محرك احتراق داخلي: الفرق بين النسختين
[نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
Ali skandre (نقاش | مساهمات) |
ط بوت: إصلاح أخطاء فحص ويكيبيديا من 1 إلى 104 |
||
سطر 32:
تؤدي هذه القوة إلى تحريك الجزء الذي تُؤثر عليه لمسافة معينة نتيجة تحول [[الطاقة الكيميائية]] إلى [[طاقة ميكانيكية]].
صُنع أول محرك احتراق داخلي نجح تجارياً بواسطة [[إتيان لينوار]] عام 1859 تقريباً<ref name="EB1">{{مرجع ويب|
يشير مصطلح ''محرك الاحتراق الداخلي'' في العادة إلى أن عملية [[الاحتراق]] تتم بشكل متقطع (أي أنها تحدث كل فترة وليست مستمرة بشكل متصل)، ومثال على ذلك [[محرك مكبس|المحركات المكبسية]] الأكثر شيوعاً [[محرك رباعي الأشواط|رباعية الأشواط]] و[[محرك شوطين|ثنائية الشوط]]، بالاضافة إلى [[محرك سداسي الأشواط|المحرك سداسي الأشواط]] و[[محرك فانكل]] الدوار.<br />
سطر 61:
==أصل المصطلحات==
كانت كلمة محرك {{إنج|Engine}} (مأخوذه من [[الفرنسية القديمة]]، التي أخذتها من الكلمة [[اللاتينية]] "''ingenium''" والتي تعني "''القدرة''") في وقت ما تعني أي قطعة من [[ألة (ميكانيكية)|الألة]]، الفهم الذي مازال مستمراً في المصطلحات مثل [[معدات حصار|محرك الحصار]]، بنما تشير كلمة "موتور" (مأخوذه من اللاتينية ''"motor"'' وتعني "محرك") إلى أي ألة تنتج [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] ميكانيكية. لا يُطلق على [[محرك كهربائي|المواتير الكهربائية]] عادة لفظ "محركات"، بينما يُشار إلى محركات الاحتراق الداخلي بلفظ "مواتير" (يشير لفظ "محرك كهربي" {{إنج|Electric engine}} إلى [[قاطرة كهربائية]].).<br />
يُشار إلى محرك الاحتراق الداخلي المركب في هيكل السفينة بلفظ "محرك"، بينما يُطلق على المحركات المركبة على سطح السفينة لفظ "مواتير".<ref>{{مرجع ويب |
==التطبيقات==
سطر 67:
[[ملف:Montreal power backup.jpg|250px|تصغير|يسار|[[محرك ديزل]] كبير يعمل كمصدر طاقة احتياطي.]]
تعتبر [[محرك متردد|المحركات المكبسية الترددية]] أكثر مصدر طاقة شيوعاً [[مركبة|للمركبات]] البرية والمائية، مثل [[سيارة|السيارات]] و[[الدراجات النارية]] و[[سفينة|السفن]]، وبدرجة أقل [[قاطرة|القاطرات]] (بعض [[قاطرة|القاطرات]] يعمل [[كهرباء|بالكهرباء]] لكن معظمها يستخدم [[محركات ديزل]]<ref>{{مرجع كتاب|
ظهرت محركات الاحتراق الداخلي في صورة [[تربينة غازية|التربينات الغازية]] أو [[محرك فانكل|محركات فانكل]] عندما نشأت الحاجة إلى نسب قدرة إلى وزن مرتفعة جداً. تستخدم [[طائرة|الطائرات]] محركات الاحتراق الداخلي، حيث كانت تستخدم الأنواع القديمة [[محرك الطائرة|المحركات الترددية]]، بينما تُستخدم [[محرك نفاث|المحركات النفاثة]] الآن، وتستخدم [[مروحية|المروحيات]] [[محرك عمود دوران توربيني]] الذي يندرج مع المحرك النفاث ضمن أنواع [[تربينة غازية|التربينات الغازية]]. قد تستخدم [[طائرة رحلات|طائرات الرحلات]] محرك احتراق داخلي منفصل [[وحدة طاقة مساعدة|كوحدة طاقة مساعدة]]. جُهز العديد من [[طائرة بدون طيار|الطائرات الألية]] بمحركات فانكل.
