المحرك الحراري ـ تعريفه ، أنواعه ، تركيبه
المحرك الحراري ـ تعريفه ، أنواعه ، تركيبه
ملاحظة / يمكنكم تحميل العديد من كتب الديناميكا الحرارية : بالضغط هنا
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تعريف المحركات الحرارية :
هو عبارة عن جهاز يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي وذلك نتيجة انتقال ( دخول ) الحرارة غليه من مصدر حراري ( مستودع حراري ) درجة حرارته عالية وطرده لها ( خروجها ) إلى مستودع حراري درجه حرارته منخفضة .
ويقصد بالمستودع الحراري بأنه عبارة عن مخزن حراري كبير يمكن للحرارة أن تنتقل منه ، أو إليه دون أن يؤدي ذلك إلى تغير في درجة حرارته مثل البحار والهواء الجوي .
أنواع المحركات الحرارية :
يمكن تقسيم المحركات الحرارية من حيث موضع احتراق الوقود إلى نوعين رئيسين هما :-
(أ) محركات الاحتراق الخارجي :-
فى هذا النوع يتم احتراق الوقود خارج اسطوانة المحرك فى مراجل "غلايات" خاصة و الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود تستخدم فى تحويل ماء المرجل إلى بخار يمكن استخدامه فى إدارة المحركات و التربينات البخارية .
(ب) محركات الاحتراق الداخلي :-
فى هذا النوع يتم احتراق الوقود داخل اسطوانة المحرك وتقوم الغازات الناتجة عن هذا الاحتراق بتحريك المكبس مباشرة .
وفى مقارنة سريعة ......
محركات الاحتراق الداخلى
الوقوديحترق داخل اسطوانه المحرك
شغل الضغط والحراره داخل المحرك عالى
تصنع الاسطوانه من سبائك خاصه لارتفاع الضغط والحراره
لاتوجد غلايات لذا المحرك خفيف الوزن والحجم نظرا لوجود الغلايات
ذات كفاءه تتراوح بين 35.40%
تحتاج الى وقت قصير للتدوير والتشغيل
محركات الاحتراق الخارجى
الوقود يحترق خارج المحرك
شغل الضغط والحراره داخل المحرك عالى شغل الضغط والحراره داخل المحرك منخفض
تصنع الاسطوانه من سبائك عاديه لقله الضغط والحرارة
المحرك ثقيل الوزن والحجم
ذات كفاءه ما بين 15.20%
تحتاج الى وقت طويل بسب تسخين المياه وتوليد البخار
يعتبر محرك السيارة من التطبيقات العملية لعلم الديناميكا الحرارية حيث أن هذا العلم يركز على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. لذلك فهو يعد اهم مكونات السيارة واكثرها اجزاء وفيه تتحول الطاقة الحرارية الناتجة من احتراق الوقود الى طاقة حركية تستخدم فى فع السيارةة ولا شك أن كل شخص يمتلك سيارة أو يستخدمها للتنقل من مكان إلى آخر..يود أن يعرف كيف تعمل هذه الآلة ..... فهل سألت نفسك يوما كيف يعمل محرك السيارة وما دور كل قطعة فيه لتجعل السيارة تسير بسرعات تصل إلى 200 كيلومتر في الساعة أو أكثر .
واعتقد انه من الضروري على كل شخص يستخدم السيارة معرفة ماذا يجري بعد تشغيلها وخصوصاً عن حدوث عطل ما والذهاب إلى الميكانيكي لإصلاحها وقد نجهل تماماً ماذا فعل لإصلاحها؟ وما هي القطعة التي قام بتغيرها؟
كذلك عند شراء سيارة جديدة فإن ثمنها يعتمد على مواصفاتها فماذا تعني سعة المحرك 2 لتر أو أنها تحتوي على 6 صمامات أو أنها تعمل بطريقة ضخ الوقود Fuel Injection وغيره من هذه الأمور ولكي يكون السائق على علم تام ودراية كافية بما يحدث فى سيارته فلا بد ان تكون له حاسة ميكانيكية يستطيع من خلالها ان يتعرف على وجه القصور فى هذه السيارة ولكي نخلق عند السائق هذا الاحساس الميكانيكي يجدر بنا ان نوضح له الاعطال التي يمكن ان تحدث للسيارة ونضع يده على اسباب هذه الاعطال وكيف يمكن له معالجتها فمنها ما يمكن علاجه بنفسه ومنها ما يحتاج الى متخصص فى الميكانيكا او الكهرباء .. في هذا الجزء من تفسيرات فيزيائية سوف نقوم بتوضيح فكرة عمل محرك السيارة والتعرف على مكوناته ...
المحركات الحرارية تعريفها و أنواعها
أنواع المحركات الحرارية :
تنقسم المحركات الحرارية من حيث موضع احتراق الوقود إلى نوعين رئيسين :-
(أ) محركات الاحتراق الخارجي :-
فى هذا النوع يتم احتراق الوقود خارج اسطوانة المحرك فى مراجل خاصة و الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود تستخدم فى تحويل ماء المرجل إلى بخار يمكن استخدامه فى إدارة المحركات و التربينات البخارية .
(ب) محركات الاحتراق الداخلي :-
فى هذا النوع يتم احتراق الوقود داخل اسطوانة المحرك وتقوم الغازات الناتجة عن هذا الاحتراق بتحريك المكبس مباشرة .
أنواع محركات الاحتراق الداخلي :
وتنقسم محركات الاحتراق الداخلي بدورها إلى نوعين :
1- محركات مبخرة :-
وفيها يتم تبخير الوقود و اختلاطه بالهواء فى شحنة متجانسة قبل دخوله إلى الأسطوانة وذلك بواسطة جهاز خاص يسمى المبخر (المغذى) كما يتم احتراق الشحنة بعد ضغطها داخل الاسطوانة بواسطة شرارة كهربائية ويلزم أن يكون الوقود المستعمل فى هذه المحركات من النوع الذي يسهل تطايره مثل البنزين ويكون أحياناً من النوع المتوسط مثل الكيروسين.
2- محركات حاقنة :-
وفيها يحقن الوقود بواسطة مضخة حقن الوقود وذلك عن طريق صمام خاص (رشاش) إلى داخل الاسطوانة حيث يتم اختلاط ذرات الوقود المحقون بالهواء المضغوط داخلها ويتم احتراقه ذاتياً ويكون الوقود المستعمل فى هذه المحركات غالباً من النوع الثقيل مثل السولار
3- ملاحظة :
استحدثت مؤخراً محركات مبخرة لا يستعمل فيها المغذى لتحضير الشحنة المتجانسة من الهواء و البنزين بل جهزت بمضخة خاصة لحقن البنزين على هيئة رذاذ دقيق بواسطة رشاشات إما فى داخل الاسطوانة مباشرة أو فى مجمع دخول الهواء بالقرب من صمام الهواء فيختلط بالهواء داخل الإسطوانة مكوناً شحنة متجانسة يتم ضغطها ثم إشعالها بواسطة شرارة كهربائية وتتنوع محركات الاحتراق الداخلي ايضاً من حيث :-
1- عدد الاسطوانات :-
منها المحركات الأحادية والثنائية الاسطوانات كما فى
الموتوسيكلات ومنها المحركات ذات الثلاث و الأربع والخمس والثماني والعشرة اسطوانات كما فى مركبات الركوب الخاصة و المركبات العامة بل ومنها ذات الأثنى عشرة اسطوانة و الست عشرة اسطوانة كما فى المركبات الكبيرة العامة وبعض السيارات الفارهة وفى المحركات التي تعمل فى المنشئات الصناعية.
2- ترتيب الاسطوانات :-
ترتب اسطوانات المحركات بحيث أما متجاورة فى صف واحد v أو على زاوية مستقيمة لتصبح الاسطوانات متقابلة ومتعامدة على عمود المرفق أي موزعة فى جهتين متضادتين من العمود وينتشر استعمال هذه الأنواع على سيارات الصالون الكبيرة و الفارهة والشاحنات والحافلات.
2- وضع الاسطوانات :
توضع الاسطوانات بحيث تكون فى مستوى رأسي أو مائل أو أفقي
ليأخذ عمود المرفق وضعا موازيا للمحور الطولي للسيارة أو
عمودياً عليه كما يختلف وضع تركيب المحرك فى السيارة (أمامي – سفلي – وسطى – خلفي) وفقا للحيز الذي يشغله المحرك من حجم السيارة.
أجزاء المحرك الرئيسية
• تركيب المحرك
• عمل المحرك ذو الأسطوانة الواحدة
• الطرق التي يشتغل على أساسها المحرك
• وظيفة الأجزاء الأساسية لمحرك الاحتراق الداخلي
يتركب المحرك من أجزاء ثابتة وأخرى متحركة:-
(أ) أجزاء المحرك الثابتة :-
1- جسم الاسطوانات.
2- غطاء الاسطوانات.
3- علبة المرفق ( كرتير الزيت ). (ب) أجزاء المحرك المتحركة :-
1- المكبس.
2- ذراع التوصيل .
3- عمود المرفق.
4- عمود الكامات .
5- الصمامات .
