Introduction about engine Part 1

مقدمة عن كيفية عمل المحرك

عند إحتراق الوقود داخل المحرك تتحول الطاقة الكيميائية المختزنة بالوقود مباشرة إلى طاقة حركية . ففى أثناء عملية الإحتراق تتكون الغازات التى تأخذ فى التمدد فى كل إتجاه مسببة نشوء ضغط عالى . ويستفاد من هذا الضغط العالى ميكانيكياً فى تحريك الأجزاء والمكونات المختلفة للمحرك .

والشكل التالى يوضح المكونات الرئيسية لمحرك بنزين ( رباعى الأشواط ) :

يختلط الوقود السائل بالهواء ويذرى جزئياً فى المغذى (الكاربوراتير ) , فى جميع محركات البنزين , ثم يسحب ( يشفط ) هذا الخليط إلى الأسطوانات – نتيجة لتحرك الكباسات إلى أسفل – حيث يشتعل داخلها بواسطة شموع الشرر (البوجيهات).
حيث ينزلق كل كباس (بيستون) داخل أسطوانة نتيجة دفع الغازات الممتدة له , فيضغط هو بالتالى على العمود المرفقى (الكرنك) ناقلاً إليه الحركة عن طريق ذراع التوصيل (البيل) . وبذلك تتحول الحركة الترددية للكباس إلى حركة دورانية فى العمود المرفقى .
وتزود الكباسات بحلقات ( شنابر) لزيادة الإحكام بين الكباسات وبين جدران الأسطوانات ، ومنع إلتصاقها ( زرجنتها ) ببعضها البعض .
وتتصل النهاية الصغرى لذراع التوصيل (البيل) بالكباس بواسطة بنز الكباس الذى يمكنها من الحركة الدائرية كذلك .
وتركب الحدافة (الفولان) فى مؤخرة العمود المرفقى , وهى تعمل على تنظيم وسلامة دوران المحرك , كما أنها تجهز بإطار مسنن (ترس) للتعشيق بالترس الصغير ( البنيون ) الخاص بمبدئ الحركة (المارش) . ويطلق على مجموعة الكباس وبنز الكباس وذراع التوصيل والعمود المرفقى والحدافة , اسم مجموعة العمود المرفقى .
ويتم التحكم بوساطة الصمامات فى دخول خليط الوقود والهواء إلى الأسطوانات وخروج الغازات المحترقة منها , وتتحرك الصمامات عن طريق عمود الكامات (الحدبات) الموجود عادة فى علبة المرفق . وتكوّن الصمامات وعمود الكامات ووسيلة إدارته ما يعرف باسم مجموعة التحكم فى المحرك .
ويغلق قاع علبة المرفق بحوض الزيت ( الكارتير) الذى يعمل فى الوقت نفسه على الاحتفاظ بالزيت اللازم للتزييت . ويتصل هذا الحوض بعلبة المرفق إتصالاً محكماً يكفل عدم تسرب الزيت من سطح الاتصال .
أما المولد (الدينامو) فيوجد خارج جسم المحرك ويستمد منه حركته . وعندما يدور المحرك بسرعته الكافية يعمل المولد على الإمداد بتيار الإشعال , وتغذية بقية مستهلكات التيار , وشحن البطارية الإختزانية .
وأما مبدئ الحركة (المارش) فعبارة عن متور كهربائى صغير يبرز منه – عند تشغيله – ترس صغير( بنيون) يعشق بالإطار المسنن المركب بالحدافة ويديره , فتدور بالتالى مجموعة العمود المرفقى كلها .
ويطلق على أعلى موضع للكباس فى الأسطوانة اسم النقطة الميتة العليا , بينما يعرف أدنى موضع له باسم النقطة الميتة السفلى , والمسافة

المقطوعة بين هذين الموضعين هو شوط الكباس (المشوار) . ويسمى الحجم المزاح فى هذا الشوط باسم إزاحة الكباس (الإزاحة).

