ماهي محركات الأحتراق الداخلي ؟!
كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي؟ ما أنواعه، وأين يستخدم اليوم؟
نرحب بكم من جديد في موقعنا موقع نواعير، سنتحدث في مقال اليوم عن محركات الأحتراق الداخلي
ماهي محركات الأحتراق الداخلي : هو محرك حراري يحترق بداخله وقود مع مؤكسد (عادة هواء) في غرفة الاحتراق، والتي تُعتبر جزءًا من دائرة سريان الوقود. يؤثر تمدد الغازات ذات الضغط ودرجة الحرارة المرتفعين الناتجة عن الاحتراق في محركات الأحتراق الداخلي، بقوة مباشرة على بعض مكونات المحرك.
تُطبق هذه القوة على المكابس وريش التربينة والفوهة الدافعة. تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية. هذا النوع من المحركات أصبح بديلا عن محركات الإحتراق الخارجي نظرا لأن وزن أو حجم المحرك أصبح مهما.
ما هو المحرك :
المحرك Engine : هو جهاز يقوم بتحويل أشكال الطاقة المتنوعة إلى طاقة حركية.
هناك أشكال عديدة من الطاقة التي يمكن الأستفادةمنها وتحويلها إلى طاقة حركية ومن أشكال هذه الطاقة { الطاقة الحرارية(كما في محرك الاحتراق الداخلي) و الطاقة الكهربائية و الطاقة البخارية المستعملة في المحرك البخاري كما ساد استعمال المحركات النفاثة في الطيران وفي الصواريخ المحركات الصاروخية}
ومن أهم أنواع المحركات :
- محرك ديزل
- محرك أوتو
- محرك ستيرلينغ
- محرك الاحتراق الداخلي
- محرك احتراق خارجي
- المحرك البخاري
- محرك كهربائي
في موضوع اليوم سوف نتحدث عن محركات الأحتراق الداخلي .
ماذا يعني مصطلح محركات الأحتراق الداخلي ؟!
يشير مصطلح محركات الأحتراق الداخلي في العادة إلى أن عملية الاحتراق تتم بشكل متقطع أي أنها تحدث كل فترة وليست مستمرة بشكل متصل ، ومثال على ذلك : المحركات المكبسية الأكثر شيوعاً رباعية الأشواط وثنائية الشوط، بالإضافة إلى المحرك سداسي الأشواط ومحرك فانكل الدوار.
كما أن هناك أنواع أخرى منمحركات الأحتراق الداخلي تستخدم عملية احتراق متصلة، مثل: التربينات الغازية والمحركات النفاثة ومعظم المحركات الصاروخية، كل منها يندرج تحت تصنيف محركات الاحتراق الداخلي. تعتبر الأسلحة النارية من محركات الأحتراق الداخلي أيضاً.
كيفية عمل محرك الأحتراق الداخلي !
محركات الأحتراق الداخليهو محرك حراري يحترق بداخله وقود مع مؤكسد (في أغلب الاحيان يكون هذا المؤكسد هو الهواء) داخل غرفة الاحتراق، والتي تُعتبر جزء من دائرة سريان الوقود. ثم يؤثر تمدد الغازات ذات الضغط ودرجة الحرارة المرتفعين الناتجة عن الاحتراق داخل المحرك، بقوة مباشرة على بعض مكونات المحرك و تُطبق هذه القوة على المكابس وريش التربينة والفوهة الدافعة.
تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية ومن ثم طاقة ميكانيكية.
تاريخ تصنيع محركات الأحتراق الداخلي
صُنع أول محرك احتراق داخلي نجح تجارياً بواسطة إتيان لينوار عام 1859 ، حيث صُنع أول محرك احتراق داخلي حديث في عام 1876 بواسطة نيكولاس أوتو .
ما الأختلاف بين محركات الأحتراق الداخلي و محركات الاحتراق الخارجي ؟
تختلف محركات الأحتراق الداخلي اختلافاً طفيفاً عن محركات الاحتراق الخارجي , حيث أن محركات الاحتراق الخارجي تحتوي على مائع تشغيل يحصل على الطاقة من مصدر خارجي (مثال: حرق الفحم لتسخين المراجل للحصول على البخار اللازم للمحرك البخاري) ولا يكون المائع جزءاً من نواتج الاحتراق أو مختلطاً معها .
