السيارة محرك

  السيارة محرك عمل فكرةهذا أن حيث الحرارية الديناميكا لعلم العملية التطبيقات من السيارة محرك يعتبر

 . كل ان شك وال ميكانيكية طاقة إلى الحرارية الطاقة تحويل على يركز العلم

.. نفسك سألت فهل آخر إلى مكان من للتنقل يستخدمها أو سيارة يمتلك شخص

تسير السيارة لتجعل فيه قطعة كل دور وما السيارة محرك يعمل كيف يوما

إلى تصل . 200بسرعات كل على الضروري من انه واعتقد الساعة في كيلومتر

عطل حدوث عن وخصوصا تشغيلها بعد يجري ماذا معرفة السيارة يستخدم شخص

وما إلصالحها؟ فعل ماذا Lتماما نجهل وقد إلصالحها الميكانيكي إلى والذهاب ما

  على  يعتمد ثمنها فإن جديدة سيارة شراء عند كذلك بتغيرها؟ قام التي قطعة هي

المحرك سعة تعني فماذا على 2مواصفاتها تحتوي إنها أو إنها 6ليتر أو صمامات

  الوقود ضخ بطريقة .. Fuel Injectionتعمل من الجزء هذا في األمور هذه من وغيره

على والتعرف السيارة محرك عمل فكرة بتوضيح نقوم سوف فيزيائية تفسيرات

مكوناته...

الداخلي االحتراق ماكنةماكنة • باسم يعرف نوع نوعين إلى المحركات تنقسم

الخارجي المستخدم external combustion engineاالحتراق وهو

البحرية والسفن البخارية القطارات محركات في قديما

الفحم حرق من الناتجة الحرارية الطاقة استخدام يتم حيث

التي المكابس دفع في البخار ضغط واستخدام الماء لتبخير

ولكن العجالت إلدارة الحركة بعامود متصلة تكون بدورها

وصعوبة كفاءته لقلة استخدامه قل المحركات من النوع هذا

ماكنة باسم فيعرف الثاني النوع أما وصيانته، تصنيعه

الداخلي وهو  internal combustion enginesاالحتراق

المحركات لهذه لما السيارات اغلب في حاليا المستخدم

بالوقود السيارة تزويد وسهولة التشغيل في كفاءة من

االحتراق المحركات من Lنسبيا اقل تصنيعها وتكلفة

الخارجي.

على • والتي الداخلي االحتراق ماكنة عمل فكرة لتوضيح

نحو على ذلك بتشبيه سنقوم السيارة محرك يعمل أساسها

األفالم في نشاهدها قد التي القديمة المدفع قذيفة

بودرة بوضع الشخص يقوم حيث القديمة السينمائية

بوضع  يقوم ثم ومن للمدفع الخلفي الطرف في البارود

 . يتم القذيفة وإلطالق المدفع فوهة في المعدنية الكرة

مقدار تزيد هائلة حرارية طاقة لتتولد البارود إشعال

فوهة من بقوة المعدنية الكرة دفع إلى يتجه الذي الضغط

المدفع..

السيارة محرك مكونات

Cylinderاالسطوانة 1.تحتوي • ما وعادة للمحرك الرئيسي الجزء هو هذا

ستة أو اسطوانات أربعة على السيارات محركاتاالسطوانات ترتيب يتم الحالة هذه وفي ثمانية أو

على مرتبة تكون فإما أوضاع بثالثة المحرك فيأو متوازيين خطين في ترتب أو مستقيم خط

  حرف شكل الشكل  Vعلى في موضح هو كماالتالي

محرك ي• في االسطوانات وعدد ترتيب لعبالمحرك حركة نعومة في رئيسيا Lدورا السيارة

. السيارة سعر وكذلك وكفاءته

مستقيم • خط في االسطوانات ترتيب

متوازيين • خطين في االسطوانات ترتيب

على • االسطوانات ترتيببزاوية تعمل خطين حادة

  حرف Vشكل

Spark plug البوجيه. 2

انضغاط • لحظة في الكهربية الشرارة تولد التي وهيالديزل محركات في وللعلم االحتراق لتحدث الخليط

