كيف تعمل السيارة: 1- شرح مبسط لكيفية عمل المحرك

نعرض عليكم اليوم شرح مُبسط وسلس بالعامية عن طريقة عمل السيارة ومكوناتها الرئيسية عن طريق أسئلة وأجوبها كتبها لكم مهندس خالد عمر

كيف يعمل محرك السيارة

المحرك هو قلب السيارة النابض، وهو اساس إختراع السيارة، لان الألمانى العظيم ديملر عندما قدم للعالم اول سيارة تسير بمحرك هو لم يصممها من الاول ولكنه قام بتركيب المحرك الذى صممه اوتتو على عربة كانت تعمل فى الأصل بالخيل وأجرى عليها التعديلات اللازمة فظهرت للعالم اول سيارة، وعلى ذلك نجد ان السيارة تحولت تاريخيا من حنطور الى سيارة عندما اضيف لها محرك الإحتراق الداخلى

لكى نفهم ما يفعلة المحرك وما هو دوره فى الحياه يمكنا ان ان نقول او ظيفة المحرك تشبه ما قام به علاء الدين حينما نجح فى إدخال العفريت ذو القوى الخارقة داخل المصباح السحرى واستطاع ان يجعل العفريت يحقق له طلباته

يمكننا ان نعتبر ان المحرك هو الفانوس السحرى وان الوقود هو العفريت ذو القوة الخارقة، للتوضيح نقول اننا لو جبنا عشرين لتر بنزين وحطيناهم فى صفيحة وولعنا فيهم لإنفجرت الصفيحه بما فيها مدمرة مساحة لا بأس بها حولها ( ملحوظة: لا تحاول إجراء التجربة السابقة فى المنزل، اما المحرك فانه يستطيع تنظيم هذة القوة الخارقة للوقود ليحصل بها على ضغط منتظم يكفى لدفع سيارة متوسطة الحجم بنفس كمية البنزين من القاهرة للإسكندرية عن طريق تفجير كمية الوقود على دفعات صغيرة جدا بشكل متواصل على مدى ساعتين بدلا من تفجيرها مرة واحدة وتدمير مساحة نصف فدان بها (بالمناسبة هو دا نفس الفرق بين الفنبلة النووية والمفاعل النووى السلمى لإنتاج الكهرباء)

طيب، ازاى المحرك بيقوم بهذة العملية، الموضوع لا سحر ولا شعوذة، وإنما فكرة بسيطة جدا(هابدأ الكلام على محرك البنزين لانه الأهم بالنسبة لاعضاء هذا النادى ولاحقا هاوضح الفرق بينه وبين الديزل)،المحرك ياخد شوية وقود، يخلطهم بالهواء اللازم لحرق الوقود، يولع فيهم فينفجرو داخل المحرك ويعملو ضغط، يستغل المحرك هذا الضغط لتدوير اجزاءه ومن ثم دفع السيارة للأمام ثم يقوم بالتخلص من بقايا الإنفجار من غازات عادم وخلافه، ثم يسحب كمية جديدة وهكذا

طيب وإزاى المحرك بيعمل الحاجات دى كلها، برضه بسيطة،فى قلب المحرك الملتهب يوجد اهم اجزاء المحرك، المكبس piston او ما نطلق عليه البستم وحمعها بساتم ، والذى يتحرك صعودا وهبوطا داخل إسطوانة cylinder التى نطلق عليها إسم السلندر، بالضبط نفس فكرة الحقنة الطبية، لتسهيل التخيل إعتبر ان محرك العربية الأربعة سلندر عبارة عن اربعة حقن جنب بعض كل حقنة منهم لها فتحتين إبرة مش فتحة واحدة والاربعة حقن فتحات الإبرة بتاعتهم لفوق وايد المكبس لتحت، البستم دا له اربع مهمات بيقضى حياته كلها يمارسهم واحدة تلو الأخرى بنفس الترتيب،
المهمة الإولى إنه ينزل لأسفل علشان يسحب مخلوط الهواء والوقود، كأنك بالضبط بتملا حقنة بس بتملاها هوا مش مية، احنا قلنا ان كل حقنة لها فتحتين إبرة، ليه فتحتين ، علشان واحدة هانملا منها وواحدة هانفضى منها وكل واحدة بتفتح وتقفل بطريقة معينة هانشرحها لاحقا لما نغير أسم فتحات الإبر دى ونعرف ان اسمها الصبابات، المهم ان ساعة ما المكبس بينزل لأسفل لسحب المخلوط(اللى بيكون فى شكل غاز(هواء +بخار بنزين) وليس سائل)، تكون الفتحة(الصباب) الخاصة بدخول المخلوط مفتوحة، والأخرى الخاصة بطرد العادم مقفولة

