السيارة ... ومحرك الاحتراق الداخلي
بعد تحقيق زيادة في كفاءة المحرك البخاري في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، تم إجراء تحسينات أساسية في الهندسة وعلم المعادن (علم المعادن والمعادن) حتى اختراع محركات الاحتراق الداخلي، وتم تشغيل المحركات البخارية.
لم يتم فهمها بالكامل في البداية، حتى نشر العالم الفرنسي "سادي كارنو" بعض النظريات التي ابتكرها عام 1824 م، والتي أدت إلى ظهور علم التبادل الحراري (الديناميكا الحرارية).
وكان العالم "جيمس وات" قد بدأ عمله على تطوير ملء حلقات المكبس للمحرك البخاري، لتجنب تسرب الطاقة خارجه، قبل حوالي خمسين عامًا. وأجزاء المحرك ذات الأبعاد الدقيقة الممكنة، وفي الخمسينيات من القرن التاسع عشر، تم الحصول على أنواع من الوقود عن طريق تكرير البترول، والتي تتمتع بقدرة أكبر على التطاير.
وفي عام 1860 م صنع مهندس فرنسي يُدعى "Lenoir" آلة ناجحة، وهي في الواقع محرك بخاري معدل، يعتمد على إضاءة الغاز كوقود.
في عام 1867 م، بدأت شركة Autolangen في إنتاج آلة تنقل الطاقة من مكبس حر الحركة إلى عمود إدارة وحذافة ثقيلة، عن طريق جهاز رف وترس مع تروس، باستخدام القابض للعجلات غير المقيدة المثبتة على تروس.
لذلك يمكن أن يدور الترس بحرية في اتجاه واحد أثناء نقل الطاقة المولد الجانب الآخر.
وفي الوقت نفسه (عام 1862 م) نشر العالم الفرنسي "ألفونس بود روشا" في باريس نظريته عن الآلة رباعية الأشواط، وهي نوع من الآلات المستخدمة في السيارات الحديثة. على الرغم من أن "De Rocha" لم يصنع أي آلة، إلا أن نظريته فقط تضمنت ضغط خليط الوقود (الوقود بكمية مماثلة من الهواء) لرفع درجة حرارته.
كما أثبتت النظرية أن كفاءة التصميم رباعي الأشواط بالنسبة ل تعتبر عملية غاز العادم (شفط خليط الوقود وغاز عادم الاحتراق) أفضل بكثير من كفاءة التصميم ثنائي الشوط.
ويعتمد محرك الاحتراق ثنائي الأشواط على دخول الوقود ثم حرق وطرد الغازات الساخنة مع كل حركة أمامية وخلفية للمكبس (أي لكل ثورة في العمود المرفقي).
بينما تشتمل الماكينة رباعية الأشواط على حركتين كاملتين للمكبس للأمام والخلف (دورتان للعمود المرفقي) في فترة أربع أشواط، وتعطي الآلة المحرك ثنائي الأشواط قوة مضاعفة مقارنة بالمحرك رباعي الأشواط للعمود المرفقي، لكن كفاءة طرد آخر آلة يفوق العادم بكثير كفاءة الأول، إذا كان مشابهًا لجميع المتغيرات الأخرى.
الآلة ذات الشوطين هي أيضًا إهدار للطاقة ، لأن بعض الوقود الذي لم يتم حرقه بعد يخرج من غازات العادم.
وفي عام 1876 م بدأت شركة Autolangen في تصنيع آلة أوتو التي لم ينتج عن تشغيلها أي ضوضاء، وكان ضجيج تشغيلها أهدأ من الآلات التي سبقتها ، وكانت هذه الآلة أول آلة احتراق داخلي حديثة ، بأربعة - تصميم السكتة الدماغية ، بناءً على ضغط خليط الوقود قبل الاحتراق ، ثم تم تصنيع هذه الآلة بعد عام 1878 م في الولايات المتحدة الأمريكية ، حيث ألهمت "هنري فورد" للقيام بأول بحث له.
