تصنيف محركات الاحتراق
تختلف المحركات الموجودة بالسیارات و الموجودة في الشاحنات و الطائرات و القطارت عن بعضھا البعض من عدة أوجه ، وھذا الاختلاف یرجع إلى عوامل كثیرة من النوع والشكل والسعة والقدرة والتصمیم والأجزاء وطرق التشغیل والوقود المستخدم و التطبيق المستخدم و نوع التبريد المستخدم واوجه اختلاف كثيرة تسهل للمهندس في المجال التعرف علي خصائص و مميزات المحرك من معرفه تصنيفه .
2.1 تصنيف عن طريق اسلوب الاحتراق
هناك اسلوبان للاحتراق محركات احتراق داخلي و محركات احتراق خارجي
محرك الاحتراق الخارجي: هو محرك حراري كما المحركات البخاريه يتم تسخين مائع ليصبح بخار خارج المحرك او خارج منطقه الجزء الدوار فيتمدد هذا المائع بالحرارة ويولد طاقة حركية تفعّل آلية المحرك في الجزء الدوار لتحريك الريش الخاصه بالمحرك ، تتميز هذه المحركات ب عدم خلق الضوضاء ، لا يوجد انبعاثات ضاره للبيئه ، استخدام مصدر حراره صحيح يحافظ علي نظافه المحرك ، ولاكن عيوبه تكمن في وزن كبير و ابعاد كبيره ،غير ذلك يجب استخدام مبرد ضخم ليكون التبريد فعالا تصنيع المحرك مكلف جدا بالنسبه لمحركات الاحتراق الداخلي ،و يتم استخدام عوامل حفازه خطيره لذياده الكفائه مما يجعل تشغيل المحرك خطرا.
محرك الاحتراق الداخلي: و محرك حراري يحترق بداخله وقود مع مؤكسد و الذي يكون عادةً الهواء في غرفة الاحتراق، والتي تُعتبر جزءًا من دائرة الوقود ،و يؤثر تمدد الغازات ذات الضغط ودرجة الحرارة المرتفعة الناتجة عن الاحتراق في محرك الاحتراق الداخلي، بقوة مباشرة على على المكابس ،و تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية. هذا النوع من المحركات أصبح بديلا عن محركات الإحتراق الخارجي نظرا لأن وزن أو حجم المحرك أصبح مهما.
وهذه صوره توضح الفرق الجوهري بين محركات الاحتراق الداخلي و الخارجي من حيث الاحتراق.
نوع الوقود
هناك 3 انواع من الوقود البنزين و هو الاكثر شيوعا و تطبيقات في السيارات و المحركات الاحتراق الداخلي و الذي يعتمد علي المحركات ذات الشعله للاحتراق و لكنه لايعطي قوه كمحركات الديزل او وقود السولار الذي يستخدم فيه حيث انه مشتق من زيوت البترول و يتحمل ضغط محرك الديزل العالي و يحترق بدون شعله احتراق ، اما النوع الثالث هو وقود الغاز الطبيعي هو ارخصهم و اقلهم ضررا علي البيئه لكن ليس افضلهم كفائه علي الاطلاق.
2.3 عدد الاشواط في المحرك
هناك نوعين من المحركات في هذا التصنيف:
- محركات لها شوطين: هو نوع من محركات الاحتراق الداخلي التي تكمل دورة الطاقة شوطين حركات لأعلى ولأسفل للمكبس خلال دورة طاقة واحدة للسحب والضغط والاحتراق والعادم، تم تصميم المحركات ثنائية الشوط لتعمل بسرعة أعلى في الدقيقة ، كما أنها تميل أيضًا إلى التآكل بشكل أسرع ، محرك رباعي الأشواط أكثر متانة بشكل عام،ومع ذلك ، فإن المحركات ثنائية الأشواط أقوى. المحركات ثنائية الشوط هي تصميم أبسط بكثير ، مما يسهل إصلاحها. ليس لديهم صمامات ، بل منافذ.
- الشوط الاول: يتم ضخ الهواء من منفذ الهواء و الوقود وعند نصف الشوط يتم اغلاق منفذ الهواء بالمكبس وعند اكتمال الشوط يتم ضغط الهواء و الوقود واحتراقهما.
- الشوط الثاني: يتم حركه المكبس لاسفل ليعطي طاقه الحركه ناتج الاحتراق و عند المنتصف يفتح صمام لاخراج العادم و يساعده عند انتهاء الشوط الثاني دخول الهواء الجديد لغرفه الاحتراق. [3]
يتم استخدام المحرك بشوطين الان بسبب اسعار الوقود المرتفعه هو يستطيع استخدام وقود اقل سعر و تشغيل تطبيق مثل السفينه بتكلفه اقل.
- محركات لها اربع اشواط: هو النوع الاكثر استخداما و كفاءه في محركات الاحتراق الداخلي حيث يستخدم 4 اشواط للقيام بعمليه انتاج طاقه واحده للسحب و الضغط و الاحتراق و العادم و استخدام صمامين الاول لادخال الهواء و الثاني لاخراج العادم.
- الشوط الاول: يدخل الهواء إلى الأسطوانات من خلال صمام السحب ، وتتحرك المكابس لأسفل.
- الشوط الثاني: تتحرك المكابس لأعلى وتضغط الهواء مع الوقود.
- الشوط الثالث: يتم حقن الوقود وإشعاله في وقت محدد ، مما يدفع المكابس للأسفل مرة أخري و هو الشوط الذي استفاد منه بالطاقه.
