كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط  

محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط هو هو أحد أنواع محركات الاحتراق الداخلي الشائعة جدًا، توفر المحركات رباعية الأشواط توزاناً جيداً بين القوة والكفاءة التشغيلية العالية، وفي خلال الأسطر القليلة القادمة سوف نوضح لكم كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط.

كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط

كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط

في المقالة السابقة، ناقشنا موضوع مهم وهو "مميزات محركات الاحتراق الداخلي"، لذلك في هذه المقالة، سنناقش بشكل أساسي الموضوع الأهم وهو كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط.

طريقة عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط الذي يعمل بالبنزين

يتم خلط الوقود السائل بالهواء ويتم ذلك بإستخدام المغذي (الكاربراتير)، وعن طريق صمام (يسمي بصمام السحب) يدخل هذا الخليط إلي الأسطوانات نتيجة لتحرك المكبس لأسفل.

ويكون متواجد هذا الخليط أعلي تاج المكبس ثم تأتي شرارة من شمعات الاحتراق (البوجيهات) تؤدي لاحتراق الخليط.

والغازت الناتجة عن الاحتراق تُجبر كل كباس داخل إسطوانته علي التحرك لأسفل، وبالتالي يضغط علي عمود المرفق (عمود الكرنك) ناقلاً إليه الحركة عن طريقة ذراع التوصيل.

ونتيجة للعملية السابقة تتحول الحركة الترددية للمكبس (البستم piston) إلي حركة دورانية عند عمود المرفق، ثم تنقل هذه الحركة إلي باقي أجزاء السيارة.

ويدخل الخليط عن طريق صمام السحب، ويخرج العادم عن طريق صمام العادم.

حيث يتم التحكم في الصمامات عن طريق عمود الكامات (الحدبات) الموجودة عادة في كتلة الاسطوانات أو أعلي رأس الأسطوانة.

هذه كانت طريقة عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط، ولكن للتبسيط الأكثر يعمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط عن طريق أربع أشواط هم:

1. شوط السحب
2. شوط الضغط 
3. شوط الاشتعال أو الفعال أو القدرة أو الطاقة
4. شوط العادم

وسوف نشرح كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الاشواط عن طريق ترتيب الأشواط في المحرك. 

ترتيب الأشواط في المحرك - كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط الذي يعمل بالبنزين

هناك أربعة أشواط يجب أن يقوم بها المحرك حتي يعمل وهذه الأشواط هي:

شرح شوط السحب

في شوط السحب يكون صمام السحب مفتوح، ويسحب الوقود والهواء عبر الصمام إلى غرفة الاحتراق بالأسطوانة من. 

بينما يكون صمام العادم مغلق وشمعة الأحتراق تكون تستعد لإطلاق الشرارة الكهربائية. 

في نهاية شوط السحب، يكون المكبس قد وصل إلي الأسفل (النقطة الميتة السفلي).

وتمتلئ الأسطوانة وغرفة الاحتراق بخليط الوقود والهواء منخفض الضغط ، وعندما يبدأ المكبس في التحرك إلى الأعلي، يتم إغلاق صمام السحب.

شرح شوط الضغط

في شوط الضغط يُغلق كل من صمام السحب وصمام العادم تشكل مجموعة الأسطوانة وغرفة الاحتراق وعاءاً مغلقاً تماماً الذي يحتوي على خليط الوقود والهواء. 

عندما يتم دفع المكبس إلى الأعلي، يرتفع ضغط الخليط المكون من الوقود والهواء.

أثناء شوط الضغط وتحرك المكبس إلي أعلي، لا يتم نقل مع انخفاض الحجم بسبب حركة المكبس، يزداد الضغط داخل الوعاء المغلق.

والغرض في شوط الضغط هو إرتفاع الإثارة للخليط وإرتفاع درجة حرارته وضغطه حيث يكون مهيئ للإنفجار.

شرح شوط الإشتعال

في بداية الإشتعال (أو شوط الإنفجار - أو القدرة - أو الفعال - الطاقة)، تكون شمعة الاحتراق(البوجيه) جاهزة لإطلاق الشرارة في توقيت محدد مسبقاً. 