شرح مبسط لعمل المحرك ذو الأسطوانة الواحدة :
يتكون المحرك ذو اسطوانة واحدة من اسطوانة يتحرك بداخلها مكبس وتتحول حركته المستقيمة المترددة إلي حركة دائرية بواسطة عمود يسمى عامود المرفق ويتصل المكبس بعمود المرفق بذراع يسمى ذراع التوصيل ويدخل مخلوط الوقود إلى الاسطوانة من صمام يسمى صمام الدخول أو التغذية ويخرج المخلوط بعد اشتعاله من صمام يسمى صمام العادم ويوجد فى أعلى الاسطوانة شمعة كهربائية (بوجيه) لإشعال مخلوط البنزين والهواء (الشحنة) وتغطى الاسطوانة من أعلى بغطاء يسمى غطاء الاسطوانة ويربط اسفل الاسطوانة علبة يوضع بها زيت التزييت تسمى علبة المرفق أو صندوق المرفق أو كرتير الزيت.
الطرق التي يشتغل على أساسها المحرك:
1- الإسطوانة Cylinder
2- غطاء الاسطوانة Cylinder Head
3- المكبس Piston
4- ذراع التوصيل Connecting Rod
5- عمود المرفق (الكرنك) Crank Shaft
6- صمام الدخول
7- صمام العادم Exhaust Valve
8- ياي الصمام Valve Spring
9- عامود الكامات Cam Shaft
10- الكامة Cam
11- التابع (التاكية)
12- شمعة الاشتعال (البوجية) Spark Plug
13- علبة المرفق (كرتير الزيت) Crankcase
14- فتحة دخول الشحنة
15- فتحة خروج العادم
شرح مبسط لوظيفة الأجزاء الأساسية لمحرك الاحتراق الداخلي :
1- الاسطوانة Cylinder :
هي الجزء الرئيسي للمحرك وهى التي تملئ بمخلوط من الهواء و الوقود (فى حالة المحركات المبخرة) الذي يحترق بداخلها للحصول على الطاقة الحرارية التي تتحول إلى طاقة ميكانيكية عن طريق تحرك المكبس داخل الاسطوانة نتيجة للضغط العالي الذي يصاحب اشتعال الوقود.
2- المكبس Piston :
يتحرك داخل الاسطوانة حركة ترددية من أعلى إلى اسفل ومن اسفل إلى أعلى لمص الشحنة وضغطها ثم نقل الضغط الناشئ عن احتراقها إلى عمود المرفق (عن طريق ذراع التوصيل) ثم طرد العادم.
3- ذراع التوصيل Connecting Rod :
يصل الكبس بعمود المرفق ويقوم بتحويل حركة المكبس المستقيمة المترددة إلى حركة عمود المرفق الدائرية.
4- عمود المرفق Crank Shaft :
وظيفته تحويل الحركة الترددية للمكبس و المنقولة إليه عن طريق ذراع التوصيل إلى حركة دورانيه ونقاها إلى عجلات الطريق عن طريق الحدافة وأجهزة نقل الحركة .
5- الحدافة Fly wheel :
وظيفتها زين جزء من الطاقة المكتسبة من شوط التشغيل واستخدامه فى تشغيل عمود المرفق فى الأشواط الأخرى الغير فعالة للعمل على انتظام دوران المحرك.
6- راس الاسطوانات ( غطاء الاسطوانات Cylinder Head):
هو غطاء يغطى الأسطوانات من أعلى لمنع هروب الضغط ويحتوى على غرفة الاحتراق وعلى فتحات الاتصال بأنابيب السحب وأنابيب العادم.
7- غرفة الاحتراق Combustion Chamber :
الحيز المحصور بين الكباس عندما يكون فى نهاية الشوط الأعلى والسطح الأسفل لراس الاسطوانة يسمى بغرفة الاحتراق وهو الحيز الذي يحترق فيه الوقود وتتمدد فيه الغازات حيث تتحول الطاقة الحرارية للوقود إلى طاقة ميكانيكية .
8- الصمامات Valves :
وظيفتها التحكم فى دخول الشحنة إلى الاسطوانة وخروج الغازات العادمة منها ويكون غالباً لكل اسطوانة صمامين أحدهما لدخول الشحنة والثانى لخروج العادم.
9- عمود الكامات Cam Shaft :
هو عمود يحمل عدد من الكامات لكل اسطوانة كامتان لفتح وغلق صمامات السحب والعادم فى التوقيت الصحيح ويقوم كذلك بتشغيل طلمبة الزيت وطلمبة البنزين وإدارة موزع الشرر.
الدورة الحرارية Heating Cycle
• عمليات الدورة الحرارية
• الدورات الحرارية للمحركات
• مقارنة بين الدورة الرباعية والدورة الثنائية لمحركات البنزين
تتلخص الدورة الحرارية لمحركات الاحتراق الداخلي في العمليات الأتية:
1- إنضغاط مادة التشغيل .
2- إكتساب مادة التشغيل للحرارة عند ضغط مرتفع .
3- أنتشار مادة التشغيل .
4- فقد جزء من الحرارة عند ضغط منخفض حتى يصل ضغط مادة التشغيل إلى حالة الأولى.
وجميع الدورات الحرارية تشرك في العمليات الأربع السابق ذكرها إلى جانب العمليتين الآتيتين :
أ- تصريف غازات العادم (نواتج الأحتراق) في نهاية عملية الأنتشار .
ب- إدخال شحنة جديدة إلى الأسطوانة (خليط من الهواء والبنزين في المحركات المبخرة أو هواء فقط في المحركات الحاقنة) فإذا خصص مشوار كامل في الدورة لكل من هاتين العمليتين إلى جانب مشوارين الأنضغاط والأنتشار كانت الدورة الحرارية ذات أربعة مشاوير ، أما إذا تمت العمليتان في جزء من كل من مشواري الأنتشار والأنضغاط كانت الدورة الحرارية ذات مشوارين .
والدورات الحرارية ذات الأهمية التي تتبعها الأنواع المختلفة من الآلات الاحتراق الداخلي هى :-
1- دورة اوتو : وهى الدورة التي تعمل عليها المحركات المبخرة و التي تستعمل الغاز أو البنزين أو الكيروسين كوقود .
2- دورة ديزل : وهى الدورة التي تعمل عليها المحركات الحاقنة والتي تستعمل الزيوت الثقيلة كوقود .
3- دورة مشتركة : وهى تجمع بين دورة اوتو ودورة ديزل وتعمل عليها المحركات الحاقنة السريعة المستعملة على السيارات و الجرارات .
الدورات الحرارية للمحركات المستخدمة على السيارات و الجرارات :
أولاً : الدورة الرباعية لمحرك البنزين:
وهى التي تتم فى أربع مشاوير للمكبس ولفتين لعمود المرفق ويبين الشكل الآتي أشواط المكبس الأربعة المختلفة المكونة للدورة:
اسم الشوط شكل الشوط اتجاه المكبس حالة الصمامات الغرض من الشوط حالة الطاقة
صمام الدخول أو السحب صمام العادم
شوط المص أو السحب
Intake stroke
نزول مفتوح مغلق سحب المخلوط من المغذى إلى داخل الاسطوانة الطاقة مكتسبة من الإدارة باليد أو بمحرك كهربي أو من الحدافة
شوط الضغط Compression stroke
صعود مغلق مغلق ضغط المخلوط الداخل للاسطوانة فى الشوط السابق فى غرفة الاشتعال
الطاقة مكتسبة من العوامل المبينة أعلاه
شوط الاشتعال أو شوط الانفجار أو الشوط الفعال Combustion stroke
نزول مغلق مغلق إدارة عمود المرفق بواسطة القدرة الناتجة من الاشتعال
الطاقة مزودة للحدافة
شوط العادم
Exhaust stroke
صعود مغلق مفتوح طرد الغازات المحترقة فى الشوط السابق
الطاقة مكتسبة من الحدافة
ونلاحظ انه تتوقف قيمة الضغط عند بدء الاشتعال وعند تمام الاشتعال على نسبة الانضغاط فى المحرك .
ثانيا : الدورة الثنائية لمحرك بنزين:-
تتم الأحداث الأربعة فى الدورة ( السحب و الضغط و القدرة و العادم )
فى شوطين للمكبس ولفة واحدة من لفات عمود المرفق .
وسميت هذه بالدورة الثنائية لأنها تتم فى شوطين اثنين ( للمكبس )
فقط آي فى لفة واحدة لعمود المرفق ولا يحتوى محرك هذه الدورة
على صمامات كما هى الحالة فى محرك الدورة الرباعية بل أن المكبس
نفسه يعمل كصمام فيغطى ويكشف على التوالي فتحات فى جدران
الاسطوانة تقوك مقام فتحتي الدخول و العادم فى الدورة السابق
شرحها ونلاحظ أن كل شوط هبوط فى هذه الدورة عبارة عن شوط فعال يصحبه تمدد الغازات التي فوق المكبس فى حين ينشا عنه ضغط جزئي للشحنة الجديدة المسحوبة و المخزونة اسفل المكبس وكل شوط صعود يكمل طرد العادم فوق المكبس وتنضغط الشحنة المتسربة من فتحة التحويل فى حين الجزء السفلي للمكبس يقوم بشوط السحب حيث تدخل شحنة جديدة فى علبة المرفق وعلى ذلك فالعمليات الأربع اللازمة وهى (السحب و الضغط و الاشتعال و الطرد ) تتم فى شوطين اثنين فقط .