- الشوط الرابع: عندما تتحرك المكابس للخلف نحو الأعلى ، يتم دفع العادم الناتج أثناء عملية الاحتراق للخارج.
هذه صوره توضح الفرق بين المحرك ثنائي الاشواط و المحرك رباعي الاشواط من حيث طريقه العمل في الشواط.
2.4 اسلوب الاشتعال
هناك اسلوبين لطريقه الاشعال وهما استخدام الشمعه في الاحتراق ، وهذا يطبق في كثير في السيارات الرفاهية و التطبيقات التي تستخدم البنزين كوقود في المحركات حيث البنزين لا يسطتيع الاشتعال مع ضغط و حجم المحركات التي بها شمعه احتراق،
و السلوب الثاني و هو عن طريق الضغط حيث يستخدم كوقود في هذه المحركات السولار و كي نكون اكثر دقه محركات الديزل علي وجه الخصوص، حيث ان السولار يعرض لضغط عالي يودي الي الاحتراق بدون الحاجه الي شراره لاتمام الحريق.[3]
2.5 عدد السلندرات و طريقه ترتيبهم
هناك محركات تعمل بسلندر واحد و ايضا قد يصل ان هناك محركات لديها 18 سلندر ، وهذا ما جعل وجوب ترتيب هذه السلندرات باساليب مختلفه لتقليل حجم الكحرك و توزيع الاحمال علي العمود الدوار الذي ينقل الحركه وعدم كسره وتحسين الكفاءه.
السلندرات كخط واحد : السلندرات في خط مستقيم ، واحد خلف الآخر على طول العمود المرفق ، يمكن أن تتكون من 2 إلى 11 اسطوانة أو ربما أكثر، لكن محركات ذات أربع أسطوانات على الخط شائعة جدًا في تطبيقات السيارات وغيرها.
السلندرات علي شكل حرف v : صفان من الاسطوانات بزاوية مع بعضهما البعض على طول واحد العمود المرفق، ويمكن أن تكون الزاوية بين صفي الأسطوانات في أي مكان من 15 درجة إلى 120 درجة ، مع 60 درجة الي 90 درجة شائعة ، محركات V لها أرقام زوجية ، وعدد الاسطوانات من 2 إلى 20 أو أكثر. V6s و V8s شائعة لمحركات السيارات.
السلندرات علي شكل حرف w : مثل محرك V باستثناء ثلاثة صفوف من الأسطوانات على نفس العمود المرفق ، وليست شائعة ، ولكن تم تطوير بعضها للسباقات السيارات الحديثة والتاريخية. عادة 12 اسطوانة بحوالي 60 درجة زاوية بين كل صف.
السلندرات علي شكل دائري : محرك مع مكابس موضوعة في مستوى دائري حولها العمود المرفق المركزي مع قضبان التوصيل من المكابس متصلة بقضيب رئيسي متصل بدوره بالعمود المرفقي ، بنك الاسطوانات على محرك شعاعي دائمًا عدد فردي من الأسطوانات يتراوح من 3 إلى 13 أو أكثر، تعمل على دورة رباعية الأشواط ، كل أسطوانة لها شوط احتراق و والاخري شوط سحب و هكذا بينما يدور العمود المرفقي ، مما يعطي سلاسة عملية ،و تستخدم العديد من الطائرات المتوسطة والكبيرة الحجم التي تعمل بالمروحة محركات شعاعية. بالنسبة للطائرات الكبيرة ، يوجد بنكان أو أكثر من الأسطوانات مثبتة معًا.[3]
2.6 اسلوب التبريد
هناك اسلوبان في التبريد تبريد باستخدام الهواء ليس شائع كثيرا الاستخدام في السيارات لكن بعضها يعمل بالتبريد الهوائي و بعض طائرات، ان مبدا العمل يكون علي اساس وجود تيار هواء مستمر لتبريد السطح الساخن عن طريق المراوح التي تجبر الهواء في الدخول للسطح الساخن عن طريق مجاري هوائيه و يكون بجانب السطح الساخن زعانف لزياده السطح المعرض للهواء لذياده كفائه التبريد، اما الاسلوب الثاني الاكثر كفائتا و شمولا هو التبريد بالماء عن طريق مضخه ماء تضخ الماء من تانك الماء عن طريق مجاري مائيه لتبريد السطح الساخن.
2.7 اساليب اخري مختلفه لتصنيف المحركات
طريقه سحب الهواء داخل غرفه الحريق : اما طريقه طبيعيه في سحب الهواء عن طريق فرق الضغط وهو شائع في محركات كثيره ، و اما عن طريق سحب الهواء بمضخه هواء هذا موجود في المحركات ذات القدره العاليه و التي تحتاج هواء عالي داخل غرفه الحريق .
حجم المحرك : حيث المحركات الصغيره تكون للسيارات و ماكينات الصغيره وكلما كبر الحجم كلما ذادت القدره كما في محركات الطائرات و السفن ويوصف بالحجم ك cc 1600 ، cc2000 اي حجم غرفه الحريق
القدره و عدد اللفات : اي قدره المحرك بالحصان و عدد لفات المحرك يحدد لي ما هو الطبيق او نوع هذا المحرك المحركات الصغيره تعمل للسيارات و الماكينات الصغيره و التي لها قدره بالحصان اكبر للسفن والطائرات .
المراجع
[3] “Chapter 1 Introduction1-3 ENGINE CLASSIFICATIONS” PDF link: https://www.philadelphia.edu.jo/academics/laithb/uploads/Chapter%201%20Introduction%20IC%20engines.pdf