محرك السيارة بنزين وكيفية عمل محرك البنزين

محرك بنزين يطلق علية محرك أوتو هو مصطلح يستعمل للدلالة على محرك الاحتراق الداخلي الذي يتم فيه إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة شرارة.

يختلف هذا المحرك عن محرك الديزل الذي تتم عملية الإشعال فيه نتيجة للضغط. قد يكون المحرك ذو دورة ثنائية او دوره رباعية.

صورة توضيحية لمحرك سيارة بنزين

كيفية عمل محرك البنزين

عمل محرك البنزين بطريقة مختلفة عن محرك الديزل فى شق واحد فقط وهوه الوقود المستخدم ونوع الحقن . ولاكن من ناحيه أشواط المحرك فهوه يعمل بنفس النظرية وهى سحب ضغط اشعال عادم فى محركات الاشواط الاربعة وتختلف دوره الاشعال فى محركات دورة ثنائية.

صورة توضيحية لمحركات الاشواط الاربعة

مشوار او شوط السحب

حيث يتحرك المكبس من الأعلى (النقطة الميتة العليا) إلى الأسفل (النقطة الميتة السفلى)،فتحدث خلخلة (انخفاض في الضغط) فتحد, ويكون صمام السحب مفتوحاً حيث يسمح بدخول الخليط المكون من الوقود والهواء بينما يكون صمام العادم مغلقا, إلى غرفة الاحتراق, - وهناك اختلاف في طرق التي يتم فيها تكوين الخليط.

وأما الطريقة الحديثة ففيها يقوم المكبس بسحب الهواء فقط من النطاق الخارجي ماراً بمنقيات ومصافي (فلاتر) بينما تقوم البخاخات بنثر الوقود بشكل جزيئات في انبوب السحب, وبذلك يتكون الخليط.
وينتهي شوط السحب بوصول المكبس إلى النقطة الميتة السفلى, أي نهاية الشوط الذي يتحرك المكبس فيه ضمن الاسطوانة.

شوط الضغط

وبهذا المشوار, يتحرك المكبس من النقطة الميتة السفلى إلى النقطة الميتة العليا, وهي أعلى نقطة ممكن أن يصلها المكبس ضمن الاسطوانة, ضاغطا بذلك الخليط ورافعاً درجة حراراته نتيجة الضغط, مع الملاحظة بأن الصمامان في حالة الضغط يكونا مغلقين.
وفي نهاية شوط الضغط أي عند وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا, تنطلق الشرارة من شمعة الإشعال, المبينة صورتها بين الصمامين. ليبداً بذلك شوط القدرة.

شوط الاشعال اوالقدرة

عند وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا تقوم شمعة الإشعال بإرسال الشرارة, بتوقيت وقوة معينتين مفجرة بذلك الخليط المكون من البنزين والهواء, والذي قد ضغط ورفعت درجة حرارته نتيجة لحركة المكبس في مشوار الضغط كما أسلفنا سابقا.مع الملاحظة بأن الصمامان في شوط القدرة يكونا مغلقين أيضا ونتيجة للضغط والشرارة فيحدث الإشعال الذي ينتقل بسرعة بين جزيئات الخليط مولداً قوة ضغط كبيرة مؤثرة على سطح المكبس فتقوم بدفعه إلى الأسفل أي من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السلفلى, وهذا الشوط يسمى بالشوط الفعال, أو شوط القدرة لأن المحرك يعتمد في عمله على القوة التي يولدها شوط القدرة,

شوط العادم

يبدأ هذا الشوط بانتهاء شوط القدرة, حيث يرتفع المكبس من النقطة الميتة السفلى إلى النقطة الميتة العليا, مع فتح صمام العادم سامحاً بخروج العادم المتولد عن احتراق الخليط, طارحاً إياه إلى الهواء الخارجي.

- وهذه الدورة تكون في المحركات رباعية الأشواط, وهناك محركات مزدوجة الأشواط سنقوم باستعراضها لاحقاً.

كيفية عمل محرك البنزين ثنائي الاشواط

فى هذا النوع من المحركات تكون حركتها تتكون من مشوارين للمكبس لأجل إتمام الأشواط الأربعة مقارنة مع محركات الأوتو ذو الأربع مشاوير حيث يتم كل شوط بمشوار.

صورة توضيحية لكيفية عمل محرك البنزين ثنائي الاشواط

ويسمى هذا النوع من المحركات أيضا بالمحرك بلا صمام، لعدم استخدام الصمامات فيه واستخدام فتحات فى جدار الشميز.

استعمالات محرك ثنائي الاشواط يستعمل محرك ثنائي الاشواط فى منشار كهربائي، دراجات نارية، سيارات صغيرة، سيارات سكارت، سكووتر.