آلة رباعية الأشواط:
تعمل الدورة رباعية الأشواط على النحو التالي من حيث الترتيب: الشوط الأول للمكبس لأسفل، ويتم فتح صمام السحب لسحب خليط الوقود إلى غرفة الاحتراق ، وفي الشوط التالي، يتم إغلاق جميع الصمامات، لأن خليط الوقود تحت الضغط. في بداية الضربة السفلية الثانية للمكبس، يحدث الاشتعال، حيث يتم حرق خليط الوقود بواسطة شرارة صادرة من شمعة الإشعال، وبالتالي تدفع الغازات المتوسعة المكبس إلى الأسفل، وفي الضربة الثانية الصاعدة للمكبس، يكون صمام العادم فتحت لطرد غازات الاحتراق ، وبذلك تكتمل المراحل الأربع للدورة وهي: مدخل، ضغط، احتراق، مخرج غازات العادم.
كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط؟
شوط السحب: يدور العمود المرفقي. وعن طريق سحب المكبس لأسفل، ينفتح انخفاض الضغط داخل الأسطوانة، ويفتح صمام السحب ويدخل الخليط إلى الأسطوانة.
شوط الانضغاط: يرفع العمود المرفقي وعاء المكبس من الزر العلوي، ويتم ضغط الخليط، وتصدر شمعة الإشعال شرارات في نهاية شوطها.
شوط القوة: يتمدد الخليط بعد احتراقه بالشرارة ، مما يجبر المكبس على التحرك إلى أسفل، وكذلك تدوير العمود المرفقي، لإنتاج الطاقة.
شوط العادم: يرتفع المكبس ويفتح صمام العادم ويدفع غازات العادم إلى الخروج من الاسطوانة.
الآلة ذات الشوطين:
يعتمد محرك الاحتراق الداخلي ثنائي الشوط، والذي يمكن استخدامه في الدراجات النارية، على تشغيله باستخدام كل من الأسطوانة وعلبة المرافق أسفل المكبس، ومع ارتفاع المكبس، يتم ضغط الخليط أعلاه، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط عند الجزء السفلي.
ويتم شفط الخليط في علبة المرافق، من خلال فتحة السحب (بدون استخدام الصمامات) وعندما يكون المكبس في الأعلى، يتم إشعال خليط الوقود، ودفع المكبس لأسفل، وفتح منفذ العادم، وكعادم تخرج الغازات، ويتم دفع الخليط - الذي يضغطه المكبس الهابط لأسفل - عبر الفتحة الالتفافية في الأسطوانة ويستخدم مكبسًا على شكل خاص لتحسين كفاءة الفصل بين الخليط والعادم.
تاريخ صناعة السيارات في العالم:
بنز، كارل (1844-1929 م):
يعد المهندس الألماني (كارل بنز) بلا شك من أوائل رواد صناعة السيارات. توفي والده، الذي كان يعمل مهندسًا في السكك الحديدية ، ولم يكن كارل في العاشرة من عمره بعد. يبدو أن الصبي ورث قيادة والده.
مهندس، لذلك درس الهندسة الميكانيكية في كارلسروه، مسقط رأسه، ثم تخلى عن دراسته للعمل لدى شركة تصنيع رئيسية، وفي أوقات فراغه قام بتطوير عدة نماذج لعربة لا تحتوي على، لست بحاجة إلى خيول لسحبها.
وبدأ يفكر في إضافة محرك إلى دراجته، لكنه سرعان ما أدرك أن الدراجة ذات الثلاث عجلات ستكون فكرة رائعة.
وطور بنز تصميمًا لمحرك ثنائي الأشواط، يعمل على نفس القاعدة الأساسية التي وضعها المهندس الفرنسي "إتيان لينوار"، الذي كان محركه يعمل بغاز الفحم، وخاطر "بنز" بكل ما لديه من مدخرات لبناء نموذج أولي لمحركه.
ولحسن الحظ، كان حليفه في هذا العمل نجاحًا كبيرًا ، لذلك دفع شخص مغامر مبلغًا من المال لشركة "بنز" لإنشاء وحدة تصنيع صغيرة في "مانهايم" والتي افتتحت في عام 1879 بعدالميلاد.