سطر 81:
تُصنف [[محرك متردد|المحركات المترددة]] تبعاً لعدد [[شوط|الأشواط]] إلى:
*[[محرك شوطين|محرك ثنائي الشوط]]
**دورة كليرك عام 1879.<ref name="first-hand.info_2_stroke_diesel">{{مرجع ويب |
**دورة داي.
*[[محرك رباعي الأشواط]] ([[دورة أوتو]]).
سطر 163:
إن أكبر محركات الاحتراق الداخلي المترددة تكون [[محرك ديزل|محركات اشعال بالانضغاط]] منخفضة السرعة من هذا النوع، وتُستخدم [[دفع بحري|للدفع البحري]] أو [[توليد الكهرباء|توليد الطاقة الكهربية]]، وتحقق أقصى [[كفاءة حرارية]] بين جميع أنواع محركات الاحتراق الداخلي. تعمل بعض [[محركات ديزل ثنائية الأشواط|محركات الديزل]] للقاطرات الكهربية على الدورة ثنائية الشوط. تبلغ القدرة الفرملية لأقوى محرك بين هذه المحركات حوالي 4.5 [[واط|ميجا وات]] أو 6000 [[حصان (وحدة قدرة)|حصان]]. تستخدم القاطرة طراز [[إي إم دي اس دي 90 ماك]] [[محرك شوطين|محرك ثنائي الشوط]]، بينما تستخدم القاطرة المناظرة لها طراز [[جي إي ايه سي 6000 سي دبليو]] [[محرك رباعي الأشواط]]، والتي تبلغ [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] محركها نفس قدرة [[قاطرة|القاطرة]] سابقاً.
يعتبر [[محركات ديزل ثنائية الأشواط|محرك الديزل ثنائي الشوط]] [[فرتسيلا-سولزر أر تي ايه 96-سي]] المزود [[شاحن عنفي|بشاحن توربيني]] والمستخدم في [[سفن الحاويات]]، مثال لهذا النوع من المحركات، ويعتبر أكثر محركات الاحتراق الداخلي كفاءة وقدرة في العالم، بكفاءة تتجاوز 50%.<ref name=bmmWW >[http://www.manbw.com/engines/TwoStrokeLowSpeedPropMEEngines.asp?model=S80ME-C7.html Low Speed Engines], MAN Diesel.</ref><ref>{{مرجع ويب|
====تاريخ التصميم====
كشف [[دوجلد كلرك]] عن أول [[محرك شوطين|محرك ثنائي الشوط]] في عام 1879. استخدم هذا المحرك [[أسطوانة (محرك)|أسطوانة]] منفصلة [[مضخة|كمضخة]] لنقل خليط [[وقود السيارات|الوقود]] إلى [[أسطوانة (محرك)|أسطوانة]] المحرك.<ref name="first-hand.info_2_stroke_diesel"/><br />
قام جون داي بتبسيط تصميم محرك كلرك في عام 1899، ليصبح على هيئة [[محرك شوطين|المحرك ثنائي الشوط]] المنتشر الآن.<ref name="first-hand.info_2_spark_ignition">{{مرجع ويب |