ميزات محرك ثنائي الاشواط

صغر الحجم لبساطة التصميم
الوزن الخفيف بفضل الاستغناء عن الصمامات وتوابعها. هنا يقوم المكبس بتنظيم دخول وخروج الخليط.
يحصل الاشتعال عند كل مشوار للمكبس. مما يسرع حركة دوران المحرك.
طريقة عمله تؤمن له مجالات استخدام أوسع حيث تكون الوضعية الأفقية أو المائلة لازمة. (منشار كهربائي، دراجة نارية جبلية)
كلفة تصنيع منخفضة.
يتم مزج الزيت بمادة الاحتراق، مما يزيد من ارتفاع نسبة الغازات السامة المنبعثة من المحرك.

دورة الوقود في محركات البنزين

توجد في محركات البنزين نظامات دورتان وقود اما دوره وقود عادى او دوره وقود انجكشن او الاكترونى

وفى دورة الوقود العادي في محركات الاحتراق الداخلي بنزين يتم

صورة توضيحية للفرق بين كربراتير و انجكشن

صورة توضيحية للانجكشن

نظام الوقود العادي -البنزين

نظرية عمل دورة الوقود العادي في محركات الاحتراق الداخلي بنزين
عند تشغيل محرك السيارة يبدأ عمود الكامات بالدوران والذي بدوره يقوم بتشغيل مضخة الوقود الميكانيكية بواسطة كامة خاصة على عمود الكامات حيث تبدأ مضخة الوقود بسحب الوقود من خزان الوقود وارساله الى المغذي ( الكربوريتر ) وتحديدا الى غرفة العوامة في الكربوريترعبر خطوط وانابيب الوقود مرورا بمصفاة الوقود التي تعمل على فلترة الوقود من الشوائب الموجودة في الوقود وخزان الوقود

ونتيجة لشوط السحب في اسطوانات محرك الاحتراق الداخلى يتحرك الهواء الخارجي ويبدأ بالدخول الى الكربوريتر عبر فلتر الهواء والذي ينقي الهواء من الغبار والاتربة والشوائب ليمتزج مع الوقود المذرر والمار في مضيق الفنشوري في الكربوريتر الى مجمع مجاري السحب ( منفولت الدخول ) والمتصل بصمامات السحب للدخول الى غرف الاحتراق حال فتح الصمام منتظرا حقن الشرارة الكهربائية لحرق هذا المزيج بعد ضغطه في نهاية شوط الضغط وبداية شوط القدرة ( الانفجار ).

مكونات نظام الوقود

يتكون نظام الوقود العادي والذي يعمل في محركات البنزين من :

- خزان الوقود : يخزن الوقود اللازم لقطع مسافة قد تصل الى (600km) ويصنع من مادة البلاستيك المقوى او الالمنيوم او الحديد المبطن بمادة مقاومة للصدأ
- انابيب الوقود : يحتوي نظام الوقودج العادي على مجموعة من الانابيب التي تزود أجزاء النظام بالوقود مثل المضخة والمغذي وتصنع هذه الانابيب من مادة لا تتفاعل مع الوقود مثل الحديد والنحاس والمطاط( الكتان المقوى ) .
- مصافي الوقود( الفلاتر) : يحتوي نظام الوقود على مجموعة من المصافي التي تعمل على تنقية البنزين من الشوائب والاتربة التي قد تعلق به وتسبب أعطالا ( انسدادا) في مجاري المضخة أو فالات المغذي أو مجاريه
- مضخة الوقود: وظيفتها : سحب الوقود من خزان الوقود وضغطه ودفعه الى المغذي ( الكربوريتر ) من خلال انابيب الوقود مرورا بمصفاة الوقود الى غرفة عوامة الوقود في الكربوريتر ويستخدم نظام الوقود انواع مختلفة من المضخات وهما مضخة الوقود الميكانيكية ( ذات الغشاء ) و مضخة الوقود الكهربائية .
- مجاري السحب : تركب هذه المجاري على رأس المحرك وتعمل على إمرار (غاز) الخليط ( الهواء والبنزين ) الى أسطوانات المحرك ، وتوزيعه بكميات محددة بحسب ظروف عمل المحرك من حيث سرعته ، ودرجه حرارته ، وطبيعة الجو.
- مصفي الهواء : يستخدم في نظام الوقود مصف يعمل على تنقية الهواء من الشوائب والغبار قبل دخوله المغذي، ويركب هذا المصفي على فوهة المغذي في أغلب التصاميم التي تستخدم نظام الوقود العادي ، ويحتوي المصفي على حشوة من الورق المقوى ، وفي بعض التصاميم يمكن أن يحتوي على زيت يساعد على امتصاص الشوائب .
- المغذي العادي : يعمل المغذي في نظام الوقود على تحويل الوقود من الحالة السائلة الى الحالة الغازية بعد تذريره وخلطه بالهواء ثم يحول الخليط الى الحالة الغازية في مجاري السحب نتيجة ارتفاع درجة الحرارة بالتسخين المباشر أو بارتفاع درجة حرارة المحرك .

