محرك الديزل, آلية عمله مع الأعطال وطريقة إصلاحها

محرك الديزل هو نوع من محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل على الديزل. يتميز محرك الديزل بكفاءته العالية وقوة عزمه الكبيرة. يتم استخدام محركات الديزل في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك السيارات والشاحنات والحافلات والسفن والقاطرات والمزارع.

تاريخ محركات الديزل

تم اختراع محرك الديزل من قبل المهندس الألماني رودولف ديزل، وقد قام ديزل بتقديم براءة اختراع لهذا المحرك في 23 فبراير 1893. ولكن البحث والتطوير الفعلي للمحرك ومفهومه بدأت قبل ذلك بعدة سنوات.

أول تجربة ناجحة لمحرك ديزل تمت في عام 1897، عندما تم تشغيل محرك ديزل بنجاح باستخدام زيت البزر والهواء المضغوط للإشتعال. بدأ استخدام محركات الديزل في الصناعة والنقل تدريجياً بعد ذلك.

خصائص محرك الديزل

محركات الديزل تتميز بعدد من الخصائص البارزة التي تجعلها مميزة وملائمة للعديد من التطبيقات. إليك بعض الخصائص الرئيسية لمحركات الديزل:

1. كفاءة في استهلاك الوقود: محركات الديزل تعمل بكفاءة عالية في استهلاك الوقود مقارنةً بمحركات البنزين. هذا يعني أنها تستخدم كميات أقل من الوقود لتوليد نفس القدرة الميكانيكية، مما يقلل من تكلفة التشغيل.
2. عزم دوران عالي: محركات الديزل تعطي عزم دوران عالي عند سرعات منخفضة، مما يجعلها ملائمة لتطبيقات تتطلب القوة والعزم مثل الشاحنات والمعدات الثقيلة.
3. استقرار وتحمل: تتميز محركات الديزل بالقدرة على التحمل والعمل في ظروف صعبة وبيئات قاسية، مما يجعلها مناسبة للاستخدامات الصناعية والتجارية والبحرية.
4. دورة ديزل: تعتمد محركات الديزل على دورة ديزل للعمل، حيث يتم ضغط الهواء داخل الاسطوانة بشكل كبير ويتم حقن واشتعال الوقود داخل الهواء المضغوط، مما يؤدي إلى احتراق ذاتي وتوليد قوة.
5. عمر افتراضي طويل: بشكل عام، محركات الديزل تتميز بعمر افتراضي أطول مقارنة بمحركات البنزين، مما يقلل من تكاليف الصيانة والاستبدال.
6. اقتصادية: نظرًا لكفاءتها في استهلاك الوقود وعمرها الافتراضي الطويل، تعتبر محركات الديزل خيارًا اقتصاديًا للتشغيل على المدى الطويل.
7. توربوشارجر (إذا تم استخدامها): تُستخدم محركات الديزل في بعض التطبيقات مع توربوشارجر لزيادة كفاءتها وقوتها، مما يسمح بتحسين الأداء وزيادة القدرة.
8. انبعاثات: عمومًا، محركات الديزل تنتج أقل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) بالمقارنة مع محركات البنزين، ولكنها قد تنتج مزيدًا من انبعاثات الملوثات الجوية مثل الجسيمات الصلبة وأكاسيد النيتروجين (NOx)، ولكن تقنيات معالجة الانبعاثات تقلل من هذه التأثيرات.

