمل بشكل مفصل.

ولكن قبل أن نعرف نحتاج معرفة مكونات محرك الاحتراق الداخلى.

مكونات محرك الاحتراق الداخلى 

(Fuel Injectors) (بخاخات الواقود)

( cylinder Head cover )(غطاء رأس الاسطوانات)(غطا وش سلندر)

( Piston Rings )(حلقات المكبس)(الشنابر)

( Spark Plugs )(البوجيه)(شمعة الاحتراق)

( Piston )( المكبس )

( Piston Rings )(حلقات المكبس)(الشنابر)

( oil Pan )(خزان الزيت)

(Engine Block)(جسم المحرك)(كتلة المحرك)

( cylinder Head )(رأس الاسطوانات)(وش سلندر)

( Valves )(الصمامات)

( camShaft )(عمود الكامات)

( Cylinder liner )( جلب الاسطوانات )(جلب السلندر)

(flywheel)(الحذافه)

( Connecting Rod )(ذراع التوصيل)

( Timing Belt )(سير المجموعة)(جنزير الصدر)

( Oil Pan Gesket )(جوان خزان الزيت)

( CrankShaft )(عمود المرفق)(عمود الكرنك)

1. ال (Engine Block)(جسم المحرك)(كتلة المحرك): هذا الجزء هو القاعدة التى يوضع عليه باقي أجزاء المحرك و يكون به فراغات معينة لنظام التبريد تسمى (coolant passages)( مجارِ التبريد)(قمصان التبريد) ، و أماكن لتثبيت بعض الأشياء على المحرك من الخارج مثل الدينامو وغيره، وبه فراغ لغرفة الاحتراق ، و يوجد فتحات لل (core plugs)(طلبات المحرك).
2.   ال ( Piston )( المكبس ): مكبس يتأثر بقوة ناتجة من انفجار مخلوط الغاز والهواء ليتحرك إلى الأسفل وهى القوة التى تستغل فى توليد حركة ويربط بال(Connecting Rod ) (ذراع التوصيل) عن طريق ال (pin) ( بنز المكبس ).      
3. ال ( Piston Rings )(حلقات المكبس)(الشنابر) : حلقات منها نوع للحفاظ على نسبة الضغط داخل غرفة الاحتراق ويسمى بال(compression Ring)(شنابر ضغط)، والنوع الآخر يستخدم لمنع تسرب الزيت إلى غرفة الاحتراق و يقوم بقشط الزيت المترسب على جدار الاسطوانة ويسمى ب (Oil Ring) (شنابر الزيت).
4. ال ( Connecting Rod )(ذراع التوصيل): الذراع الذي يوصل المكبس ب  CrankShaft(عمود المرفق)(عمودالكرنك) - لكن ليس مباشرةً بل يكون بينهم ما يسمى بال Rod Bearing ( الكوشنيت المتحرك )  ففائدته هى تقليل الاحتكاك بين ذراع المكبس و ال CrankShaft -  ليحولوا الحركة الاهتزازية الناتجة من المكبس  إلى حركة دورانية لنستطيع نقلها.
5. ال ( CrankShaft )(عمود المرفق)(عمود الكرنك): عمود معدنى تتصل به المكابس ، و له تصميم مميز الغرض منه تنظيم شكل الحركة الناتج من كل مكبس حيث انه يجعل مكبسين يتحركين بنفس الطور(اى يتحركون لأعلى فى نفس الوقت الأسفل بنفس الوقت) ، والمكبسان الآخران بتطور آخر ،  يتصل بال Crank Shaft من بدايته قرص دوار تنقل منه الحركة عبر تروس لتستخدم فى الديناميو و مضخة الماء و ينقل منه الحركة إلى ال (Camshaft).
6. ال (flywheel)(الحذافه) : يوجد فى نهاية ال CrankShaft ، وهى التى تتصل بصندوق السرعات.
7. ال ( camShaft )(عمود الكامات): هو عمود معنى به بروزات معينة تضغط على كل صمام ؛ لكي يفتح ، ويخفض الضغط عن طريق تقليل البروز فيغلق الصمام بسبب النابض، وعددها يعتمد على توزيع الاسطوانات بمعنى أنه إن كان ترتيب الاسطوانات فى خط واحد. إذا  نستخدم camshaft واحد. اما اذا كان توزيع الاسطوانات على خطين نستخدم 2  camshaft ، ويكون متصل به ترس يلف حوله سير يسمى Timing Belt. 
8. ال ( Timing Belt )(سير المجموعة)(جنزير الصدر): هو سير له نوعان لهما نفس الغرض اما من الجنزير المعدنى ، أو سير المطاط. وله فائدة كبيرة جدا وهى التنظيم بين حركة ال Piston و صمامات الادخال.
9. ال ( oil Pan )(خزان الزيت): هو وعاء يجمع به زيت المحرك ويكون ضمن نظام التبريد فى المحرك ، وهذا موضوع آخر.
10.  ال ( Oil Pan Gesket )(جوان خزان الزيت): هو قطعة سمكها قليل توضع لمنع تسريب الزيت خارج نظام التبريد.
11.  ال ( Cylinder )(الاسطوانة): هى الاسطوانة التى يتم بها احتراق الوقود ، ويكون مفرغ لها مكان فى جسم المحرك Engine block.
12. ال ( cylinder Head )(رأس الاسطوانات)(وش سلندر): هو غطاء المحرك ويكون به فراغات مخصصة للصمامات ونظام التهوية والزيت.
13. ال ( Cylinder liner )( جلب الاسطوانات )(جلب السلندر): يوضع فى فراغات غرف الاحتراق داخل (جسم المحرك).
14.  ال ( Cylinder Head Gasket )(جوان وش سلندر)(جوان رأس الاسطوانات): صفيحة معدنية لها سُمك يعتمد على القوة الناتج من من المحرك لأنها تعمل على الحفاظ على الضغط داخل المحرك.
15. ال ( Valves )(الصمامات): الصمام تصميمه واحد ولكن يختلف فى استخدامه حيث يوجد نوع يدخل الهواء مخلط مع الوقود لغرفة الاحتراق ويسمى (Intake Valve) (صمام السحب) ، والنوع الآخر يخرج العادم الناتج من غرفة الاحتراق ويسمى (Exhaust Valve)(صمام العادم).
16. ال ( Valve Spring )(نوابض الصمامات): هو النابض الذي يحكم إغلاق الصمام عندما يكون مغلق لمنع تسرب أي شيء.
17. ال ( Valve Spring  Retainer )(حلقات التثبيت): مثبت النابض ، وهو بشكل مبسط أكثر. قاعة تثبيت النابض ويكون أعلى النابض . 
18. ال (Valve Keeper )(جلب الحفظ): تقوم بتثبيت قاعدة النابض و النابض فى مكانهم المحدد.
19. ال ( Valve Seal )(مانع تسريب): مانع التسرب يمنع تسريب الزيت إلى داخل غرفة الاحتراق وتوجد مع (صمامات الإدخال) فقط.
20. ال  (  Valve Guide )(دليل الصمام):  الموجة هو أنبوب يمر منه الصمام ليكون أكثر دقة أثناء حركته ، و يمنع تحرك الصمام يميناً ويساراً ، ويصنع من الحديد أو البرونز.
21. ال ( Valve Seat )(مقعد الصمام):  هي حلقة منفردة تضاف إلى جسم ال Cylinder Head لتتحمل صدمات الصمام ولتحمى جسم المحرك. و يعمل كمكان لرسُو الصمام عليه ويكون به ميل(شطفة) معين على حسب زاوية الصمام.
22. ال  ( Spring Seat )(مقعد النابض):  حلقة منفردة تضاف إلى جسم ال Cylinder Head للحفاظ على الجسم المعنى من التلف بسبب الحركة المستمرة من الصمام مثل المكون السابق ولكن هذا اعلى النابض.
23. ال ( Spark Plugs )(البوجيه)(شمعة الاحتراق): شمعة الاحتراق مصدر الشرار داخل غرفة الاحتراق يكون جزء منه ظاهر خارج المحرك ويتم توصيل الكهرباء إليه من بطارية السيارة وتنتج شمعة الاحتراق ما يقارب 30,000 فولت.
24. ال(Fuel Injectors) (بخاخات الواقود): بخاخ الوقود جزء الكتروني يتحكم فى كمية الوقود المضاف إلى غرفة الاحتراق ويضخ للواقود فى لحظة فتح الصمام.