مقارنة بين الدورة الرباعية والدورة الثنائية لمحركات البنزين
الرباعية الثنائية
1- تتم فى لفتين لعمود المرفق واربعة مشاوير للمكبس
2- شوط الاشتعال كل لفتين لعمود المرفق
3- يوجد بها صمامات وعمود كامات
4- كبيرة واجزائها كثيرة معقدة غالية نسبيا
5- عدم احتمال حدوث احتراق مبكر لان الحرارة عادية
6- اقتصادية فى استهلاك الوقود
7- قدرتها اقل من الثنائية
8- عزم الدوران غير منتظم لوجود مشوار تشغيل كل لفتين لعمود المرفق 1- تتم فى لفة واحدة لعمود المرفق ومشوارين للمكبس
2- شوط الاشتعال كل لفة للمرفق
3- خالية من الصمامات وعمود الكامات
4- صغيرة الحجم بسيطة التركيب رخيصة الثمن
5- الحرارة مرتفعة ويحتمل حدوث احتراق مبكر
6- تستهلك وقود اكثر لخروج جزء منه مع العادم
7- قدرتها عالية
8- عزم الدران منتظم لوجود مشوار تشغيل كل لفة لعمود المرفق
ومما تقدم يمكن استنتاج انه فى الدورة الرباعية يوجد شوط فعال من كل اربع اشواط للمكبس او فى كل دورتين لعمود المرفق فتكون الثلاثة اشواط الباقية من كل دورة وهى التى يطلق عليها اسم الاشواط الغير فعالة وهى بمثابة اشواط تجهيزية للشوط الفعال ويجب ملاحظة ان صمام الدخول يتصل بصمام الحاكم فى المغذى فى حين يتصل صمام العادم بمخفف الصوت الذى تطرد خلاله الغازات الناتجة من الاحتراق الى الجو وفى الجدول السابق افترضنا ان صمامات السحب وصمامات العادم تفتح وتقفل عند النقطة الميتة السفلى و النقطة الميتة العليا بالضبط و الواقع ان ذلك يحدث قبل وبعد ذلك بدرجات قليلة لتحسين قدرة المحرك هذا ويمكن تسجيل التغيرات التى تحدث داخل اسطوانة المحرك وذلك باستخدام جهاز خاص يسمى المبين يمكن بواسطته رسم منحنى بيانى للعلاقة بين ضغط وحجم الشحنة داخل الاسطوانة خلال دورة كاملة وتجرى هذه العملية فى معامل البحوث التابعة للشركات المنتجة للسيارات.
دورة التزييت
Lubricating System
• الغرض من عملية التزييت
• اللزوجة
• وظائف زيت التزييت
• أنواع الاحتكاك
• الخصائص الواجب توافرها فى زيوت التزييت
• إضافات الزيوت
• الأجزاء المتحركة التي تتطلب التزييت
• طريقة التزييت
• مكونات مجموعة التزييت
• انواعه
• دوائر ترشيح زيت التزييت
• اجهزة الامان فى دوائر التزييت
• منظم ضغط الزيت صمام الامن بالدائرة
• مبين ضغط الزيت الميكانيكي
• كيف يعمل مبين الزيت الميكانيكي؟
• مقياس مستوى الزيت
• مبردات الزيت
• تهوية علبة المرفق
• وسائل تهوية علبة المرفق
• بعض الأسئلة
الغرض من عملية التزييت :
هو وضع غشاء رقيق من الزيت بين سطحين متلاصقين يتحرك إحداهما بالنسبة للآخر حتى يحول الزيت دون تلامسهما أثناء الحركة وتقل المقاومة الاحتكاكية التي تنشأ بينهما تلافياً للتآكل الذي يحدث حتماً إذا كان هناك تلامس معدني مباشر دون غشاء أو طبقة من الزيت بينهما ويؤدى إلى تلفهما ويفضل الزيت كأداة للتزييت بسبب خاصية تلاصقه مع السطوح وخاصية لزوجته حيث يتكون غشاء الزيت المتواجد بين السطحين من عدة طبقات تلتصق طبقاته الخارجية مع سطح المعدن المجاور لها بخاصية الالتصاق – بينما تتماسك طبقاته الداخلية مع بعضها بخاصية اللزوجة و التي تحول دون انفصال أو قطع أو شرخ هذه الطبقات عن بعضها عند ازلاقها أو تدحرجها فوق بعضها تحت ضغط أثناء حركة الأجزاء المتحركة كما تحول دون هروبه من بين الأسطح كما فى السوائل الأخرى.
اللزوجة:
هي خاصية تعبر عن مقدار تماسك الطبقات الداخلية لسائل ما مع بعضها أو بمعنى آخر مقدار مقاومته للسريان و التدفق و احتكاك طبقاته المتوسطة مع بعضها عندما تميل إلى الانفصال أثناء حركة الأجزاء المتحركة ولا تدل اللزوجة على حسن أداء الزيت لوظائفه ولا على صفاته التزييتية إنما تدل على قوامه فى درجة حرارة معينة و الزيوت العالية اللزوجة هي التي تتحمل حرارة عالية دون أن تتغير درجتها .
وظائف زيت التزييت: -
1- التزييت: يحول الزيت دون احتكاك الأسطح المعدنية ببعضها فيمنع تآكل سطوحها أو حدوث خدوش عليها.
2- التبريد: يمتص الزيت الحرارة من الاسطوانات و المكابس وكراسي التحميل (الارتكاز ) وغيرها من أجزاء المحرك وينقلها إلى خزان الزيت بعلبة المرفق وهكذا يحول دون تمددها وتماسكها نتيجة لارتفاع درجة حرارتها.
3- الحبك و الإحكام: يملئ الزيت الفراغ بين الاسطوانات ومكابسها وبين حلقات شنابر المكبس ومجاريها وبذلك يحول دون تسرب غازات الاحتراق إلى الخارج.
4- التنظيف: يختلط الزيت بالكربون و التربة و المواد الصمغية وغيرها من المواد الغريبة التي تتكون داخل المحرك ويحملها معه إلي خزان الزيت بعلبة المرفق حيث تترسب الجزيئات الكبيرة فى قاعه ويتم التخلص من الجزيئات الصغيرة العالقة به بواسطة مرشح الزيت.
5- زيادة القدرة المستفادة : يعمل الزيت على تقليل القدرة المفقودة فى التغلب على الاحتكاك ومن جراء تسرب غازات الاحتراق .
6- ردع الصدمات : يعمل كوسادة تردع الأصوات الناتجة عن حدة الصدمات التي تحدث بين الأجزاء المتحركة من جراء التغير الفجائي فى الضغط عند الاحتراق مما يساعد على الأداء الهادئ للمحرك
أنواع الاحتكاك:-
1- الاحتكاك الجاف:
هو الاحتكاك الناشئ أثناء الحكة بين سطحين جافيين دون أن يفصلهما غشاء من الزيت أو طبقة من الشحم حيث تتداخل نتؤاتهما وتتماسك مع بعضه وبالتالي يكون الاحتكاك عالياً نسبياً كلما كانت السطوح المتلامسة خشنة يقل نوعا ما كلما كانت ناعمة ملساء .
2- الاحتكاك الدهني:
ويحدث هذا النوع من الاحتكاك فى محرك السيارة عند بدء إدارته حيث يكون الزيت قد تسرب معظمه (طبقاته الداخلية) من طبقات المكابس و الاسطوانات وكذلك سطوح كراسي ارتكاز المحاور .
* لذا يوصي مهندسو السيارات بان يترك المحرك دائراً على سرعة بطيئة لعدة دقائق بعد بدء إدارته وأثناء فترة تسخينه دون تحميل المحرك بمقاومات الحركة على الطريق حتى يعطى الفرصة للمرفق ليعمل اتجاه دورانه على سحب طبقة من الزيت أسفله و التي تتزايد بعدما تعمل دورة التزييت بكفاءة لتدفق المرفق إلى وضعه المركزي بالكرسي حيث ينعدم التلامس المعدني.
3- الاحتكاك اللزج:
وهو الذي ينشا بين سطحي جسمين يفصلها تماماً غشاء وفير من الزيت يحمل الجسم المتحرك وبالتالي ينعدم التلامس المعدني ويصبح الاحتكاك فى هذه الحالة ناشئاً بين طبقات الزيت التي تتحرك بالنسبة لبعضها فقط الذي يسمى بالاحتكاك المائع.
الخصائص الواجب توافرها فى زيوت التزييت :
1- ذو لزوجة مناسبة ثابتة: - أي ذو قوام ثابت يلائم جميع ظروف التشغيل المختلفة (درجات الحرارة العالية و المنخفضة – الطقس الرطب و الجاف –التشغيل لمسافات طويلة وقصيرة وعلى سرعات عالية وبطيئة).
