Web
	Analytics
المحرك رباعي الأشواط

 صناعة المحركات – محرك رباعي الأشواط

0

تجد هذا النوع من المحركات يستخدم غالبا في السيارات والشاحنات والدرجات النارية وآلات أخرى. نقدم لك في هذا المقال وصفا لصنع واحد من أبسط أنواعه.


تعريف

المحرك الرباعي الأشواط (بالإنجليزية: Four-stroke engine) في وقتنا الحالي موجود غالبا في السيارات، والشاحنات، والدراجات النارية، والآلات الآخرى. تشير الأشواط الأربعة إلى أربع خطوات في دورة المحرك هي السحب، والضغط، والاحتراق، والعادم، وتنجز هذه الأشواط أثناء دورتين للعمود المرفقي أثناء دورة العمل لمحركات البنزين ومحركات الديزل. تبدأ دورة المحرك من النقطة الميتة العليا ‏(top dead centre TDC)‏ حيث يكون المكبس أبعد ما يكون عن محور العمود المرفقي. يشير مصطلح الشوط إلى الانتقال الكامل للمكبس من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السفلى. تمثل الصورة الجانبية دورة رباعية الأشواط تستخدم في محركات البنزين.يمثل الجزء المتلون بالأزرق شوط السحب، ويمثل الجزء المتلون بالأصفر شوط العادم. جدار الأسطوانة رقيق مبرد بالماء.

1. شوط السحب (Intake): في شوط السحب للمكبس يهبط المكبس من النقطة الميتة العليا للأسطوانة إلى أسفل الأسطوانة، مما يقلل من الضغط داخلها. يُدخل مزيجا من الوقود والهواء بالضغط الجوي (أو أكثر) إلى الأسطوانة عبر مدخل السحب. يغلق بعدها صمام أو صمامات السحب.

 

2. شوط الضغط (Compression): مع إغلاق صمامات السحب والعادم، يبدأ المكبس بالعودة إلى قمة الأسطوانة ضاغطا مزيج الهواء مع الوقود. يعرف هذا بشوط الضغط.

 

3. شوط القدرة (Power): ويعرف أيضا بشوط الاحتراق، عند اقتراب المكيس من النقطة الميتة العليا، يشتعل المزيج، عادة باستخدام شمعة احتراق (في محركات البنزين) أو نتيجة الضغط والحرارة (في دورة الديزل أو محرك الاشتعال بالانضغاط). يؤدي الضغط الكبير المتولد من احتراق المزيج إلى إعادة المكبس إلى النقطة الميتة السفلى مدفوعا بقوة هائلة. يعرف هذا الشوط بشوط القدرة، وهو المصدر الأساسي لعزم المحرك وقدرته.

1

 

4. شوط العادم (Exhaust): أثناء شوط العادم، يعود المكبس ثانية إلى النقطة الميتة العليا ويفتح أثناءها صمام العادم. يدفع المكبس أمامه نواتج المزيج المحترقة ويخرجها من الأسطوانة عبر صمام أو صمامات العادم.

2 3

محرك مكون من 4 محركات ذات 4 أشواط

الحركة الميكانيكية للمحرك ذي 4 أشواط

4

 

 


الأجزاء الرئيسية

 

ملاحظة 1: إذ لم تستطع الحصول على الأجزاء فيجب في الغالب أن تصنعها بنفسك.

ملاحظة 2: عند فتحك لملفات التصميم ستجد الأسماء باللغة الإنجليزية والألمانية فقط، استعن بالجدول التالي من أجل التعرف عليها بالعربية وبالفرنسية أيضا.

ملاحظة 3: لا تنتبه للأسماء الغريبة بأي لغة، إنما تم إعطاء أسماء لقطع معينة للمحرك، ويمكنك أن تراها في صور التصميم عند تحميله فتفهم عما ندندن عنه.

