ما هي مكونات محرك الديزل

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٩:٣٥ ، ٩ أبريل ٢٠٢٠
ما هي مكونات محرك الديزل

محرك الديزل

يُعرف محرك الديزل على أنه محرك احتراق داخلي يستعين بدورة كاملة تعتمد على مادة الديزل النفطية لتشغيلها، ‏ولقد ظهر لأول مرة في ألمانيا في عام 1893م على يد المهندس رودولف ديزل إبان الثورة الصناعية في أوروبا، والذي حصل على براءة ‏اختراعه في الثالث والعشرين من شهر فبراير في العام نفسه، ويقوم المحرك على مبدأ عملية الإشعال المضغوط وتحويل الطاقة الكيميائية المخزنة إلى طاقة ميكانيكية، والتي تنطوي على ضغط الهواء في غرفة ‏الاحتراق، مما يؤدي لاحقًا إلى حرق الوقود وتمدد الغازات المحترقة فيه، مما ينتج مقدارًا من الشغل والجهد على الكباس يتركز على ‏الحِمل المتصل بالمحرك، وتستفيد الأسطوانات المتصلة به من الحرارة الإضافية للتحكم بمقدار الضغط المتولد، ويوجد العديد من الآلات والمركبات التي تعمل على وقود الديزل ومنها السفن البحرية الكبيرة والشاحنات الثقيلة والقاطرات والجرارات لضخمة.

والجدير بالذكر أن الدافع الأساسي الذي وقف خلف اختراع العالِم ديزل له هو انتشار الآلات التي تعمل على الطاقة البخارية والتي تتطلب المجهود والقوة والكثير من الفحم، مما يعني يدًا عاملة أكبر وتكلفة أعلى، ولقد مرت عملية اختراع محرك الديزل بمراحل عدة من التصميم والتخطيط والتجربة والمحاولة إلى أن استخدم على نطاق واسع من قِبل الجيش الفرنسي عام 1904م في الغواصات البحرية وأثبت فعالية واضحة، ومن ثم بدأ ينتشر في الأوساط الأوروبية ببطء، ولكن هذا لا يعني أن الاختراع لم يلقَ بعض العقبات والمشاكل بسبب التخوفات الكبيرة لدى بعض الجهات من احتمالية حدوث احتراق أو تكلفة الزيوت النباتية الأقل بالمقارنة مع محرك الديزل.[١][٢]


مكونات محرك الديزل

يتكون محرك الديزل من أربعة أقسام رئيسية، وهي:[٣][٤]

  • الأجزاء الثابتة: وتتمثّل بما يأتي:
    • هيكل المحرك: وهو الجسم الخارجي للمحرك الذي ترتبط به جميع الأجزاء الأخرى للمحرك وتتماسك ببعضها البعض، ويتكوّن عادةً من قاعدة التثبيت في أسفله، وحوض الزيت في داخلها، وعلبة المرفق فوقها التي توجد في داخلها الأجزاء المتحرّكة جميعها.
    • الأسطوانة: يعتمد عمل المحرك على الأسطوانة، إذ تَحدث عمليّة احتراق الوقود داخلها، ويحيط الماء بها من الخارج؛ لتبريدها وتخفيض درجة حرارتها الناتجة من احتراق الوقود.
    • رأس الأسطوانة: وهي المنطقة العلويّة من الأسطوانة، وتحتوي على صمّامات تمكّنها من إدخال الهواء من جهة، وإخراج المواد المحترقة من داخل الأسطوانة من جهةٍ أخرى.
  • الأجزاء المتحرّكة: تختص الأجزاء المتحركة بتحويل الطاقة الحرارية من غرفة الاحتراق إلى طاقة ميكانيكيّة، وهي:
    • المكبس: وهو الجزء المسؤول عن إغلاق الجهة السفلى من الأسطوانة، ونقل الطاقة الناتجة عن احتراق الوقود إلى عمود المرفق.
    • ذراع التوصيل: وهو مسؤول عن حركة المكبس التردّدية وتغييرها إلى حركة دورانيّة حول عمود المرفق.
    • عمود المرفق: تعتمد حركة عمود المرفق على مقدار الحركة التي تصله من المكبس عبر ذراع التوصيل.
  • آليات التشغيل: وتتكوّن من عدد من الأجزاء التي تضمن توازن الحركة وضبطها والتحكّم الدقيق بأدائها، وهذه الأجزاء هي:
    • تروس آليّات التوقيت: وهي المسؤولة عن ضبط التوقيت في فتح الصمامات وغلقها.
    • المضخّة والحاقن: وهي المسؤولة عن دفع الوقود على هيئة رذاذ.
    • عمود الحدبات: وهو الجزء المسؤول عن فتح الصمّامات وغلقها عن طريق أذرع لفتحها وزنبركات لغلقها، إلى جانب أنّ هذه الحدبات تستخدم في تشغيل مضخّات الوقود.
    • الصمامات.
    • حاكم اللفّات.
  • منظومات الخدمة: وتتكوّن من دورة دخول الهواء وخروج العادم، ودورة التبريد والتزييت، ودورة بدء دوران المحرك وعكس اتجاهه، ودورة الوقود، وهذه الأجزاء مسؤولة عن تزويد المحركّ بالمواد التي يحتاجها من أجل تشغيله، إلى جانب تبريده وحمايته من حرارة الاحتراق.