مكونات محرك الديزل

محركات الديزل تتكون من مجموعة من الأجزاء المختلفة التي تعمل معًا لتحويل الوقود إلى طاقة ميكانيكية. إليك قائمة ببعض المكونات الأساسية لمحرك الديزل:

1. الأسطوانات والمكابس: تعتمد محركات الديزل عادة على مجموعة من الأسطوانات، وكل أسطوانة تحتوي على مكبس يتحرك داخلها. يتم ضغط الهواء داخل الأسطوانة، ثم يتم حقن وقود الديزل عندما يكون الهواء مكتظًا وساخنًا بما يكفي لتحقيق الاحتراق الذاتي.
2. العمود المرفقي (Crankshaft): يتصل المكابس بالعمود المرفقي، وهو الجزء الذي يحول الحركة الخطية للمكبس إلى حركة دورانية تحرك العجلات وتوفر القوة الميكانيكية.
3. رأس الأسطوانة (Cylinder Head): يتم تركيب رأس الأسطوانة فوق الأسطوانات ويحتوي على صمامات الدخول والخروج ومجموعة من القنوات والممرات التي تمكن من تدفق الهواء والوقود إلى الأسطوانات وإزالة العوادم بعد الاحتراق.
4. نظام الحقن: يستخدم نظام الحقن لحقن وقود الديزل دقيقة في الهواء المكتظ بالأسطوانة في اللحظة المناسبة لتحقيق الاحتراق. يتكون من مضخة حقن، وفوهات حقن، ومجموعة من الأنابيب والتجهيزات.
5. نظام التبريد: يتم استخدام نظام التبريد لتبريد المحرك ومنع ارتفاع درجات الحرارة الزائدة. يتضمن المشتت الحراري (رادياتير)، ومروحة التبريد، ومضخة المياه.
6. نظام الزيت: يوفر نظام الزيت تشحيمًا للأجزاء المتحركة داخل المحرك، مما يقلل من الاحتكاك ويحسن الأداء. يتضمن مضخة الزيت، ومرشحات الزيت، وأنابيب التوزيع.
7. نظام الهواء: يتم استخدام نظام الهواء لتوفير الهواء اللازم لعملية الاحتراق. يتضمن العنصر الفلتري للهواء، ومجموعة من الأنابيب والممرات.
8. نظام الشحن: يستخدم لزيادة كفاءة المحرك من خلال زيادة الضغط والكمية المراد احتراقها. يشمل الشاحن التوربيني (توربو) وأنابيب الشحن.
9. نظام الاشتعال: في بعض المحركات الديزل، يمكن أن يكون هناك نظام اشتعال إضافي لمساعدة في بدء التشغيل.

آلية عمل محرك الديزل

تعتبر الخطوات التالية أساسية في آلية عمل محرك الديزل, تتكرر هذه الدورة عدة مرات في الثواني لتوليد الحركة المستمرة وتوليد القوة الميكانيكية. تختلف التفاصيل والمكونات الدقيقة للمحركات الديزل اعتمادًا على التصميم والتكنولوجيا المستخدمة.

1. دورة الشفط (السحب): تبدأ العملية بتحريك المكبس للأسفل في أسطوانة المحرك. يتم سحب الهواء من البيئة المحيطة إلى داخل الاسطوانة من خلال صمام السحب المفتوح. يتم زيادة الضغط داخل الهواء المسحوب أثناء تحرك المكبس للأعلى.
2. ضغط الهواء: بمجرد وصول المكبس إلى الأعلى، يتم غلق صمام السحب ويبدأ المكبس في دفع الهواء المسحوب إلى الأسفل، مما يزيد من ضغطه. ترتفع درجة حرارة الهواء أيضًا نتيجة للضغط المرتفع.
3. حقن الوقود: في هذه المرحلة، يتم حقن وقود الديزل في الهواء المضغوط باستخدام بخاخ الوقود. نتيجة للحرارة العالية والضغط، يتم تبخير الوقود وتشكيل خليط هواء ووقود.
4. الاحتراق والتوسع: بمجرد أن يتم حقن الوقود وتشكيل الخليط في الهواء المضغوط، يبدأ الاحتراق بشكل تلقائي نتيجة للحرارة العالية. ينتج الاحتراق عنه زيادة حادة في الضغط ودرجة الحرارة داخل الاسطوانة، مما يدفع المكبس بقوة نحو أسفل. هذا الحركة الناتجة تحول الحركة الخطية للمكبس إلى حركة دورانية تستخدم لتشغيل المحرك.
5. العادم: بمجرد انخفاض الضغط في الاسطوانة بعد دورة الاحتراق والتوسع، يتم فتح صمام العادم لإخراج غازات العادم المحترقة من الاسطوانة إلى النظام العادم.