حيث ينتج عن فتح شمعة الاحتراق لإحداث شرارة في غرفة الاحتراق تؤدي إلى اشتعال خليط الوقود والهواء. 

يؤدي الاحتراق السريع للوقود إلى إطلاق حرارة وينتج عن ذلك غازات عادمة في غرفة الاحتراق.

نظرًا لأن صمامات السحب والعادم مغلقة في شوط الإشتعال، فإن احتراق الوقود يحدث في وعاء مغلق تماماً حيث يكون ضيق جداً (وحجم ثابت تقريباً). 

يزيد الاحتراق من درجة حرارة غازات العادم وأي هواء متبقي في غرفة الاحتراق وغرفة الاحتراق نفسها. 

من قانون الغاز المثالي، تؤدي زيادة درجة حرارة الغازات أيضاً إلى زيادة الضغط في غرفة الاحتراق. 

يؤدي الضغط المرتفع للغازات التي تكون علي تاج المكبس إلى تحرك المكبس إلى الأسفل مما يؤدي إلى بدء شوط الطاقة وهذا الشوط هو الذي يستفاد منه محرك السيارة.

على عكس شوط الضغط، تعمل الغازات الساخنة على المكبس أثناء شوط الطاقة علي إنتاج ضغط عالي وقوة كبيرة جداً. 

حيث تنتقل القوة الواقعة على المكبس بواسطة ذراع التوصيل إلى عمود المرفق، حيث يتم تحويل الحركة الترددي للمكبس إلى حركة دورانية للعمود المرفقي.

شرح شوط العادم

في نهاية شوط الإشتعال، يصل المكبس إلي أسفل.

مع تحرك المكبس لأعلي ينخفض ​​ضغط ودرجة حرارة الغازات.

وأثناء صعود المكبس لأعلي يتم فتح صمام العادم عن طريق الضغط على الأذرع المتأرجحة لبدء خروج العادم.

الغرض من شوط العادم هو تنظيف أسطوانة من العادم الناتج عن عملية الإحتراق استعداداً لدورة رباعية أخرى. 

عندما يبدأ شوط العادم، تمتلئ الأسطوانة وغرفة الاحتراق بالغازات العادمة كما ذكرنا سابقاً عند ضغط منخفض.

ولأن صمام العادم مفتوح، يتم دفع غاز العادم عبر الصمام ويخرج من المحرك.

في نهاية شوط العادم، يتم إغلاق صمام العادم ويبدأ المحرك بدورة جديدة تبدأ بشوط السحب.

بعد شرح ترتيب الأشواط في المحرك أو كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط يجب أن تكون الآن قادراً على فهم أشواط المحرك الأربعة ومن خلال الصورة الموجودة أعلي هذه المقالة يمكنك فهم فكرة عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط. 

سوف نجد أن العمود المرفقي يقوم بدورتين ودورة واحدة لعمود الكامات والمكبس يقوم بأربع دورات خلال ال 4 أشواط.

حيث تتم كل هذه الدورات بتوقيت معين ومحدد مسبقاً.

سنجد أنه في التشغيل الحقيقي للمحرك، لا يستطيع شوط العادم دفع كل العادم خارج الاسطوانة بل يتبقي جزء من هذه الغازات داخل الأسطوانة، لذلك لا يعمل المحرك الحقيقي بنفس أداء المحرك المثالي الموصوف في الصورة المتواجدة أعلي هذه المقالة. 

تعمل محركات السيارات الحديثة على ضبط نسبة الوقود إلي الهواء باستخدام حاقنات الوقود التي يتم التحكم فيها بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية بالسيارة للحفاظ على الأداء الجيد والكفاءة التشغيلية. 

شرح محرك الديزل رباعي الأشواط  - كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط الذي يعمل بالديزل

شرح محرك الديزل رباعي الأشواط

محرك الديزل لا يختلف كثيراً عن محرك البنزين في طريقة العمل.

يتم حرق الخليط في محرك الديزل ذاتياً نتيجة الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، بينما في محرك البنزين عن طريق شمعة الاحتراق.

