لقد قاد العديد من الأشخاص لسنوات عديدة دون أن يعرفوا على وجه التحديد ما الذي يجعل السيارة التي تعمل بالبنزين -تتحرك.
اليوم، دعونا نوضح هذا مرة واحدة وإلى الأبد.
I. أربعة إجراءات، تتكرر في دورة
تأتي قوة سيارة البنزين من محركها، ويتكون قلب المحرك من أربع أشواط: السحب، والضغط، والطاقة، والعادم.
يمكنك تصور هذه الضربات الأربع كشخص يؤدي سلسلة كاملة من الحركات: الشهيق، والتقوية، وممارسة القوة، والزفير.
الإجراء الأول: التناول. يتحرك المكبس إلى الأسفل؛ يفتح صمام السحب بينما يغلق صمام العادم. يؤدي هذا إلى إنشاء ضغط سلبي داخل الأسطوانة، مما يؤدي إلى دخول "خليط الوقود الهوائي-" (مزيج من الهواء والبنزين). إنه يعمل تمامًا مثل سحب المكبس الموجود في حقنة لسحب شيء ما.
الإجراء الثاني: الضغط. يتم إغلاق كل من صمامات السحب والعادم بإحكام، ويتحرك المكبس للأعلى. يتم ضغط الخليط بشكل أكثر إحكاما؛ وينكمش حجمه مع ارتفاع درجة حرارته وضغطه. تتراوح نسبة الضغط للسيارات العائلية القياسية عادةً بين 10:1 و12:1. تنتج نسبة الضغط الأعلى قوة انفجارية أكبر أثناء الاحتراق. ومع ذلك، لا يمكن أن يكون مرتفعًا جدًا؛ إذا كان الأمر كذلك، فقد يشتعل البنزين تلقائيًا قبل أن تشتعل شمعة الإشعال-وهي ظاهرة تُعرف باسم "الطرق" أو-الاشتعال المسبق. ولهذا السبب يعتمد تصنيف الأوكتان للبنزين الذي تستخدمه على نسبة ضغط المحرك.
الفعل الثالث: القوة. هذه هي السكتة الدماغية الوحيدة التي تولد الطاقة. وبمجرد أن يقترب المكبس من الأعلى، تشتعل شمعة الإشعال. يحترق الخليط على الفور، مما يؤدي إلى تكوين غاز-عالي الحرارة وضغط مرتفع-يدفع المكبس بقوة إلى الأسفل. تنتقل الحركة الخطية للمكبس عبر قضيب التوصيل إلى العمود المرفقي، وتحولها إلى حركة دورانية-وهو ما يجعل العجلات تدور.
الإجراء الرابع: العادم. ينفتح صمام العادم، ويتحرك المكبس للأعلى، دافعًا غازات العادم المستهلكة للخارج. وبعد ذلك، يُفتح صمام السحب مرة أخرى، وتبدأ الدورة التالية.
يستغرق الأمر دورتين كاملتين للعمود المرفقي لإكمال هذه الدورة-الأشواط الأربعة. عندما تقود السيارة، تتكرر هذه الإجراءات الأربعة عشرات المرات في الثانية الواحدة.
مبدأ عمل محرك الاحتراق الداخلي-رباعي الأشواط
ثانيا. آليتان رئيسيتان: إحداهما تولد الطاقة، والأخرى تتولى تبادل الغازات
يمكن تقسيم هيكل المحرك إلى آليتين رئيسيتين وخمسة أنظمة رئيسية.
دعونا نلقي نظرة على الآليتين الرئيسيتين أولا. الأول هو آلية **كرنك-قضيب التوصيل**. يمكن تلخيص مهمتها في جملة واحدة: تحويل الحركة الخطية لأعلى-وأسفل-المكبس إلى الحركة الدورانية للعمود المرفقي. عندما يتحرك المكبس لأعلى ولأسفل داخل الأسطوانة، فإنه يدفع العمود المرفقي للدوران عبر قضيب التوصيل؛ وبمجرد دوران العمود المرفقي، تنتقل الطاقة إلى الخارج. تشتمل هذه الآلية على مكونات مثل المكبس وقضيب التوصيل والعمود المرفقي ودولاب الموازنة. تخدم دولاب الموازنة غرضًا إضافيًا: تخزين الطاقة لضمان تشغيل المحرك بشكل أكثر سلاسة.