2- ذو مقاومة كبيرة للاحتراق:- إذ يجب أن يكون قادراً على تحمل الحرارة المرتفعة التي يتعرض لها كدرجة حرارة جدران الاسطوانات و المكابس و الشنابر أثناء تشغيل المحرك دون أن يحترق حتى لا تتكون نسبة كبيرة من الكربون تتراكم فى غرف الاحتراق وتترسب على أقطاب شمعة الاشتعال.
3- ذو مقاومة للتأكسد: - حتى لا يؤدى هذا التأكسد إلى تكون طبقة غروية تشبة القطران تسد مجارى ومواسير الزيت وتكون طبقة صمغية تشبة الورنيش تعوق حلقات المكبس و الصمامات وتكون مواد فعالة كيماوية تعمل على تآكل الأجزاء المتحركة .
4- ذو مقاومة للرغوة: - إذ يجب ألا يمثل إلى حدوث رغوة تشبة رغوة بياض البيض عند ضربه بالمضرب من جراء اهتزازه بعلبة المرفق وتلاطم عمود المرفق معه وخلطه بالماء الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة كإحدى نواتج الاحتراق أو من تكثف الماء المصاحب لهواء تهوية علبة المرفق وتعمل هذه الرغاوى على زيادة حجم الزيت وبالتالي انسكابه من فتحة تهوية علبة المرفق فتقل كفاءة عملية التزييت. ويمنع تكون المواد الغروية بتغيير الزيت كل فترة زمنية قصيرة أو بالسير بالسيارة مسافات طويلة من حين لآخر للتخلص من الماء الوارد إلى علبة المرفق وتبخره بالإضافة إلى الطرق الحديثة لتهوية علبة المرفق.
§ وتعتبر الزيوت المعدنية وهى التي تستخلص من النفط الخام انسب أنواع الزيوت و أكثرها شيوعاً للإستعمال فى تزييت المحركات إذ أنها تتغير بدرجة بسيطة جداً عند تعرضها للهواء ولا تتفحم إلا نادراً أنها تهيئ سرعة الإدارة للمحركات .
§ وأصبحت الزيوت الآن تعرف بالدرجات التي حددتها جمعية مهندسي السيارات Society Of Automotive Engineers وهى أرقام (10 ، 20 ، 30 ، 40 ،60 ، 90 ،110) يسبق كل من هذه الأرقام الرمز S A E بالإضافة إلى اسم الزيت الذي يحدد نوع الخدمة ويدل الرقم الأصغر على أن الزيوت ذو معامل لزوجة صغير و الرقم الأكبر على أن الزيت ذو معامل لزوجة كبير.
كما أن هناك بعض الشركات المنتجة للزيوت تبعاً للإضافات المضافة للزيت كما يلي :-
- زيت عادى Reguler
وهو زيت ناتج من تقطير النفط الخام دون إضافات كفاءته ضعيفة وتتأثر لزوجته بارتفاع درجة حرارته ويتأكسد فى درجات الحرارة العالية أثناء التشغيل ويستخدم هذا الزيت على المحركات ذات نسب الإنضغاط المنخفضة أو المحركات القديمة المستخدمة لفترة طويلة تسبق العمرة .
-
زيت مخصوص Super
وهو زيت أضيفت إليه إضافات كيماوية تمنع التأكسد وتذيب الرواسب نواتج الاحتراق وتحول دون تكون مواد صمغية أو شمعية ويستخدم على المحركات الخفيفة (بنزين ) عند بداية استعمالها .
- زيت التشغيل الشاق (Heavy Duty (H.D
يعد هذا الزيت بإضافات خاصة للاستخدام الخاص على محركات الديزل ذات القدرات العالية .
إضافات الزيوت :
1- إضافات مانعة التأكسد.
2- إضافات مانعة للرغاوى .
3- إضافات مانعة للشمعيات و الصمغيات .
4- إضافات مانعة للتآكل .
5- إضافات تحسين معامل اللزوجة.
6- إضافات التنظيف.
7- إضافات مانعة للصدأ.
الأجزاء المتحركة التي تتطلب التزييت :-
- كراسي محاور المرفق .
- بنز المكبس .
- جدران الاسطوانات.
- كراسي عمود الكامات.
- عمود روافع الصمامات.
- ادلة الصمامات.
- تروس التوقيت.
طريقة التزييت:
تعتبر طريقة التزييت الجبري اكثر الطرق شيوعاً وسوف نتحدث عنها بالتفصيل وفيها تستخدم مضخة تأخذ حركتها عن طريق ترس خاص مشكل على عمود الكامات وتقوم هذه المضخة بسحبالزيت من وعاء الزيت (غطاء علبة المرفق) عبر مصفاة سلكية ثم تدفعه بضغط معين يحدده منظم الضغط ليمر إلى مرشح الزيت ومنه إلي أنبوبة رئيسية تتفرع إلي عدة فروع تصل إلي ممرات الزيت لتزييت الاجزاء المتحركة بالمحرك وهذه الفروع هي :-
- فرع إلي مبين ضغط الزيت فى الدائرة أثناء تشغيل المحرك.
- فرع إلي كراسي ارتكاز عمود المرفق.
- فرع إلي كراسي عمود الكامات.
- فرع إلي عمود روافع الصمامات اعلي غطاء الاسطوانات ومن ثم سيقان دفع الصمامات.
- ممر خاص بالكرسي الأمامي لعمود المرفق أو كرسي عمود الكامات لتزييت تروس التوقيت.
ويتساقط الزيت بعد مروره فى هذه الفروع إلى علبة المرفق (خزان الزيت ) مرة أخرى.
مكونات مجموعة التزييت:
1- وعاء الزيت: Oil pan
وهو الوعاء الذي يتجمع فيه زيت تزييت المحرك والغرض منه ان يعمل كخزان لكمية معينة من الزيت تبعا لمتطلبات المحرك والحفاظ على مستوى الزيت بحيث يكون ثابتا ومناسبا بالنسبة للمضخة اثناء هبوط او صعود المرتفعات لذا تكون قاعدته ذات مستويين مختلفين كما يحتوى على سدادة تفريغ فى ادنى نقطة فيه حتى يمكن تفريغ زيت المحرك بعد رفع او فك هذه السدادة .
- مصفاة الزيت: Oil Strainer
هي عبارة عن شبكة سلكية معدنية دقيقة الثغرات توضع فى غلاف تربط اسفل مضخة الزيت بحيث تكون على بعد مناسب من قاع وعاء الزيت تفاديا لالتقاط الرواسب المعدنية الناتجة اثناء تشغيل المحرك و التي تتراكم داخل الوعاء وبالتالي تعمل المصفاة على تنقية الزيت من المواد الغريبة الكبيرة نسبيا من الوصول إلى ارجاء المحرك مع تيار الزيت .
3- مضخة الزيت Oil Pump
تستخدم عدة انواع من مضخات الزيت ضمن مجموعة التزييت لاجزاء المحرك مثل المضخة ذات الريش – المضخة الدوارة – المضخة ذات الساق الغاطس – المضخة ذات التروس وهى تستمد حركتها عادة على اختلاف انواعها من عمود كامات المحرك واحيانا من عمود المرفق و الغرض من المضخة هو سحب الزيت من الوعاء ثم دفعه فى موزع دائرة التزييت تحت ضغط معين يناسب الضغط اللازم لوصول الزيت لاجزاء المحركات المختلفة ويتم تزويد المضخة بمنظم للضغط (صمام امن) يركب معها عند فتحة خروج الزيت .
4- مرشح الزيت Oil Filter
يركب فى دوائر تزييت المحرك نوعان رئيسيان لمرشحات (منقيات ) الزيت والغرض منها هو حجز الشوائب الدقيقة العالقة بالزيت وتحول دون مرورها فى دائرة التزييت ليصل نظيفاً إلي اجزاء المحرك المتحركة فيقل تاكلها ويطول عمر تشغيلها.
انواعه:
النوع الاول:-
هو المرشح ذو الغلاف الدائم او العلبة التي توضع فيها مادة الترشيح حيث تستبدل وحدها دون العلبة او الغلاف كل 8000 :10000 كم حتى يبقى المرشح ذو اداء جيد لوظيفته .
النوع الثاني :-
هو المرشح القابل للتبديل للغلاف ومادة الترشيح كوحدة واحدة حيث يبدل بالكامل وليس لمادة الترشيح فقط وتصنع غالبا مادة الترشيح من نسيج اللباد المسامي (نفايات القطن ) تنحصر بين لوحين معدنيين رقيقين مثقوبين او من طبقات ورقية معالجة بالراتيجات او الواح معدنية رقيقة تفصل فيما بينهما قطبان او حواجز لتحيير الزيت وحبيبات الشوائب العالقة به فتنفصل عنه وترسب فى قاع الغلاف .
دوائر ترشيح زيت التزييت :
1- دائرة الترشيح الجزئي للزيت:
وفيها يوجد ممران منفصلان للزيت يتصل احدهما بالمرشح بينما يتصل الاخر بكراسي محاور المحرك المختلفة حيث يمر جزء من الزيت الوراد من المضخة إلى ممر جانبي إلي المرشح ليمر خلال مادة ترشيح دقيقة ثم يعود إلى خزان الزيت بعلبة المرفق بعد ترشيحه وتنقيته حتى يظل نظيفا قبل ان يتجة او يدفع إلى كراسي محاور المحرك .