ولكي يعمل محرك الديزل يجب أن يقوم بعمل أربع أشوط مثل محرك البنزين وهذه الأشواط هي:

شرح الشوط الأول (السحب) في محرك الديزل

يتم سحب الهواء إلى داخل غرفة الاحتراق عبر صمام السحب والذي يكون في هذا الشوط مفتوح وصمام العادم مغلق وعند نهاية شوط السحب في محرك الديزل يكون المكبس قد وصل إلي لأسفل.

شرح الشوط الثاني (الضغط) في محرك الديزل

يكون الصمامان مغلقان ويتحرك المكبس من أسفل لأعلي ضاغطاً الهواء الموجود أعلي رأس المكبس.

ويبلغ مقدر الضغط في هذا الوضع (1 : 22) بار كحد أقصي، وتكون درجة الحرارة (800) درجة مئوية.

شوط الثالث (الإشتعال) في محرك الديزل

هذا الشوط هو الذي يستفاد فيه من المحرك حيث يكون المكبس في وضع (ن . م . ع) والصمامان مغلقان فيتم حقن كمية وقود ديزل بواسطة الحاقن (الرشاش).

وتكون كمية الوقود هذه محددة مسبقاً وبسبب الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية يشتعل الوقود ذاتياً، وذاك سيسبب ضغط عالي علي رأس المكبس.

شرح الشوط الرابع (العادم) في محرك الديزل

يتحرك المكبس من أسفل لأعلي طارداً أمامه الغازات العادمة الناتجة من عملية الإحتراق، فتخرج هذه الغازات من صمام العادم الذي يكون في هذا الشوط مفتوح بينما يكون صمام السحب مغلق.

وهذا كان كل ما يخص كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط وشرحنا الطريقة بالصور للتوضيح الأكثر، بالإضافة إلي شرح محرك الديزل رباعي الأشواط.

الآن وبعد أن تعرفنا علي طريقة عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط سوف نتطرق إلي شرح النوع الثاني من المحركات حسب عدد الدورات محرك الاحتراق الداخلي ثنائي الأشواط.

شرح محرك ثنائي الأشواط

المحرك ثنائي الاشواط هو نوع من محركات الاحتراق الداخلي التي تكمل دورة طاقة من دورة واحدة لعمود المرفق (حركات لأعلى ولأسفل).

يقوم المحرك ثنائي الأشواط بإتمام الدورة (السحب و الضغط والإشتعال و العادم) خلال لفة واحدة لعمود المرفق أي أن يعطي المحرك ثنائي الأشواط شوط قدرة لكل لفة من عمود المرفق.

وتتم العملية السابقة عن طريقة إلغاء استخدام الصمامات الموجودة بإسطوانة محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط.

وتم إستبدال الصمامات في محرك ثنانئ الأشواط بفتحات موجودة بجدار الأسطوانة.

والغرض من هذه الفتحات هو دخول وخروج الشحنة (الوقود والهواء) ويتم التحكم في الفتحات هذه عن طريق المكبس أثناء حركته الترددية (لأعلي ولأسفل).

شرح الدورة الثنائية لمحركات البنزين - دورة المحرك الثنائي الأشواط

دورة المحرك ثنائي الأشواط (مصدر الصورة)

تتكون الدورة الرباعية لمحرك احتراق داخلي من أربعة أشواط سحب وضغط وإشعال وعادم.

يقوم المحرك ثنائي الشوط بتنفيذ جميع الخطوات نفسها (السحب ، الضغط ، الإشتعال ، العادم) ولكن بدورتين مكبس فقط. 

تتكون الدورة الثنائية لمحركات البنزين من شوطين فقط أحدهما يسمي بشوط الهبوط والآخر يسمي بشوط الصعود.

شرح شوط الهبوط - شرح الدورة الثنائية لمحركات البنزين

ويحدث فيه كلاً من (الإشتعال - العادم) عندما تحدث الشرارة الكهربائية يشتعل الوقود وتتمدد الغازات دافعة المكبس لأسفل (عمل شغل القدرة).