والثاني هو **valvetrain** (أو قطار الصمام). وتتمثل مهمتها في التحكم في فتح وتوقيت صمامات السحب والعادم. إن الفتح مبكرًا جدًا أو متأخرًا جدًا يمثل مشكلة؛ يجب أن يكون توقيت الصمام متزامنًا تمامًا مع حركة المكبس. المكون الأساسي لمجموعة الصمامات هو **عمود الكامات**. يشبه عمود الحدبات شوبكًا مرصعًا بعدة فصوص على شكل "خوخ-" ؛ أثناء دورانها، تضغط هذه الفصوص على الصمامات، مما يؤدي إلى فتحها.
هناك نوعان من تكوينات عمود الحدبات:
الأول هو **عمود الحدبات العلوي الفردي (SOHC)**، حيث يتحكم عمود الحدبات الفردي في كل من صمامات السحب والعادم. ويتميز هذا التصميم بالبساطة وسهولة الصيانة والتكلفة-الفعالة، حيث يوفر عزمًا جيدًا عند سرعات المحرك المنخفضة. ومع ذلك، عند السرعات العالية، قد تواجه عمليات السحب والعادم صعوبة في الاستمرار.
والآخر هو **عمود كامات علوي مزدوج (DOHC)**، حيث تتحكم أعمدة الكامات المنفصلة في صمامات السحب والعادم. تعتبر هذه التقنية أكثر تقدمًا، مما يؤدي إلى توصيل طاقة أكثر سلاسة وأداء فائق السرعة-. تستخدم الغالبية العظمى من السيارات العائلية الحديثة أنظمة DOHC.
أساسيات محرك السيارات: نظرة فنية على DOHC - Yiche
ثالثا. خمسة أنظمة رئيسية، لكل منها دوره الخاص
هناك آليتان وحدهما غير كافيتين؛ لكي يعمل المحرك بشكل صحيح، فإنه يعتمد على خمسة أنظمة رئيسية تعمل بشكل متناغم.
**نظام إمداد الوقود** مسؤول عن خلط البنزين والهواء بالنسب الصحيحة وتوصيل الخليط إلى الأسطوانات. يتم حساب الكمية الدقيقة للوقود المحقون والهواء المختلط بناءً على عمق إدخال دواسة الوقود.
**نظام الإشعال** هو المسؤول عن إشعال خليط الوقود والهواء-في اللحظة المحددة. مكوناته الأساسية هي شمعة الإشعال وملف الإشعال. يقوم ملف الإشعال بتحويل مصدر إمداد السيارة البالغ 12-فولت إلى كهرباء عالية الجهد-(تزيد عن 20000 فولت)، والتي تستخدمها شمعة الإشعال لتوليد شرارة تشعل الخليط داخل الأسطوانة. نظام التشحيم هو المسؤول عن إمداد زيت المحرك لجميع الأجزاء المتحركة داخل المحرك. تعمل العديد من مكونات المحرك{10}}مثل الواجهات بين العمود المرفقي والمحامل، أو بين المكابس وجدران الأسطوانات - بسرعات عالية مع خلوصات ضيقة للغاية؛ بدون تشحيم الزيت، فإنها ستبلى وتفشل في غضون دقائق. تقوم مضخة الزيت بسحب الزيت من حوض الزيت وتوصيله تحت الضغط إلى النقاط المختلفة التي تتطلب التشحيم.
نظام التبريد هو المسؤول عن خفض درجة حرارة المحرك. تولد المحركات حرارة هائلة أثناء التشغيل-ويمكن أن تصل درجات الحرارة داخل الأسطوانة إلى 2200 إلى 2800 كلفن أثناء شوط الطاقة. بدون التبريد، سوف تتشوه المكونات المعدنية أو تذوب. يستخدم نظام التبريد مضخة مياه لتوزيع سائل التبريد بين المحرك والرادياتير، مما يؤدي إلى التخلص من الحرارة وتبديدها.
نظام التشغيل مسؤول عن "إيقاظ" المحرك الثابت. عند تشغيل المفتاح أو الضغط على زر التشغيل، يقوم محرك التشغيل بتشغيل دولاب الموازنة لتدوير العمود المرفقي وتحريك المكابس، مما يتيح إكمال دورة السحب والضغط والطاقة والعادم الأولية. وبمجرد حدوث ذلك، يمكن للمحرك الاستمرار في العمل من تلقاء نفسه.
ما هي الأنظمة الخمسة الرئيسية للمحرك؟ - يوجيا
رابعا. ثلاثة تخطيطات اسطوانة، ولكل منها خصائصها الخاصة
يعد ترتيب أسطوانات المحرك مسألة تتعلق باعتبارات تصميمية محددة.