حيث يسخن مائع التشغيل في مِرجل (غلاية)، ويُمكن أن يكون مائع التشغيل هواء أو مياه ساخنه أو مياه مضغوطه أو حتى الصوديوم السائل بعكس محركات الأحتراق الداخلي التي تُشغل بوقود سائل مرتفع الطاقة ومشتق من الوقود الأحفوري كما يمكن أسخدام معظم محركات الاحتراق الداخلي في التطبيقات المتنقلة بالإضافة للعديد من التطبيقات الثابتة، وًتعتبر مصدر الطاقة الأساسي للمركبات مثل السيارات والطائرات والقوارب.
مكونات محرك الاحتراق الداخلي
مع الأنواع العديدة لمحركات الاحتراق الداخلي، هناك العديد من المكونات الثانوية التي أو المتغيرة حسب المحرك، لذا سنركز هنا على المكونات المشتركة التي يفترض أن توجد في كل محرك احتراق داخلي رباعي الأشواط:
- الأسطوانة (Cylinder): هي فتحة أسطوانية الشكل يتحرك ضمنها المكبس، الطرف العلوي لها يتضمن بعض الصمامات، فيما يغلق المكبس الطرف السفلي لها.
- المكبس (Piston): هو قرص معدني بنفس قطر الأسطوانة يغلق الطرف السفلي لها ويتحرك ضمنها بشكل رأسي متناوب خلال عمل المحرك.
- ذراع التوصيل (Connecting Rod): هي ذراع معدنية متصلة بالمكبس عبر محور يسمح لها بالدوران، وفي الطرف الآخر تتصل مع عمود المرفق ومهمتها نقل الحركة.
- عمود المرفق (Crankshaft): هو قضيب معدني أسطواني مع تعرجات ضمنه في أماكن التقاءه مع أذرع التوصيل، ومهمته الأساسية هي تحويل الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية.
- صمام الدخول (Inlet Valve): وهو الصمام الذي يسمح بدخول الهواء والوقود إلى الأسطوانة ويفتح خلال شوط السحب.
- صمام العادم (Exhaust Valve): وهو الصمام الذي يسمح بخروج غازات الاحتراق من الأسطوانة ويفتح في نهاية شوط القدرة أو بداية شوط العادم.
- عمود الكامات (Camshaft): قضيب معدني مع نتوءات موزعة عليه، يأخذ حركته الدورانية من عمود المرفق وينظم بدورانه فتح وإغلاق الصمامات الموجودة في رأس الأسطوانة.
بالإضافة للمكونات، من المهم فهم بعض المصطلحات الهامة المعلقة بالمحركات الترددية مثل:
- النقطة الميتة العليا: هي أعلى نقطة يصل إليها المكبس ضمن الأسطوانة.
- النقطة الميتة السفلى: هي أدنى نقطة يصل إليها المكبس ضمن الأسطوانة.
- شوط المكبس: هو المسافة التي يقطعها المكبس بين النقطيتين الميتتين العليا والسفلى.
الوقود المستخدم في محركات الاحتراق الداخلي :
يمكن استخدام أنواع عديدة من الوقود حيث يعمل محرك الاحتراق الداخلي بالوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي، والمشتقات البترولية مثل البنزين والديزل وزيت الوقود. كما أن هناك استخدام متزايد للوقود المتجدد مثل استخدام الديزل الحيوي في محركات الاشعال بالانضغاط، ووقود الميثانول في محركات الاشعال بالشرارة.
ويمكن استخدام الهيدروجين أحياناً كوقود، ويُمكن الحصول عليه من الوقود الحفري أو من الطاقة المتجددة.
