الموسوعة الشاملة لمحركات السيارات: من المكونات إلى الأنظمة المتكاملة
1. المقدمة التفصيلية
المحرك هو نظام
ديناميكي معقد يحول الطاقة الكيميائية المخزنة في الوقود إلى طاقة ميكانيكية. هذه
العملية تتطلب تنسيقاً دقيقاً بين عشرات المكونات الميكانيكية والأنظمة المساعدة.
في هذه الموسوعة التقنية الشاملة، سنستعرض بالتفصيل كل جانب من جوانب المحرك
الحديث، بدءاً من الأساسيات وصولاً إلى أحدث التقنيات.
2. التشريح الكامل لمحرك الاحتراق الداخلي
2.1 الهيكل الثابت (Partie Fixe)
2.1.1 كتلة الأسطوانات (Bloc-cylindres)
- المواد: تصنع
عادة من سبائك الحديد الزهر أو الألمنيوم
- التصاميم
الهيكلية:
- النمط الخطي
(En ligne): شائع في
4 و6 أسطوانات
- النمط
V (En V): للمحركات
6 أو 8 أو 12 أسطوانة
- النمط المسطح
(À plat): كما في
سيارات بورش
- أنظمة
الأسطوانات:
- الأسطوانات الرطبة (Chemises humides): تلامس
سائل التبريد مباشرة
- الأسطوانات الجافة (Chemises sèches): مدمجة مع
كتلة المحرك
2.1.2 رأس الأسطوانات (Culasse)
- الوظائف
الأساسية:
- إيواء نظام الصمامات
- احتواء غرف الاحتراق
- تثبيت شمعات الإشعال/الحاقنات
- أنظمة
التبريد:
- ممرات المياه الداخلية
- أنظمة التهوية
- المواد: عادة
من سبائك الألمنيوم خفيفة الوزن
2.1.3 حوض الزيت
(Carter inférieur)
- التركيب:
- حجرة تخزين الزيت الرئيسية
- مصافي الزيت الداخلية
- فتحة تصريف مع سدادة
- المواد: صفائح
فولاذية أو سبائك ألمنيوم
2.2 المكونات المتحركة (Partie Mobile)
2.2.1 نظام المكبس (Piston)
- التركيب
الميكانيكي:
- رأس المكبس
(Head)
- حلقات المكبس
(Segments)
- جسم المكبس
(Skirt)
- دبوس المكبس
(Axe de piston)
- المواد: سبائك
الألمنيوم-سيليكون
2.2.2 نظام التوصيل (Système bielle-vilebrequin)
- الوصلة
المتصلة (Bielle):
- قدم الوصلة
(Pied de bielle)
- جسم الوصلة
(Corps de bielle)
- رأس الوصلة
(Tête de bielle)
- عمود
المرفق (Vilebrequin):
- المحامل الرئيسية
(Tourillons)
- أذرع العمود
(Manetons)
- أوزان الموازنة
(Masses d'équilibrage)
2.2.3 نظام الصمامات (Système de distribution)
- المكونات
الأساسية:
- عمود الكامات
(Arbre à cames)
- الصمامات
(Soupapes)
- النوابض
(Ressorts de soupape)
- أدوات التحكم
(Culbuteurs، poussoirs)
- أنظمة
التشغيل:
- نظام السلسلة
(Distribution par chaîne)
- نظام الحزام
(Distribution par courroie)
- نظام التروس
(Distribution par pignons)
3. الأنظمة المساعدة الرئيسية
3.1 نظام التزييت المتكامل
3.1.1 الدورة الهيدروليكية
- مسار الزيت من الحوض إلى:
- فلتر الزيت
- القنوات الرئيسية
- المحامل
- الأسطوانات
- ضغط العمل: 3-5 بار عند 3000 دورة/دقيقة
3.1.2 أنواع المضخات
- مضخة التروس
(Pompe à engrenages):