الآن ننتقل إلى كيفية عمل المحرك.

كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلى

Self

عند إدارة مفتاح التشغيل يوصل الكهرباء إلى ما يسمى الـ Self (بديل عن العتلة اليدوية التي تكون خارج السيارة. و المنتشرة فى السيارات القديمة جدا) ، و يكون متصل بعموم الكرنك يجعل العمود يدور وبالتالى تتحرك المكابس وتبدأ الأشواط الأربعة .

دورة المحرك الواحدة تتكون من أربعة أشواط.

• شوط السحب: يبدأ عند تحرك المكبس للأسفل يفتح الصمام و يدخل الهواء لملء الفراغ الناتج وعندها يقوم حاسه الواقود بضخ الوقود إلى غرفة الاحتراق ، وعندها يكون المكبس فى نقطة B.D.C .
• شوط الضغط: عند صعود المكبس إلى أعلى يضغط الهواء والوقود لحين وصول المكبس إلى نقطة T.D.C .
• شوط الاحتراق: بعد وصول المكبس لنقطة T.D.C تعمل شمعة الاحتراق وتصدر شرار يحترق الخليط عند درجة حرارة 650 درجة مئوية بسبب تمدد الهواء ، يزداد حجم الهواء ، فيندفع المكبس إلى أسفل.
• شوط التصريف: بعد وصول المكبس إلى الأسفل يتحرك إلى أعلى ليصرف غاز العادم وعندها يفتح صمام الإخراج ليخرج الغاز خارج غرفة الاحتراق.

وهكذا يكون قد تم المحرك دورة كاملة.

وهذا ما يسمى ال RPM. مثلا عندما يكون مؤشر ال RPM على 3 يكون المحرك ينتج 3000 دورة فى الدقيقة.

يعمل ال ( Timing Belt )(سير المجموعة)(جنزير الصدر) على ضبط التوقيت بين تحرك المكبس و فتح و غلق الصمامات.

ومنها يتحرك ال (Crankshaft) (عمود المرفق)(عمود الكرنك) وننقل هذه الحركة عن طريق ال (Flywheel)(الحذافه) إلى صندوق السرعات ومنها إلى الإطارات فى المركبات أو المراوح فى السفن والطائرات.

انت الان تعرف فكرة عمل المحرك ومكوناته فى هذا المقال لم نتناول جزيئة دورة الزيت والبنزين والماء وهى اشياء مهمه جدا فى عمل المحرك ولكنها موضوع آخر وفى حالة عدم فهمك لنقطة معينة قم بإعادة قرأتها مرة أخرى.

قمنا بكتابة المصطلحات بالغة الإنجليزية فى حالة انك تريد البحث عنها بالإضافة إلى مسمياتها فى الدول العربية.

تعديل المقال