كتلة المحرك، والتي يشار إليها أيضًا باسم كتلة الأسطوانات أو هيكل المحرك، هي العنصر الرئيسي في المحرك العامل وفق الاحتراق الداخلي. تشمل الأسطوانة والمكبس وأجزاء المحرك الهامة الأخرى. يمكن تصنيف كتل المحرك بناءً على عوامل مختلفة، بما في ذلك المواد والتكوين والتصميم. فكر في الأمر على هذا النحو: إذا كانت كتلة المحرك عبارة عن وجه واحد من العملة، فإن الجانب الآخر هو رأس المحرك. يقع رأس الأسطوانة أعلى كتلة المحرك وهو مسؤول عن توليد الطاقة داخل غرفة الاحتراق الخاصة بالمحرك. اقرأ المقال المرتبط لمعرفة المزيد عن رأس الأسطوانة ومكوناته في المحرك العامل بالاحتراق الداخلي.
تشغيل كتلة المحرك
كما ذكرنا سابقًا، تحتوي كتلة المحرك على العديد من المكونات المسؤولة عن نقل الطاقة من غرفة الاحتراق إلى علبة التروس عبر المكبس وذراع الوصل والعمود المرفقي. ومع ذلك، فإن الكتلة نفسها عبارة عن هيكل معدني كبير لتثبيت المكونات المختلفة في مكانها.
مما تتكون كتلة المحرك؟
يمكن تصنيع كتل المحرك من مجموعة متنوعة من المواد، ولكل منها مجموعة من المزايا والعيوب. غالبًا ما يعتمد اختيار المواد على عوامل مثل التكلفة والوزن والمتانة ومقاومة الحرارة وعمليات التصنيع. فيما يلي المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة في صنع كتل المحرك:
الحديد الزهر: قوي ومتين ويحتفظ بالحرارة. يستخدم في المحركات الثقيلة.
سبائك الألومنيوم: مصممة للمتانة وتقليل الوزن ومقاومة الحرارة.
سبائك المغنيسيوم: خفيفة جدًا، وتوجد في المحركات عالية الأداء، ولكنها نادرة بسبب التآكل وتحديات التصنيع.
المواد المركبة: توفر القوة والفوائد الحرارية ولكن لم يتم اعتمادها على نطاق واسع بعد.
كيف يتم تصنيع كتلة المحرك؟
يتم تصنيع كتل المحرك عادة من خلال عملية تعرف باسم الصب، والتي تنطوي على صب المعدن المنصهر في قالب لتكوين الشكل المطلوب. يمكن أن تختلف عملية الصب اعتمادًا على نوع المادة المستخدمة والتصميم المحدد لكتلة المحرك.
ما هي المكونات المختلفة في كتلة المحرك؟
الاسطوانات: هي عبارة عن تجاويف أسطوانية مستديرة تحرك المكابس لأعلى ولأسفل. يحدد عدد الأسطوانات وترتيبها مثل الأسطوانات المستقيمة أو على شكل حرف V أو المسطحة تكوين المحرك.
المكابس أو البيستون: المكابس هي مكونات تتلاءم مع الأسطوانات. تتحرك لأعلى ولأسفل داخل الأسطوانات لضغط خليط الهواء والوقود أثناء عملية السحب والضغط وتحويل طاقة الاحتراق إلى حركة ميكانيكية أثناء أشواط الطاقة والعادم.
حلقات المكبس: حلقات المكبس عبارة عن حلقات معدنية دائرية مثبتة حول المكابس تساعد على سد الفجوة بين المكبس وجدران الأسطوانة، مما يمنع التسرب المفرط للغازات والزيت. كما أنها تساعد في نقل الحرارة من المكبس إلى جدران الأسطوانة.
العمود المرفقي: العمود المرفقي عبارة عن عمود دوار طويل يقع في الجزء السفلي من كتلة المحرك. يحول الحركة الخطية للمكابس إلى حركة دورانية، والتي يتم بعد ذلك نقلها إلى ناقل الحركة وفي النهاية إلى العجلات.
ذراع الوصل: تربط قضبان التوصيل، المعروفة أيضًا باسم ذراع الوصل، المكابس بالعمود المرفقي. تنقل الحركة الترددية للمكابس إلى الحركة الدورانية للعمود المرفقي.
دعامات العمود المرفقي: إنها الحمّال الأساسي لدعم ووضع العمود المرفقي داخل كتلة المحرك. تقلل الاحتكاك والتآكل بين العمود المرفقي الدوار والكتلة الثابتة.
عمود الحدبات أو عمود الكامات: عمود الحدبات عبارة عن عمود فيه فصوص أو حدبات تتحكم في فتح وإغلاق صمامات المحرك. وهو المسؤول عن توقيت وظائف الصمام. يتم وضع عمود الكامات في الغالب داخل رأس المحركات الحديثة. قديمًا، كان عمود الكامات يوضع داخل كتلة المحرك.