2- دائرة الترشيح الكلى للزيت:
وفيها يمر الزيت فى ممر واحد حيث يمر الزيت الوارد من المضخة كله عبر المرشح الكلى للزيت لينساب خلال مادة الترشيح ليخرج بعد تنقيته إلى كراسي المحاور ويحتوى المرشح الكلى على صمام تحويل مسار الزيت حتى يسمح بمروره عبر المرشح فى حالة انسداد مادة الترشيح تماما حيث يفتح الصمام عند زيادة ضغط الزيت الوارد ليمر الزيت بالمرشح ويكمل دورته دون ترشيح وهكذا يحول الصمام دون انقطاع الزيت عن كراسي المحاور عند انسداد مادة الترشيح ومن الاهمية تبديل الزيت مع المرشح بصورة دورية منتظمة تفاديا لما يحدث نتيجة سوء الترشيح .
اجهزة الامان فى دوائر التزييت :
تزود دوائر التزييت الجبرية(بالضغط) باجهزة ووسائل امان يمكن بها حماية دورة التزييت من الانقطاع وضمان توافر الزيت و استمراريته لتادية وظيفته فى تزييت الاجزاء المتحركة بالمحرك وهى :
1- منظم ضغط الزيت (صمام الامن بالدائرة ).
2- مبين ضغط الزيت الميكانيكي Oil Pressure Indicator .
منظم ضغط الزيت صمام الامن بالدائرة :
والغرض منه هو الحفاظ على ضغط الزيت بحث يظل ثابتا ومناسبا للوصول إلى الاجزاء المتحركة بالمحرك بغض النظر عن درجة حرارة الزيت او سرعة دوران المضخة التى تدفع الزيت بضغط عال كلما زادت سرعة دوران المحرك .
مبين ضغط الزيت الميكانيكي :
تزود دوائر التزييت بمبين خاص ببيان ضغط الزيت يثبت على لوحة القيادة حتى يتمكن السائق من رؤيته ويلفت نظره اذا ما حدث عطل او خلل فى الدائرة يحول دون وصول الزيت إلى الاجزاء المتحركة بالمحرك ويتصل هذا المبين باحد فروع الانبوبة الرئيسية الخارجة من مضخة الزيت .
كيف يعمل مبين الزيت الميكانيكي ؟
عند توارد الزيت المدفوع او المضغوط من المضخة إلى الماسورة ينضغط الهواء المحصور بداخل الانبوبة نحو نهايتها المغلقة التى تنفرد بتاثير الهواء الحبوس تبعا لزيادة الضغط وعند انفراد هذه النهاية الحرة إلى الخارج تتحرك معها الرافعة المفصلية لتحرك القطاع المسنن حول محور ارتكازه ليدير الترس ومعه المؤشر ليبين مقدار ضغط الزيت على تدريج المبين .
مقياس مستوى الزيت Oil Stick
هو عبارة عن عمود معدني طويل يستعمل لمعرفة عمق كمية الزيت الموجود داخل وعاء الزيت بالمحرك ويدخل هذا الساق الي المحرك من خلال انبوبة مثبتة على كتلة الاسطوانات حيث تغطس نهاية المقياس داخل الزيت وهي مدرجة بعلامات تظهر مستوى الزيت فى الحوض ، ويجب فحص مستوى الزيت بصورة دورية قبل تشغيل المحرك ويجب ان يكون مستوى الزيت على المقياس بين العلامتين اللتين تشيران إلى اعلى مستوى واقل مستوى للزيت ولا ينصح بتشغيل المحرك اذا كان الزيت اقل او اكثر من المستوى المطلوب .
مبردات الزيت :
يجب ان تكون درجة حرارة الزيت منخفضة عن او اقل من درجة حرارة اجزاء المحرك وحتى تظل دون ذلك تجهز دوائر التزييت لبعض محركات مركبات الخدمة الشاقة بمبردات يحول اليها الزيت الوارد من المضخة لتبريده قبل مروره إلى الدائرة اذا ما تطلب الامر عن طريق صمام تحويل .
تهوية علبة المرفق Crankcase Ventilation :
• للحفاظ على الضغط داخل علبة المرفق وضمان عدم نقص كمية الزيت بها وذلك بالتخلص من الابخرة الضارة .
• الحفاظ على خواص زيت التزييت لضمان تزييت جيد لاجزاء المحرك وذلك بالتخلص من المواد الضارة الناتجة اثناء التشغيل .
• يجب عدم ادارة المحرك على سرعات بطيئة لمدة طويلة الا بعد ان تصل درجة حرارته إلى درجة حرارة التشغيل و التي عندها يتبخر كل من الماء
و الشحنة المتسربة و بالتالي يمكن التخلص منهما عن طريق تهوية علبة المرفق .
وسائل تهوية علبة المرفق :
تحتوى دائرة هواء تهوية علبة المرفق عامة على فتحة لدخول الهواء الي المحرك –فتحة لخروج الهواء من المحرك –وسائل تدوير الهواء بين الفتحتين ويستخدم فى تهوية المحركات الحديثة علبة مرفق محكمة لذا يطلق على نظام تهويتها بنظام التهوية الموجبة للعلبة Positive Crank Case Ventilation وفيه يتم ادخال تيار هواء التهوية من المرشح الرئيسي مباشرة والذى يدفع الابخرة المتجمعة بعلبة المرفق من فتحة الخروج الجانبية بالعلبة الي انبوبة خاصة تتصل بالمغذى او مشعب السحب لاعادتها ثانية إلى غرف الاحتراق مع مخلوط الهواء و الوقود عبر صمام التهوية الموجبة لعلبة المرفق .
والآن إليك بعض الأسئلة التى قد تحتاج معرفة الاجابة عليها عندما تريد تغيير زيت سيارتك :-
يشمل تغيير الزيت والفلتر علي إفراغ زيت الموتور القديم واستبداله بزيت جديد بالإضافة إلى استبدال الفلتر بآخر جديد في نفس الوقت . يعتبر تغيير زيت السيارة من أهم الأشياء التي يجب أن تعمل للمحافظة على سيارتك، مع ذلك هنالك خلاف كبير على متى يصبح زيت السيارة قديما ومتى يجب تغييره بزيت جديد، وهناك عدة عوامل تؤثر على ذلك منها الكيفية التي تقود بها سيارتك وعمر الماكينة وحالتها والبيئة التي تقود فيها سيارتك بالإضافة إلى التوقف ومتابعة السير مقابل القيادة على الطرق السريعة . تقترح كتيبات التشغيل تغيير الزيت من (4800) كلم إلى (16000) كما يقترح عليك تغيير زيت سيارتك ما بين (3000 إلى5000) كم ، في فصل الصيف ويمكن في الشتاء التغيير كل 6000كم، خاص ودول الخليج بشكل عام. عليك تغيير الزيت مبكرا إذا كنت تقود سيارتك بسرعة عالية :
إذا كنت تعيش في جو شديد الحرارة أو شديد البرودة .
إذا كنت تقود سيارتك على طرق غير معبدة.
إذا كانت ماكينة سيارتك قديمة تستهلك الزيت.
إذا كنت تحمل سيارتك بأحمال زائدة .
* لماذا يجب عليك تغيير الزيت ؟
تتغير تركيبة الزيوت بفعل الحرارة ويصبح الزيت أقل لزوجة مما يزيد الاحتكاك ويؤدي ذلك إلي تآكل أجزاء الماكينة بفعل الاحتكاك وتستهلك.يحتوي الزيت على بعض المواد التي تعمل على تجديد الأحماض ، وبطول الوقت تستهلك هذه المواد ويزول أثرها . أخيرا يمتص الزيت الماء والغبار والغازات الناتجة عن الاحتراق . ولكن بطول المدة يتشبع الزيت بهذه المواد ولا يستطيع امتصاصها فتتعلق هذه المواد بالماكينة وقد تسبب الصدأ في الماكينة.
* ماذا يحدث إذا لم يتم تغير زيت المحرك ؟
سوف لن تعيش ماكينة سيارتك العمر الذي يفترض أن تعيشه فالزيت يقوم بعدة وظائف هامة ، والزيت النظيف يؤدي تلك الوظائف بطريقة أفضل من الزيت المتسخ وعموماً تغيير الزيت رخيص ويحمي سيارتك من مخاطر كبيرة.
* هل أستطيع القيام بذلك بنفسي ؟
فقط تحتاج إلي زيت يكفي لسيارتك وفلتر جديد وعدد من العدة اليدوية التي تتناسب مع سيارتك.