نتيجة الوقود يحترق حيث القطعة هذه توجد ال. حرارته الرتفاع

Valvesالصمامات . 3الوقود • الدخال واحد صمامين اسطوانة لكل

وكالهما االحتراق ناتج الخراج والثاني والهواءحالة في ولكن الشوط حسب ويغلقا يفتحا

. تماما يغلغا االنضغاط شوط

Pistonالمكبس . 4لألعلى تتحرك الصلب من قطعة وهو

. االسطوانة داخل واألسفلالمكب . 5 Piston rings سحلقات

الخارجي الجزء بين المكبس حلقات توجدلتسمح لالسطوانة الداخلى والجزء للمكبس

خليط لتسرب السماح دون المكبس بحركةالتسرب من االحتراق ناتج أو والهواء الوقود

داخل إلى الزيت تسرب من تمنع كذلكإلى. المحرك يحتاج ما وعادة االسطوانة

متكرر نقصان لوحظ إذا الحلقات هذه تغييرإلى تسرب قد يكون النه الزيت معدل في

. االسطوانة داخل

6 .  االحتراق Combustion chamberغرفةتتغير فهي الحظنا وكما واالحتراق االنضغاط فيها يحدث التي المساحة وهي

.) ( ) إن ) الخليط سحب عند عظمى وقيمة االنضغاط عند صغرى قيمة بين

تسمى الصغرى والقيمة العظمى القيمة بين الفرق

المكعب  )Displacementاالزاحة  السنتمتر أو الليتر بوحدة سنتمتر 1000وتقاس

 .) كل أن بحيث اسطوانات اربعة يحتوي المحرك كان فإذا لتر تعادل مكعب

المحرك سعة يكون لتر نصف إزاحة تعمل عد 2اسطوانة كان اذا أما لتر،

 6االسطوانات حرف شكل تكون  Vعلى الحالة هذه في المحرك سعة 3فإن

"  وتكتب ." liter V-6 3.0لتر

. يعمل فمحرك المحرك قوة عن معلومات يعطى المحرك سعة عامة بصفة

تعمل اسطوانة يستهلكه ما ضعف وقود يستهلك ليتر نصف بمقدار إزاحة

تكون األكبر السعة ذو المحرك قوة ان يعني وهذا ليتر ربع مقدارها إزاحة

 . األقل السعة ذو المحرك من أعلى

حجم بزيادة أو االسطوانات عدد بزيادة أما المحرك ازاحة زيادة يمكن

. L معا االثنين زيادة أو نفسها االسطوانة

7 .  التوصيل Connecting rodعمودناقل عمود مع المكبس يوصل الذي العمود وهو

دائرية  Crank shaftالحركة  حركة في يدور يجعله والذي

8 .Crank shaftلألعلى المكبس تحريك على يعمل الذي وهو

ولألسفل.

9 .  الزيت Sumpوعاءالحركة ناقل عمود ليغمر بالزيت يحتفظ وعاء وهو

Crank shaft

المحرك أشواطداخلي احتراق محرك في األربعة األشواط

االمتصاص ) ( األخذ شوط

) ( إلى العليا الميتة النقطة األعلى من المكبس يتحرك حيث

( ) في) انخفاض خلخلة ،فتحدث السفلى الميتة النقطة األسفل

, يسمح( حيث Lمفتوحا السحب صمام ويكون فتحد الضغط

صمام يكون بينما والهواء الوقود من المكون الخليط بدخول

- , , طرق في اختالف وهناك االحتراق غرفة إلى مغلقا العادم

, ففيها الحديثة الطريقة وأما الخليط تكوين فيها يتم التي

L مارا الخارجي النطاق من فقط الهواء بسحب المكبس يقوم

) الوقود ) بنثر البخاخات تقوم بينما فالتر ومصافي بمنقيات

. , الخليط يتكون وبذلك السحب انبوب في جزيئات بشكل

الميتة النقطة إلى المكبس بوصول السحب شوط وينتهي

ضمن, فيه المكبس يتحرك الذي الشوط نهاية أي السفلى

االسطوانة.