ما هو الفرق بين محرك الاحتراق الداخلي والخارجي
ببساطه شديده الطاقة الحركيه تنتج من عمليه احتراق خليط الوقود والهواء ,وعلي اساس اين تم هذا الاحتراق يتم تحديد نوعيه المحرك بمعني ان الاحتراق إما أن يتم خارج أو داخل المحرك،
فعندما يتم الاحتراق خارج المحرك، كما في المحرك البخاري، فالمحرك يسمى محرك احتراق خارجيexternal combustion engine , حيث يشتعل خليط من الوقود والهواء في وعاء وتستخدم الطاقة الحرارية الناتجة من تسخين الماء
الذي يتحول إلى بخار. وهذا البخار يتم ضخه إلى داخل المحرك وتستخدم طاقة البخار في تحريك
مكبس المحرك والحصول على الطاقة الميكانيكية.
اما محركات الاحتراق الداخلي يتم احتراق الوقود داخل المحرك حيث يحدث احتراق الوقود وتوليد الطاقة داخل حيز الأسطوانات ويحدث تمدد للغازات داخل الأسطوانة
مامصدر الطاقة الحرارية في محرك آلة الاحتراق الداخلي؟
ما مصدر الطاقة الحرارية في محرك آلة الاحتراق الداخلي؟)، في مادة العلوم للصف الثاني متوسط، المملكة العربية السعودية، للإجابة عن هذا السؤال، اقرأ التفاصيل الدقيقة التي سنوضحها في الفقرة القادمة.
مصدر الطاقة الداخلي، هو حقن الأسطوانة بمزيج من الهواء، والوقود، ومن ثم اشتعاله بواسطة شمعة الاحتراق ).
الإجابة الصحيحة هي: ( حرق الوقود ). في محرك آلة الاحتراق الداخلي، يحترق الوقود في حجرة داخل المحرك، وفق دورة رباعية الأشواط.
ما هي درجة حرارة محرك السيارة؟
وتُعَدُّ درجة الحرارة الطبيعية للعديد من السيارات تتراوح من 75 إلى 105 درجات مئوية، وتكون الحرارة في المتوسط بين 80 و 90 درجة مئوية، وتختلف الدرجة باختلاف حالات الطقس ودرجات الحرارة، حيث تُصبح فرص ارتفاع درجات الحرارة الخاصة بالمحرك أكبر في فصل الصيف والأجواء الحارة مثل الدول العربية، وإليكم أهم الخطوات بعد ارتفاع درجة .
أهم أسباب زيادة درجة حرارة السيارة
1- تسريب في منظومة التبريد
2- تراكم الشوائب وانسداد الردياتير
3- عطل في مروحة التبريد
4- انخفاض مستوى سائل التبريد
5- انخفاض مستوى زيت المحرك
6- عُطل في مضخة مياه التبريد
خطوات هامة بعد ارتفاع حرارة المحرك
1-إطفاء مكيف السيارة والبدء بتخفيف السرعة للتوقف على جانب الطريق في مكان آمن، وقم بتشغيل إشارات التنبيه.
2- قم بفتح غطاء المحرك بعد إيقاف تشغيل السيارة، واترك السيارة نحو 20 دقيقة حتى تبرد بشكل كلي، حيث من الممكن أن يتسبب ضغط المياه الساخنة في حدوث اندفاع شديد للمياه خارج الردياتير، مما قد يتسبب في حدوث حروق خطيرة.
3- بعد التأكد من هدوء السيارة والانتظار لمدة كافية حتى تبرد السيارة جيدًا، قم باستخدام قطعة سميكة من القماش بفتح غطاء الردياتير ببطء، حيث من الممكن أن يكون هناك القليل من بخار الماء الساخن.
4- قم بتشغيل محرك السيارة وابدأ بوضع سائل التبريد الخاص بالمحرك، ويفضل وضع المياه والمحرك قيد التشغيل حتى لا تختلط مع الماء الساخن، حيث الماء البارد من الممكن أن يؤثر على القطع الداخلية للمحرك التي لا تزال ساخنة.
5- بعد امتلاء الردياتير أو صندوق مياه التبريد قم بإغلاق الغطاء بإحكام، وابدأ بقيادة السيارة بهدوء حتى لا ترتفع درجة الحرارة مجددًا، وتجنب الطرق المزدحمة قدر الإمكان، ويفضل بالتوجه إلى أحد مراكز الصيانة للتأكد من عدم وجود تسريب في منظومة التبريد أو عطل.