طبات المحرك أو سدادات المحرك:
هي عبارة عن سدادات معدنية يتم وضعها في فتحات على كتلة المحرك للسماح بإزالة القوالب الرملية المستخدمة أثناء عملية الصب. وتسمى أيضًا سدادات التجميد لأنها يمكن أن تساعد في منع تلف الكتلة إذا تجمد المبرد وتوسع.
قنوات الزيوت:
تحتوي كتلة المحرك على ممرات مختلفة لتدوير زيت المحرك لتليين الأجزاء المتحركة وتبريد المكونات وإزالة الحرارة من المحرك.
قنوات المبرد:
تحتوي كتل المحرك على قنوات وممرات لتدوير سائل التبريد أو مانع التجمد لتعديل درجة حرارة المحرك ومنع ارتفاع حرارته.
علبة المرافق:
علبة المرافق هي الجزء السفلي من كتلة المحرك الذي يضم العمود المرفقي، وقضبان التوصيل أو ذراع التوصيل، ومحامل العمود المرفقي أو دعامات العمود المرفقي. يعمل الطرف السفلي من علبة المرافق بمثابة خزان زيت خاص بنظام تزييت المحرك.
ما هي أنواع كتل المحرك؟
يمكن تصنيف كتل المحرك بناءً على عوامل مختلفة، بما في ذلك المواد والتكوين والتصميم. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من كتل المحرك:
كتلة المحرك المستقيمة:
مثال: تويوتا كورولا 2023
التكوين: مستقيم 2 (متوازي مزدوج)، مستقيم 3، مستقيم 4، مستقيم 5، مستقيم 6
يتم ترتيب الأسطوانات في خط مستقيم على طول صف واحد.
تصميم مبسط بمكونات أقل.
أسهل وأكثر فعالية من حيث التكلفة في التصنيع.
يشيع استخدامها في السيارات الا والمركبات الصغيرة.
شكل محرك حديث بكلفة مقبولة.
كتلة المحرك على شكل V:
مثال: فورد موستانج جي تي 2023
التكوين: V4، V6، V8، V10، V12
يتم ترتيب الأسطوانات في صفين بزاوية تشبه شكل “V”.
يجمع بين الاكتناز وزيادة الطاقة.
يستخدم في مجموعة واسعة من المركبات، من سيارات السيدان إلى الشاحنات.
تؤثر الزوايا المختلفة (60 إلى 90 درجة) على توازن المحرك ونعومته.
كتلة المحرك الأفقية أو المسطحة:
مثال: بورش 911 2023
التكوين: أسطوانات 2 أفقية، 4 أفقية، 6 أفقية
يتم وضع الأسطوانات بشكل أفقي مقابل بعضها البعض.
تُعرف أيضًا باسم محركات الملاكم.
مركز ثقل منخفض وتصميم متوازن.
تعزز استقرار السيارة والتعامل معها.
مناسبة لموقع المحرك الخلفي والدفع الرباعي.
كتلة المحرك على شكل W:
مثال: بوغاتي شيرون 2023
التكوين: W8، W12، W16
يتم ترتيب الأسطوانات في ثلاث صفوف لتشكل شكل W.
وغالبا ما توجد في السيارات الفاخرة وعالية الأداء.
تسمح بزيادة إزاحة المحرك وقوته.
تخلق توازن بين إنتاج الطاقة والاكتناز.
لها تطبيقات محدودة بسبب تعقيد التصميم.
كتلة المحرك القطعي:
مثال: بي ام دبليو 132 1933
التكوينات: مفردة، مزدوجة، بشكل نجمة
يتم ترتيب الأسطوانات بشكل دائري حول العمود المرفقي.
شائعة في الطائرات القديمة وبعض السيارات القديمة.
تصميم ميكانيكي أبسط مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة.
تبريد فعال بفضل الأسطوانات المكشوفة.
تقتصر على بعض التطبيقات بسبب الحجم والتحديات الديناميكية الهوائية.
تطبيقات عملية محدودة بسبب تعقيد التصميم والتحديات
كتلة محرك وانكل:
مثال: مازدا آر.اكس -8 2012
التكوينات: دوار واحد، اثنان، ثلاثة وأربعة
تصميم محرك دوار مع دوارات مثلثة.
معروفة بتوصيل الطاقة السلس وقدرات RPM العالية.
تستخدم في بعض موديلات مازدا.
حجم مدمج مع عدد أقل نسبيا من الأجزاء المتحركة.
تحديات كفاءة وانبعاثات في بعض التطبيقات.
هذه بعض التكوينات الشائعة لكتلة المحرك الموجودة في المحرك العامل وفق الاحتراق الداخلي. كما ذكرنا سابقًا، تلعب كتلة المحرك دورًا حيويًا في توليد الطاقة في محرك الاحتراق الداخلي جنبًا إلى جنب مع رأس المحرك.
فيما يلي دليل المبتدئين لمصطلحات السيارات العامة.
هل تبحث عن سيارة؟ فيما يلي قائمة بالسيارات المستعملة المعروضة للبيع والسيارات الجديدة المعروضة للبيع في الإمارات العربية المتحدة.