الضغط شوط , الميتة النقطة من المكبس يتحرك المشوار وبهذا

شوط ) نهاية في وصلها قد كان التي السفلى

, أعلى( وهي العليا الميتة النقطة إلى السحب

, االسطوانة ضمن المكبس يصلها أن ممكن نقطة

نتيجة حراراته درجة Lورافعا الخليط بذلك ضاغطا

حالة, في الصمامان بأن المالحظة مع الضغط

. أي الضغط شوط نهاية وفي مغلقين يكونا الضغط

, العليا الميتة النقطة إلى المكبس وصول عند

, المبينة االشعال شمعة من الشرارة تنطلق

. القدرة شوط بذلك Lليبدا الصمامين بين صورتها

القدرة شوطتقوم العليا الميتة النقطة إلى المكبس وصول عند

, معينتين وقوة بتوقيت الشرارة بإرسال االشعال شمعة

, والذي والهواء البنزين من المكون الخليط بذلك مفجرة

المكبس لحركة نتيجة حرارته درجة ورفعت ضغط قد

. بأن المالحظة مع سابقا أسلفنا كما الضغط مشوار في

ونتيجة أيضا مغلقين يكونا القدرة شوط في الصمامان

ضغط ) + + بترول هواء التالية العوامل وتوفر للضغط

) ينتقل الذي االشعال فيحدث شرارة النهاية وفي

كبيرة ضغط قوة Lمولدا الخليط جزيئات بين بسرعة

األسفل إلى بدفعه فتقوم المكبس سطح على مؤثرة

الميتة النقطة إلى العليا الميتة النقطة من فلى, السأي

, القدرة شوط أو الفعال بالشوط يسمى الشوط وهذا

يولدها التي القوة على عمله في يعتمد المحرك ألن

القدرة .شوط

العادم شوط , يرتفع حيث القدرة شوط بانتهاء الشوط هذا يبدأ

النقطة إلى السفلى الميتة النقطة المكبسمن

, بخروج 2 سامحا العادم صمام فتح مع العليا الميتة

, إياه 2 طارحا الخليط احتراق عن المتولد العادم

. قد نكون وبذلك الخارجي الهواء عمل اتمإلى ة يمنا

. سيطرح ربما المحرك في كاملة االحتراق

: أين من نفسه المكابسفي أتت السؤال حركة

, هو والجواب القدرة شوط غير الثالثة األشواط

من هو شرحه في أسلفت قد الذي المحرك أن

. أحد تكون 2 دائما انه أي اسطوانات أربعة

, في األخرى والثالثة قدرة حالة المكابسفي

. ضغط في وآخر عادم في وآخر سحب

رمودينامكيةالثاألسس

على الثاألسس ترتكز الداخلي االحتراق محركات في رموديناميكية

. : من كل والحرارة والضغط الحجم وهي متغيرة حرارية قيم ثالث

يتبع وبهذا األخرىتين، القيمتين على تأثير لها المتغيرات هذا

. عام، بشكل المحرك في المتوفرة الحرارية الطاقة على التأثير

ضغطه، يزيد المكبوس الغاز حجم يصغر عندما أنه القول يمكن

. طاقة لتوليد الحرارية الطاقة استخدام يتم إذن حرارته فترتفع

أنبوب في الموجود للغاز الطاقية الحالة تغيير يتم بأن حركية

: التالية بالتغيرات التحكم خالل من وذلك المحرك،

الخليط • بحرارة الهبوط أو االرتفاع

الخليط • بحجم الهبوط أو االرتفاع

الخليط • هذا بضغط الهبوط أو االرتفاع

تغيرات أربع تحدث الحاصلة، األربعة األشواط خالل من

:ث التالية العمليات بفعل رموديناميكية

الضغط • عملية: . وبهذا مغلقة الصمامات أن حين في فوق إلى يتحرك المكبس

المكبوس • الخليط ينخفضحجمالخليط • حرارة ترتفعضغطه • يزيد

. النظام يحصل هنا لالنفجار قابلة مادة الخليط، من يجعل مما. "" الضغط "" عن الناتج الشغل على الحراري

الحرارة • وزيادة االنفجار عمليةيؤدي مما المضغوط، الخليط بحرق االشتعال شمعة تقوم هنا

انفجاره :إلى وبهذا. يحصل • االنفجار كون االشتعال، لحظة خالل ثابتا الحجم يبقى

. الماالنهاية تقرب كبيرة بسرعة• . على النظام يحصل هنا جدا مرتفع بشكل الحرارة تزيد

حركية طاقة إلى بعد فيما ستتحول التي الحرارية الطاقة

التمدد • عملية : وبهذا االنفجار، بفعل األسفل إلى المكبس يندفع هنا

الخليط • احتراق عن الناتج الغاز حجم .يرتفعوصول • عند العادم صمام فتح مع الضغط يهبط

السفلى النقطة إلى المكبسعن الناتج الشغل على الحراري النظام يحصل هنا

. األسفل إلى للمكبس االنفجار دفعالحراري • التخلsص عملية

: العادم صمام فتح معالخارج • إلى الحرارة تنفذحجم • يقل وبهذا األنبوب من العادم الغاز إخراج يتم

. وتنخفضحرارته األنبوب