* هل تتطلب سيارتك بعض الإصلاحات بين فترات تغيير الزيت ؟
نعم فأنك تحتاج إلي معرفة مستوى الزيت كل بضع مئات من الكيلومترات. ولمعرفة مستوى الزيت، أوقف سيارتك علي سطح مستوي ثم أخرج مقياس الزيت ونظفه جيدا ثم أعده إلى مكانه . أخرجه مرة أخرى وتأكد من مستوى الزيت . يجب أن يكون الزيت في مستوى FULL وإذا كان الزيت أقل من هذه العلامة فعليك إضافة زيت حتى يصل إلى العلامة
كن حريصا في هذه الحالة ، فالزيت البارد ينساب ببطء وقد لا يعكس معيار الزيت مباشرة المستوى الحقيقي للزيت الذي أضفته . ولذلك عليك تقدير الكمية آلتي يجب إضافتها بناء على القراءة الأولى علي معيار الزيت ، ومن الأفضل إعادة قراءة مستوى الزيت في اليوم الذي أضفت فيه الزيت أو في اليوم التالي لتتأكد من أنه على علامة FULL كن حريصا، ولا تملأ الماكينة بالزيت أكثر من اللازم لأن ذلك يؤدي إلى زيادة الزيت وإلي اتصال عمود الكرنك بالزيت ونظراً لأن عمود الكرنك يدور بسرعة عدة آلاف من الدورات في الدقيقة فإنه يتسبب في هذه الحالة في رج الزيت ويصبح كالحليب المغلي الذي تعلوه رغوة . ولذلك يعتبر ذلك ضاراً لأن هذه الرغوة تنساب إلى أجزاء الماكينة ويكون تأثيرها كفعل المادة المشحمة بدلاً أن تكون زيت يسهل عملية دوران المحرك ، ونتيجة لذلك تتآكل كل أجزاء الماكينة ، إذا كان مستوى الزيت منخفضاً بإمكانك إضافة أي نوع من الزيت ويستحسن إضافة نفس الزيت . وإذا كان زيت سيارتك ينقص دائماً فمن الأفضل الذهاب إلي الورشة فقد يكون السبب تسرب الزيت أو احتراقه وعند بلوغ الماكينة عمراً معيناً تبدأ تحرق الزيت ، وفي هذه الحالة يجب عليك معايرة الزيت من وقت لأخر وإلا سوف تحترق الماكينة وتذوب أجزاؤها بفعل الحرارة.
دورة الوقود
Fuel Cycle
• زيت البترول الخام (النفط)
• عناصر البنزين ونسب تركيبه
• تركيب الشحنة
• نسبة الخليط
• العلاقة بين نسبة الخليط والسرعات المختلفة
• أنواع الخليط
• المظاهر التي تدل على ضعف الخليط
• الانفجارات داخل المغذى
• الاتحاد الكيميائي لعناصر الشحنة أثناء الاحتراق
• خصائص البنزين المستعمل على السيارات
• معدل انتشار اللهب
• العوامل التي تؤثر فى سرعة اللهب
• الاحتراق العادي (بلا دق)
• الاحتراق اللحظي (المصحوب بالدق)
• الدق
• ظاهرة التصفين أو سبق الاشتعال
• تعريف رقم أو درجة ألاوكتين للبنزين
• الإضافات المستعملة لتحسين خواص البنزين
زيت البترول الخام النفط
- يستخرج زيت البترول الخام من باطن الأرض فى بقاع مختلفة من العالم الموجودة على هيئة بحيرات أو خزانات نتجت من جراء تأثير درجات الحرارة المرتفعة والضغوط العالية جدا على مواد حيوانية ونباتية اندثرت وتوارت تحت طبقات عميقة من التربة تراكمت عليها من ملايين السنيين لذا فهو خليط من مواد أيدوكربونية ذو لون اخضر غامق يتراوح وزنه النوعي من 0.87 إلى 0.96 حسب مصدره وتجرى عليه عمليات التقطير و التكرير فى أبراج التقطير ومعامل التكرير للتخلص من الشوائب العالقة به أو تدخل فى تركيبه والتي تختلف كمياتها و أنواعها على مصدر استخراجه وهى الماء والطمي والكبريت والأكسوجين و النيتروجين وليستخلص منه المواد الايدروكربونية المتباينة الآتية مرتبة حسب أوزانها النوعية :
غاز البوتان –الجازولين أو البنزين (بنزين الطائرات – بنزين السيارات) - الكيروسين (كيروسين النفاثات – كيروسين الإضاءة) – وقود الديزل (السولار – الديزل) – زيوت التزييت- المازوت –الشمع – الإسفلت . وتختلف هذه المنتجات فى وزنها النوعي ودرجة غليانها وخواصها الطبيعية و الكميائية ونسب مكونات كل منها ونسبتها فى الخام حسب نوع الخام المستخرجة منه .
عناصر البنزين ونسب تركيبه:
هو مادة ايروكربونية إذ انه يتكون من مركبات الأيدروجين و الكربون بنسب وزنيه تقريبية 15 % ، 85 % على الترتيب بالإضافة إلى نسب ضئيلة من بعض المركبات الكيميائية الأخرى أهمها مركبات الكبريت والتي تعمل الشركات المنتجة على التخلص منها لما لها من أثار ضارة على المحرك .
تركيب الشحنة:
للحصول على الطاقة الحرارية الموجودة فى البنزين يخلط وهو فى حالة شبه غازية بالهواء اللازم للاحتراق والذي يحتوى على الأكسوجين و النيتروجين بنسبة وزنيه تقريبية 23% ، 77% على الترتيب وبنسبة حجميه تقريبيه 21% ، 78% على الترتيب ، 1% غازات أخرى كالأرجون ويلزم لإتمام الاحتراق و الحصول على كل الحرارة الكامنة فى الكمية المحددة من البنزين الداخلة فى تركيب الشحنة كمية محددة من الهواء (من أكسوجين الهواء ) أي بنسبة معينه تعرف بنسبة الخليط .
نسبة الخليط (نسبة الهواء إلى البنزين فى الشحنة (Ratio Fuel / Air):
يحتاج المحرك إلى كمية كبيرة من الهواء مع كمية صغيرة من البنزين ويقوم المغذي (Carburetor) بتغيير نسبة الهواء إلى البنزين فى الشحنة حتى تناسب الظروف المختلفة لإدارة المحرك وعامة تتغير النسب التالي بيانها إلى حد ما بتغير نوع الوقود من حيث رقم ألا وكتين .
العلاقة بين نسبة الخليط و السرعات المختلفة:
1- عند بدء الإدارة يكون الخليط غنياً جداًًًً وتصل النسبة فيه إلى 1 :9 وزناً .
2- عند السرعة العاطلة - أي عند دوران المحرك وصندوق السرعات فى وضع الحياد أو عند الإدارة بدون حمل - يكون الخليط غنيان نوعا ما وتصل النسبة فيه 12 : 1 .
3- عند السرعات ذات الحمل الجزئي والصمام الحاكم مفتوح جزئياً أي من السرعة الأولى للصندوق حتى السرعة المباشرة يكون الخليط غنياً أيضاً بنسب متفاوتة حسب نسبة السرعة .
4- عند السرعات المتوسطة من 50كم كم /س تقريبا إلى 80 كم /س وحيث يكون الصمام الحاكم مفتوحاً جزئياً أيضاً يكون الخليط صحيحاً ومثالي وتصل النسبة فيه إلى 15 :1 وهكذا يكون الخليط فى هذه السرعات اقتصادياً .
5- عند السرعات العالية أي أعلى من من 80 كم / س حيث يكون الصمام الحاكم مفتوحاً تماماً أي فتحة كاملة يزداد الخليط غنى نظراً لزيادة نسبة البنزين المستهلكة أو الداخلة فى الخليط حيث تصل النسبة فيه إلى 13 :1 إلا انه يكون ضعيفاً أو فقيراً لفقد جزء من ألف من الثانية وهكذا يكون الخليط فى هذه السرعات غير اقتصادياً .
6- عند التعجيل أو الإسراع حيث يفتح الصمام الحاكم فجأة وتدفع مضخة التعجيل كمية إضافية من البنزين يزداد الخليط غنى وقتيا لتصل النسبة إلى 10 : 1 تقريبا .
أنواع الخليط :-
تختلف حالات الاحتراق (احتراق كامل – احتراق غير كامل) ونواتج الاحتراق تبعاً لنوع الخليط أو نسبته وفيما يلي أنواع الخليط .
تعريف الدق :
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 .
أسباب حدوث الدق :-
1- زيادة درجة حرارة المحرك اكثر مما يجب لعدم كفاءة دورة التبريد مثلا .
2- زيادة نسبة الإنضغاط (ارتفاع درجة حرارة الإنضغاط ) لزيادة الرواسب الكربونية فى غرفة الاحتراق .
3- رداءة نوع الوقود المستخدم (أوكتين منخفض – ذو تطايرية غير موائمة للمحرك ) .
4- ضعف نسبة الخليط .
5- عدم ضبط توقيت الإشعال
6- عدم مناسبة نوع وموضع الإشعال للمحرك .
7- زيادة سرعة المحرك الدورانية حيث ينقص رقم الايزواوكتين بالتالي .
8- زيادة جفاف الهواء .
9- زيادة الرطوبة زيادة ملحوظة .
أضرار الدق :
1- سرعة تآكل سبائك كراسي المرفق.
2- احتمال تحطم بعض أجزاء المحرك.
3- عدم انتظام دوران المحرك .
4- نقص الجودة الحرارية للمحرك .