ميزات محرك الديزل

محركات الديزل تتمتع بعدد من الميزات التي جعلتها شاغرة وشائعة في العديد من التطبيقات. إليك بعض الميزات الرئيسية لمحركات الديزل:

1. كفاءة في استهلاك الوقود: محركات الديزل تُعتبر عادةً أكثر كفاءة في استهلاك الوقود مقارنةً بمحركات البنزين. تستهلك كميات أقل من الوقود لتوليد نفس القدرة الميكانيكية، مما يقلل من تكاليف التشغيل والاعتماد على الوقود.
2. عزم دوران عالي: محركات الديزل توفر عزم دوران عالي عند سرعات منخفضة، مما يجعلها ملائمة للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب قوة شد كبيرة مثل الشاحنات والمعدات الثقيلة.
3. تحمل ومتانة: تمتاز محركات الديزل بالتحمل والقدرة على التحمل في ظروف صعبة ومحيطات قاسية، مما يجعلها مثالية للاستخدام الصناعي والتجاري والبحري.
4. عمر طويل: بفضل تصميمها القوي وقدرتها على التحمل، تعمل محركات الديزل لفترات زمنية أطول مقارنة ببعض أنواع المحركات الأخرى، مما يقلل من تكاليف الصيانة والاستبدال.
5. اقتصادية: بالإضافة إلى كفاءتها في استهلاك الوقود، تكون محركات الديزل اقتصادية على المدى الطويل نتيجة للحد الأقل من استهلاك الوقود والصيانة المنخفضة.
6. متوفرة في مجموعة متنوعة من الأحجام: تتوفر محركات الديزل في مجموعة متنوعة من الأحجام والقدرات، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات، سواء كانت صغيرة مثل المركبات الشخصية أو كبيرة مثل السفن والمعدات الثقيلة.
7. ميزات التبريد: يمكن أن تتضمن محركات الديزل نظام تبريد متطور يسمح بتشغيلها لفترات طويلة دون مشاكل في درجات الحرارة.
8. تقنيات معالجة الانبعاثات: تم تطوير تقنيات معالجة الانبعاثات لمحركات الديزل لتقليل انبعاثات الملوثات البيئية مثل الجسيمات الصلبة وأكاسيد النيتروجين (NOx).
9. استقرار وأداء في الحمولات الثقيلة: يمكن لمحركات الديزل التعامل مع حمولات ثقيلة وتطبيقات صعبة بكفاءة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في النقل والبناء والزراعة والصناعة.
10. متوفرة عالميًا: يمكن العثور على محركات الديزل وقطع الغيار ذات الصلة بسهولة في معظم أنحاء العالم، مما يجعلها خيارًا شائعًا في العديد من الصناعات والتطبيقات.

عيوب محرك الديزل

على الرغم من المزايا التي تتمتع بها محركات الديزل، إلا أنها تأتي أيضًا مع بعض العيوب والتحديات. إليك بعض العيوب الشائعة لمحركات الديزل:

