كل ما تود معرفته عن محرك السيارة والتيربو : اقرأ

جدول المحتويات

محرك السيارة

المحرك عبارة عن آلة تقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية عن طريق حرق خليط الوقود والهواء داخل غرفة الاحتراق الداخلي، ما يساعد على توليد الطاقة اللازمة لتحريك أجزاء المحرك وتشغيل السيارة، وعليه يعتبر محرك السيارة الجزء الأساسي الذي تعتمد عليه كافة العمليات في السيارة، ويعتبره المختصون روح السيارة، وبدونه تتحول السيارة إلى قطعة حديد ليس لها أي أهمية.

آلية عمل محرك السيارة

السحب: في هذه المرحلة يتحرك المكبس من أعلى نقطة ممكنة إلى أسفل، مما يساعد على فتح الصمامات والسماح بدخول خليط الوقود والهواء اللازم لعملية الاحتراق الداخلي وتشغيل المحرك.
الضغط: بعد إدخال كمية من خليط الوقود والهواء، يبدأ المكبس في التحرك لأعلى مع إغلاق صمامي العادم و السحب، مما يترتب عليه زيادة الضغط داخل الاسطوانة بصورة كبيرة تساعد على جعل عملية الاحتراق الداخلي أكثر كفاءة.
الاحتراق: بعد وصول خليط الوقود والهواء إلى أعلى ضغط ممكن، يتم إطلاق شرارة كهربائية لإشعال الخليط، مما يترتب عليه ارتفاع درجة الحرارة والضغط بصورة كبيرة تؤدي إلى تحرك المكبس إلى أسفل.
إخراج العادم: بعد وصول المكبس إلى أدنى نقطة ممكنة، يتم فتح الصمامات الخاصة بالعادم لطرد نواتج الاحتراق.

أنواع المحركات

المحركات الكهربائية

يتضمن المحرّك الكهربائيّ على مغناطيس ثابت وموصل متحرّك يتحوّل إلى مغناطيس أثناء مرور التيّار الكهربائيّ من خلاله ويسمى بالعضو الدوّار؛ إذ تتشكل الحركة في المحرّك الكهربائيّ من خلال قوّة التنافر أو التجاذب التي تؤدي إلى دوران العضو الدوّار، كما يتمّ ربط هذه المحرّكات ببطاريّات الليثيوم القابلة للشحن من أجل تزويدها بالطاقة الكهربائيّة اللازمة، وتتصل بدوّاسة تتكون من مقاومة كهربائيّة تُرسل إشارة تتناسب مع مقدار الضغط عليها من قبل السائق للحصول على السرعة المطلوبة، ويتميّز هذا النوع من المحركّات بالعديد من الميّزات مثل:

صديقة للبيئة إذ لا ينبعث منها أي من المواد الملوّثة للبيئة.
اقتصادية بشكل كبير مقارنةًً بالسيارات الأخرى.
ذات عزم قوي، ولكنّ معظم السيارات ذات المحرّك الكهربائي لا تتمكّن من قطع مسافة كبيرة خلال الشحنة الواحدة، بالإضافة إلى أنها ذات تكلفة مرتفعة نسبياً.