نظرية عمل الكربراتير

نظرية عمل المغذي في دائرة الوقود لنظام الوقود العادي في المركبات
المغذي عبارة عن جهاز يعمل على مبدأ الخلخلة او خفض الضغط نتيجة لاختلاف سرعة الهواء مما يؤدي الى سحب الوقود بسبب اختلاف الضغط بين طرفي انبوب توصيل الوقود حيث يتم دفع الوقود من منطقة الضغط العالي الى منطقة الضغط المنخفض في مجرى الهواء

صورة توضيحية للكربوريتر

ويحتوي المغذي ( الكربوريتر ) على المضيق ( Venture ) والذي يعمل على تسريع ذرات الهواء اثناء مرورها من خلاله وبالتالي خفض ضغط الهواء في هذه المنطقة وحصول الخلخلة
ان حصول الخلخلة في المضيق يؤدي الى سحب الوقود بواسطة انبوب بدايته في مجرى الهواء ونهايته في خزان الوقود والذي يكون تحت تأثير الضغط الجوي العادي
ونظرا لان الضغط في مجرى الهواء اقل من الضغط في خزان الوقود فان الوقود ينسحب ( حسب نظرية فرق الضغط ) الى مجرى الهواء حيث يتم تجزئته الى رذاذ دقيق يتم مزجه مع الهواء وتحويله الى بخا وقود وبالتالي الحصول على مزيج من الهواء والوقود ويتم دخوله الى غرف الاحتراق باستمرار عبر صمامات دخول الهواء
تتم عملية القياس والتحكم بكمية الوقود بواسطة فالة الوقود بالاضافة الى التحكم بفتحة الخانق من خلال دواسة الوقود
تتم عملية زيادة سرعة وقدرة المحرك من خلال فتحة الخانق حيث كلما زادت فتحة الخانق كلما قلة نسبة الخلخلة وبالتالي زيادة سحب الوقود وزيادة سرعة وقدرة المحرك.

يمكنكم متابعة موضوع كامل عن شرح عمل كربراتير محرك السيارة.

ظواهر الاحتراق والوقود فى محركات البنزين

ظاهرة الصفع أو سبق الاشتعال

ظاهرة الانفجارات التي تحدث داخل المغذى

01 ظاهرة الانفجارات التي تحدث داخل المغذى في محركات البنزين :
تحدث هذه الظاهرة وتتكرر عند بدء إدارة محرك بارد إذ يتكثف جزء من بنزين الشحنة فى مواسير السحب الباردة وقد يصبح الخليط اضعف من اللازم عندئذ يستمر الاحتراق حتى بداية شوط السحب فتدخل شحنة جديدة تتصل بالغازات العادمة الساخنة والمتخلفة فى الاسطوانة فتشتعل الشحنة ذاتيا وبدون شرارة كهربية ويمتد اللهب عن طريق صمام السحب المفتوح حينئذ إلى المغذى وقد يؤدى إلى احتراق السيارة أكملها إذا ما أهمل تركيب منقى الهواء على المغذى .

ظاهرة سبق الاشتعال

02 ظاهرة الصفع أو سبق الاشتعال Pre-ignition)) وما هي اسباب حدوثها
هو نوع آخر من الصفع يحدث نتيجة اشتعال خليط البنزين والهواء اشتعالاً ذاتياً مبكراً قبل حدوث الشرارة المتقدمة قبل وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا بل في أي لحظة أثناء شوط الإنضغاط وبغير انتظام من جراء سبق الاشتعال بأي طريقة غير شرارات الكهربية فتتولد عن ذلك موجات تضاغطية تنتشر إلى داخل الاسطوانة في إتجاة مضاد لحركة المكبس وتقاومه نوعاً ما أثناء مشوار صعوده .
والفرق بين التصفيق والدق هو أن التصفيق يحدث قبل حدوث الشرارة الكهربائية من جراء الموجات التضاغطية المتولدة والمضادة لحركة المكبس بينما يحدث الدق بعد الشرارة وتكون الموجات التضاغطية في اتجاه حركة المكبس .

