مقدمة عن محرك السيارة
يعد المحرك أحد أهم الاجزاء الرئيسية في السيارة، وهو آلة تقوم بتحويل الطاقة الحرارية الناتجة عن حرق الوقود الى طاقة حركية تؤدي الى توفير القوة اللآزمة لتدوير عجلات المركبة، ويُذكر وجود أنواع مختلفة من محركات الاحتراق الداخلي، منها محركات الديزل ومحركات التوربينات الغازية.
تبدأ سلسلة التفاعلات داخل المحرك بواسطة شرارة من شمعات الاحتراق تشعل مزيجًا من بخار الوقود (بنزين، ديزل، غاز) والهواء المضغوط داخل اسطوانة محكمة الغلق مما يتسبب في احتراقها سريعًا، ومن هنا جاءت تسمية (محرك الاحتراق الداخلي)، وعندما يحترق الخليط يتمدد مما يوفر القوة لتحريك السيارة.
يتكون المحرك من جزأين أساسيين: الجزء السفلي وهو كتلة الاسطوانة، وهو غلاف للأجزاء المتحركة الرئيسية للمحرك، والغطاء العلوي القابل للفك ويسمى رأس الاسطوانة والذي يتكون من ممرات يتم التحكم فيها من خلال صمامات يدخل من خلالها خليط الهواء والوقود إلى الاسطوانات، وممرات أخرى يتم من خلالها طرد الغازات الناتجة عن الاحتراق، ويُشار إلى أن كتلة الاسطوانة تحتوي على العمود المرفقي الذي يحول الحركة الترددية للمكابس إلى حركة دورانية في العمود المرفقي، وغالبًا ما تحتوي الكتلة أيضًا على عمود الحدبات والذي يعمل بآليات تفتح وتغلق الصمامات في رأس الاسطوانة، وفي بعض الأحيان يكون عمود الحدبات في الرأس أو مثبتًا فوقه، ومن الجدير ذكره أن أبسط أنواع المحركات وأكثرها شيوعًا يتكون من أربع اسطوانات عمودية متقاربة على التوالي، أما السيارات التي تتجاوز سعة محركها 2000 سم مكعب فتحتوي غالبًا على ست اسطوانات.[1]
أجزاء محرك السيارة
من خلال التالي يمكن التعرف على أجزاء محرك السيارة:[2]
- شمعة الإشعال (البوجية): توفر شمعة الإشعال الشرارة التي تشعل خليط الهواء والوقود بحيث يمكن أن يحدث الاحتراق، ويجب أن تحدث الشرارة في الوقت المناسب تمامًا حتى يعمل النظام بصورة صحيحة وكاملة.
- الصمامات: تُفتح صمامات السحب والعادم في الوقت المناسب للسماح بدخول الهواء والوقود وإخراج العادم، وخلال شوطي الضغط والاحتراق يتم إغلاق كلا الصمامين لمنع خروج المواد.
- المكبس (البستون): وهو قطعة اسطوانية من المعدن تتحرك لأعلى ولأسفل داخل الاسطوانة.
- حلقات المكبس (الرينقات): توفر حلقات المكبس ختمًا منزلقًا بين الحافة الخارجية للمكبس والحافة الداخلية للاسطوانة، حيث تمنع خليط الوقود والهواء والعادم في غرفة الاحتراق من التسرب إلى الحوض خلال شوطي الضغط والاحتراق، وتحافظ أيضا على الزيت الموجود في الحوض من التسرب إلى منطقة الاحتراق.
- العمود المرفقي: يقوم العمود المرفقي بتحويل حركة المكبس لأعلى ولأسفل إلى حركة دائرية.
- ذراع التوصيل: تربط ذراع التوصيل المكبس بالعمود المرفقي، ويمكن أن تدور عند كلا الطرفين بحيث يمكن أن تتغير زاويتها مع تحرك المكبس ودوران العمود المرفقي.
- غرفة الاحتراق: وهي المنطقة التي يحدث فيها احتراق الوقود.
- الحوض (وعاء الزيت): يحيط بالعمود المرفقي، ويحتوي على كمية من الزيت تتجمع في قاع الحوض.
محرك السيارات الهجينة
تختلف السيارات الهجينة (الهايبرد) عن تلك التي تعمل بالبنزين باحتوائها على محرك كهربائي تقليدي يدور باستخدام التيار المستمر أو التيار المتردد، ويحدث تشغيل السيارات الهجينة بواسطة محرك احتراق داخلي ومحرك كهربائي يستخدم الطاقة المخزنة في البطاريات، وفي بعض الأنواع يتم شحن البطارية من خلال الكبح المتجدد وبواسطة محرك الاحتراق الداخلي، ويُذكر أنه بإمكان البطارية في السيارات الهجينة تشغيل الأحمال الإضافية وتقليل تباطؤ المحرك عند التوقف، وتؤدي هذه الميزات معًا إلى توفير أفضل للوقود مع الحفاظ على الأداء.[3]
يتكون محرك / مولد التيار المتردد من 4 أجزاء رئيسية:[4]
- المحرك السلكي المركب على عمود الدوران (الدوار).
- مجال من المغناطيسات التي تحفز الطاقة الكهربائية مكدسة جنبًا إلى جنب في مبيت (الجزء الثابت).
- حلقات الانزلاق التي تحمل تيار التيار المتردد من / إلى عضو الإنتاج.
- الفرش التي تلامس حلقات الانزلاق وتنقل التيار من / إلى الدائرة الكهربائية.
ميزات محرك السيارات الهجينة
تؤدي إضافة محرك كهربائي يعمل بالبطارية إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود في السيارات الهجينة، حيث إن "التباطؤ" هي ميزة تعمل على إيقاف تشغيل المحرك التقليدي للسيارة عند التوقف مما يوفر الوقود، وتوفر البطارية الطاقة لمكيف الهواء والملحقات أثناء تباطؤ السيارة عند إشارات التوقف أو في حركة المرور، وعند البدء بالتحرك تعمل السيارة بالمحرك الكهربائي، وإذا لزم الأمر سيعاد تشغيل المحرك التقليدي لتوفير المزيد من القوة لزيادة السرعة.
يسمح وجود محرك كهربائي بتصميم محرك أكثر كفاءة، وتساعد ميزة "مساعد الطاقة" على تقليل استخدام محرك البنزين الهجين، ويُشار إلى أن محرك البنزين في السيارات الهجينة ينتج طاقة أقل، ولكن عند الدمج مع المحركات الكهربائية يمكن أن تساوي الطاقة الإجمالية للنظام أو تتجاوز تلك الموجودة في السيارة التقليدية، كما أن توفر ما يسمى "الكبح المتجدد" يمنح ميزة أخرى موفرة للوقود، حيث تعتمد السيارات التقليدية كليًا على مكابح الاحتكاك لإبطاء السرعة وتبديد الطاقة الحركية للمركبة كحرارة، بينما يسمح الكبح المتجدد باستخدام بعض هذه الطاقة وتحويلها إلى كهرباء وتخزينها في البطاريات، ويمكن استخدام هذه الكهرباء المخزنة في وقت لاحق لتشغيل المحرك وتسريع السيارة.[5]