محركات الاحتراق الداخلي

محرك ثنائي الأشواط: يتميّز هذا المحرّك بمقدار القدرة التي يقوم بتوليدها مقارنةً بالمحرّكات رباعيّة الأشواط؛ إذ يستطيع المحرّك توليد قوة تفوق المحرّك رباعي الأشواط بمقدار 1.6 مرّة، إلّا أنه لم يعد في حيز الاستعمال في السيارات منذ عام 1991 من أجل التلوّث البيئيّ الذي يتسبب به، وسبب تسميته بالمحرك ثنائي الأشواط يعود إلى طبيعة عمله التي تعتمد على شوطين يدور عمود الكرنك خلالهما مرة واحدة؛ الشوط الأول منهما إلى الأسفل وتُكسح فيه الغازات إلى الخارج، والشوط الثاني إلى الأعلى وظيفته طرد العادم وأخذ شحنة جديدة، تتلوها عمليّة الانضغاط، وبعدها يحدث الاشتعال.
محرك رباعي الأشواط: هو أحد محرّكات الاحتراق الداخلي التي تتكوّن دورتها من خلال أربعة أشواط؛ في الشوط الأول يُحرك المكبس من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السفلى وصمّام الدخول مفتوح؛ فيدخل الهواء أو خليط الهواء والوقود إلى الأسطوانة، وفي الشوط الثاني يعود المكبس إلى النقطة الميتة العليا وصمّام الدخول في وضع الإغلاق؛ فينضغط هذا الخليط الذي دخل في الشوط الأول، وفي الشوط الثالث يشتعل الخليط من خلال الشرارة في محرّكات البنزين، ومن خلال حقن الوقود في الهواء المضغوط في محرّكات الديزل يشتعل ذاتياً وذلك قبل وصول المكبس إلى النقطة الميتة العليا، ثم يتحرّك المكبس إلى النقطة الميتة السفلى بسبب الضغط الناتج عن الاحتراق؛ ويسمى هذا الشوط بشوط الاحتراق، وبعدها يتحرك المكبس إلى النقطة الميتة العليا في الشوط الأخير وصمّام العادم مفتوح فتخرج نواتج الاحتراق إلى العادم.

محركات الغاز الطبيعي

يحتاج هذا النوع من المحرّكات للغاز الطبيعي ليعمل، إذ يعبّأ الغاز من خلال الخزّان أو أسطوانة الغاز التي تكون موجودة في الجزء الخلفي من السيّارة، كما يرتبط مصدر الغاز بصمّام للإغلاق في حالة عمل الصيانة أو غيرها، وهو مرتبط أيضاً بنظام لتنظيم ضغط الغاز بما يتناسب مع نظام حقن الوقود في محرّكات الاحتراق الداخلي؛ حيث يعتبر هذا النوع من المحرّكات أحد محركات الاحتراق الداخلي.

محركات الهايبرد

يحتوي نظام الهايبرد على محركين؛ أحدهما محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل إما بالبنزين أو الديزل، والآخر محرك كهربائي، وهما محركان متصلان مع بعضهما البعض ويكمل كل منهما الآخر، إلا أنهما يعملان بشكلٍ متناوب، بمعنى أنه عند تشغيل السيارة والسير لمسافات قصيرة بسرعة منخفضة أو عند السير في الطرق المزدحمة تعمل السيارة بواسطة المحرك الكهربائي إلى أن تنفذ طاقته، ليتم بعدها الاعتماد على محرك الاحتراق الداخلي الذي لا يختلف عن المحركات الموجودة في السيارات العادية، وفي هذه الأثناء يقوم المحول الكهربائي المعروف بإسم الدينامو بنقل جزء من الطاقة الحركية التي ينتجها محرك الاحتراق الداخلي ليتم تخزينه على شكل طاقة كهربائية في بطاريات المحرك الكهربائي، الذي يعود للعمل في السرعات المتوسطة والصغيرة، وتتم عملية التناوب بين المحركين مراراً وتكراراً؛ مما يقلل من استهلاك الوقود، إلا أنه في بعض الحالات النادرة تقوم السيارة بتشغيل المحركين معاً، وهي الحالات التي تتطلب عزماً مرتفعاً مثل صعود المنحدرات والتسارع الكبير.