1. ضوضاء واهتزاز: محركات الديزل عادة ما تكون أكثر ضوضاء واهتزازًا مقارنةً بمحركات البنزين. هذا يمكن أن يؤدي إلى تجربة أقل راحة للسائق والركاب، خاصةً في المركبات الصغيرة.
2. تكلفة الشراء والصيانة: عادةً ما يكون ثمن شراء محركات الديزل أعلى من محركات البنزين، وقد تكون تكاليف الصيانة أيضًا أعلى نظرًا للتكنولوجيات المتطورة المستخدمة في محركات الديزل وأجزائها.
3. الانبعاثات والتلوث: على الرغم من تقدم تقنيات معالجة الانبعاثات، لا تزال محركات الديزل تنتج مستويات معينة من الجسيمات الصلبة وأكاسيد النيتروجين (NOx) التي تعتبر ملوثات بيئية. هذا قد يؤثر على جودة الهواء والصحة البشرية.
4. بداية باردة صعبة: في درجات الحرارة الباردة، قد يكون بدء تشغيل محركات الديزل أمرًا صعبًا نسبيًا. يحتاج المحرك إلى وقت أطول للسخونة والاستعداد قبل أن يعمل بكفاءة كاملة.
5. أداء في درجات حرارة عالية: في درجات الحرارة المرتفعة، قد يؤثر ارتفاع درجات الحرارة على أداء محركات الديزل ويجعلها أقل كفاءة.
6. الصيانة المتكررة لنظام الوقود: يجب الاهتمام بنظام الوقود لضمان تشغيل سلس وفعال للمحرك. قد تكون هناك حاجة إلى تنظيف وصيانة دورية للبخاخات والفلاتر ومكونات الوقود.
7. الوزن والحجم: في بعض الحالات، محركات الديزل قد تكون أكبر وأثقل من محركات البنزين، مما قد يؤثر على تصميم المركبة أو الجهاز المستخدم.
8. توفر وجودة الوقود: يمكن أن يكون توفر وجودة وقود الديزل في بعض المناطق أمرًا صعبًا. وقود منخفض الجودة أو ملوث يمكن أن يؤثر على أداء المحرك ويؤدي إلى مشاكل تشغيل وصيانة.
9. احتياجات التشغيل والصيانة: تتطلب محركات الديزل إجراءات صيانة معينة واستخدامًا منتظمًا لضمان أداء مستدام وعمر طويل.

الفرق بين محرك الديزل والبنزين

يبين الجدول التالي أهم الفروقات بين محرك الديزل والبنزين:-

أعطال محرك الديزل

مثل أي نوع آخر من المحركات، قد تواجه محركات الديزل بعض الأعطال أو المشاكل مع مرور الوقت. إليك بعض الأعطال الشائعة التي قد تحدث في محركات الديزل:

1. مشاكل في نظام الوقود: قد تشمل مشاكل في بخاخات الوقود أو طلمبة الوقود أو فلاتر الوقود. هذه المشاكل قد تؤدي إلى عدم تشغيل المحرك أو أداء ضعيف.
2. مشاكل في نظام الشحن التوربيني: إذا كان المحرك مجهزًا بتوربوشارجر، فقد يحدث تلف في التوربوشارجر مما يؤدي إلى فقدان القوة وأداء ضعيف.
3. مشاكل في نظام التبريد: مشاكل في نظام التبريد مثل تسرب المياه أو انسداد في الأنابيب قد يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة وتلف المحرك.
4. مشاكل في نظام التشحيم: نقص في زيت التشحيم أو انسداد في مرشح الزيت يمكن أن يؤدي إلى تلف الأجزاء الحركية داخل المحرك.
5. مشاكل في نظام الإشعال: قد تحدث مشاكل في الإشعال مثل تلف الشمعات أو أسلاك الإشعال، مما يؤثر على أداء المحرك.
6. تلف في الأجزاء الحركية: تلف في أجزاء مثل المكبس، والحلقات، والمحامل قد يحدث بسبب التآكل أو الاستخدام الزائد، مما يؤثر على عمل المحرك.
7. مشاكل في نظام العادم: مشاكل مثل انسدادات في العادم أو تلف في منظومة معالجة الانبعاثات يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع انبعاثات الملوثات أو أداء غير مستدام.
8. مشاكل في نظام الشحن الكهربائي: مشاكل في البطارية أو المولد الكهربائي قد تؤثر على قدرة المحرك على البدء والعمل بشكل صحيح.
9. تلف في رأس الأسطوانة أو التجويف الداخلي: تلف في أجزاء مثل رأس الأسطوانة أو الكتلة الأسطوانية قد يتسبب في تسرب الزيت أو الوقود أو حتى اختلاطهما.
10. مشاكل في نظام التحكم الإلكتروني: في المحركات الحديثة، مشاكل في نظام التحكم الإلكتروني يمكن أن تؤثر على أداء المحرك وتسبب مشاكل في الشتغيل والأداء.