 

العربية

المادة

هولاندية

إنجليزية

فرنسية

الأسطوانة

الحديد الزهر الرمادي

Cilinder

Cylinder

Cylindre

رأس الأسطوانة

الصلب

Cilinder kop

Cylinder head

Culasse

وتد المكبس

الصلب

Piston pen

Piston pin

l'axe de piston

المكبس

الحديد الزهر الرمادي

Zuiger

Piston

Piston

ذراع المكبس

 

Drijfstang

Piston driving rod

Bielle

محمل برونزي

 

Bronzen bus

Bronze bearing

Roulement en bronze

الجسم الثابت للصمام

البرونز أو الحديد الزهر الرمادي

Stationair klephuis

Stationary valve body

Corps de soupape fixe

القضيب الدوار للصمام

(الترجمة الصحيحة هي المغزل)

الصلب أو الحديد الزهر الرمادي

Roterende klep doorn

Rotary valve mandrel

Mandrin de vanne rotative

العمود المرفقي

الصلب

Kruk-as

Crankshaft

Vilebrequin

أنبوب مجوف 35 ملم

 

Opsluit bus 35 mm

Spacer 35 mm

Bague 35 mm

أنبوب مجوف 14 ملم

 

Opsluit bus 14 mm

Spacer 14 mm

Bague 14 mm

دولاب مسنن دنوي

(35 سنة)

 

Tandwiel onder

(Alu / 35 tanden)

Cog wheel below

(35 teeth)

Roue dentée ci-dessous

عجلة لجر الحزام المسنن

 

Spanwiel voor tandriem

Tooth belt stretching wheel

Roue d'étirage courroie crantée

كاتم الصوت

(تجميلي)

 

Uitlaat demper

(cosmetisch)

Muffler

(cosmetic)

Silencieux

(cosmétique)

قرص محدب للإشتعال

النحاس الأصفر

Nokschijf ontsteking

Ignition cam disk

Disque à came d'ignition

دولاب مسنن علوي

(70 سنة)

 

Tandwiel boven (Alu)

(70 tanden )

Upper cog wheel

(70 teeth)

Roue dentée au-dessus

أنبوب مجوف 10 ملم

 

Opsluit bus 10 mm

Spacer 10 mm

Bague 10 mm

شمعة الإحتراق

 

Bougie

Spark plug

Bougie

الحذافة (دولاب الموازنة)

الصلب

Vliegwiel

Flywheel

Volant

بكرة

 

Poelie

(Alu)

Pulley

Poulie

عازل

 

Teflon

Isolator

Isolateur

قاعدة خشبية

الخشب

Houten voet

Wooden Base

Base en bois

عمود

 

Pilaar

Pillar (Alu)

Pilier

 


التصميم

 

قم بتحميل التصميم من خلال الضغط على الرابطين التاليين:

تصميم 1-2

تصميم 2-2

 

ملاحظة: هذا التصميم ينتسب إلى مصممه Ridders ويمكنك الإتصال به عبر بريده الإليكتروني الذي تجده في الأسفل. تم إنجاز هذا التصميم سنة 2008 ميلادية على يد Jan Ridders.

5
6

مبدأ المحرك رباعي الأشواط للمصمم Ridders

يقول مصمم هذا المحرك: قمت بمعالجة تصميم المحرك رباعي الأشواط من أجل ضبط شوط السحب وشوط العادم بصمام دوار واحد فقط (rotary valve)، وهذا التغيير يعني أنه بالإمكان الإستغناء عن النظامين التقليدي والمعقد لكل من الصمامات القفازات والأسطوانات والدافعات واقراص الحدبات (poppet valves, tumblers, pushers, cam discs). الفرق الأساسي بين تصميمنا والتصميم الأول للمحرك هو أن جزئي الصمام لا يقومان بالدوران عكس بعض، بل في كلا بعض. وهذا يجعل الأمر مستحيلا بالنسبة لضغط الغاز لدفعهما من بعضهما البعض ولو بدون وجود أي نظام نزبركي (springing system). تظهر الصورة (على اليمين) أجزاء هذا النظام الجديد وسهولة بناءه.