اقرأ أيضاً: سيارة جيمس اكاديا 2019

أجزاء محرك السيارة

الاسطوانة: يطلق عليها أيضًا اسم السلندرات، وتعتبر أهم أجزاء المحرك فهي تعتبر بمثابة غرفة الاحتراق، إذ تعمل على توليد الحرارة من خلال تحرك المكبس بداخلها، وعادةً تُصنع من الألومنيوم، أو الحديد الزهر لتحمّل درجات الحرارة العالية، وتختلف السيارات في عدد الاسطوانات وتحتوي السيارات المُتداولة على 4 أو 6 أو 8 اسطوانات، ويؤثر عدد الاسطوانات على كفاءة المحرك وسرعته وسعر السيارة، ويمكن معرفة سعة الاسطوانة أو السلندر من خلال معرفة مساحة المقطع لها وضربه بالمسافة التي يتحركها المكبس داخل الاسطوانة، ثم ضرب عدد الاسطوانات في سعة الاسطوانة الواحدة لمعرفة سعة المحرك بالكلية، ويجدر الذكر أنّ جدران الاسطوانات قد تصاب بالتلف في حالة عدم تزييتها جيدًّا، وذلك بسبب الاحتكاك بين المكبس وجدران الاسطوانة أو السلندر.
رأس الاسطوانة: هو الجزء المثبت هو عبارة عن جزء يتم تثبيته أعلى هيكل الاسطوانة، إذ تشكّل مع الجزء العلوي من الاسطوانة غرفة الاحتراق الداخلي، وفي بعض السيارات يكون هيكل ورأس الاسطوانة جزء واحد.
المكابس: يكون على شكل قرص يوجد داخل السلندر أو الاسطوانة، ويتحرّك حركة تردّديّة لأعلى وأسفل، ويقوم بالعديد من الوظائف من أهمها:
- يحول الطاقة الحراريّة إلى طاقة ميكانيكيّة ومنها إلى طاقة حركيّة.
- ينقل الحرارة الزائدة من داخل المحرّك إلى الجزء الخارجي من جسم المحرّك.
- يطرد نواتج الاحتراق إلى خارج المحرك أثناء ارتفاعها إلى أعلى.
الصمامات: توجد الصمامات داخل اسطوانات المحرك، إذ تضم كل اسطوانةٍ صمامين أو أكثر، الأولى تقوم بإدخال الهواء والوقود إلى المحرك لتبريده، أما الثاني يطرد ناتج الاحتراق من المحرك..
البوجيه: تسمّى علمياً شمعات الاحتراق، وظيفتها توليد شرارة كهربائية لإحداث عملية الاحتراق، ويمكن الاستغناء عنها نتيجة قيام الحرارة المتولدة بشكلٍ كبيرٍ بإطلاق الشرارة تلقائيًّا
المبرد: يعد من أهم الأجزاء اللازمة لاستمرار عمل المحرك جيداً، وهو خليطٌ من الماء والمواد الكيميائية، ويقوم بتبريد المحرك ومساعدة جميع أجزائه بالاحتفاظ بدرجات الحرارة الطبيعية، وعدم الوصول لدرجة حرارةٍ مرتفعةٍ، كي لا يتوقف المحرك عن العمل.
حلقات المكبس: توجد بين الاسطوانة والمكبس، لمنع تسرب الزيت للاسطوانة، أما إذا حدث تسرّب للزيت ووصل الاسطوانة، فيمكن اكتشافه من خلال ملاحظة معدل الزيت الذي يكون ناقص عن الحد اللازم، وهنا على صاحب السيارة تغيير حلقات المكبس لتجنب تلف المحرك
غرفة الزيت: هي وعاء يقوم باستيعاب زيت المحرّك يقلل الاحتكاك بين العديد من أجزاء المحرّك، وبالتالي تقليل تآكل أجزائه، ويعمل أيضاً على تبريد المحرّك وتنظيفه من نواتج عملية الاحتكاك
عمود الكرنك: يوجد أسفل أجزاء المحرّك، ويحافظ على توازن المحرّك نظراً لكونه ثقيلاً، ويعمل على تحويل حركة المكابس التذبذبيّة لأعلى وأسفل إلى حركة دورانيّة لإصدار الشرارة من شمعات الاحتراق، إذ الكويل: يعمل هذا الجزء على تضخيم فرق الجهد القادم من البطاريّة إلى فرق الجهد الذي يلزم لإصدار الشرارة من شمعات الاحتراق، إذ يضخم فرق الجهد من قرابة 12 فولت إلى ما يقارب 25 ألف فولت، ويؤدي تلف هذا الجزء إلى وجود تقطيع في السيارة، كما يؤدي إلى ضغط ملحوظ في عزم السيارة، بالإضافة إلى تأثيره على عملية تشغيل السيارة.
كاسكيت الرأس: يوجد هذا الجزء بين الجزء العلوي والسفلي للمحرّك، ويعمل على منع تسرّب الضغط من المكابس، ويعمل كذلك على عدم اختلاط الموائع التي تدخل إلى المحرّك من زيت وسائل التبريد، وقد يتلف كاسكيت الراس نتيجة تمدد أحد أجزاء المحرّك بسبب ارتفاع درجة حرارة سائل التبريد، وهو ما يسبب اختلاط الماء بالزيت، الأمر الذي يؤدي إلى حدوث أضرار كبيرة في المحرك.
جوانات المحرك: تُصنع الجوانات من الفلين أو المطاط، ومهمتها الأساسية إحكام الإغلاق بين الاسطوانة ورأس الاسطوانة لمنع حدوث أي تسرب خارجي، و أيضاً السيطرة على درجة الحرارة العالية الناتجة عن احتراق الوقود والهواء
ذراع التوصيل: يعتبر بمثابة حلقة الوصل بين عمود الكرنك والمكبس، ويتميز ذراع التوصيل بالصلابة و خفة الوزن