المهمة الثانية للبستم انه يرتفع لأعلى علشان يكبس المخلوط، فى هذة الحال تكون الفتحتين العلويتين، اللى هانسميهم من ديلوقتى صباب الوقود وصباب العادم مقفولين، كأنك بتضغط على حقنه هواء بإيدك وانت سادد طرفها العلوى بصباعك، لحد ما المكبس يوصل لنهاية مشوارة من فوق، وعادة نهاية المشوار مش بتكون عند نهاية السلندر من فوق ولكن قبلها بشوية لان المخلوط الموجود لازم يبقى له حيز يعيش فيه(جرب بنفسك انك تضغط على حقنه هواء وانت سادد مخرجها بإيدك، لو انت عضلاتك قوية هاتكسر الحقنة قبل ما تقدر توصل المكبس لنهاية الحقنة ولو عضلاتك زى عضلاتى مش هاتقدر توصله لاكثر من تلات تربع مشواره)، (ملحوظة: يمنك إجراء هذة التجربة بالمنزل  )

قبل ما نتكلم على المهمة التالتة للبستم لازم نقول ان اول ما البستم بيخلص مهمته التانية بتحصل حاجة تانية جوا السلندر، لان السلندر يزيد عن الحقنة فى حاجة كمان غير فتحتين الإبرة، ان احنا مركبين فيه ولاعة كهربا بتطلع شرارة زى بتاعة البوتاجاز ، راكبة فى السلندر من فوق جنب الفتحتين، الولاعة دى هانسميها بعد كدة شمعة الإحتراق- البوجيه-spark plug ولما المكبس بيوصل لأخر مشواره بتروح الولاعة دى عاملة شرارة، هوب يروح البنزين مولع فى الهوا، مع الإشتعال دا المخلوط بيتمدد بعنف ويبقى عنده طاقة يزق بيها المكبس اللى بدوره بيزق باقى اجزاء المحرك زى ما هانشرح لاحقا، ناخد بالنا ان الصبابين لسة مقفولين وبالتالى فإن الوقود معندوش فرصة يصرف الطاقة دى غير انه يزق بيها المكبس وهنا يقوم المكبس بمهمته التالتة انه يتزق بفعل الوقود المحترق وينزل لتحت ويحرك الموتور والعربية لحد ما يوصل لأخر مشوارة من تحت

المهمة الرابعة بسيطة جدا، هى ان صباب العادم(فتحة الإبرة التانية) اللى كان مقفول من ساعة ما بدأنا الحكاية بيفتح فى اللحظة دى والبستم يطلع لفوق لتنفيذ مهمته الاخيرة وهى التخلص من المخلوط المحترق ودفعه الى خارج المحرك فى شكل عادم بعد ان ادى المخلوط وظيفته فى الحياة وشغل المحرك لفة ، وبعدها يقفل صباب العادم وصباب البنزين يفتح ونعيد الحكاية من تانى
البستم بيعمل الحكاية دى كتير؟ لأ مش كثير أوى، بيكرر القصة دى فى حدود خمسة وعشرين مرة فى الثانية الواحدة لو انت ماشى بسرعة متوسطة3000 RPM يعنى انت فى مشوار لحد أسكندرية على سرعة 100 كيلومتر فى الساعة بيكون كل بستم كرر القصة اللى فوق دى حوالى نص مليون مرة ، بيتعب والله البستم دا

طيب نبتدى نسأل شوية أسئلة: البستم دا طالع نازل، إزاى الحركة الترددية دى بتتحول الى حركة دائرية، سهلة جدا، جربت تفتح شباك عربية قبل كدا؟ أكيد، انت كتفك بيطلع وينزل بس ولكن مش بيلف حوالين محوره ، وإيدك بتاخد حركة كتفك تحت وفوق وهى بتتحرك يمين وشمال فتكون المحصلة حركة ايدك على اكرة الشباك حركة دائرية، الأكرة تاخد الحركة دى وتنقلها للمحور بتاعها فى شكلا حركة دوران صرفة( طبعا الكلام هنا مش على الإزاز الكهربا، اللى عنده عربية إزاز كهربا ربنا يباركله بس مش دا موضوعنا  ، نفس الفكرة بيعمله مكبس العربية، يعنى الفرق بين مكبس العربية ومكبس الحقنة ان إيد مكبس الحقنه هى جزء لا يتجرأ منه لكن إيد مكبس العربية (هانسمييها بعد كدة البييل connecting rod) موصولة فى المكبس بمفصلة تسمح لها بالحركة يمين وشمال، فلو تخيلنا المكبس وهو طالع نازل والبييل بيروح يمين وشمال زى البندول هاتبقى عندنا حركة دائرية، البييل من طرفه الأخر السفلى بيبقى مربوط بمفصلة بحاجة زى أكرة الشباك بالضبط إسمها عمود الكرنك( بالمناسبة المفصلة اللى بين البييل والبستم اسمها البنز واللى بين البيل وعمود الكرنك اسمها السبيكة)، وعمود الكرنك دا عبارة عن مجموعة من أوكر الشبابيك متوصلة فى بعض بتاخد الحركة من كل البساتم وتحولها لحركة دائرية وهى دى الحركة اللى انا باخدها من الموتور