وفي الوقت نفسه، قام الألماني "نيكولاس أوتو" بصنع آلة قيادة تعمل على نظام الدورة الرباعية الأشواط، ثم تحولت "بنز" إلى استخدام هذا المحرك الجديد لإدارة السيارة التي ما زال يحلم بصنعها.
وفي عام 1885 م توصل إلى "بنز" لإنتاج النموذج الأصلي للعربة الخالية من الأحصنة والتي كانت عبارة عن عربة بثلاث عجلات تعمل بمحرك رباعي الأشواط، وكانت أسطوانات المحرك في وضع أفقي، واستخدام البنزين كوقود لهذا المحرك والبنزين هو مشتق بترولي شديد التقلب، يتكون أساسًا من الهيدروكربونات الأليفاتية (يختلف عن البنزين المنتج من المركبات العطرية أو العطرية).
ودخلت هذه السيارة تاريخ صناعة السيارات كأول سيارة عملية تعمل على محرك زيت (عمومًا يطلق اسم البترول على البنزين المستخدم كوقود للسيارة).
الإشعال الكهربائي ، بدلاً من إشعال اللهب الذي كان سائدًا من قبل أنه مع آلة المحرك مغطاة بغطاء يتدفق بداخله مياه التبريد ، وفي عام 1886 م قدم "بنز" براءة اختراع لأحد اختراعاته وهو السخان الذي يبرد الماء مرة أخرى حتى يمكن تسويقه.
وكان المحرك يعمل بسرعة 250-300 دورة في الدقيقة بدلاً من 120 دورة في الدقيقة المستخدمة في ماكينات البنزين ، وأنتج حوالي 3/4 حصان. وتنتقل حركة التوجيه عن طريق "سلسلتين سلسلة" تقعان في المحور الخلفي، عبر قابض من النمط البدائي.
وفي التاسع والعشرين من يناير عام 1886 م حصلت شركة "بنز" على الموافقة لمنحه براءة اختراع للسيارة، وكانت سرعتها القصوى أقل من عشرة أميال في الساعة.
عرض نوعًا متطورًا منها في معرض باريس عام 1887 م، لكن الطلب على سيارته لم يزد، مما دفعه لقيادة السيارة التي أنتجها شخصيًا في شوارع ميونيخ حتى يتمكن العملاء من رؤيتها أثناء سيرها. .
قاد أبناؤه المراهقون نموذجًا آخر، بناه والدهم، بينما كانت والدتهم في السيارة، التي قطعت 125 ميلًا، وهي أطول مسافة قيادة حتى الآن.
ولكن زملاءه الأصليين سرعان ما فقدوا الاهتمام بالسيارات ، ثم اضطرت شركة بنز إلى البحث عن مصدر آخر للتمويل المالي ، حتى يتمكن من البدء في إنشاء مصنع آخر ، وفي عام 1890 شهد تصنيع سيارته الأولى التي تتحرك على أربع عجلات .
عجلات أثار معرض شيكاغو عام 1893 إعجاب رواد صناعة السيارات الأمريكية ، وبعد عامين آخرين ، صنع كارل بنز أول حافلة في العالم.
وبحلول عام 1900 بعد الميلاد ، باعت بنز 4000 سيارة مريحة ثلاثية السرعات مزودة بمحرك 3 حصان ، وأصبحت بنز أكبر شركة لإنتاج السيارات في أوروبا. أخيرًا ، تقاعد "كارل بنز" من عمله في إدارة الشركة عام 1903 م ، ثم اندمج عام 1926 م مع شركة "دايملر" ، ليصبح اسم دايملر بنز "مصنعي سيارات" مرسيدس بنز ". .
وأنتج "بنز" سيارات متتالية في تطورات متتالية ، مثل سيارته ذات الأسطوانة الواحدة التي صنعها عام 1886 م ، ثم بعد عامين صنع عدة سيارات أخرى ، بما في ذلك السيارة التي صنعها للتنقل على 3 عجلات ، وتشغيلها على البترول ( بنزين) عام 1888 م وهي واحدة من 4 سيارات متطورة تعمل على نفس فكرة النموذج التجريبي الذي أعدته شركة "بنز" عام 1885 م وكانت عجلات السيارة مصنوعة من الخشب مع عجلتين خلفيتين مغطاة بالحديد. الإطارات.