اقرأ أيضاً: سيارة فورد موستنج 2015

طريقة تنظيف محرك السيارة

تعتبر عملية تنظيف محركات السيارات من الأمور المهمة للحفاظ عليها، إذ تحافظ على نشاط السيارة وتُغني عن القيام بعمليات صيانةٍ ميكانيكيةٍ، التي يتسبب فيها تراكم الشحوم والزيوت بالمحرك، وتتم عملية التنظيف من خلال استخدام بعض السوائل المخصصة لهذا الغرض، كما تتم إضافة زيت المحرك لها، وتساعد عملية تنظيف المحرك على رفع ضغط المحرك والتخلص من الشوائب بشكلٍ نهائيٍّ، وخصوصاً الزيوت القديمة المؤكسدة التي تسبب إعاقة حركة الزيت في المحرك، ويجب استخدام مواد تنظيف عالية الجودة وخلطها مع الزيت القديم، لمنع خروج الدخان من العادم بعد الانتهاء من التنظيف.

أعطال محرك السيارة

يحتاج المحرك إلى خليط من الوقود والهواء بنسب معينة للعمل، وبالتالي في حالة نقصان نسبة الوقود، فإن هذا يترتب عليه عدم حدوث عملية الاحتراق، كما أن نقصان كمية الهواء اللازمة للاحتراق نتيجة انسداد منفذ الهواء يترتب عليه عدم عمل المحرك.
في حالة وجود أي شوائب في الوقود، فإن هذا الأمر يترتب عليه عدم اشتعال الخليط.
وجود تسريب في الاسطوانة نتيجة عدم ثبات الحلقات بين الاسطوانة ورأس الاسطوانة يترتب عليه عدم الوصول للضغط المطلوب لتوليد الطاقة اللازمة لتحريك السيارة، وغالباً ما يكون سبب هذا التسريب هو اهتزاز الحلقات المبطنة للاسطوانة نتيجة الحرارة العالية.
في بعض الحالات قد لا تعمل شمعة الاحتراق الداخلي نتيجة وجود كسر فيها، أو قطع في أحد أسلاك التوصيل.

التيربو في المحرك

التيربو أو الشاحن التوربيني هو عبارة عن جهاز يتم إضافته إلى محرك السيارة ويعتبر من أفضل الأجزاء التي اكتشفها خبراء السيارات لزيادة سرعة المركبات، فهو بكل بساطة ضاغط للهواء يعمل بطريقة ميكانيكية من أجل زيادة كمية خليط الوقود والهواء داخل المحرك، كما يتكون من أجزاء مختلفة كل منها له وظائف خاصة، حيث كانت أول تجربة لاستخدام التيربو في سيارات فولفو، ثم أثبت فاعليته بدرجة كبيرة في زيادة سرعة السيارات، حتى دخل في محركات تريلات مرسيدس، وسطحات هيونداي لنقل السيارات، بالإضافة إلى كل سيارات شركة ساب السويدية، وبعض سيارات سيات صغيرة الحجم، وعدد من السيارات الرياضية مثل: Z350، وهوندا بريليود، ولانسر ايفولوشن، وإمبريزا wrx.