لا يكون هناك [[وقود سيارات|وقود]] في [[أسطوانة (محرك)|الأسطوانة]] خلال أول [[شوط]] صاعد [[محرك شوطين|للمحرك]]، حيث تكون علبة المرافق فارغة. يقوم [[مكبس (محركات)|المكبس]] في الشوط الهابط بضغط خليط الوقود، والذي قام بتزييت [[مكبس (محركات)|المكبس]] في [[أسطوانة (محرك)|الأسطوانة]] وتزييت [[محمل|المحامل]] أيضاً بسبب احتوائه على زيت قد أُضيف إليه. يكشف [[مكبس (محركات)|المكبس]] فتحة العادم أولاً عند تحركه لأسفل، لكن لا يكون هناك وقود محترق في أول شوط ليتم التخلص منه. يكشف [[مكبس (محركات)|المكبس]] بعد ذلك فتحة دخول الشحنة، والتي تكون متصلة بعلبة المرافق بواسطة قناة (مجرى). يتحرك خليط الوقود إلى [[أسطوانة (محرك)|الأسطوانة]] من خلال القناة بسبب ارتفاع [[ضغط]] خليط الوقود في علبة المرافق.<ref>{{مرجع ويب |
===الاشعال===
تتطلب محركات الاحتراق الداخلي إشعال خليط [[وقود سيارات|الوقود]]، إما بواسطة [[شمعة احتراق|شمعة اشعال]] (الاشعال بالشرارة) أو إشعال بالانضغاط. استُخدمت وسائل إشعال اعتمدت على أنبوب ساخن ولهب قبل اختراع وسائل الإشعال الكهربية الفعالة. صُنعت محركات تجريبية تستخدم [[إشعال بالليزر|الإشعال بالليزر]].<ref>{{استشهاد بخبر |
====الاشعال بالشرارة====
[[ملف:Bosch magneto (Army Service Corps Training, Mechanical Transport, 1911).jpg|250px|تصغير|يسار|مغنيط بوش]]
[[ملف:Point Ignition.JPG|250px|تصغير|يسار|نقاط وملف الاشعال]]
[[محرك إشعال بالشمعة|كان محرك الإشعال بالشرارة]] تطوير للمحركات المبكرة التي استخدمت الإشعال بأنبوب ساخن. أصبح جهاز [[المغنيط]] ( المغنيط [[مولد كهربائي]] صغير يحتوي بداخله على [[مغناطيس]] مؤقت، ويزود [[شمعة احتراق|شمعات الاشعال]] بنبضات [[جهد كهربي]] مرتفعة) النظام الأساسي لتزويد [[شمعة احتراق|شمعات الاشعال]] [[كهرباء|بالكهرباء]]<ref>{{مرجع ويب |
تشغل المحركات الكبيرة [[مفتاح تشغيل|محركات بدء الحركة]] وأنظمة الاشعال باستخدام الطاقة الكهربية المخزنة في [[بطارية الرصاص|بطاريات الرصاص]]. يتم شحن البطارية بواسطة [[منوب|مولد]] [[تيار متردد]] أو مولد يستخدم قدرة المحرك لتوليد طاقة كهربية وتخزينها.
سطر 188:
وجب خفض [[نسبة الانضغاط|نسب الانضغاط]] خلال استخدام أنظمة [[حقن الوقود]] والاشعال المبكرة. أدت التطورات في تكنولوجيا الوقود والتحكم في عملية الاحتراق إلى الحصول على محركات مرتفعة الأداء تعمل بكفاءة عند [[نسبة الانضغاط|نسبة انضغاط]] 1:12. ستظهر مشكلة عند استخدام [[بنزين (وقود)|وقود]] ذو [[رقم أوكتان]] منخفض عند زيادة [[نسبة الانضغاط]]، حيث سيشتعل الوقود قبل الوقت المناسب نتيجة ارتفاع [[درجة الحرارة]] بسبب الانضغاط. طور [[تشارلز كترنج|تشارلز كيترنج]] اضافات من الرصاص إلى الوقود تسمح باستخدام [[نسبة الانضغاط|نسب انضغاط]] مرتفعه.