6

الصمام الدوار (the rotary valve)

هو عبارة عن قضيب فلاذي يقوم بالدوارن بثبات ونعومة داخل جسم فولاذي ثابت. لهذا الجسم الفولاذي منطقة مركزية واحدة فقط للاتصال بالأسطوانة التي يتشكل فيها شوطي السحب والعادم واحدا بعد الآخر.

لجسم الصمام (valve body) منطقة اتصال واحدة مع المازج (carburettor)  وواحدة أخرى مع العادم (exhaust). يوجد ثقبين على القضيب الفولاذي، وكلاهما متصلين بالتجويف المركزي (central bore). توصل الثقوب الفتحتات الموجود في جسم الصمام في اللحظة المناسبة لشوطي السحب والعادم، أما في شوطي الضغط والإحتراق فلا يكون ذلك. وبهذا، فإن سيرورة الأربعة أشواط تكتمل وتتحدد وتكمن في هندسة الصمام ذاته.

8

تؤدي هندسة الصمام المتماثلة تماما إلى توازن ضغط الغاز على المحيط الكلي للقضيب. كما أن سطح القضيب أصغر بكثير من قضيب التصميم الأصلي للمحرك وبالتالي فإن القوى المطبقة عليه أقل بكثير أيضا.

يدور هذا القضيب بين محملين (ويسمى أيضا كرسي التحميل أو كرة التحميل باللغة العربية) ومع استقامة جيدة فيمكن القول بأنه لا توجد أي قوى مطبقة على الجسم البرونزي للصمام.

يدور القضيب بخفة كبيرة ولو كان متصلا بضاغط الهواء، ويعتبر هذا التعديل تغييرا كبيرا مقارنة بالتصميم الأصلي للمحرك.

تتم قيادة صمام القضيب من طرف حزام مسنن يجري بنصف سرعة العمود المرفقي والذي يعتبر جزءا عاديا وفي نفس الوقت مهما لكل أنواع المحركات رباعية الأشواط.

9

يوجد على القضيب أيضا قرص الحدبة الذي يهيئ ما يسمى بالإنفجارية (ignition spark) في لحظة الضغط القصوي. تم جعل ثقب في الصمام الدوار بحيث يكون بدأ كل شوط (السحب، الضغط، الإحتراق والعادم) في المواضع القصوى للمكبس. في العديد من التصاميم الأخرى يوجد بعض التغييرات عما فعلناه في تصميمنا من أجل بعض التحسينات.

 


تركيب واستعمال

 

تركيب المحرك

قم بطباعة التصميم على ورق من حجم A4 ثم قم بتركيب المحرك وفق ما تجده في التصميم. انتبه إلى أن جميع القياسات بالميليمتر.

 

ضبط المحرك

هذه العملية بسيطة وما عليك إلا أن تقوم بجعل شوط السحب يبدأ العمل تماما في اللحظة التي يكون فيها المكبس في النقطة الميتة العليا. بعد أن تتم هذه العملية يتم من خلالها بدأ عمل المحرك بشكل تلقائي. ولتسهيل الأمر أكثر عليك، فنقو أنه من أجل جعل المكبس في النقطة الميتة العليا، تتبع الخطوات التالية إذن:

1- قم بإرخاء العجلة المسننة على القضيب حتى تستطيع الدوران بحرية ومن ثم اجعل المكبس في النقطة الميتة العليا.

2- أزل شمعة الإشعال (spark plug) وضع الخرطوم المطاطي على أنبوب السحب (intake pipe) للقضيب الذي يتصل به المازج.

3- قم بالنفخ في هذا الأنبوب بينما تقوم بتدوير القضيب في اتجاه عقارب الساعة وتوقف عند سماعك لفرقة هوائية قد تملصت من فتحة شمعة الإشعال.

