كل شي عن محرك السيارة سنتعرف من خلال موضوعنا اليوم على كل شي عن محرك السيارة وكيف تعمل كل ذلك بالتفصيل فى هذه السطور التالية.
محرك السيارات
منذ عام 2013 وهناك ثورة كبيرة جدا في أنظمة الدفع المتاحة أو التي من المحتمل أن تكون متاحة للسيارت والمركبات الأخرى. الخيارات تشمل محركات الإحتراق الداخلى المستخدمة للوقود مثل البترول، الديزل، البروبان أو الغاز الطبيعى، المركبات الهجينة و السيارات الكهربائية. السيارت المستخدمة للوقود لها ميزة أكبر حيث أن السيارات الكهربائية تستخدم بطاريات ذو تكلفة عالية.
التطورات الحديثة
استخدام التكنولوجيا العالية للتطوير بواسطة اليابانيين والأوربيين أعطى لهم ميزة أكبر من المصنعيين الصينيين الذين منذ عام 2013 وهم ليدهم ميزانيات منخفضة للتطوير.
الخصائص
الميزة الأساسية لمحرك السيارة بالمقارنة مع المحركات الثابتة أو محركات السفن هي نسبة القدرة إلى الوزن. يمكن تحقيق هذا باستخدام سرعة دوران عالية.
تاريخ
فى السنوات الأخيرة كانت هناك محاولات لإنتاج محركات البخار وا لمحركات الكهربية. في القرن العشرين 20 أصبح محرك الإحتراق الداخلى هو المهيمن. في 2015 ظل محرك الإحتراق الداخلى واسع الانتشار ولكن المحركات الكهربية أيضا كانت قد ظهرت مجددا بسبب غازات العادم التي تطلقها محركات الإحتراق الداخلى.
كيف يعمل محرك السيارة
آلية دوران محرك السيارة
يعمل محرك السيارة نتيجةً لعملية “الاحتراق الداخلي”، حيث تعتمد محركات السيارات على دورة احتراق من أربع مراحل، وهي كالآتي:
– الامتصاص: في البداية تفتح صمامات الامتصاص، ويتحرك المكبس للأسفل، فتبدأ العملية عن طريق امتصاص الهواء، والغاز إلى داخل المحرك.
– الضغط: يتحرك المكبس للأعلى عند بداية هذه المرحلة، فينحصر الهواء والغاز في مساحة أصغر، والمساحة الأصغر تعني أنّ الانفجار سيكون أقوى.
– الاحتراق: يقوم قابس الاشتعال بإنشاء شرارة تشعل الغاز، وتفجّره، فتدفع الطاقة الناتجة عن هذا الانفجار المكبس إلى الأسفل مرةً أخرى.
– الانبعاث: يفتح صمام العادم، خلال آخر جزء من الدورة، لإطلاق الغاز الناتج عن الانفجار، ثم ينتقل الغاز إلى المحوّل المٌحفّز (بالانجليزية: The Catalytic Converter)، فيتم تنظيفه، ثم يمر عبر العادم ليخرج من السيارة عبر ماسورة العادم.
الاحتراق الداخلي
عملية الاحتراق الداخلي (بالانجليزية: Internal Combustion) هي عملية تتم في المحرك، وتقوم بتحويل البنزين إلى طاقة حركية، حيث يحفز محرك السيارة حدوث انفجارات صغيرة مُسيطر عليها، لتوليد الطاقة اللازمة لتحريك السيارة، فحين يتم إنشاء انفجار في مساحة مغلقة وصغيرة، كمكبس محرك السيارة، فإنّ كمية هائلة من الطاقىة تنتج عن هذه الانفجارات، حيث يولّد محرك السيارة مئات الانفجارات المُشابهة في الدقيقة، ثم يستخدم الطاقة الناتجة في تحريك السيارة، فعندما تنفد الطاقة الناتجة من الانفجار الأول، يتوّلد انفجار آخر، وتستمر الدورة مراراً وتكراراً.
أجزاء محرك السيارة
يحتوي محرّك السيارة على العديد من الأجزاء الأساسية، ومن أهمها:
– شمعة احتراق: شمعة الاحتراق (بالإنجليزية: Spark plug) توفّر الشرارة اللازمة لإشعال خليط الهواء والوقود اللازم لحدوث الاحتراق، وينبغي توليد هذه الشرارة في اللحظة المناسبة.
– الصمامات: تفتح صمامات الامتصاص والانبعاث في الوقت المناسب للسماح بالهواء والوقود بالدخول والسماح للعادم بالخروج.
– المكبس: وهو عبارة عن قطعة أسطوانية من المعدن، والتي تتحرك للأعلى وللأسفل داخل الأسطوانة.
– حلقات المكبس: توفر حلقات المكبس قفلاً انزلاقياً بين الحافة الخارجية للمكبس، والحافة الداخلية للأسطوانة، وتقوم هذه الحلقات بوظيفتين هما:
– منع خليط الوقود والهواء والعادم الناتج عن الاحتراق من التسرب إلى الحوض أثناء مرحلتي الضغط والاحتراق.
