المحامل في محركات الاحتراق الداخلي
محرك الاحتراق الداخلي
محرك الاحتراق الداخلي عبارة عن جهاز يحول طاقة احتراق خليط الوقود والهواء داخل غرفة الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية.
محرك الاحتراق الداخلي الترددي هو محرك تحدث فيه عملية الاحتراق داخل أسطوانة مجهزة بمكبس مدفوع بضغط غازات الاحتراق. تنتقل قوة ضغط الغاز إلى العمود المرفقي المرتبط بالمكبس عن طريق قضيب توصيل. مثل هذا الجهاز الميكانيكي الذي يسمى آلية الكرنك يحول الحركة الخطية المتناوبة للمكبس إلى دوران العمود.
المحركات الترددية هي أكثر أنواع محركات الاحتراق الداخلي شيوعًا.
يقدم الشكل أدناه مخططًا لمحرك احتراق تبادلي رباعي الأشواط.
يتكون المحرك من أربع أسطوانات في مراحل مختلفة من دورة المحرك (السحب والضغط والتمدد والعادم). تحتوي كل أسطوانة على صمامات مدخل وعادم ، يتم التحكم في فتحها وإغلاقها بواسطة آلية الكامة.
يتم ربط كل مكبس بمسمار العمود المرفقي من خلال قضيب التوصيل. دورة رباعية الأشواط:
- المدخول : صمام السحب مفتوح. يتحرك المكبس لأسفل من أعلى مركز ميت (TDC) إلى أسفل مركز الميت (BDC) ويمتص خليط الوقود والهواء في الأسطوانة.
- الضغط : كلا الصمامين مغلقان. يتحرك المكبس من BDC باتجاه TDC لضغط خليط الوقود والهواء الغازي. يتسبب الضغط في زيادة ضغط ودرجة حرارة الغاز في الاسطوانة. عندما يصل العمود المرفقي إلى زاوية ما قبل TDC ، يشتعل خليط الوقود والهواء ويبدأ احتراق الوقود. يزيد الاحتراق من ضغط الغاز ودرجة الحرارة. في محركات البنزين (البنزين) يكون الاشتعال نتيجة شرارة ناتجة عن شمعة الإشعال. تسمى المحركات من هذا النوع محركات Spark Ignition (SI) . في محركات الديزل يتم إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة حرارة العدادات المضغوطة. المحركات من هذا النوع تسمى محركات الاشتعال بالضغط (CI) .
- الطاقة (التمدد) : كلا الصمامين مغلقان. ينتقل المكبس من TDC إلى BDC تحت الضغط العالي للغازات الساخنة المحترقة. تنتقل قوة الغازات إلى العمود المرفقي من خلال قضيب التوصيل. ينفتح صمام العادم قبل وصول المكبس إلى المركز الميت السفلي.
- العادم : صمام العادم مفتوح. يتحرك المكبس باتجاه TDC لإخراج غازات الاحتراق من الاسطوانة. عندما يصل إلى TDC ، ينغلق صمام العادم ويفتح صمام السحب - تعود الدورة إلى حالتها الأولية.
وظائف المحامل في محركات الاحتراق الداخلي
المحمل هو جهاز يدعم عنصرًا ميكانيكيًا ويوفر حركته نسبيًا لعنصر آخر بأقل قدر من فقدان الطاقة.تم تجهيز المكونات الدوارة لمحركات الاحتراق الداخلي بمحامل انزلاقية من النوع الكمي.
تتميز المحركات الترددية بدورة تحميل أجزائها بما في ذلك المحامل. هذا النوع من الأحمال ناتج عن الضغط المتناوب لغازات الاحتراق في الاسطوانات.
لا يمكن للمحامل الدوارة ، التي ينتقل فيها الحمل بواسطة بكرات (كرات) إلى مساحة صغيرة نسبيًا من سطح الحلقة ، أن تتحمل ظروف التحميل لمحركات الاحتراق الداخلي.
فقط المحامل المنزلقة التي توفر توزيعًا للحمل المطبق على مساحة واسعة نسبيًا قد تعمل في محركات الاحتراق الداخلي.
المحامل المنزلقة المستخدمة في محركات الاحتراق الداخلي:
- تدعم محامل العمود المرفقي العمود المرفقي الذي يوفر دورانه تحت قوى القصور الذاتي الناتجة عن أجزاء العمود وقوى التأرجح المنقولة بواسطة قضبان التوصيل. يتم تثبيت المحامل الرئيسية في علبة المرافق. يتكون المحمل الرئيسي من جزأين: علوي وسفلي. عادةً ما يحتوي الجزء العلوي من المحمل الرئيسي على أخدود زيت على السطح الداخلي. يحتوي المحمل الرئيسي على فتحة لتمرير الزيت إلى فتحات التغذية في العمود المرفقي. قد تحتوي بعض المحامل الرئيسية على عناصر تحمل دفع تدعم الأحمال المحورية وتمنع الحركات على طول محور العمود المرفقي. المحامل الرئيسية من هذا النوع تسمى محامل الفلنجات الرئيسية .
