محرك الاحتراق الداخلي Diesel Engine

قد يخطيء البعض في تصور إن محرك الديزل هو المحرك الذي يعمل على وقود الديزل. تسمى المحركات ذات الاحتراق الداخلي بمحركات الديزل بغض النظر عن نوع الوقود المستخدم لتشغيلها. لنتعرف إلى الأجزاء الرئيسية في محركات الاحتراق الذاتي و طريقة عملها لتدوير المحرك.

• الصمامات. تحتوي المحركات على نوعين من الصمامات. صمامات تستخدم للسيطرة على دخول الوقود الممزوج بالهواء و صمامات تقوم بإخراج مخلفات الاحتراق. تتم السيطرة على فتح و غلق هذه الصمامات عن طريق عمود الحدبات (Camshaft) المرتبط مع العمود المرفقي (Crankshaft) بحزام نقل حركة مسنن للحفاظ على التزامن بينهما و ذلك لأهمية فتح و غلق الصمامات في توقيت متزامن مع حركة العمود المرفقي.
• غرف الاحتراق. يحتوي المحرك على غرف للاحتراق تكون أسطوانية الشكل (Cylinder), تتم عملية حرق الوقود في هذه الحجرات مما يولد حركة خطية على المكابس يقوم العمود المرفقي بتحويلها إلى حركة دورانية.
• المكابس. ترتبط المكابس بالعمود المرفقي عن طريق اذرع معدنية تقوم بنقل الحركة من المكابس إلى العمود المرفقي و بالعكس. تحتوي المكابس على حلقات وضيفتها إحكام عزل الجزء العلوي من غرفة الاحتراق عن الجزء السفلي منها.
• العمود المرفقي. يرتبط العمود المرفقي بالمكابس ليقوم بتحويل الحركة الخطية إلى دورانية و بالعكس, كما يرتبط أيضاً بعمود الحدبات المسؤول عن السيطرة على فتح و غلق الصمامات المسؤولة عن إدخال الوقود الممزوج بالهواء و إخراج مخلفات الاحتراق. يتم ربط الأجزاء المطلوب تدويرها إلى العمود المرفقي حيث يعتبر هو مصدر الطاقة الحركية الدورانية الخارجة من المحرك.
• القادح. قد تختلف أنواع القادح حسب نوع الوقود المستخدم لكنه بصورة عامة يستخدم لتحفيز احتراق الوقود لتوليد الحركة. يعتبر وقت حدوث القدح احد اهم العوامل المؤثرة على كفاءة أداء المحرك أثناء عمله, لذلك تحتوي المحركات الحديثة على نظام يقوم بتعديل وقت القدح حسب حاجة المحرك.
  

تطلق تسمية محرك احتراق داخلي على المحركات التي يكون فيها الاحتراق بشكل متقطع, وهو ما يميزها عن المحركات التوربينية أو البخارية على سبيل المثال. تستغل الطاقة المتولدة من حرق الوقود الممزوج بالهواء لتحريك المكابس ليتم تحويلها إلى حركة دورانية عن طريق العمود المرفقي. من اكثر محركات الاحتراق الداخلي شيوعاً و المستخدمة بصورة عامة في السيارات هي المحركات رباعية الأشواط حيث تقسم حركة المكبس في غرفة الاحتراق إلى أربعة أشواط وهي:

• الشوط الاول. يتم في هذا الشوط سحب الوقود الممزوج بالهواء إلى داخل غرفة الاحتراق و ذلك عن طريق فتح صمام الوقود (بدفع الصمام من قبل عمود الحدبات) و سحب المكبس (Piston) إلى الأسفل مما يولد تخلخل في الضغط داخل غرفة الاحتراق يؤدي إلى سحب مزيج الوقود و الهواء.
• الشوط الثاني. يتم غلق صمامات غرفة الاحتراق و رفع المكبس إلى الأعلى ليتم ضغط مزيج الوقود و الهواء.
• الشوط الثالث. بعد أن تم ضغط الوقود و الهواء في الشوط الثالث, يقوم القادح بحرق هذا المزيج لتوليد انفجار يقوم بدفع المكبس إلى الأسفل لعدم وجود أي منفذ اخر لتفريغ الضغط لكون الصمامات مغلقة. يعتبر هذا الشوط هو الشوط المولد للحركة.
• الشوط الرابع. بعد وصول المكبس إلى اسفل غرفة الاحتراق ونقل الطاقة المتولدة إلى العمود المرفقي, يتم فتح صمام العادم لإخراج مخلفات احتراق الوقود من غرفة الاحتراق عن طريق رفع المكبس إلى الأعلى مما يدفعها إلى خارج غرفة الاحتراق عن طريق صمام العادم.

يتم تكرار هذه الأشواط لتوليد الطاقة الحركية المطلوبة عن طريق حرق الوقود. توجد أيضاً بعض المحركات التي تعمل بشوطين فقط, حيث يتم إخراج مخلفات الاحتراق و سحب خليط الوقود و الهواء في نفس الشوط و يتم حرقها لتوليد الحركة في الشوط الثاني. يسمى هذا النوع من المحركات بالمحركات ثنائية الأشواط.