وأثناء الهبوط يكشف عن فتحة العادم الموجودة في جدار الأسطوانة فتندفع غازات العادم مهنا وبسرعة عالية جداً، ومع استمرار نزول المكبس يكشف عن فتحة تحويل الشحنة من علبة المرفق لأعلي المكبس.

شرح شوط الصعود - شرح الدورة الثنائية لمحركات البنزين

ويحدث فيه كلاً من (السحب - الضغط) فعندما يصعد المكبس يكشف عن فتحة دخول الشحنة الجديدة إلي علبة المرفق فتتدخل الشحنة من خلال هذه الفتحة(عمل شوط السحب).

ومع استمرار الصعود يضغط الشحنة التي كانت إنتقلت من علبة المرفق إلي أعلي المكبس.

ما الفرق بين محرك 4 Stroke and 2 stroke - الفرق بين محرك ثنائي الأشواط ورباعي الأشواط

الفرق بين محركات 4 Stroke و 2 Stroke، يوجد اختلافات عدة بين محرك ثنائي الأشواط ورباعي الأشواط.

تختلف المحركات ثنائية الأشواط عن رباعية الأشواط في ستة مجالات رئيسية:

• في محركات ثنائية الأشواط لا يستخدمون الصمامات.
• في محرك الاحتراق الداخلي ثنائي الأشواط يكون عزم دوران عالي، بينما في محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط يكون عزم دوران أقل.
• يعمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط عن طريق 4 أشواط بينما يعمل محرك الاحتراق الداخلي ثنائي الأشواط عن طريق 2 شطوين فقط.
• نسبة القوة إلى الوزن في المحرك الثنائي تكون نسبة القوة إلى الوزن أكبر، بينما في محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط نسبة القوة إلى الوزن أقل.
• يحتاج محرك ثنائي الأشواط إلى المزيد من زيت التشحيم بسبب احتراق الزيت بالوقود، بينما في محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط يحتاج إلى زيت تشحيم أقل.
• على عكس المحركات رباعية الأشواط، المحرك الثنائي الأشواط لا يحتوي علي غرفتين خاصتين لزيت المحرك والوقود، يتم خلط كلاهما في حجرة واحدة بالكمية المحددة المقابلة.

عيوب محرك ثنائي الأشواط 

يشيع استخدام المحركات ثنائية الأشواط في الدراجات البخارية والمحركات الصغيرة ولا تستخدم في السيارات للأسباب والعيوب الآتية:

• تنتج ملوثات عادم عالية
• لها قدرة منخفضة عند السرعات البطئية 
• تحتاج صيانة أكثر من المحركات رباعية الأشواط
• لها استهلاك عالي للوقود

الخاتمة: كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط

معظم المركبات الحديثة التي تعمل بالاحتراق الداخلي هي 4 أشواط ، تعمل إما بالبنزين أو بوقود الديزل.

محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط هو نوع شائع جداً لمحرك الاحتراق الداخلي.

معظم المركبات الحديثة التي تعمل بالاحتراق الداخلي هي أربع أشواط ، تعمل إما بالبنزين أو بوقود الديزل. 

أثناء تشغيل المحرك، تمر المكابس بأربعة أشواط لتحقيق كل دورة طاقة الذي يستفاد فيها من المحرك، حيث يُعرف الشوط هو حركة المكبس لأعلى أو لأسفل.

تستخدم محركات الاحتراق الداخلي رباعية الأشواط على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم للعديد من المجالات تستخدم في مركبات مختلفة مثل الحافلات والشاحنات والشاحنات الصغيرة والدراجات النارية وما إلى ذلك. 

وقد قدمنا لكم كل المعلومات التي تريدونها عن كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط.

قمنا بشرح محرك الديزل رباعي الأشواط، وشرحنا لكم محرك ثنائي الأشواط، وما هي عيوبه والفرق بينه وبين محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط ؛ نتمني لكم قراءة ممتعة.

وبذلك لقد واصلنا إلي نهاية مقال اليوم، نأمل أن تكون قد وجد ما تبحث عنه "كيفية عمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط" فإذا فعلت ذلك فقم بمشاركة الامقال مع الأصحاب والأقارب، حتي يستفيدو.