يتم اشعال خليط الوقود عند مواضع مختلفة [[مكبس (محركات)|للمكبس]] في [[أسطوانة (محرك)|الأسطوانة]]. تحدث شرارة الاشعال عندما يقترب [[مكبس (محركات)|المكبس]] من النقطة الميتة العليا فقط عند [[سرعة زاوية|السرعات الدورانية]] المنخفضة [[عمود المرفق|لعمود المرفق]]. يتقدم وقت حدوث شرارة الاشعال بالنسبة لموضع [[مكبس (محركات)|المكبس]] في [[أسطوانة (محرك)|الأسطوانة]] بزيادة السرعة الدورانية للحصول على مزيد من [[قدرة (فيزياء)|القدرة]]، أي أنه كلما ازدادت السرعة الدورانية [[عمود المرفق|لعمود المرفق]]، يحدث الاشعال عند مواضع [[مكبس (محركات)|للمكبس]] قبل وصوله للنقطة الميتة العليا ويبتعد موضع الاشعال كلما زادت السرعة. تحدث الشرارة في وقت مبكر من انضغاط الوقود كلما زادت السرعة الدورانية.<ref>{{مرجع ويب |
يتم الحصول على [[جهد كهربي|الجهد]] العالي المطلوب، حوالي 10000 [[فولت]]، بواسطة [[ملف حثي]] أو [[محول كهربي]]. يكون الملف الحثي عبارة عن نظام عكسي يقوم بقطع [[التيار الكهربي]] للنظام الأساسي بواسطة قاطع متزامن {{إنج|synchronized interrupter}}. يمكن أن يكون القاطع إما نقاط اتصال أو [[ترانزستور]] قدرة. تظهر مشكلة هذا النوع من نظام الاشعال عندما تزداد السرعة الدورانية [[عمود المرفق|لعمود المرفق]]، حيث تقل الطاقة الكهربية المتوفرة. يعتبر ذلك مشكلة لأن كمية الطاقة الكهربية اللازمة لاشعال وقود أكثر كثافة تكون مرتفعة. كانت النتيجة دائماً فقد الاشعال عند السرعات الدورانية المرتفعة.
طُور نظام اشعال عن طريق تفريغ مكثف. ينتج هذا النظام [[جهد كهربي]] مرتفع، يتم ارساله إلى [[شمعة احتراق|شمعة الاشعال]]. يمكن أن يصل جهد نظام القرص المضغوط إلى 60000 [[فولت]].<ref>{{مرجع ويب |
الموجود في [[أسطوانة (محرك)|أسطوانات]] المحرك.
يبدأ تشغيل [[محرك بنزين|محركات البنزين]] في الطقس البارد بسهولة كبيرة عن [[محرك ديزل|محركات الديزل]]، وبالرغم من ذلك، مازال بالإمكان تعرض [[محرك بنزين|محركات البنزين]] لمشاكل عند بداية تشغيلها في الطقس البارد في الحالات القصوى. كان ركن [[سيارة|السيارة]] في مناطق ساخنة هو الحل لسنوات لهذه المشكلة. يُفرغ [[بنزين (وقود)|الوقود]] من المحرك في بعض المناطق في العالم، ويتم تدفئته خلال الليل ثم يتم ارجاعه للمحرك لبداية تشغيله في الظروف الباردة. طُورت '''وحدة تحويل البنزين إلى غاز''' في وقت مبكر من عام 1950. يتم سحب [[بنزين (وقود)|البنزين]] إلى الوحدة وحرق جزء منه، فيتسبب بتحويل الجزء الأخر إلى بخار ساخن يُرسل مباشرة إلى الأنبوب المتشعب لصمام الدخول. كانت هذه الوحدة شائعة حتى أصبحت المسخنات الكهربية لحاوية المحرك تُوضع بشكل قياسي في [[محرك بنزين|محركات البنزين]] المباعة في المناطق ذات الطقس البارد.<ref>{{cite journal |
====الاشعال بالانضغاط====
سطر 279:
{{إنج|High bypass turbofan}}، يستخدم مروحة كبيرة في المقدمة لدفع كمية هواء أكبر حول قلب المحرك]]
