جارٍ تحميل المختبر ثلاثي الأبعاد…
جارٍ تحميل الدرس…
← غرفة المحركالعالم 1 · الدرس 4 من 4جميع الدروس ↓

ترتيب الاشتعال والتوازن.
هل تدرّس هذا؟ افتح وضع جهاز العرض
ينتج محرك ذو أسطوانة واحدة دفعةً مرة كل 720°، ثم لا يحدث شيء طوال دورتين كاملتين. إنه بسيط، لكنه يهتز: إذ يتغير عزم الدوران على العمود المرفقي من قمة كبيرة إلى الصفر، بل ويصبح سالبًا أيضًا، كما أن القصور الذاتي لحركة المكبس صعودًا وهبوطًا يهز المحرك كله. تساعد حذافات كبيرة على تخفيف ذلك، لكن هناك حلًا أفضل: المزيد من الأسطوانات، تعمل بالتتابع.
مع n من الأسطوانات التي تعمل بالتساوي، يبدأ شوط قدرة كل 720° / n:
في محرك خطي من 4 أسطوانات، ينتهي أحد أشواط القدرة تمامًا عندما يبدأ الشوط التالي، لذلك يحصل العمود المرفقي دائمًا على دفعة. ويصبح تموج عزم الدوران أقل بكثير مقارنةً بمحرك ذي أسطوانة واحدة.
في محرك مستقيم-4، تُضبط أذرع المرفق على شكل أزواج: يتحرك المكبسان 1 و4 معًا، ويتحرك المكبسان 2 و3 معًا، بفارق نصف دورة بينهما. عندما يكون الزوج في الأعلى، يكون أحد المكبسين في نهاية شوط الضغط (وعلى وشك الإشعال)، بينما يكون شريكه في نهاية شوط العادم (وعلى وشك إدخال الهواء النقي)، لذلك يفصل بينهما دائمًا نصف دورة. ترتيبَا الإشعال الشائعان هما: 1-3-4-2 (وهو الأكثر شيوعًا) و1-2-4-3. يشعل كلا الترتيبين أسطوانة كل 180°، ولا تشتعل أي أسطوانة مباشرة بعد جارتها، مما يقلل الإجهاد على عمود المرفق ويجعل تدفق الغاز في أنبوب السحب أكثر انتظامًا.
لكن الإشعال المنتظم ليس القصة كاملة. فما زال في محرك مستقيم-4 الأساسي اهتزاز متبقٍ عند ضعف سرعة المحرك، لأن المكابس لا تتحرك بتماثل إلى أعلى وإلى أسفل؛ وغالبًا ما تضيف محركات مستقيم-4 الأكبر أعمدة موازنة لإلغائه. أما مستقيم-6، الذي يشعل كل 120°، فهو سلس بطبيعته، ولهذا حظي بتقدير كبير لفترة طويلة، بينما يشعل V8 كل 90° مع ترتيب أذرع مرفقه لتحقيق التوازن.
هل يعني عدد أكبر من الأسطوانات قوة أكبر؟ ليس بالضرورة. تأتي القوة من كمية الهواء والوقود التي يحرقها المحرك كل ثانية، وهذا يعتمد على الإزاحة، والسرعة، ومدى الجهد الذي تبذله كل دورة. في محرك رباعي الأشواط، P = p × V_d × N / 2، حيث إن p هو الضغط الفعّال المتوسط (الضغط الثابت الذي سينجز العمل نفسه الذي ينجزه الضغط الحقيقي)، وV_d هي الإزاحة الكلية، وN هو عدد الدورات في الثانية. في محرك سعته 2.0 لتر، مع p ≈ 1.0 MPa عند 100 دورة/ثانية (6 000 دورة/دقيقة): P = 1.0×10⁶ × 0.002 × 100 / 2 = 100 kW. إذا وزّعت السعة نفسها، وهي 2.0 لتر، على ست أو ثماني أسطوانات، فستكون القوة متقاربة؛ ستحصل على سلاسة وصوت مختلف، لا على قوة إضافية.
يجبر الشاحن التوربيني المحرك على إدخال كمية أكبر من الهواء، فيرفع p، وبالتالي يزيد القوة الناتجة من الإزاحة نفسها، ولهذا يمكن للمحركات الصغيرة الحديثة أن تكون قوية.
يشعل محرك رباعي الأسطوانات ورباعي الأشواط بالتساوي. كم درجة تفصل بين أشواط القدرة؟
لماذا يهتز محرك الأسطوانة الواحدة أكثر من محرك مستقيم-4؟
لدى محركين الإزاحة نفسها، ويعملان بالسرعة نفسها وبقيمة p نفسها. أحدهما يضم 4 أسطوانات والآخر 8. ما الصحيح بشأن قدرتهما؟