آلية عمل التيربو في السيارة

يعد التيربو من أهم القطع التي تزود بها محركات السيارات الحديثة، إذ يعمل على مساعدة محرك السيارة حرق الوقود بشكل أسرع، عن طريق رفع ضغط الهواء الخارج من فلتر السيارة وتبريده بالمبرد، ثم إدخاله بكميات كبيرة إلى غرف الاحتراق في محرك السيارة، إذ يحتوي التيربو على عجلتين، توجد إحداهما بجانب عادم السيارة، والأخرى توجد بالقرب من فتحة الهواء الصافي، وعندما تبدأ عملية حرق الوقود في المحرك، وتنبعث غازات العادم التي تعمل على تحريك وتدوير عجلة التيربو، التي تعمل بدورها على تحريك ريشة الهواء الصافي، وكل ذلك يؤدّي في النهاية إلى زيادة ضغط الهواء داخل المحرّك بالتالي زيادة سرعة السيارة بشكل كبير، قد يصل إلى الضعف أو إلى ثلاثة أضعاف السرعة الفعلية للمحرّك ويعتمد ذلك على نوعية التيربو المستخدم، ومع زيادة كمية الهواء التي تدخل إلى المحرك، ويمكن إضافة كميات أكبر من الوقود من أجل رفع قدرة المحرك وبالتالي زيادة سرعة السيارة.

أنواع التيربو

تيربو سنجل: يوجد هذا النوع في العديد من السيارات لبساطته، ويحتوي على ضاغط توربيني واحد.
باي تيربو: يتميز هذا النوع بوجود ضاغطين توربيني، كما يمكن تقسيمه إلى نوعين، إذ يتكون النوع الأول من قطعتين تيربو متماثلتين بحجم واحد ويعملان في وقت واحد، كما في سيارة أودي، أما النوع الآخر فيتكون من قطعتين تيربو متتابعتين مثل وجوده في سيارة تويوتا سوبرا التي تم إنتاجها بين عامي 1993-2002.
تيربو توِن سكرول: يعمل هذا النوع بنفس طريقة التربو المتتابع، ولكن يختلف عنه بأنه يوجد بضاغط واحد له مدخلين ضيقين ويعملان بنفس مبدأ عمل التيربو على زيادة سرعة المحرك، كما في سيارات بي إم دبليو.
الضاغط التوربيني متغير الجيومترية: (Variable Geometry Turbocharger) أو ما يعرف أيضًا بـ (Variable Nozzle Turbocharger) يعمل هذا النوع أيضًا بنفس طريقة التيربو المتتابع، إلا أنه بدل وجود مداخل منفصلة للغاز العادم في التيربو المتتابع، يوجد فراشات قابلة للميلان داخل هذا الضاغط التوربيني، التي تعمل على زيادة أو تقليل تدفق الدخان الواصل إلى التيربو بالاعتماد على حاجة التيربو، كما أن هذا النوع عالي التكلفة ويوجد في المحركات التي تعمل في الديزل، مثل محركات الشاحنات والآليات الثقيلة.

إيجابيات التيربو

قد تعتبر ميزة عمل التيربو القائمة على هواء العادم إيجابية للغاية فهذه الطاقة الضائعة في الأغلب لا يتم الاستفادة منها بالشكل المطلوب دون وجود التيربو، ويعد وزنه الخفيف وكلفته المنخفضة تقريبًا ميزة تضاف إلى إيجابياته بالمقارنة مع الطرق الأخرى المُكلفة وذات الوزن الثقيل التي تؤدي الغرض ذاته.

سلبيات التيربو

يمكن أن يتسبب التيربو بمشاكل عدة للسيارة وإحدى هذه المشاكل ارتفاع درجة حرارة المحرك نتيجة زيادة نسبة الاحتراق وهذه الزيادة تؤثر سلبًا على عمر المحرك فتنقصه بشكل كبير وفي حالات نادرة قد تؤدي إلى انفجاره، وينصح الخبراء لتجنب هذه المشاكل بإضافة مبرد داخلي في المحرك أو تغيير مكان التيربو، وتُعد الاستجابة البطيئة نسبيا من التيربو عند التغير المفاجئ في كمية الوقود عامل سلبي مقارنة مع غيره من الوسائل الأخرى المتاحة، وتحدث هذه الحالة عند الضغط على دواسة الوقود بشكل مفاجئ و سريع وبسبب آلية عمل التيربو المعتمدة على هواء العادم بشكل مباشر فإنه يتطلب عدة دورات في المحرك حتى تصل استجابة من التيربو وتعد هذه الحالة عامل سلبي بالمقارنة مع الوسائل المتاحة الأخرى.