[[ملف:Turbojet operation- axial flow.png|300px|تصغير|يسار|محرك نفاث توربيني{{إنج|turbo jet engine}}، [[نسبة الالتفافية]] له صفر، كل الهواء يدخل إلي قلب المحرك]]
تستخدم [[محرك نفاث|المحركات النفاثة]] صفوف من الريش لضغط الهواء، ثم يدخل بعد ذلك لغرفة الاحتراق حيث يتم خلطه بالوقود واشعاله (يُستخدم وقود جي بي عادة). يؤدي احتراق الوقود إلى رفع [[درجة حرارة]] الخليط فيدخل على صفوف من الريش (التربينة) ليتم استخراج [[شغل (ديناميكا حرارية)|شغل]] منه لتشغيل [[ضاغط محوري|الضاغط]] ثم يُطرد الهواء من المحرك مولداً [[دفع|قوة دفع]]. يُمكن أن يعمل [[محرك توربيني مروحي|المحرك التوربيني المروحي]] [[كفاءة حرارية|بكفاءة]] مرتفعه تصل إلى 48%.<ref>{{مرجع ويب|
يوجد 6 أجزاء تكون [[محرك توربيني مروحي|المحرك النفاث التوربيني المروحي]] {{إنج|Turbofan Enggine}}}:
سطر 287:
*[[تربينة غازية|تربينة]]
*غرفة خلط (لخلط الهواء المستنزف بالهواء العامل في المحركات ذات [[نسبة الالتفافية]])
*[[فوهة دي لافال|فوهة]]<ref>{{مرجع ويب |
===التربينات الغازية===
سطر 298:
#طرد الهواء الساخن خلال ريش التربينة، فتدور وتقوم بتدوير العمود المتصل بينها وبين الضاغط.
تُعتبر [[تربينة غازية|التربينة الغازية]] ألة دوارة مشابهة [[محرك بخاري|للمحرك البخاري]] في مبدأ العمل (استخدام غاز ساخن)، وتتكون من ثلاثة أجزاء: [[ضاغط محوري|ضاغط]] وغرفة احتراق وتربينة. يُسخن الهواء بخلطه بالوقود وحرقه وذلك بعد ضغط الهواء أولاً بواسطة [[ضاغط محوري|ضاغط]]. يتمدد خليط الهواء الساخن ونواتج الاحتراق في التربينة لتنتج شغل. يًستهلك حوالي ثلثي (3/2) [[شغل ميكانيكي|شغل]] التربينة في تشغيل الضاغط، بينما يًستفاد بالثلث الأخر.<ref name="GePowerGen">{{مرجع ويب|
تدخل [[تربينة غازية|التربينات الغازية]] ضمن أكثر محركات الاحتراق الداخلي كفاءة. تبلغ الكفاءة الاسمية لتربينات جينرال إليكتريك 7 إتش ايه و9 إتش ايه المستخدمة في المحطات الكهربائية ذات [[الدورة المركبة]]، أكثر من 61%.<ref name="GasTurbineWorld">{{مرجع ويب|
===دورة برايتون===
سطر 375:
{{مفصلة|مفتاح تشغيل}}
[[ملف:Automobile starter.JPG|300px|تصغير|يسار|محرك بدء حركة كهربي يُستخدم في السيارات]]
يجب أن تحتوي محركات الاحتراق الداخلي على وسيلة لبدء دورة الاحتراق. يحدث هذا في المحركات الترددية بتدوير [[عمود المرفق]] (أو العمود الدوار في حالة [[محرك فانكل]]) فيبدأ دورة الاحتراق. كانت المحركات الأولى يبدأ تشغيلها باستخدام [[حدافة]] ملحقة بالمحرك، بينما كانت دايملر ريتواجن أول مركبة تبدأ بواسطة عمود مرفق يدوي. كانت السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي يبدأ تشغيلها باستخدام عمود مرفق يدوي، حتى طور [[تشارلز كترنج|تشارلز كيترنج]] [[مفتاح تشغيل|محرك بدء الحركة الكهربي]] [[سيارة|للسيارات]].<ref>{{cite press release |
يُعتبر [[مفتاح تشغيل|محرك بدء الحركة الكهربي]] هو الطريقة الأكثر استخداماً اليوم لبدء تشغيل محركات الاحتراق الداخلي، بينما يُستخدم [[نظام بدء الحركة الهوائي]] في [[محرك ديزل|محركات الديزل]] الكبيرة.<ref>{{مرجع ويب |
