أجزاء محرك السيارة ووظائفها

أجزاء محرك السيارة ووظائفها
أجزاء محرك السيارة ووظائفها

محرك السيارة

يُطلق على محرك السيارة "محرك الاحتراق الداخلي" نظرًا لاحتراق الوقود والهواء داخل المحرك لتوليد الطاقة لتحريك المكابس والتي بدورها تحرك السيارة، ويختلف عن محرك الاحتراق الخارجي، الذي يحرق الوقود خارج المحرك، والطاقة المولدة من هذا الاحتراق هي التي تشغلها، والمحركات البخارية هي أفضل مثال على ذلك؛ إذ يُحرق الفحم خارج المحرك، مما يؤدي إلى تسخين المياه لإنتاج البخار وهذا يؤدي إلى تشغيل المحرك، ويعتقد معظم الناس أنه في عالم الحركة الميكانيكية، اخترعت محركات الاحتراق الخارجي التي تعمل بالبخار قبل مجموعة الاحتراق الداخلي، والحقيقة هي أن محرك الاحتراق الداخلي اخترع أولاً.[١]


أجزاء محرك السيارة ووظائفها

يمكن التعرف على الأجزاء الرئيسية لمحرك السيارة ووظائفها من خلال التالي، وهي:[٢]

  • قابس الشرارة "Spark plug": يوفر قابس الشرارة للمحرك شرارة من أجل إشعال خليط الهواء والوقود من أجل حدوث الاحتراق، ويجب أن تحدث الشرارة في اللحظة المناسبة لكي تعمل الأجزاء بطريقة صحيحة.
  • الصمامات "Valves": تفتح صمامات الإدخال وصمامات العادم في الوقت المناسب للسماح بدخول الهواء والوقود وخروج العادم، ويكون الصمامان الإدخال والعادم مغلقين خلال مرحلتي الضغط والاحتراق بحيث تكون غرفة الاحتراق محكمة الغلق.
  • المكبس "Piston": المكبس عبارة عن قطعة أسطوانية من المعدن تتحرك لأعلى ولأسفل داخل الأسطوانة.
  • حلقات المكبس "Piston Rings": توفر حلقات المكبس إغلاقًا محكمًا بين الحافة الخارجية للمكبس والحافة الداخلية للأسطوانة، وتتمثل وظائف الحلقات في أمرين، وهما:
    • منع خليط الوقود والهواء والعادم من التسرب من غرفة الاحتراق خلال مرحلتي الضغط والاحتراق.
    • منع تسرب الزيت إلى منطقة الاحتراق لتجنب احتراقه وفقدانه.
  • قضبان الربط "Connecting rod": وتصل بين قضيب توصيل المكبس مع العمود المرفقي، ومن الممكن أن تدور عند كلا الطرفين بحيث يمكن أن تتغير الزاوية عند تحرك المكبس وتدوير العمود المرفقي.
  • العمود المرفقي "Crankshaft": وظيفة العمود المرفقي هي تحويل حركة المكبس لأعلى ولأسفل في حركة دائرية.
  • حوض الزيت: يحيط الحوض بالعمود المرفقي، ويحتوي على كمية من الزيت التي تتجمع في الجزء السفلي من الحوض.


أنواع المحركات

كان يُعتقد في السابق أنه كلما زاد عدد أسطوانات السيارة زاد أداؤها ولكن هذا لم يعد صحيحًا، فمن خلال تطوير أنظمة حقن الوقود القوية والشواحن التوربينية أصبحت السيارات ذات الأسطوانات الأقل قادرة على التنافس مع المحركات الكبيرة، ومن خلال التالي نلقي نظرة على التكوينات الشائعة لأسطوانة المحرك، وهي:[٣]

  • المحرك ثنائي الأسطوانة: المحركات ثنائية الأسطوانات نادرة جدًا، لأنها توفر طاقة وسعة منخفضة في القدرة، ومع ذلك، فإن بعض الشركات المصنعة تستخدم الآن شاحنًا توربينيًا لإنتاج محركات صغيرة ثنائية الأسطوانة صديقة للبيئة.
  • المحرك ثلاثي الأسطوانة: تُستخدم محركات ثلاثية الأسطوانات في السيارات الصغيرة، وتنتج المحركات ذات الأسطوانات الثلاثة ضجيجًا مميزًا ومعروفًا من خلال اهتزازها والذي ينتج عن العدد الفردي للأسطوانات الذي يؤثر على توازن المحرك.
  • المحرك رباعي الأسطوانات: يمكن العثور على محركات بأربع أسطوانات بسهولة في أغلب السيارات الصغيرة إلى المتوسطة الحجم، وتعد المحركات رباعية الأسطوانة قوية للغاية مع إدخال شاحن توربيني.
  • المحرك خماسي الأسطوانة: تعد المحركات ذات الأسطوانات الخمسة نادرة جدًا، ولديها اهتزاز مشابه للاهتزاز الموجود لدى محرك ثلاثي الأسطوانات.
  • المحرك سداسي الأسطوانة: إن العثور على محركات ذات ست أسطوانات شائع في السيارات ذات الأداء العالي والسيارات الرياضية، وتكون في المحركات ذات التصميم V أو التصميم المستقيم، ولا تعد المحركات ذات الأسطوانات الستة جميعها قوية، لكن الآن بفضل الشاحن التوربيني جُهّزت كي تصبح من أقوى المحركات، والتي تستخدم في أقوى السيارات في العالم.
  • المحرك ثماني الأسطوانة: السيارات المزودة بثماني أسطوانات أو أكثر تمتلك قدرة هائلة وإنتاجًا كبيرًا من الطاقة، وتكون في المحركات ذات التصاميم V، وبالتالي يشار إليها باسم V8 أو V10 أو V12، وقد كان محرك V12 هو أكبر محرك متاح، لكن كل هذا تغير مع وصول سيارة Bugatti Veyron فائقة السرعة، والتي تضم 16 أسطوانة.