السؤال التانى: لما البستم بياخد حركة من الوقود فى مرحلة واحدة بس اللى احنا سميناهاالمهمة التالتة، طيب مين اللى بيحركه فى المراحل التانية، الإجابة انى انا عندى اربعة سلندر، والمحرك مصمم بحيث ان دايما سلندر من الاربعة يكون فى المرحلة التالثة وهو اللى بيحرك الكرنك والعربية وباقى السلندرات، وحتى لو السلندرات اقل من اربعة فالبستم بيطلع وينزل فى الأشواط غير الفعالة يالقصور الذاتى(يعنى قوة الإندفاع) (دا الى جانب بعض عوامل اخرى مثل وجود عجلة حدافة ، لكن لا داعى للإغراق فى التفاصيل فى هذة العجالة)

السؤال التالت: طيب مين اللى بيخلى الصبابات تفتح وتقفل فى مواعيدها
دى وظيفة عمود الكامات الذي يكون عادة مرتبط بعمود الكرنك عن طريق سير الكاتينة او جنزير الكاتينة او تروس الكاتينة، وهى مصممة بحيث ان عمود الكامات يلف بنصف سرعة عمود الكرنك(قطر ترس عمود الكامة ضعف قطر ترس عمود الكرنك) لأن زى ما لاحظنا ان البستم علشان يكمل مجموعة مهامه بينزل ويطلع وينزل ويطلع، يعنى لفتين للكرنك، في حين ان كل صباب خلال هذة الدورة بيكون فتح وقفل مرة واحدة بس، علشان كدة كل لفتين من الكرنك بتقابلهم لفة واحدة لعمود الكامة، اما عن شكل عمود الكامة فهو عبارة عن عمود طالعله شوية حاجات كدة منها اللى رايح يمين ومنها اللى رايح شمال، كل واحدة من دول اسمها ركبة او كامة، وكل كامة من دول ساندة على صباب، سواء مباشرة او عن طريق مجموعة من الوصلات تسمى التاكيهات، لما العمود بيلف، الكامة بتزق الصباب علشان يفتح ويقفل نتيجة لعدم مركزية الكامة (يعنى طالعة من العمود من ناحية اكتر من التانية) والعمود مصمم بحيث تفتح وتقفل الصبابات فى مواعيدها

السؤال الرابع: طيب ومين الي بيقول للبوجية يعمل الشرارة فى الميعاد دا؟
فيه دورة كاملة للإشعال هانشرحها بالتفصيل فى رسالة تانية بس هى بتعرف مواعيدها من عمود الكامة او من عمود خاص بها واخد تغذيته من الكرنك

السؤال الخامس: طيب احنا قلنا ان المحرك بيشتغل بمخلوط بنزين وهواء، دا جاله منين إذا كان البنزين موجود ورا فى التنك وعلى شكل سائل مش غاز، مين اللى جاب البنزين وعمل فيه كدا
الإجابة: فيه منظومة كاملة لسحب البنزين من التانك ثم خلطه بالهواء بنسب محددة ، المنظومة دى فيه طرمبة بنزين ميكانيكية او كهربائية وفيها كاربوريتور او حقن وقود إلكترونى ودى برضة لنا معاها حكاية تانية

السؤال الخامس: طيب الموتور بحسب التوصيف دا مايقدرش يقوم لوحدة، لازم حاجة تدوره شوية فى الاول لحد ما يحصل فيه كام شوط إحتراق ويدور نفسه ، طيب مين اللى بيحركه فى الأول،
الإجابة: زمان كان الناس صحتها كويسة فكانو عاملين للموتور مانافيللا يدوروه بيها كام لفة لحد ما يقوم مع نفسه، بس مع التطور قام المهندسين بإضافة موتور كهربائى صغير (بنقول علية المارش) يقوم بتدوير المحرك كام لفة كدة لحد ما المحرك يشغل نفسه، ولنا برضه مع المارش قصة تانية، وعلى فكرة هو دا برضه نفس اللى بنعمله لما بندور العربيه زق، إننا بنخلق حركة فى نظم الجر وبعدين نروح معشقين الموتور فى نظام الجر فياخد كام لفة لحد ما ربنا يكرمه ويشد حيله ويقوم مع نفسه

السؤال السادس: طب والمارش والبوجيهات وكل الحاجات الكهربا دى يتجيب كهربا منين واحنا لا بنحط العربية فى الفيشة ولا بنغيرلها حجارة
الإجابة: توجد منظومة كاملة فى العربية لتوليد وتخزين الكهرباء تحتوى على دينامو وبطارية وضفيرة واجزاء اخرى ولنا معها قصة فى رسالة قادمة

السؤال السابع:طيب إزاى لما بنطفى مفتاح العربية الموتور بيبطل
الإجابة: إحنا بنمنع الكهربا عن البوجيهات فمفيش شرارة فمفيش حريق فمفيش ضغط فمفيش حركة فيسكت الموتور بعد لفتين تلاته لما قوه إندفاعه تخلص

شاهد المزيد حول سلسلة كيف تعمل السيارة