يُستخدم الهواء المضغوط كطريقة أخرى لبدء التشغيل، حيث يتم ضخه في بعض [[أسطوانة (محرك)|أسطوانات]] المحرك لبدء تشغيلها.<br />
سطر 406:
تفرض القيود [[ديناميكا حرارية|الديناميكية الحرارية]] أن المحرك يعمل في ظروف مثالية: لا يوجد احتكاك، ويستخدم غازات مثالية وعوازل مثالية، ويعمل لوقت غير محدود. تأتي التطبيقات الواقعية بتعقيدات تقلل الكفاءة، على سبيل المثال: يعمل المحرك بأفضل شكل عند حمل نوعي يُعرف باسم [[نطاق القدرة]]. يعمل محرك السيارة عادة عند ظروف أقل من الظروف المثالية، نظراً لتصميمه للأحمال المرتفعة المطلوبة للتسارع المفاجئ، بالاضافة لذلك، تقلل عوامل أخرى مثل [[مقاومة مائع|مقاومة الرياح]] الكفاءة الكلية للنظام. يُقاس [[استهلاك الوقود بالتنكة|استهلاك الوقود]] بالميل لكل جالون أو بعدد [[لتر|لترات]] الوقود لكل 100 كم. يفرض حجم الهيدروكربون محتوى حراري قياسي.
يبلغ [[القيد الديناميكي الحراري]] لمعظم المحركات المصنوعة من [[حديد|الحديد]] 37%. تحقق معظم المحركات [[كفاءة حرارية|كفاءة]] متوسطة حوالي 18-20%<ref>{{مرجع ويب|
يوجد العديد من الاختراعات التي هدفت لزيادة كفاءة محركات الاحتراق الداخلي. تقوم المحركات العملية عموماً بتغيير خواص المحرك المختلفة مثل الكفاءة والوزن و[[قدرة (فيزياء)|القدرة]] والحرارة والاستجابة وانبعاثات العادم أو الضوضاء، على حساب بعضها البعض. يكون للاقتصاد دور أحياناً، ليس فقط في تكلفة تصنيع المحرك ولكن تصنيع وتوزيع [[وقود|الوقود]] أيضاً. تؤدي زيادة كفاءة المحرك للحصول على [[استهلاك الوقود بالتنكة|استهلاك وقود]] أفضل إن كانت فقط تكلفة الوقود بالنسبة للمحتوى الحراري ثابتة.
سطر 431:
===المحركات الغير مستخدمة على الطرق===
{{مفصلة|انبعاثات صادرة عن المحركات غير المتنقلة على الطرق}}
تحتوي معايير الانبعاثات التي تستخدمها العديد من الدول على متطلبات خاصة للمحركات الغير مستخدمة في على الطرق، والتي تُستخدم بواسطة المعدات والمركبات التي لا تعمل على الطرقات العامة. تختلف معايير هذه المحركات عن المعايير المستخدمة مع محركات مركبات الطرق.<ref>{{مرجع ويب|
===التلوث الضوضائي===
سطر 440:
تستمر محركات الاحتراق الداخلي باستهلاك الوقود وانبعاث الملوثات عندما لا يُستفاد من الشغل الناتج منه، مثل حالات تشغيل المحرك أثناء توقف السيارة، للذلك يجب خفض فترات تشغيل المحرك بدون فائدة لأقل ما يمكن. تُوصي العديد من شركات الحافلات الآن، سائقيها بضرورة وقف تشغيل المحرك أثناء توقف الحافلة في محطات الانتظار.
أُصدرت لائحة عقوبة للتحكم في انبعاثات المركبات على الطرق في [[المملكة المتحدة|إنجلترا]] في عام 2002 (انظر: [[قائمة الوثائق القانونية في المملكة المتحدة لعام 2002]]).<ref>{{مرجع ويب|
==انظر أيضا==
سطر 503:
{{ضبط استنادي}}
{{روابط شقيقة|commons=Internal combustion engines}}
[[تصنيف:محرك احتراق داخلي]]
[[تصنيف:اختراعات القرن 17]]
|