مزايا محرك الديزل

يمتلك محرك الديزل العديد من المزايا التي تجعل شركات السيارات والآلات الثقيلة تُقبل على صناعة ‏مكوناته ودراستها وإعادة تصميمها، وتعد الولايات المتحدة الأمريكية من أهم الدول التي تعتمد عليه اعتمادًا كليًا يتخطى المركبات الكبيرة والشاحنات ويصل للسيارات والمحركات الصغيرة، ومن هذه الميزات ما يلي:[٥]

  • يُعد محرك الديزل ذا كفاءة عالية من ناحية القدرة والعزم عند مقارنته بمحرك البنزين، ويعود ذلك لمقدار الجهد العالي الذي يستطيع إنتاجه.
  • يُمكن لمحرك الديزل الوصول إلى سرعات بطيئة دون الحاجة إلى علبة تخفيض السرعات، ولعل هذا ما جعل محركات الديزل هي المحركات المعتمدة الأولى في مجال تصنيع السفن الضخمة. ‏
  • يمكن لتصميم محرك الديزل التأقلم والتكيف مع الإدخالات الجديدة، فقد تم ذلك بالفعل في العقود السابقة لجعله أكثر تطورًا بما يضمن كفاءة العمل على نحو أفضل.
  • يحصر محرك الديزل استهلاك الوقود بالحِمل المطلوب فقط، على عكس محركات البنزين التي ‏تشمل الأحمال الجزئية أيضًا. ‏
  • تعد أنظمة حقن الوقود الحديثة عالية الضغط، ومن الممكن الحصول على اقتصاد أفضل في استهلاك الوقود.
  • ينتج محرك الديزل عزم دوران أكبر من المحركات الأخرى، وتحديدًا عند حرق الوقود البطيء والضغط العالي.
  • يصنف محرك الديزل بأنه الأقل خطرًا من حيث الاشتعال عند حدوث حادث مفاجئ بالمقارنة مع محرك البنزين.
  • تتفوق الطاقة الكامنة في وقود الديزل على الطاقة الموجودة في وقود البنزين.
  • تعد محركات الديزل الأقل من حيث تكاليف الصيانة لأن عمرها الافتراضي أكبر.
  • يعد سعر اللتر الواحد من الديزل ‏أقل كلفة عند مقارنته بباقي أنواع الوقود الأخرى.‏
  • يُعرف محرك الديزل بكونه أكثر أمنًا، لكون الوقود المستخدم أقل عرضة للاشتعال. ‏


عيوب محرك الديزل

إن لمحرك الديزل العديد من السلبيات والعيوب التي تجعل البعض يحتار بين اختياره واستخدامه أو غيره من أنواع الوقود، وفيما يلي نبين تلك المساوئ بشكل مفصل:[٦]