5- ضعف قدرة المحرك حيث أن الضغط الزائد المفاجئ لا يسمح باستغلال كل الطاقة الموجودة في البنزين .
الاحتياطات الواجب اتخاذها لتجنب الدق :
1- اختيار نوع الوقود المناسب لنسبة الإنضغاط للمحرك .
2- وضع الشمعة في المكان الصحيح (قريب من المناطق الأكثر سخونة في غطاء الاسطوانات) .
3- تنظيف غرف الاحتراق من الرواسب الكربونية كلما أمكن ذلك .
4- اختيار شمعة الإشعال المناسبة .
5- ضبط مدى التقديم في شرارة الإشعال التي يسمح بها الوقود في الظروف المختلفة عند كل سرعة بدون حدوث الدق .
ظاهرة التصفين أو سبق الاشتعال Pre-ignition:
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 :
1- 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 .
2- استعمال زيت تزييت من نوع يتخلف عنه مقدار كبير من الكربون .
3- وجود جزيئات الكربون المتحركة خلال الشحنة بداخل غرفة الاحتراق لتخلف جزء من العادم .
4- زيادة درجة حرارة طرفي شمعة الاشعال أو صمام العادم .
الأضرار الناتجة عن الاشتعال المبكر :
- فقد في قدرة المحرك.
- زيادة استهلاك البنزين.
- إجهاد الأجزاء المتحركة إجهاداً زائداً قد يصل إلى حد الكسر.
عدم توقف المحرك عن الدوران بعد قطع دائرة الاشتعال عن طريق مفتاح التوصيل للدائرة الكهربائية (الكونتاكت
تعريف رقم أو درجة ألاوكتين للبنزين :
يعتبر هذا الرقم من أهم الصفات النوعية للوقود المستعمل فى محركات الاشتعال بالشرارة حيث يتخذ كمقياس لجودة البنزين ضد الصفع (الدق) أو للدلالة على مقدار مقاومة البنزين للاحتراق اللحظي والانفجار المفاجىء تحت الضغوط العالية والحرارة المرتفعة أثناء عملية الاحتراق فى المحرك وكلما كان الرقم الاوكتيني للبنزين عالياً كان البنزين ذا مناعة كبيرة ضد الدق صالحاً للاستعمال في المحركات ذات نسبة الإنضغاط العالية وكلما زادت جودة المحرك وقل معدل استهلاكه للبنزين .
الإضافات المستعملة لتحسين خواص البنزين :
ظهرت مواد معينة (إذا ما أضيفت إلى البنزين) تساعد على حفظ المحركات نظيفة كما تعمل على رفع رقم ألاوكتين له وهى :
أ- إضافات رفع رقم ألاوكتين :
1 البترول الناتج عند استخراج غاز الفحم وهو ذو رقم أوكتين عال ويستخدم بنسبة حجمية تصل إلى 20%.
2 الكحول الايثيلى والميثيلى الناتج من تخمير المواد النباتية أو صناعياً من بعض المنتجات البترولية ويستخدم بنسب حجمية تصل إلى 15%.
3 رابع ايثيل الرصاص بنسبة حجمية تصل إلى 5% لتقليل تأثير مركبات الكبريت يلون البنزين الممتاز الذي أضيف إليه سائل الايثيل باللون الأحمر لتمييزه ولمراعاة الحذر التام عند تداوله إذ أن سائل الايثيل سام جدا .
4 رابع كلوريد الرصاص.
5 إضافة مادة عضوية تتكون من الكربون والأيدروجين والأكسجين فقط واسمها ثلاثي (بيونال الأثير المثيلي) MTBE بدلا من رابع ايثيل الرصاص TEL مما يحول دون انبعاث اكاسيد الرصاص ويقلل من انطلاق أول أكسيد الكربون بنسبة 30% مع العادم وهكذا يقل التلوث الذي يضر بصحة الإنسان ويسمي البنزين المضاف إلية هذه المادة بالوقود النظيف أو البنزين الأخضر (حيث يميز باللون الأخضر) ذو الاوكتين 91.
ب- إضافات منظفة Detergent :
1- زيوت غير طيارة لتقليل مشكلة الصمغ إلى الحد الأدنى .
2- مركبات عضوية فسفورية تقلل من التوهج المبكر لرواسب الكربون داخل الاسطوانة حيث يعمل الفسفور على تغيير تركيبها الكيميائي .
3- مركبات تقلل من الرواسب المتكونة حول نافورات المغذي من جراء تكرار عمليات التوقف أثناء السير داخل المدن.
• مزايا هذه الإضافات
• قد يحقق أحد الإضافات اكثر من عمل واحد من هذه المزايا :
1- رفع الرقم الاوكتيني للبنزين ويلاحظ انه أمكن بواسطة بعض الإضافات الكيميائية رفع درجة الأيزو أوكتين إلى أعلى من 100 .
2- مقاومة الاحتراق السطحي لصمامات العادم .
3- منع انسداد ثغرة شمعة الاشتعال .
4- منع تكون الصدأ والمواد الصمغية .
5- منع تكون الثلج في المغذي .
6- مقاومة التصاق صمامات السحب .
فكرة عمل المغذى
• وظيفة المغذى
• مكونات المغذي البسيط ذو النافورة الواحدة
• الأوضاع المختلفة لأنبوبة الخانق
• منقيات الهواء Air cleaner
هل تذكر ما تراه عندما تضع إصبعك على فتحة خروج الماء من خرطوم رش الحديقة حيث تزداد سرعة الماء ويتناثر رذاذه عند المخرج الضيق حتى تخرج كل كمية الماء المارة بالمقطع الواسع فى نفس الوقت أم ما تراه فى نافورات الميادين والتي تقوم على فكرة العمل الآتية :-
(كلما زادت سرعة الغاز قل ضغطه) ويتناسب النقص فى الضغط مع مربع الزيادة فى السرعة وهكذا يقل الضغط وتحدث الخلخلة (التفريغ) عند المقطع الضيق عما هو عليه عند المقطع الواسع . أوهل تذكر كيفية خروج الماء من بخاخة المكوجي من الفتحة الضيقة العليا (النافورة) بماسورة الماء – بفرق الضغطين (الضغط الجوى Atmospheric pressure المؤثر على سطح الماء بالوعاء – الضغط عند النافورة المخلخل بفعل سرعة الهواء الوارد بمساورة الهواء ) منبثقاً على شكل رذاذ – وهذا هو المبدأ الأساسي الذي يحكم عمل أو أداء المغذى .
وظيفة المغذى :
1- تذرية البنزين السائل (تحويله إلى رذاذ متناثر Atomizing) يعلق فى الهواء المار حوله ليتحول إلى بخار بسرعة فائقة وهكذا يعمل المغذى كمبخر للبنزين وتحويله من الحالة السائلة إلى الحالة شبه الغازية حتى يمكن الحصول على الطاقة الحرارية الكامنة فيه.
2- القيام بعملية الكربنة للبنزين حيث لا يمكن إشعال البنزين بمفرده (بمعزل عن الهواء) – وبالتالي يقوم المغذى بتحضير خليط الهواء والبنزين بنسب تتناسب مع ظروف تشغيل المحرك من سرعات و أحمال مختلفة يستحيل لخليط ذو نسبة ثابتة من الهواء و البنزين أن يفي بكل الظروف.
مكونات المغذي البسيط ذو النافورة الواحدة :
يتركب المغذي من الجزئين الاساسيين التاليين :-
1- غرفة العوامة
2- انبوبة الخلط
o غرفة العوامة :-
هي غرفة محكمة يتوارد إليها البنزين عن طريق وصلة أو فتحة دخول البنزين و التي تتصل بمضخة التوريد بواسطة أنبوبة مرنة مطاطية ويوجد بغطاء الغرفة فتحة تهوية دقيقة لتعادل الضغط داخل الغرفة مع الضغط الجوى لضمان سريان البنزين منها إلى النافورة بسهولة وتحتوى الغرفة على آلية ذات عوامة وصمام إبرة .
أ - العوامة Float :-
هي علبة مجوفة خفيفة تصنع من رقائق النحاس أو البلاستيك ذات غطاء محكم يلحم معها جيدا حتى لا يتسرب البنزين داخلها فيزداد وزنها فيتغير تباعا مستوى البنزين الأساسي فى النافورة ويعمل على فيض البنزين و اختلاف نسبة الخليط ويضبط وزن العوامة بحيث يناسب مع كثافة البنزين المستعمل ويتغير بتغيرها كما يلحم بها من أعلى ذراع حر الحركة حول محور ارتكازه بالغرفة.
ب - صمام الابرة Float Needle : :
يرتكز ساقه على السطح العلوي للعوامة ( على الذراع ) ويعمل على فتح وغلق فتحة دخول البنزين برأسه المخروطي المدبب ليسمح بتوارد البنزين أو يحول دون ذلك عند هبوط و ارتفاع العوامة بفعل نقص وزيادة مستوى البنزين بالغرفة.