والشوط هو حركة الكباس مرة واحدة من إحدى النقطتين الميتتين إلى النقطة الميتة الأخرى . أما حيز الإنضغاط فهو الحيز المحصور بين

الكباس وهو فى النقطة الميتة العليا وبين رأس الأسطوانة .
وفى حيز الإنضغاط ينضغط خليط الوقود والهواء عندما يتحرك الكباس إلى أعلى , ثم يشتعل بالشرارة الكهربية . والشوط فى المحرك الرباعى (ذى الدورة الرباعية الأشواط) هو المسافة المقطوعة بين النقطة الميتة العليا والنقطة الميتة السفلى (أو العكس) . وفى كل شوط يدور العمود المرفقى بمقدار نصف لفة . وتقطع فى الدورة التامة الأشواط الأربعة التالية

:شوط السحب (الشفط) : يسحب الكباس معه – فى أثناء تحركه إلى أسفل – خليط الوقود والهواء عن طريق صمام السحب المفتوح . فى حين يكون صمام العادم مغلقاً , ويغلق صمام السحب بمجرد وصول الكباس إلى النقطة الميتة السفلى , وبذلك ينتهى الشوط الأول . وفى هذه

الحالة يكون العمود المرفقى قد أتم نصف لفة .

شوط الإنضغاط : ينضغط خليط الوقود والهواء عندما يتحرك الكباس إلى أعلى للوصول إلى النقطة الميتة العليا , فى حين يكون الصمامان مغلقين , وعندئذ يكون العمود المرفقى قد أتم لفة كاملة .

شوط القدرة (الاحتراق) : يتم الإشعال بعد لحظات من وصول الكباس إلى النقطة الميتة العليا , فيحترق الخليط المنضغط , وتتمدد الغازات بفعل الحرارة الناتجة من الاحتراق , فتدفع الكباس إلى أسفل , بينما يظل الصمامان مغلقين . وحينئذ يكون العمود المرفقى قد دار بمقدار لفة ونصف اللفة .

شوط العادم : يتحرك الكباس – بعد إنجاز عمله – إلى أعلى , اتجاه النقطة الميتة العليا , دافعاً أمامه الغازات المحترقة لكسحها خارج الأسطوانة عن طريق صمام العادم المفتوح .

وبمجرد وصول الكباس إلى النقطة الميتة العليا يغلق صمام العادم , ويفتح فى الوقت نفسه صمام السحب , وفى هذه الحالة يكون العمود المرفقى قد أتم لفتين كاملتين . ولتحقيق أقصى إستفادة ممكنة من الوقود , وللحصول على أحسن أداء , ينبغى عدم فتح أو غلق الصمامات , أو أو إجراء عملية الإشعال عندما يكون الكباس فى أى من النقطتين الميتتين , العليا والسفلى . ولكفالة الأداء الجيد للمحرك – حتى السرعات العالية – ينبغى , فى شوط السحب أن يكون صمام السحب مفتوحاً جزئياً قبل أن يبدأ الكباس فى التحرك إلى أسفل . ومن الضرورى إجراء ذلك لضمان ملء الأسطوانة بالكامل من الخليط الجديد دون أن تعترض طريقه أى عوائق أو إختناقات – حتى عند أقصى سرعة للكباس . كما أن للوصول إلى أداء جيد للمحرك عند السرعات العالية , يلزم إدخال أكبر شحنة من الخليط فى الأسطوانة , ولذلك يظل صمام السحب مفتوحاً عدة لحظات بعد وصول الكباس إلى النقطة الميتة السفلى , أى حتى عند بداية حركة الكباس إلى أعلى , لكفالة ملء الأسطوانة بأقصى شحنة ممكنة من خليط الوقود والهواء الذى يتجه دائماً إلى أعلى نتيجة طاقته الحركية . ويحدث المثل فى نهاية شوط العادم , فيفتح صمام العادم جزئياً قبل نهاية شوط القدرة , أى قبل وصول الكباس إلى النقطة الميتة السفلى , ليسمح للغازات التى ما زالت تحت ضغط , بالتحرر بسرعة والهرب من العادم . ونتيجة لذلك يدفع الكباس الغازات المحترقة بأدنى ضغط مضاد (الذى يعتبر فقداً فى القدرة ) . وللتخلص من الغازات المتبقية بعد إتمام شوط العادم يظل صمام العادم مفتوحاُ بعد أن يترك الكباس موضع النقطة الميتة العليا , أى فى الوقت نفسه الذى يكون فيه صمام السحب مفتوحاً . وبذلك يتم كسح فراغ الإحتراق بأقل فقد ممكن فى خليط الوقود والهواء الجديد المعد للإحتراق .