– منع الوقود في الحوض من التسرب إلى منطقة الاحتراق، حيث يتم حرقه والتخلص منه.
قضيب التوصيل: تربط ذراع التوصيل بين المكبس والعمود المرفقي أو عمود الكرنك (بالإنجليزية: crankshaft)، ويمكن أن تدور في كلا الطرفين بحيث يمكن أن تتغير زاويته مع حركة المكبس، ودوران عمود الكرنك.
– العمود المرفقي أو عمود الكرنك: (بالإنجليزية: crankshaft) يدفع المكبس للأعلى وللأسفل وفي حركات دائرية.
حوض الزيت: يحيط حوض الزيت بالعمود المرفقي، حيث يتجمع الزيت في قاع الحوض.
كيف يدور محرك السيارة
محرّك السيارة
يقوم مبدأ عمل مُحرّكات الوقود على عملية الاحتراق الدّاخلي، والتي يتمّ خلالها إحراق مزيج الهواء والوقود لإنتاج طاقة تتحول إلى طاقة حركية، مما يؤدي إلى تشغيل المحرك، وتحريك السيّارة تبعاً لذلك، ويُمكن تقسيم خطوات عمل المُحرّك ضمن أربع خطوات كما يأتي:
– يبدأ عمل المحرك عندما يتحرك المكبس من أعلى نقطة له مُتجهاً إلى الأسفل، مما يؤدي إلى فتح الصمام، ودخول خليط الهواء والوقود، حيث إنّ أي حجم قليل من الوقود قد يكون كافياً لإحداث الاحتراق.
– يرتفع المكبس للأعلى، مما يؤدي إلى ضغط الهواء والوقود، وبالتالي زيادة كفاءة الاحتراق كنتيجة لرفع درجة حرارة الخليط.
– يتبع ذلك مرحلة الاحتراق، والتي يصل فيها المكبس لأعلى نقطة في الارتفاع ممّا يؤدي إلى توليد شرارة كهربائية تتسبّب بإحراق خليط الوقود والهواء، لينتج عن ذلك ارتفاعاً شديداً في درجة الحرارة والضغط، وبالتالي إنتاج طاقة عالية تتسبّب في دفع المكبس للأسفل.
– في المرحلة الأخيرة يصل المكبس إلى أدنى حد له في الأسفل، لينفتح صمّام العادم ويسمح بخروج نواتج الاحتراق خارج السيّارة، مما يؤدي إلى رفع المكبس وبدء دورة جديدة من السحب والضغط والاحتراق.
مكونات محرك السيارة
يتكوّن مُحرك السيارة من الأجزاء الآتية، والتي تعمل بشكل مُتكامل لضمان تشغيل المُحرّك:
– قادح الشرارة: يطلق القادح الشّرارة التي تتسبّب بإحراق خليط الهواء والوقود، حيث يتطلب ذلك القدح بالوقت المُناسب لضمان نجاح عملية الاحتراق.
– الصمّامات: تتمثّل مهمّة الصمّامات بالفتح والإغلاق بشكل مُناسب وبالوقت المُناسب للسماح بدخول الهواء والوقود وإخراج العادم.
– المكبس: يتمثّل عمل المكبس بالتحرّك للأعلى والأسفل داخل الأسطوانة.
– حلقات المكبس: تمنع حلقات المكبس تسرّب الهواء، والوقود، والعادم إلى حوض التجميع أثناء عمليّة الإحتراق، كما أنها تساهم في الحفاظ على الوقود من الاحتراق والخسارة، حيث تمنع تسرّبه من حوض التجميع إلى حيز الاحتراق؛ وهذا بفضل تكوينها الذي يشكّل ما يُشبه السدّادة المُنزلقة ما بين الحافّة الخارجية للمكبس والحافة الداخلية للأسطوانة.
– قضبان التّوصيل: تربط هذه القضبان العمود المرفقي، والمكبس، وتتحرّك بزوايا مُعيّنة مع حركة المكبس ودوران العمود المرفقي.
– العمود المرفقي: يتمثّل عمل هذا العمود بتحويل حركة المكبس من الحركة لأعلى وأسفل إلى الحركة الدورانية.
– حوض التجميع: يُحيط حوض التجميع بالعمود المرفقي، كما يحتوي على كمية من الزيت التي تتجمّع في قاعه.
محرّك الهايبرد
تعتمد بعض المركبات في تشغيلها على الجمع بين محرّكات الوقود، والمحركات الكهربائيّة، وتُسمى بالهايبرد (الهجينة)، حيث يعمل هذين المُحرّكين بشكل مُتكامل، فيقوم المُحرّك الكهربائي بعمله من خلال الطاقة التي يستمدّها من بطاريات السيّارة، والتي تُشحن من خلال الاحتراق الداخلي في محرّك الوقود، وعمليّة الكبح المُتكرّرة، مما يفيد في إمكانيّة استخدام محرك ذو حجم أصغر، وفاعلية أكبر.
