مميزات محركات الاحتراق الداخلي، لمحركات الاحتراق الداخلي مجموعة واسعة من التطبيقات، من محركات البنزين للدراجات النارية والسيارات الصغيرة، إلى محركات الديزل لمركبات النقل الخفيف والشاحنات والحافلات والقطارات والسفن ومحطات الطاقة، ولكن تم استبدالها بتوربينات الغاز والمحركات النفاثة، باستثناء بعض الطائرات الخفيفة، التي لا تزال تستخدم محركات الاحتراق الداخلي الشعاعي لتشغيلها.
مميزات محركات الاحتراق الداخلي
مميزات محركات الاحتراق الداخلي، هناك عدد من الميزات المهمة التي تجعل محركات الاحتراق الداخلي مفيدة في هذه المجالات الواسعة، ومنها:
- تعريض المعدن الموجود في غرفة الاحتراق لأعلى درجات حرارة الاحتراق لفترات طويلة من الوقت، مع الاستفادة من درجات الحرارة المرتفعة وما يترتب على ذلك من زيادة الكفاءة الحرارية للمحرك.
- حجم المحرك صغير نسبيًا، من خلال تحريك المكبس داخل الأسطوانة، فإنه يؤدي نفس وظيفة مضخة السحب والضاغط وغرفة الاحتراق ومروحة العادم، وفي المحركات الأخرى مثل التوربينات الغازية، نجد أنها تتطلب مكونات خارجية منفصلة لأداء متطلبات الضغط والاحتراق.
ما هو محرك الاحتراق الداخلي ولماذا يحمل هذا الاسم؟
لفهم فكرة تسمية محرك الاحتراق الداخلي ، يجب أن ننظر أولاً إلى المحرك الذي سبقه، وهنا نعني أشكالًا مختلفة من المحرك البخاري.
تعتمد هذه المحركات على حرق الوقود تحت غلاية مملوءة بالماء، والاعتماد على ضغط البخار الناتج عن احتراق الوقود، للحصول على الطاقة ونقلها لتحريك عجلات القطار (على الأقل في البداية).
على عكس المحركات البخارية، لا تستخدم محركات الاحتراق الداخلي بخار الماء، وبدلاً من حرق الوقود في فرن السحب ، يتم ذلك في بيئة مغلقة للغاية، وبالتالي يتم تسخير الطاقة من ضغط غاز الاحتراق للحركة.
نظرًا لأن احتراق الوقود يحدث داخل الأسطوانة المغلقة، فمن المنطقي تسمية محرك الاحتراق الداخلي بهذا الاسم، نظرًا لأن الاحتراق يحدث داخل المحرك ونتيجته المباشرة هي ما يدير المحرك بالفعل.
مكونات محرك الاحتراق الداخلي
هناك العديد من الأنواع المختلفة لمحركات الاحتراق الداخلي وهناك العديد من المكونات الثانوية، والتي تختلف من محرك لآخر، لذلك سنركز هنا على المكونات الشائعة التي يجب أن تكون موجودة في كل محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط:
- الأسطوانة: وهي فتحة أسطوانية يتحرك من خلالها المكبس، ونهايتها العلوية تحتوي على بعض الصمامات، ويغلق المكبس نهايته السفلية.
- المكبس: هو قرص معدني له نفس قطر الأسطوانة التي تغلق نهايتها السفلية وتتحرك في أنماط رأسية متناوبة أثناء تشغيل المحرك.
- قضيب التوصيل: هو ذراع معدني يتم توصيله بالمكبس من خلال عمود يسمح له بالدوران، والطرف الآخر بالعمود المرفقي، مهمته نقل الحركة.
- عمود المرفق: هو قضيب معدني أسطواني به مسننات حيث يلتقي بقضيب التوصيل، ومهمته الرئيسية تحويل الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية.
- صمام الدخول: هو الصمام الذي يسمح بدخول الهواء والوقود إلى الأسطوانة ويفتح أثناء شوط السحب.
- صمام العادم: هو الصمام الذي يسمح لغازات الاحتراق بالهروب من الأسطوانة ويفتح في نهاية شوط الطاقة أو بداية شوط العادم.
- عمود الكامات: قضيب معدني، يتم توزيع النتوءات عليه، يحصل على حركة دورانية من العمود المرفقي وينظم من خلال دورانه فتح وإغلاق الصمامات في رأس الأسطوانة.
بالإضافة إلى المكونات، من المهم فهم بعض المصطلحات المهمة المتعلقة بالمحركات الترددية، مثل:
- أعلى مركز الميتة: يصل المكبس إلى أعلى نقطة في الأسطوانة.
- مركز القاع الميتة: يصل المكبس إلى أدنى نقطة في الأسطوانة.
- شوط المكبس: المسافة التي يقطعها المكبس بين مركزه الميت العلوي والسفلي.
كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي
تتميز محركات الاحتراق الداخلي بنوعين أساسيين من التشغيل، وهما محدودان بالوقت الذي تستغرقه كل أسطوانة لتشغيل المحرك.
إذا تم توفير الطاقة كل دورتين في العمود المرفق، يكون المحرك رباعي الأشواط، وإذا تم توفير الطاقة كل دورتين، يكون المحرك ثنائي الأشواط.
كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي الترددي رباعي الأشواط
يسمى هذا النوع من محركات الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط لأن عمله يتكون من 4 مراحل متتالية ، حيث توفر كل أسطوانة الطاقة بضربة واحدة وتستهلك الطاقة في الضربات اللاحقة. الأشواط الأربعة هي:
شوط السحب
تبدأ الشوط عندما يكون المكبس في أعلى مركز ميت، وعند هذه النقطة ينخفض المكبس تدريجيًا، يفتح صمام السحب لملء خليط الهواء أو وقود الهواء في الأسطوانة، وعندما يصل المكبس إلى المركز الميت السفلي ومنفذ السحب، يتم إغلاق نهاية صمام السكتة الدماغية.
شوط الضغط
خلال هذه الشوط، يتم إغلاق جميع الصمامات ويبدأ المكبس في التحرك لأعلى (اعتمادًا على دوران العمود المرفقي) لضغط محتويات الأسطوانة إلى أقصى حد.
شوط القدرة
يشتعل الوقود في الاسطوانة بواسطة شرارة كهربائية في محرك بنزين، أو يعمل الوقود تلقائيًا في محرك ديزل بسبب الضغط والحرارة.
بسبب عملية الاحتراق، يتم إنتاج العديد من الغازات الساخنة والمضغوطة التي تحرك المكبس لأسفل وتجبر العمود المرفقي على الدوران.
شوط العادم
عندما تنتهي عملية الاحتراق، يرتفع المكبس لأعلى ويفتح صمام العادم، مما يسمح لغازات الاحتراق بالهروب من الأسطوانة ويكون جاهزًا لبدء دورة المحرك مرة أخرى.
خلال كل 4 أشواط للمحرك، يدور العمود المرفقي مرتين.
خلال هذا الوقت، توفر الأسطوانة الطاقة لضربة واحدة فقط، وهي شوط القدرة، وتعتمد على دوران العمود المرفقي للسكتات الدماغية التالية.
هناك عدة اسطوانات في المحرك ويتم توزيع العمل بحيث لا يفتقر العمود المرفقي للقيادة من إحدى الأسطوانات.
من خلال هذا المقال قدمنا لحضراتكم بعض المعلومات الهامة حول مميزات محركات الاحتراق الداخلي، نتمنى أن ينال إعجابكم.