وأما العجلة الأمامية فهي مغطاة بالمطاط الصلب، وتعمل المكابح الخشبية مباشرة على العجلتين الخلفيتين، ومحرك رباعي الأشواط مركب به أسطوانة. أفقياً على المحور الخلفي، ولها صمامان يعملان ميكانيكياً.
يتم الاشتعال عن طريق ملف كهربائي ووصلة احتراق وهذه السيارة لم تحتوي على مشعاع بل تم تبريدها بالماء المغلي وتبخر بمعدل 4 .5 جالون في الساعة. وتبعتها موديلات سيارات الركاب لمهندس بنز، تلاها تصنيع حافلة عام 1895 م، ولها محرك بسعة 5 حصان، وعدد ركابها 8 أشخاص، ونلاحظ أنها تشبه سيارة بها خيول في شكله الخارجي في هذا الوقت.
تطور شكل وسرعة السيارات في العالم:
بعد أول سيارة بنز واستخدام الدفع الرباعي التي اخترعها (نيكولاس أوتو) عام 1876 بطريقة مناسبة للاستخدام داخل السيارة ، واستخدمها بنز في إنتاج سيارته ذات الثلاث عجلات. استمرت سرعة السيارة في الازدياد حتى وصلت إلى سرعتها الحالية التي تبلغ في المتوسط 100-150 كم / ساعة.
أقيم أول سباق للسيارات في فرنسا عام 1895 م، وكانت مسافته حوالي 750 ميلاً (1200 كم) ، وانطلق من باريس إلى بوردو ثم عاد.
وفي النهاية، فازت أميلي ليفاسور بالسباق، وهي سيارة ذات أسطوانتين وأربعة أحصنة ركضت السباق في 48 ساعة بمتوسط سرعة 15 ميلًا في الساعة (24 كيلومترًا في الساعة)، على الرغم من أن ليفاسور كان نائمًا أثناء رحلة العودة إلى باريس.
ونص القانون الإنجليزي على ألا تتجاوز السيارات 6.5 كيلومترًا في الساعة في المناطق الريفية و 3.2 كيلومترًا في الساعة في المدن. يشترط القانون أن يسبق السيارات شخص يمشي ويلوح بعلم أحمر، وقد ألغي هذا القانون. وفي عام 1896 م وبهذه المناسبة تم الاحتفال به بعد سباق تحرير هذا القانون بين "لندن" و "برايتون" على مسافة حوالي 96 كيلومترًا، تلك التي تم إجراؤها بين عامي 1918 و 1930 م.
وساعدت هذه الأحداث الرياضية في تشجيع التحسين المستمر في تصميم السيارة وتثقيف الجمهور حول السلامة والقيادة.
1900 م إلى 1920 م: مع بداية القرن العشرين ، أصبح منظر السيارة على أنها "عربة لا تجرها الخيول" مشهدًا قديمًا، وتمكنت السيارة من ترسيخ نفسها في مجال الحياة باعتبارها وسائل نقل حديثة وفعالة، وحققت جهود الفرنسيين "جورج" بوتون والكونت ألبرت دي ديون محركات خفيفة وعالية السرعة، وفي عام 1903 تمكن الاثنان من إنتاج محرك يسمى "بويبولو" بسعة 8 أحصنة، تدور بسرعة 1500 دورة في الدقيقة، بسعة حجمية 846 سنتمتر مكعب، ووزنها لا يتجاوز 18 كيلوغراماً، ولكي تتمكن من تلبية جميع متطلبات هذا المحرك ذو السرعة الكبيرة والمبرد بالهواء "بوتون" "كان لابد من تصميم نظام إشعال أفضل، والذي كان له العديد من أوجه التشابه مع نظام الإشعال الحديث، مع قطع التلامس.
بعد ذلك، أعطت التحسينات في تصميم المحركات - التي سمحت للسيارات بالتحرك بسرعة عالية على الطرق - قوة دفع كبيرة للتطوير أنظمة الكبح وناقلات الحركة.
يجب عليك تسجيل الدخول لتستطيع كتابة تعليق