كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي؟

يقوم محرك الاحتراق الداخلي بخلط الهواء مع الوقود وحرق الخليط الناتج لإنتاج الحركة. ثم يقوم دورانه بعمل قيّم، مثل تدوير عجلات السيارة. يشرح هذا المقال كل شيء عن طريقة عمل هذه المحركات، بدءًا من التعريف.

ما هو محرك الاحتراق الداخلي؟

محرك الاحتراق الداخلي هو محرك حراري حيث احتراق (حرق الوقود لإطلاق الطاقة) يحدث داخله. وهو يختلف عن نوع الاحتراق الخارجي، الذي يحرق مصدر الوقود خارجياً.

تتكون محركات الاحتراق الداخلي عمومًا من أقسام علوية، تسمى رؤوس الأسطوانات، وأقسام سفلية، تسمى كتل الأسطوانات. تحتوي الرأس على صمامات ومكونات الإشعال. أما القسم السفلي فيحتوي على العمود المرفقي والمكبس والأسطوانات.

تتوفر محركات الاحتراق الداخلي بتكوينات مختلفة، تعتمد بشكل أساسي على عدد الأسطوانات وتصميمها. يمكن أن تكون من النوع أحادي الأسطوانة أو حتى 8 أسطوانات أو أكثر. حسب ترتيب الأسطوانات، تشمل أنواع هذا المحرك ما يلي:

• مضمن أو مستقيم – الأسطوانات مرتبة في خط مستقيم، واحدة تلو الأخرى
• تصميم V – الأسطوانات مرتبة على شكل حرف V
• تصميم مسطح – يتم وضع الأسطوانات أفقياً على جانبي العمود المرفقي

كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي؟

يعتمد مبدأ عمل محرك الاحتراق الداخلي على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية. يتم تخزين الطاقة الكيميائية في الوقود، عادةً ديزل أو بنزين.

عند احتراقه في وجود الهواء، يطلق الوقود طاقة في شكل حرارة، مما ينتج غازات سريعة التمدد تحرك مكونات ميكانيكية تسمى المكابس.

تحرك المكابس لأعلى ولأسفل تحرك القضبان وتنقل الحركة إلى العمود المرفقي. يدور العمود المرفقي، وتستخدم دورته لتشغيل آلية خارجية، مثل ناقل الحركة في السيارة.

لضمان التشغيل السلس، تعمل المكابس بالتناوب. ويضمن نظام التوقيت فتح الصمامات الموجودة على كل أسطوانة في الوقت المناسب.

يحتوي العمود المرفقي على أوزان تعمل على موازنة حركات المكبس، بينما يضمن دولاب الموازنة المثبت خارجياً على الكتلة ثبات عدد الدورات. يتشابك دولاب الموازنة أيضاً مع المُشغّل لضبط اشتعال الأسطوانات.

عملية محرك الاحتراق الداخلي

في دورة احتراق واحدة، تسمى الشوط، يتحرك المكبس لأعلى أو لأسفل. معظم محركات الاحتراق الداخلي اليوم هي من النوع رباعي الأشواط. ويتم تقسيم تشغيلها إلى أربع خطوات: شوط السحب، والضغط، والاحتراق، والعادم.

شوط السحب

تسمى شوط السحب بذلك عندما يكون المكونان الأساسيان للاحتراق — الوقود والهواء— أدخل الأسطوانات.

• يدخل الهواء إلى مشعب السحب بعد ترشيحه لإزالة الشوائب.
• هنا، يتم مزجه مع الوقود، الذي تمت تصفيته أيضًا لإزالة الملوثات.
• في الوقت نفسه، يقوم عمود الكامات بتحريك الأجزاء لفتح صمامات السحب.
• ينزل المكبس في الأسطوانة، مما يخلق منطقة ضغط منخفض
• ثم يتم شفط الخليط إلى داخل الأسطوانة

شوط الضغط

يمكن أن تبدأ عملية الاحتراق بالهواء والوقود الموجودين في الأسطوانة. ولكن لا يمكن إعداد المزيج لانفجار قوي إلا بعد ضغطه.

• يقوم عمود الكامات الآن بإغلاق صمامات السحب
• يعود المكبس إلى الأعلى، مما يؤدي إلى ضغط الخليط وزيادة درجة حرارته.
• وهذا يوفر الظروف المثلى المطلوبة للضغط والإفراج الأقصى للطاقة.

قوة السكتة الدماغية

يتم الآن ضغط الخليط وتسخينه ويصبح جاهزًا للاشتعال. ما يحدث بعد ذلك يعتمد على ما إذا كان المحرك يستخدم البنزين أو الديزل.