- توفر محامل قضيب التوصيل حركة دورانية لمسمار الكرنك داخل قضيب التوصيل ، والذي ينقل أحمال ركوب الدراجات المطبقة على المكبس. يتم تثبيت محامل قضيب التوصيل في الطرف الكبير لقضيب التوصيل. يتكون المحمل بشكل عام من جزأين (قابلين للتبديل بشكل عام).
- توفر شجيرات النهاية الصغيرة حركة نسبية للمكبس نسبيًا لقضيب التوصيل المرتبط بالمكبس بواسطة دبوس المكبس (دبوس gudgeon). يتم تثبيت شجيرات النهاية في الطرف الصغير لقضيب التوصيل. يتم تحميل شجيرات النهاية الصغيرة بالدوران بواسطة المكبس الذي يتم دفعه بواسطة الضغط المتناوب لغازات الاحتراق.
- تدعم محامل عمود الكامات عمود الكامات وتوفر دورانه.
تزييت المحامل في محرك الاحتراق الداخلي
فيما يلي أغراض تزييت محامل المحرك:
- انخفاض كبير في معامل الاحتكاك ؛
- استخلاص الحرارة الناتجة عن الاحتكاك ؛
- إزالة الجسيمات الغريبة من أسطح الاحتكاك.
تعمل محامل المحرك بشكل عام في الأنظمة الهيدروديناميكية للاحتكاك.
يشير الاحتكاك الهيدروديناميكي إلى وجود تشحيم مستمر بين المحمل وأسطح الجريدة المسننه ( محمل الجريدة الهيدروديناميكية ).
يعد الإمداد المستمر لمادة التشحيم (الزيت) بكميات كافية أمرًا ضروريًا للعمل العادي لمحامل المحرك.
يتم توفير تزييت المحامل بواسطة نظام التزييت.
عوامل المحرك التي تحدد الحمل المطبق على المحمل هي كما يلي:
- نسبة الضغط . كلما ارتفع مستوى CR ، زاد ضغط الغاز في TDC (أعلى مركز ميت) وزاد حمل المحمل.
- النزوح لكل اسطوانة واحدة . الإزاحة الأكبر تعني إدخال كمية أكبر من خليط الوقود والهواء في الأسطوانة في كل دورة محرك ويتم تفريغ طاقة أكبر في كل دورة.
- نوع الوقود . يسمح وقود البنزين مع رقم أوكتان أعلى بالعمل مع نسبة ضغط أعلى دون التعرض لخطر الانفجار. لذلك ينتج وقود الأوكتان العالي حمولة أعلى. يمكن استخدام وقود الميثانول بنسبة ضغط أعلى (مثل 16: 1).
- نوع المحرك . تنتج محركات الديزل ، وخاصة محركات الديزل ذات الحقن المباشر ، أعلى ضغط في أسطوانة الاحتراق (حتى 220 بار) وأعلى حمولة مطبقة على المحامل.
- نوع الطموح . تستخدم المحركات التوربينية والفائقة الشحن الهواء المضغوط في خليط وقود الهواء. يسمح الهواء المضغوط باستيعاب كمية أكبر من الهواء وكمية وقود أكبر في كل دورة محرك نظرًا لأن نسبة الهواء إلى الوقود ثابتة تقريبًا. لذا فإن شحنة الطاقة أعلى مما هي عليه في المحركات ذات السحب العادي والحمل أعلى أيضًا.
- قطر تتحمل . ينتج عن نفس ضغط الأسطوانة حمولة مطلقة أعلى في الأسطوانة ذات قطر التجويف الأعلى.
- أوزان المكبس والقضيب وسرعة الدوران . تقلل قوى القصور الذاتي التي طورها المكبس المتحرك والكونرود من القوة الناتجة التي تعمل على محمل كونرود العلوي. في نفس الوقت يزيدون من القوة المؤثرة على الجزء السفلي. تتناسب قوى القصور الذاتي مع أوزان الأجزاء المتحركة ومع سرعة الدوران التربيعية ، وبالتالي فإن تأثير قوى القصور الذاتي يكون مرتفعًا بشكل خاص عند ارتفاع عدد الدورات في الدقيقة (6000 - 10000).