4- قم الآن بتبيث العجلة المسننة في هذا الموضع على القضيب مرة أخرى.

 

ضبط هذا المحرك سهل ويؤدس بالمحرك للعمل بشكل جيد جدا وبمهنية حسنة. تم تصميم المحرك بحيث تكون مكوناته وطريقة تركيبه بسيطة مع أداء جيد ومهنية عالية.

 

يجب أن تظهر لحظة الإنفجارية في اللحظة التي يكون فيها المكبس في نقطته العليا الثانية بالضبط أي عندما يتم ضغط الغاز الخام ليصل مستوى ضغطه القصوي. وتتعلق هذه المسألة بمسألة ضبط اشتعال أقراص الحدبات (the ignition cam disc) في موضعها الصحيح على القضيب الدوار وهو الأمر المتعلق بقاطع التيار الكهربائي لدارة الإشتعال.

 

أداء المحرك

يمكن تشغيل المحرك عن طريق تدوير يدوي للحذافة (دولاب الموازنة، Flywheel) مع اعتبار أن المنظم الهوائي (air regulator) على المازج مفتوح قليلا. وبينما أنت تقوم بتدوير الحذافة سيبدأ الهواء بالتقلص تدريجيا إلى أن تسمع بداية اشتغال المحرك، وأن سرعة المحرك يمكن تعديلها قليلا بزيادة أو نقصان نسبة الهواء. يمكن تغيير سرعة هذا المحرك بين 600 و1000 دورة في الدقيقة.

 

وقود المحرك

يمكن استعمال الوقود العادي للسيارات (نفط) بيد أن وقود شركة Colemanسيكون أفضل.

محركنا هذا لا يتملك نظام تبريدي مطبق عليه وبالتالي فإن درجة حرارة الأسطوانة تتراوح بين 100 و110 درحة سيليسيوز بعد 5 دقائق من الإنطلاق. لا يشكل هذا مشكلا لأن الأسطوانة والمكبس تم صنعهما من حديد الزهر الرمادي الذي لا تأثر فيه درجات الحرارة هذه سلبا.

ستصل صفحات الألمنيوم إلى 50 درجة سيليسيوز ولا مشكلة أيضا هنا حيث أنها تشتغل كمبددات حرارية.

أما المازج المثبت مع هذه الصفائح فستصل درجة حرارته إلى حوالي 40 درجة سيليسيوز. لا مشكلة في هذا أيضا بيْد أنه سيؤثر في تبخير المُركبات المتطايرة (القابلة للتبخر) الموجودة في الوقود وهذا ما يجعل ضبط المازج حساسا شيئا ما.

10
11
12

13

14

15

 


تأليف

 

تأليف: Jan Ridders (هولاندا)

البريد الإليكتروني: عنوان البريد الإلكتروني هذا محمي من روبوتات السبام. يجب عليك تفعيل الجافاسكربت لرؤيته.

الموقع الإليكتروني: http://ridders.nu

تاريخ التصميم الأصلي: 01 ماي 2011

تاريخ التصميم المجدد: 25 فبراير 2012

 

ترجمة بتصرف: محمد السهلي

 


المراجع

 

http://modelengineeringwebsite.com/Ridders_4-stroke.html
http://ar.wikipedia.org/wiki/محرك_رباعي_الأشواط
http://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine
http://xorl.wordpress.com/2011/03/05/the-basics-of-4-stroke-internal-combustion-engines/

التعليقات   

 
# Guest 2015-06-15 10:01
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-06-14 06:15
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-05-21 23:39
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-05-16 04:44
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-04-22 07:47
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-04-16 00:31
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2015-03-12 11:17
قام المدير بحذف هذا التعليق
 
 
# Guest 2014-07-14 12:37
قام المدير بحذف هذا التعليق
 

أضف تعليق


كود امني
تحديث


Go to top