  • يعد سعر محرك الديزل أغلى من محرك البنزين بسبب زيادة وزن وحجم المحرك، وكذلك الضغط ‏العالي الواجب حصره في المحرك حتى يعمل بكفاءة عالية. ‏
  • ينحصر استخدام محرك الديزل في مركبات معينة، ويقل في السيارات الصغيرة والمتوسطة؛ فعادة ما تُستخدم ‏محركات الديزل في الآليات التي تحتاج إلى مستوى عالٍ من القدرة والعزم، مثل المعدات أو ‏الآليات الضخمة والمولدات الكهربائية الكبيرة. ‏
  • تصدر محركات الديزل الكثرة من الضوضاء العالية والإزعاج الناجم عن جهد محرك الديزل، إضافة إلى المشاكل البيئية التي تنتج عن ‏عمليات حرق الديزل وإطلاق العوادم والغازات الضارة إلى الجو.
  • تستخدم محركات الديزل نسب ضغط أعلى بكثير من محركات البنزين، لذلك يجب أن يكون هيكل محرك البنزين القياسي أكثر قوة، وهو ما يجعله أثقل وأكثر تكلفة قليلًا للبناء.
  • يقل تواجد الديزل في محطات الوقود بالمقارنة مع توافر أنواع الوقود الأخرى، بل إن الكثير من المحطات انتهجت خطة للتخلص منه خلال العقدين السابقين مما يعني ضرورة التثبت من وجوده لمنع محرك المركبة من التوقف المفاجئ.
  • يعد محرك الديزل الأسوأ في فصل الشتاء وذلك لحاجته إلى وقت أطول من البقية لارتفاع حرارته، ويعود ذلك إلى أنظمة التسخين داخله.


الفرق بين محرك الديزل ومحرك البنزين

توجد العديد من الفروقات من حيث آليّةالتشغيل ما بين محرك البنزين ومحرك الديزل، وفيما يأتي توضيح ذلك:[٧][٨]

  • يضغط محرك الديزل الهواء، مما يزيد من درجة حرارته، ثم يحقنه بالوقود فيشتعل اشتعالًا ذاتيًا، بينما يخلط محرك البنزين الوقود بالهواء، وبعدها يضغطه لإحداث شرارة كهربائيّة لإشعاله.
  • تعد محركات الديزل ومحركات البنزين من الناحية النظرية متشابهةً إلى حد كبير، إذ إنّ كلاهما يعدُّ محركات احتراق داخلي مصمّمة لتحويل الطاقة الكيميائية المتوفرة في الوقود إلى طاقة ميكانيكية حركية، وتحرك هذه الطاقة الميكانيكية المكابس صعودًا وهبوطًا داخل الإسطوانات، إذ توصل المكابس إلى العمود المرفقي، والحركة الصُعُودِية لأسفل المكابس، والمعروفة بالحركة الخطّية، التي تؤدي إلى الحركة الدورانية اللّازمة لتدوير عجلات السيارة إلى الأمام.
  • يحول كل من محركات الديزل ومحركات البنزين الوقود إلى طاقة من خلال سلسلة من الانفجارات أو الاحتراقات الصغيرة، إذ يكون الفرق الرئيسي بين الديزل والبنزين هو في الطريقة التي تحدث بها هذه الانفجارات وآلية تنفيذها، ففي محرك البنزين عادةً يُخلط الوقود بالهواء، ويضغط بالمكابس ويُشغل بشرارة من شمعات الإشعال، أمّا في محرك الديزل فيُضغط الهواء أولًا، ثم يُحقن الوقود؛ لأن الهواء يسخن عندما يُضغط، ثمّ يشعل الوقود.


المراجع

  1. "Diesel engine", britannica, Retrieved 2019-11-4. Edited.
  2. "Diesel 101: History of the Diesel Engine and Who Invented it", diesel power gear, Retrieved 2019-11-4. Edited.
  3. MARSHALL BRAIN, KRISTEN HALL-GEISLER, "How Car Engines Work"، auto.howstuffworks, Retrieved 1-11-2019. Edited.
  4. "Car Engine Parts", sunautoservice, Retrieved 15-12-2019. Edited.
  5. "The Benefits of Diesel Cars", cars direct, Retrieved 2019-11-4. Edited.
  6. "The Advantages and Disadvantages of Diesel-powered Cars", auto wise, Retrieved 2019-11-4. Edited.
  7. MARSHALL BRAIN, "Diesel Engines vs. Gasoline Engines"، howstuffworks, Retrieved 1-11-2019. Edited.
  8. Justin Cuplere (19-8-2016), "The Benefits of Diesel Cars"، carsdirect, Retrieved 1-11-2019. Edited.