تحية تقدير إلى N52: أفضل محرك مضمّن بسحب طبيعي- في العالم! _ Chejiahao _ اكتشاف حياة السيارة _ Autohome
النوع الأكثر شيوعًا هو المحرك الخطي، حيث يتم ترتيب جميع الأسطوانات في خط مستقيم. إنه يتميز بالهيكل البسيط، التكلفة المنخفضة، وسهولة الصيانة. تستخدم معظم السيارات العائلية ذات المحركات الأقل من 2.5 لتر التكوين-الأربعة المضمّن. يعد محرك BMW-ستة محركات مستقيمة استثناءً ملحوظًا، حيث يمثل تصميمًا عالي الدقة.
مستقيم، أو من النوع -، أو أفقيًا: ما هو أفضل تصميم لأسطوانة المحرك؟ _ ييتش
النوع الثاني هو المحرك من النوع V-، حيث تنقسم الأسطوانات إلى مجموعتين مرتبة على شكل V-. يستخدم هذا التصميم بشكل عام للمحركات التي تحتوي على أكثر من ست أسطوانات. وتشمل مزاياها شكلاً جانبيًا أقصر وأقل، مما يسهل عملية التعبئة داخل حجرة المحرك؛ بالإضافة إلى ذلك، تساعد مجموعات الأسطوانات المتقابلة على إلغاء بعض الاهتزازات. الجوانب السلبية هي هيكل معقد وصيانة أكثر صعوبة.
ما هي أنواع ترتيبات الاسطوانة؟ _ المحرك _ المواصفات التفصيلية _ موسوعة السيارات _ أوتو هوم
النوع الثالث هو المحرك من النوع W-، والذي يمكن تصوره كتكوينين أصغر على شكل V- متصلين لتكوين شكل V- أكبر. المحرك أقصر وأعرض، لكن هيكله معقد للغاية؛ وهو موجود عادةً في-المركبات عالية الأداء. تعد سيارات فولكس فاجن W12 و Bugatti's W16 من الأمثلة الكلاسيكية.
محرك متقابل أفقيًا (محرك بوكسر) – موسوعة السيارات الباسيفيكية
يوجد أيضًا المحرك المتعاكس أفقيًا-أو المحرك "الملاكم"-حيث تكون الأسطوانات مسطحة وتشكل زاوية 180 درجة. مركز الثقل المنخفض والتعامل مع التصميم المتماثل مفيدان. ومع ذلك، فإن تطبيق هذه التكنولوجيا يمثل تحديًا، ويتم استخدامها حاليًا بشكل أساسي من قبل بورشه وسوبارو.
V. أكثر من قرن من التكنولوجيا المخصصة لهدف واحد
لقد مر أكثر من قرن منذ ولادة أول محرك بنزين عام 1886.
طوال هذا الوقت، سعى المهندسون جاهدين لزيادة إنتاج الطاقة، وتقليل استهلاك الوقود، وخفض الانبعاثات. ارتفعت معدلات الضغط من أقل من 5 في الأيام الأولى إلى أكثر من 10-أو حتى أعلى-في الوقت الحالي. لقد تطورت مجموعات الصمامات من أعمدة الكامات المثبتة على الجانب- إلى أعمدة الكامات العلوية، حيث تطورت من SOHC إلى DOHC. تطورت أنظمة توصيل الوقود من المكربنات إلى الحقن الإلكتروني للوقود، وأخيراً إلى الحقن المباشر. تطورت أنظمة الإشعال من أنواع نقاط الاتصال إلى الأنظمة الإلكترونية، والآن إلى التحكم الدقيق بالكمبيوتر.
لكن المنطق الأساسي لم يتغير قط: تحويل الطاقة الكيميائية للبنزين إلى طاقة حرارية، ومن ثم تحويل تلك الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. أربع ضربات، وآليتان رئيسيتان، وخمسة أنظمة رئيسية-ظل إطار العمل هذا ثابتًا لأكثر من قرن من الزمان.
تؤدي كل شرارة من شمعة الإشعال إلى حدوث انفجار صغير-. تمثل كل ضربة للمكبس إلى الأسفل تحويلاً للطاقة. كل دورة للعمود المرفقي توفر الطاقة.
وهذا التنسيق الميكانيكي الدقيق للغاية هو الذي يسمح بتشغيل المركبات التي تعمل بالبنزين-.