كيف أعرف أن التيربو يعاني من عطل

الضوضاء: من أهم العلامات التي تدل على خربان التيربو هي إصدار ضوضاء صاخبة أثناء التشغيل، وبالتالي يتوجب على قائد السيارة القيام بفحص التيربو فورًا.
ضعف التسارع: الهدف الأساسي لإضافة التيربو إلى محرك السيارة هو زيادة قوة المحرك، وبالتالي في حالة ملاحظة تأخر استجابة السيارة عند قيام قائد السيارة بزيادة السرعة أو ملاحظة ضعف تسارع السيارة، فهذا يدل على وجود خلل في التيربو.
خروج كمية كبيرة من العوادم وزيادة استهلاك الزيت: في حالة قيام السيارة بطرد كمية غير طبيعية من العوادم أثناء تشغيلها، و استهلاكها لكمية زيت أكبر من المعتادة، فربما يدل هذا على حدوث تسرب زيت داخل التيربو، وبالتالي يتوجب هذا الأمر الفحص الفوري للتيربو.
زيادة استهلاك الوقود: من أهم مزايا التيربو هي التوفير في استهلاك الوقود، وبالتالي عند ملاحظة زيادة استهلاك السيارة للوقود بصورة غير طبيعية، فهذا مؤشر على وجود عيب في التيربو يؤدي إلى تسرب الوقود قبل احتراقه في غرفة الاحتراق الداخلي الخاصة بالمحرك.

أسباب أعطال التيربو

الزيت: يعتمد التيربو بصورة أساسية على الزيت للقيام بمهامه على أكمل وجه، وبالتالي في حال نقصان الزيت عن المستوى المطلوب قد يتأثر أداء التيربو، وفي حالة استخدام نوعية زيت رديئة قد يحدث تراكم بعض الرواسب الكربونية.
الاستخدام المفرط: التيربو مثله مثل أي قطعة من قطع السيارة لها عمر افتراضي، وبالتالي في حالة الاستخدام المكثف للسيارة، فإن هذا الأمر يترتب عليه استهلاك التيربو وظهور بعض العيوب التي تتطلب تغييره.
تراكم الأتربة والشوائب: عند قيام التيربو بسحب الهواء اللازم لزيادة ضغط الهواء داخل غرفة الاحتراق الداخلي الخاصة بالمحرك، فإن هذا الهواء يحتوي على بعض الأتربة والشوائب التي يعمل فلتر الهواء الخاص بالتيربو على حجزها، وبالتالي يجب على قائد السيارة الاهتمام بالتنظيف الدوري للفلتر؛ لأنه في حالة إهماله قد يترتب على ذلك مرور بعض الشوائب إلى داخل المحرك أثناء عمله مما قد يترتب عليه إتلاف بعض أجزاء التيربو.
الشقوق والفراغات: يقوم التيربو بضخ الهواء داخل الإسطوانات الخاصة بالمحرك، وبالتالي في حالة وجود شقوق أو كسور في الحلقات، التي تصل بين ضاغط الهواء والمحرك، يترتب عليها حاجة التيربو للعمل بقوة أكبر للوصول لضغط الهواء المطلوب.
إيقاف المحرك بصورة مباشرة: هي من الأخطاء الشائعة التي يقع فيها الكثير من مستخدمي السيارات ذات محرك التيربو، فبعد قيادة السيارة لفترة طويلة، يجب على السائق ألا يقوم بإيقاف المحرك بصورة مباشرة، وذلك لأن الإيقاف المفاجئ للمحرك يترتب عليه إيقاف تدفق الزيت اللازم لتعافي التيربو من المجهود الزائد، وبالتالي يجب عليه تشغيل وضع الخمول لمدة دقيقة أو أكثر قبل القيام بإغلاق المحرك لحماية التيربو من التلف.