- زوج تروس دودية
- كفاءة عالية في الضغوط المتوسطة
- مضخة الريش
(Pompe à palettes):
- دوار ذو ريش منزلقة
- أداء ثابت عبر مختلف السرعات
- مضخة الدوار الداخلي (Pompe à rotor):
- تصميم داخلي-خارجي
- تدفق منتظم
3.1.3 نظام تنقية الزيت
- الفلتر الرئيسي:
- عنصر ورقية بمسامية 5-8 ميكرون
- صمام تجاوز
(Soupape de décharge)
- المرشحات الثانوية:
- مصافي الشفط
- فلاتر الطرد المركزي
3.2 نظام التبريد المتطور
3.2.1 الدورة الهيدروليكية
- مسارات التبريد عبر:
- كتلة الأسطوانات
- رأس الأسطوانات
- المبادل الحراري
(Radiateur)
- سخان المقصورة
3.2.2 مكونات النظام
- المضخة المائية
(Pompe à eau):
- تصميم مكره
(Turbine)
- معدل تدفق يصل إلى 100 لتر/دقيقة
- منظم الحرارة
(Calorstat):
- صمام حراري يفتح عند 85-95°م
- يحافظ على درجة حرارة التشغيل المثلى
- المشع الحراري
(Radiateur):
- قلب من الألمنيوم أو النحاس
- زعانف التبريد
- مروحة التبريد
3.2.3 أنظمة الضغط
- نظام الضغط المغلق:
- ضغط عمل: 0.9-1.2 بار
- يرفع نقطة الغليان إلى 120°م
- صمام الضغط
(Soupape de pression):
- صمام أمان مزدوج
- يحافظ على الضغط المثالي
4. ديناميكيات عمل المحرك
4.1دورة الاحتراق الرباعية
- مرحلة السحب
(Admission):
- انفتاح صمام الدخول
- حركة المكبس للأسفل
- فرق الضغط يسحب المزيج
- مرحلة الضغط
(Compression):
- إغلاق الصمامات
- ضغط المزيج بنسبة 8:1 إلى 12:1
- ارتفاع درجة الحرارة
- مرحلة الاحتراق
(Combustion):
- اشتعال المزيج (شرارة أو انضغاط)
- ارتفاع الضغط إلى 40-60 بار
- دفع المكبس بقوة
- مرحلة العادم
(Échappement):
- فتح صمام العادم
- طرد الغازات المحترقة
- تحضير للدورة الجديدة
4.2 معايير الأداء
- العزم
(Couple):
- قياس العزم: نيوتن.متر
- منحنى العزم مقابل السرعة
- القدرة
(Puissance):
- الحساب:
P = C × ω
- الوحدات: كيلوواط أو حصان
- الكفاءة الحرارية:
- محركات البنزين: 25-35%
- محركات الديزل: 35-45%
5. الصيانة والتشخيص
5.1 برامج الصيانة الدورية
- تغيير الزيت والفلاتر:
- كل 10,000-15,000 كم
- اختيار اللزوجة المناسبة
- فحص نظام التبريد:
- مستوى السائل
- تركيز المواد المضافة
- تعديل الصمامات:
- فحص الفجوات كل 30,000 كم
- أنظمة التعويض الذاتي
5.2 تشخيص الأعطال الشائعة
- ضغط الزيت المنخفض:
- أسباب محتملة: مضخة معطوبة، فلتر مسدود
- ارتفاع حرارة المحرك:
- فحص: منظم الحرارة، المروحة، التسريبات
- الطرق الميكانيكي:
- تحليل: محامل عمود المرفق، المكابس
6. الخاتمة والتطورات المستقبلية
تطورت محركات
الاحتراق الداخلي بشكل مذهل منذ اختراعها، لكن المستقبل يحمل تقنيات أكثر تطوراً
مثل:
- أنظمة الهجين المتقدمة
- تحسينات كفاءة الاحتراق
- مواد جديدة خفيفة الوزن
- أنظمة تحكم إلكترونية أكثر دقة