أسباب حدوث سبق الاشتعال

وجود رواسب كربونية متراكمة في غرف الاحتراق وفوق تيجان المكابس تزيد من نسبة الإنضغاط بالاسطوانات فيرتفع معدل الضغط
وتزداد درجة حرارة الإنضغاط فترتفع من درجة حرارة النقاط الكربونية البارزة إلى درجة التوهج أو درجة الاشتعال الذاتي للبنزين .
استعمال زيت تزييت من نوع يتخلف عنه مقدار كبير من الكربون.
وجود جزيئات الكربون المتحركة خلال الشحنة بداخل غرفة الاحتراق لتخلف جزء من العادم.
زيادة درجة حرارة طرفي شمعة الاشعال أو صمام العادم.

يمكنكم متابعة موضوع كامل عن نظام الاشعال في محركات البنزين.

الخبط فى محركات البنزين اضرارة

الدق او الخبط فى محركات البنزين هو صوت الارتطام الواقع على المكبس وجدران الاسطوانات والناتج من الاحتراق اللحظي المفاجئDetonation للجزء الأخير من الشحنة مصحوباً بموجات تضاغطية مضادة ذات ضغط قوى دفع مرتفع وسرعة عالية جداً لا تستطيع المكابس مجاراتها أثناء مشوار التمدد أو الشوط الفعال

اضرار الدق في محركات البنزين

اثر ظاهرة الدق او الخبط واضرارها في محركات البنزين :

سرعة تآكل سبائك كراسي المرفق.
احتمالية تحطم بعض أجزاء المحرك.
عدم انتظام دوران المحرك .
نقص الجودة الحرارية للمحرك .
ضعف قدرة المحرك حيث أن الضغط الزائد المفاجئ لا يسمح باستغلال كل الطاقة الموجودة في البنزين .

يمكنكم متابعة موضوع كامل عن الدق او الخبط فى محركات البنزين اضرارة وتجنب حدوث الدق في المحرك.

اجزاء محرك البنزين

يتكوم محرك السيارة من اجزاء كثيرة وسوف تعرض لكم اهم اجزاء محرك البنزين.

جسم المحرك ( الفرغة )

جسم محرك السياراة او كتلة الأسطوانات وفى الورش باسم الفرغة جسم المحرك الفرغة جزء مهم جدا من اجزاء محرك السيارات

هيكل ثابت يُمسك الأسطوانات في مكانها الصحيح، وإذا كان المحرك يبرد بالسائل فالمجموعة تكون مغلقة لكي يحيط السائل بالكتلة، أو هناك مداخل للسائل حول كل أسطوانة.

وفي محركات السيارات تشكل كتلة الأسطوانات وحوض المحرك وحدةً واحدة.

وتُصنع كتلة الأسطوانات عادة من الألومنيوم أو الحديد الزهر.

وش السلندر

وش السلندر هو قالب صب مثبت في أعلى كتلة الأسطوانات وتتكون غرفة الاحتراق من رأس الأسطوانة والجزء العلوي من الأسطوانة وقمة المكبس. ويتمُّ حرق خليط الوقود والهواء في هذه الغرفة، ومن الممكن أن تكون الأسطوانة ورأسها قطعة واحدة.

أسطوانات المحرك ( الشميز )

أسطوانات المحرك ويطلق عليها اسماء عدة وهى الشميزوجلب المحرك.
أسطوانات المحرك هى أنابيب ثابتة تستخدم محملاً للمكابس التي تتحرك إلى أعلى وإلى أسفل داخل الأسطوانات. وتكون الجدران الداخلية لهذه الأسطوانات مصقولة جداً، وهذا يساعد على إحكام القفل بين المكبس والأسطوانة لمنع الغازات من التسرب بينهما.

وفي بعض المحركات غطاء أسطوانى مصنوع من فولاذ مقوى خاص أو من الحديد الزهر، وهذا الغطاء مضغوط على كتلة الأسطوانات.

البستم او المكبس

البستم او المكبس او الكباس. هوه عباره عن قطعه دائريه يوجد بداخلها ثقب حتى يتم تركيب النهايه الصغرا للبئيل او زراع التوصيل به ويوجد ايضا بالمكبس وابستم مكان حول البستم مفرغ فيه حتى يتم تركيب حلقات الشنابر فى البستم ويوجد فى البستم من الحلقات عامته اما ثلاث شنابر ضغط وشنبر زيت ومهمته لتبريد البستم من عمليه الاحتراق.

يصنع البستم من انواع مختلفه منها حديد الزهر او حديد نصف صلب ونظرا لان الامنيوم وزن اخف عن باقى المعادن الاخرى فمعضم محركات السيرات يوجد بداخلها مكبس من الامنيوم.

يمكنكم متابعة موضوع كامل عن اجزاء محرك السيارة.

ميكانيكا وتكنولوجيا

محرك السيارة بنزين وكيفية عمل محرك البنزين