• في محرك الديزل، يؤدي الضغط الشديد الناتج عن ارتفاع المكبس إلى اشتعال مزيج الهواء والوقود تلقائيًا.
• في محرك البنزين، تقوم مكونات كهربائية تسمى شمعات الإشعال بإشعال الوقود.
• يحترق الوقود بقوة، ويطلق الطاقة وينتج غازات متوسعة.
• تدفع الغازات المتوسعة بسرعة المكبس لأسفل بقوة هائلة
• ينقل قضيب متصل بالمكبس هذه الحركة إلى العمود المرفقي، مما يؤدي إلى دورانه.

شوط العادم

يحتوي الخليط المستهلك الآن على نواتج الاحتراق. يجب أن تخرج هذه النواتج من الأسطوانة لتوفير المساحة والظروف اللازمة للدورة التالية.

• يتحرك المكبس الآن إلى الأعلى، مما يدفع الغازات المستهلكة إلى الأعلى.
• في هذه الأثناء، فتح عمود الكامات صمامات العادم
• يجمع مشعب العادم منتجات عملية الاحتراق قبل خروجها من خلال أنبوب واحد يسمى أنبوب العادم، مزود بكاتم صوت لتقليل الضوضاء

ما مدى كفاءة محركات الاحتراق الداخلي؟

لا يمكن القول بأن محركات الاحتراق الداخلي فعالة. فمعظمها بالكاد يحول 50% من طاقة الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية. ومع ذلك، فقد مكنت التقنيات الحديثة من إنتاج محركات ذات كفاءة أعلى.

تقوم الإلكترونيات المدمجة بتوقيت وتحكم دقيق في مختلف العمليات، مثل حقن الوقود وتوقيت الصمامات، مما يجعل الاحتراق أكثر فعالية.

في الوقت نفسه، يتم تضمين التقنيات التي تزيد من القوة مع تقليل الانبعاثات، مثل الشحن التوربيني وعمل المحول الحفاز، في تشغيل المحرك. تضمن هذه التقنيات والصيانة المناسبة أن تعمل سيارتك بأداء مثالي لتوفير أقصى قوة.

تبريد محرك الاحتراق الداخلي

يمكن أن ترتفع درجة حرارة محرك الاحتراق الداخلي إلى درجة عالية جدًا، مما قد يؤدي إلى كارثة إذا لم يتم التعامل معها بشكل مناسب. لذلك، يتم تصنيع جميع محركات الاحتراق الداخلي من مادة لا تتحمل الحرارة الشديدة فحسب، بل تبددها أيضًا.

والأهم من ذلك، أنها تحتوي على شبكة قنوات توزع سائل التبريد، وهو سائل خاص يحتوي على الماء ومضاد للتجمد. وتتمثل وظيفته في امتصاص الحرارة من المكونات المختلفة وتبديدها في المبرد.

يتكون المبرد من شبكة معقدة من الأنابيب الرفيعة وريش التبريد. يمر المبرد عبر هذه الأنابيب، ويفقد الحرارة في الهواء قبل أن يعود إلى المحرك. توجد مروحة بالقرب من المبرد تعمل على نفخ الهواء لتسريع عملية التبريد.

يضمن جهاز ضخ يسمى مضخة المياه الدوران الفعال لسائل التبريد، بينما يساعد منظم الحرارة على تنظيم درجة حرارته وفقًا لمتطلبات المحرك.

تزييت محرك الاحتراق الداخلي

تتطلب الأجزاء المتحركة تشحيمًا مستمرًا، وإلا فقد يتسبب الاحتكاك في تسخينها بسرعة وتوقفها عن العمل أو تعرضها لتآكل لا يمكن تقديره.

تقوم ممرات تسمى قنوات الزيت بتزويد الأجزاء المختلفة بزيت التشحيم. بالإضافة إلى التشحيم، يؤدي الزيت عدة وظائف أخرى، مثل الإغلاق والتبريد.

تحافظ مضخة الزيت على تدفق الزيت حسب الحاجة، بينما يقوم “فلتر الزيت” بتنقيته من الملوثات. عندما لا يكون الزيت في حالة دوران، فإنه يتجمع في حوض الزيت أو الخزان، وهو خزان موجود في الجزء السفلي من المحرك.

الخاتمة

أنت الآن تعرف كيف تعمل محركات الاحتراق الداخلي، والأجزاء المختلفة التي تتكون منها، وأنظمة التبريد والتزييت الخاصة بها. كما تعلمت، يعتمد تشغيلها على العديد من المكونات، بعضها يتآكل بمرور الوقت ويتطلب التغيير.

WanTuo هي شركة متخصصة في تصنيع وتوريد قطع غيار المحركات. تشمل مجموعة منتجاتنا الواسعة العمود المرفقي، عمود الكامات، رؤوس الأسطوانات، المكابس، مكونات الصمامات، وغيرها الكثير. اتصل بنا اليوم للاطلاع على كتالوج منتجاتنا.