مراحل تشغيل محرك السيارة

يمكن أن نتعرف على المراحل الأربعة التي يمر بها محرك البنزين من خلال الاطلاع على ما يلي:[٤]

  • مرحلة الإدخال (INTAKE STROKE): عند فتح صمام السحب وإغلاق صمام العادم ينتقل المكبس من المركز العلوي إلى المركز السفلي، وبذلك يزداد حجم الأسطوانة ويُنشأ فراغ، وبعد خلط البنزين مع الهواء لتكوين خليط قابل للاحتراق يدخل إلى الأسطوانة بواسطة منفذ السحب وصمام السحب، وتستمر عملية السحب حتى يصل المكبس إلى المركز السفلي وعندها يُغلق صمام السحب، ثم يبدأ المكبس بعدها بضغط الغاز.
  • مرحلة الضغط "COMPRESSION STROKE": في شوط الضغط تُغلق جميع صمامات السحب وصمامات العادم، ويتحرك المكبس في تلك المرحلة لأعلى إلى المركز العلوي كي يضغط الخليط القابل للاحتراق في الأسطوانة، وبعد ضغط الخليط ترتفع درجة حرارته، وقبل أن يقترب المكبس من المركز العلوي يرتفع ضغط الخليط القابل للاشتعال من حوالي 0.6 إلى 1.2 ميجا باسكال، وفي نهاية الضغط يمكن أن تصل درجة حرارة الخليط من 330 درجة مئوية إلى 430 درجة مئوية.
  • مرحلة الاحتراق "COMBUSTION STROKE": عندما يقترب المكبس من المركز العلوي، تُبعث شرارة من خلال قابس الشرارة المثبت فوق رأس الأسطوانة من أجل إشعال الخليط المضغوط، وبعد الاشتعال يبعث الخليط كمية كبيرة من الحرارة ويزيد ضغط الغاز ودرجة الحرارة في الأسطوانة بسرعة، ومن الممكن أن يصل ضغط الاحتراق الأقصى من 3 ميجا باسكال إلى 6 ميجا باسكال، ويمكن أن تصل درجة حرارة الاحتراق القصوى من 200 درجة مئوية إلى 500 درجة مئوية.
  • مرحلة فتح صمام العادم "EXHAUST STROKE": عندما يقترب شوط الاحتراق من النهاية، يُفتح صمام العادم، ونظرًا لأن الضغط الموجود في الاسطوانة أعلى من الضغط الجوي، يُفرغ غاز العادم عالي الحرارة بسرعة من الأسطوانة، وفي نهاية تلك المرحلة يكون ضغط الغاز في الأسطوانة أعلى بقليل من الضغط الجوي، أي يتراوح بين حوالي 0.105 ميجا باسكال إلى 0.115 ميجا باسكال، أما درجة حرارة غاز العادم فتصل إلى ما يُقارب من 600 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية.


أهم الشخصيات في عالم المحركات

ستتعرف تاليًا على عدد من أهم الشخصيات في عالم السيارات والمحركات، والذين رسموا الخطوط الأولى والأساسية لما هي عليه السيارات في يومنا هذا:[٥]

  • نيكولاس أوتو: أحد أهم الأعلام في السيارات، فهو الذي صنع أول محرك احتراق داخلي في عام 1876، وهو محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط يسمى "محرك دورة أوتو".
  • جوتليب دايملر: في عام 1885 ابتكر جوتليب دايملر محركًا يمكن تركيبه على السيارات في الثامن من آذار/مارس عام 1886، وضع دايملر محركه على عربة أحصنة، وبذلك صمم أول سيارة رباعية العجلات في العالم.
  • كارل بنز: كان كارل بنز مهندس ميكانيك ألماني، وهو أول شخص يحصل على براءة اختراع سيارة في العالم، وكانت أول سيارة عملية في العالم تشغل بواسطة محرك احتراق داخلي.
  • جون لامبرت: أول سيارة أمريكية تعمل بالبنزين كانت من صنع لامبرت وذلك عام 1891.
  • الأخوان دوريا: أول مصنع للسيارات التجارية التي تعمل بالبنزين في أمريكا كان من تأسيس الشقيقين تشارلز وفرانك دوريا، وكان الأخوان في البداية يصنعات الدراجات، ولكن سرعان ما تحول اهتمامهم للسيارات ومحركات البنزين، في 20 من أيلول/سبتمبر عام 1893، صنعا أولى سياراتهم واختبارها بنجاح في الشوارع العامة في سبرينغفيلد بولاية ماساتشوستس.
  • هنري فورد: حسن هنري فورد خط التجميع لتصنيع السيارات وخاصة مع سيارة موديل تي الشهيرة، واختراع آلية نقل السيارات الأوتوماتيكية داخل المصنع.
  • رودولف ديزل: رودولف ديزل هو من اخترع محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بوقود الديزل.
  • تشارلز فرانكلين كيترينج: اخترع كيترينج أول نظام إشعال كهربائي للسيارات، وأول مولد طاقة عملي يحركه المحرك.


المراجع

  1. "The Internal Combustion Engine", artofmanliness, Retrieved 2019-11-9. Edited.
  2. "How Car Engines Work", howstuffworks, Retrieved 2019-11-9. Edited.
  3. "Engine Cylinder Configurations", holtsauto, Retrieved 2019-11-9. Edited.
  4. "The four stroke engine", icengine, Retrieved 2019-11-9. Edited.
  5. Mary Bellis (12-2-2019), "Famous Automobile Makers"، thoughtco, Retrieved 13-11-2019. Edited.

394 مشاهدة