- وتعمل العوامة فى الواقع على فتح صمام الإبرة جزئيا بحيث تصبح كمية البنزين الواردة إلى الغرفة مساوية لكمية البنزين الخارجة منها إلى النافورة ووفقا للكمية التي يستهلكها المحرك ، وهكذا تعمل العوامة وصمام الابرة على حفظ مستوى البنزين فى الغرفة وايضا فى النافورة فى مستوى ثابت وبصورة مستمرة منخفضاً عن فوهتها بمقدار 1:2 مم تلافيا للتدفق الزائد المحتمل عند اهتزاز السيارة اثناء سيرها لذلك تعرف هذه الغرفة ايضا باسم الغرفة ذات المستوى الثابت.
o أنبوبة الخلط :
هي اسطوانة معدنية تثبت على مشعب السحب وتعتبر الممر الرئيسي للهواء الجوى لذا يركب على مدخلها منظف أو منقى للهواء وتحتوى هذه الأنبوبة على غرفة الخلط أو أنبوبة الاختناق – النافورة – صمام الخنق أو الصمام الحاكم .
أ - غرفة الخلط :-
هي الغرفة أو الحيز الذي يتم بداخلها اختلاط وتجانس الهواء و البنزين وهى عبارة عن جلبة مشحوطة فى أنبوبة الخلط ذات قطر متناقص متزايد أي فنشورية الشكل لذا تسمى بالفنشوري أو أنبوبة الاختناق حيث تعمل على اختناق كمية الهواء الثابتة المارة فى أنبوبة الخلط عندما تصل إلى اصغر أو أضيق قطر فتزداد سرعة الهواء .
ب - النافورة Jet :-
انبوبة صغيرة يصل اليها البنزين من غرفة العوامة ويسحب البنزين من فوهتها الموضوعة فى مستوى اصغر قطر لانبوبة الاختناق بواسطة تيار الهواء المار خلال انبوبة الاختناق لذا يجب ان يتناسب حجمها مع حجم الفنشورى للحفاظ على النسبة الصحيحة للخليط وهى 15 :1
ج - صمام الاختناق:-
يعرف أيضاً بالصمام الحاكم وهو عبارة عن قرص معدني مسطح دائري قابل للدوران حول محور فى وسطه بواسطة روافع تعمل بالقدم (ببدال التسارع) أو باليد بواسطة مقبض على عجلة القيادة أو زر على اللوحة الأمامية ليأخذ وضعاً موازياً للمحور الطولي لأنبوبة الخلط عند وضع الفتح لزيادة سرعة المحرك ووضعا مستعرضا عموديا عليه عند وضع الغلق التام لخفض سرعة المحرك.
- ولكن ثبت ان المغذى البسيط لايصلح للعمل على محركات السيارات لانه لا يضمن الحصول على خليط مضبوط تماما الا لسرعة معينة كما تتوقف نسبة الخليط فيه على سرعة الهواء المار حول النافورة وعليه فانه يورد خليطا غنيا عند السرعات العالية وخليطا فقيرا عند السرعات البطيئة حيث يقل تدفق البنزين عند انخفاض سرعة المحرك كما انه هناك صعوبة فى ضبط نسبة الخليط .لبدء الادارة خاصة اذا كان المحرك باردا كما قد يؤدى فتح الصمام فجاة عند التعجيل إلى إيقاف المحرك عند الدوران حيث يكون الخليط ضعيفا كما يجب ان يقوم المغذى بمنع تكون الثلج حتى يتمكن المحرك من تادية وظيفته عند الاحوال الجوية المختلفة باختلاف درجات الحرارة والضغط و الرطوبة حيث يمتص البنزين الحرارة الكافية واللازمة لتذريته وتبخره مما يحيطه من هواء ومعدن فتزداد برودة الاجزاء المعدنية بدرجة تتجمد عندها اى رطوبة توجد فى الهواء مما يسبب ضيق الفونية أو انسدادها .
الأوضاع المختلفة لأنبوبة الخانق :
تختلف اوضاع انبوبة الخانق من مغذى لاخر وفقا لاتجاة مرور تيار الهواء فيه وسنكتفى بشرح وضع انبوبة الخانق فى المغذى الراسى أو المقلوب أو الإنسكابي ذو التيار الهوائى الهابط حيث يثبت المغذى اعلى مشعب السحب بحيث تكون فتحة دخول الهواء من اعلى وبهذا يسحب الهواء إلى اسفل فيلتقي بالبنزين المنبثق من النافورة فى اتجاة مضاد فتتساقط منه الذرات الثقيلة بتاثير الجاذبية فيحملها تيار الهواء معه وهو من اكثر المكربنات استخداما وشيوعا فى الوقت الحاضر.
منقيات الهواء Air cleaner:
تلاحظ عند اجراء عملية غسيل وتشحيم سيارتك أو الصيانة الدورية تراكم كمية لا باس بها من التراب والغبار فوق المحرك وتحت غطاءه والتى ياتى بها الهواء الذى تسحبه المروحة عبر المشع والذى يستهلك المحرك كمية هائلة منه فى عملية احتراق البنزين فاذا ما دخل هذا الكم من الاتربة إلى اسطوانات المحرك و اختلط مع الزيت العالق بالاسطوانات كون مادة حاكة تشبة مواد التجليخ تعمل كصنفرة تؤدى إلى سرعة تآكل جلب الاسطوانات مما اوجب ضرورة استخدام منقيات للهواء تكون ذات سعة كبيرة وغير مقاومة لتدفق الهواء هذا بالاضافة إلى وظائف أخرى نذكر منها :-
o وظائف منقى الهواء:
1- يعمل كحاجز للمواد الغريبة الاتربة و الغبار و الحبيبات الرملية العالقة بالهواء حيث يعمل على تعقيد مسارها وعرقلة حركتها فتترسب عليه وهكذا يحول دون دخولها إلى المغذى أو المكربن بكفاءة عالية وإلى أدنى حد ممكن حتى لا تؤثر على اداء المحرك وحتى لا تعمل على سرعة استهلاكه.
2- يعمل ككاتم للصوت حيث يخمد الصوت الناتج عن سرعة دخول الهواء إلى المغذى وممرات مساره وفتحات صمامات السحب والذي يكون شديداً إذا أهمل استعمال المنقى خاصا فى المحركات الحديثة السريعة الدوران.
3- يعمل كمانع للهب اذ انه يخمد لهب الاشتعال الخلفى ويحول دون حدوث الانفجارات داخل المغذى (ظاهرة امتداد اللهب ) ويمنع ارتداده إلى الخارج .
o مادة التنقية :
تصنع مادة التنقية من اى مما ياتى :-
- اللباد أو النسيج والتي يمكن تنظيفها بالطرق عليها أو هزها أو بالهواء المضغوط من الداخل إلى الخارج ثم غسلها بالبنزين واعادة استعمالها ولكنها لا تعمر طويلا لذا تستبدل كل 10000 كم .
- الورق المسامى وهى تمتاز بكفائتها العالية لحجز الاتربة وسهولة تنظيفها بالهواء المضغوط وطول مدة خدمتها حيث تستبدل عادة كل 25000 كم.
- مصفاة (حشو شبكي من عناصر معدنية) من السلك الرفيع أو من شرائط رقيقة تكون مشبعة بالزيت.
أماكن تثبيتها :
تثبت علبة المنقى أو مرشح الهواء فى السيارات عامة فوق المغذى مباشرة أو تتصل به عن طريق وصلة مرنة (خرطوم مطاطي) تحت غطاء المحرك بينما يثبت فى بعض سيارات النقل الكبيرة و الشاحنات خارج كابينة السائق و على أحد جوانبها .
o أنواع المنقيات :-
1- المنقى الجاف.
2- المنقى الرطب ذو صمام الزيت.
3- المنقى الرطب الانبوبى ذو كاتم الصوت.
4- المنقى ذو الطارد المركزى.
- ويختلف استخدام هذة المنقيات حسب نوع السيارة المستخدمه فيه وكذلك حسب الاجواء المناخية للدولة المستخدم فيها السيارة واليك بعض الملاحظات الهامة:
• يجب تنظيف المصفاة السلك بالبنزين كل حوالي 10000كم أو اقل فى ظروف التشغيل المغبرة.
• إذا أهمل تنظيف المرشح أو المنقى واصبح مسدودا بالتراب قلت كمية الهواء المارة فيه و الواردة إلى المحرك وازداد استهلاك البنزين حيث اصبح الخليط اكثر غناً وتقل قدرة المحرك.
• كلما كبرت ابعاد المنقى كلما قلت اعاقة الهواء المسحوب وكلما زاد من تخفيض الصوت الناتج عن سرعة الهواء المار به.
• يسحب الهواء احيانا من غطاء التاكيهات مما يعمل على جودة تهوية علبة المرفق وتحسين اداء المحرك.
o الشروط الواجب توافرها فى المنقيات :-
- ألا تعوق سحب الهواء أو أن تكون هذه الاعاقة اقل ما يمكن.
- ان تكون ذات سعة كبيرة لخفض صوت سحب الهواء.
- تحقيق الهدف منها أو القيام بوظائفها على خير وجه.
• أنواع المغذيات الشائعة الأستخدام على محركات البنزين
• الملامح الخاصة للمغذيات الحديثة
• فكرة عامة عن مجمع السحب ومجمع العادم
• نظام حقن البنزين
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة إن شاء الله تعالى
تعليقات