اسباب تاخر تشغيل محرك الديزل

بعض أسباب تأخر تشغيل محرك الديزل قد تكون:

اسباب ارتفاع حرارة محرك الديزل

ارتفاع حرارة محرك الديزل قد يكون نتيجة لعدة عوامل، منها:

1. نقص في السوائل التبريد: نقص في مستوى سائل التبريد (المياه والمبرد) يمكن أن يؤدي إلى عدم قدرة المحرك على التبريد بشكل كافي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة.
2. مشكلة في نظام التبريد: تسرب أو انسداد في أنابيب التبريد أو المشتت الحراري يمكن أن يعيق تدفق الحرارة ويؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة.
3. زيادة في درجات الحرارة الجوية: درجات حرارة الجو العالية يمكن أن تجعل من الصعب على نظام التبريد التعامل مع الحرارة الزائدة.
4. مشكلة في مروحة التبريد: عدم عمل مروحة التبريد بشكل صحيح أو انخفاض سرعتها يمكن أن يؤدي إلى عدم تدفق كافي للهواء وبالتالي ارتفاع حرارة المحرك.
5. مشكلة في مضخة المياه: عدم عمل مضخة المياه بشكل صحيح يعني أن السائل التبريد لن يتم تداوله بشكل مناسب لتبريد المحرك.
6. زيت المحرك: زيت المحرك يمكن أن يساهم في تبريد بعض المكونات الداخلية للمحرك. استخدام زيت غير مناسب أو نقص في مستوى الزيت يمكن أن يؤثر على تبريد المحرك.
7. مشكلة في الرادياتير: تراكم الرواسب أو الترسبات داخل الرادياتير يمكن أن يعيق تدفق السوائل وبالتالي يؤدي إلى ارتفاع حرارة المحرك.
8. مشكلة في الزجاجة الزجاجية (Radiator Cap): مشكلة في الزجاجة الزجاجية قد تؤدي إلى فقدان ضغط نظام التبريد وبالتالي ارتفاع درجة الحرارة.
9. مشكلة في مستشعر درجة الحرارة: مستشعر درجة حرارة معطل قد لا يكشف بشكل صحيح عن ارتفاع حرارة المحرك.

ضبط علامات الوقيت على محرك الديزل

ضبط علامات الوقت (Timing) على محرك الديزل يعتبر عملية متخصصة وتتطلب معرفة دقيقة بالمحرك وأدوات خاصة. تعتمد العملية على ضبط توقيت الحقن والاحتراق داخل أسطوانات المحرك لضمان أداء أمثل واستهلاك وقود منخفض وانبعاثات صديقة للبيئة.

لضبط علامات الوقت على محرك الديزل، يجب اتباع الخطوات التالية:

1. استعراض وثائق الصيانة: تحقق من دليل المالك ووثائق الصيانة الخاصة بالمحرك لمعرفة القيم المحددة لعلامات الوقت والإجراءات المطلوبة.
2. الأدوات المطلوبة: تأكد من توفر الأدوات المطلوبة مثل مفكات البراغي، عداد التوقيت، والمعدات الخاصة بالوقت.
3. التحضير للعمل: قبل البدء في العمل، تأكد من أن المحرك مطفأ وفي وضع الراحة. قم بفصل البطارية وتحريك المفاتيح الرئيسية إلى وضع الإيقاف.
4. تحديد علامات الوقت: اعثر على علامات الوقت على البكرة المرتبطة بالعمود المرفقي وعلى الغطاء العلوي للمحرك.
5. ضبط الوقت: باستخدام أدوات الضبط، ضبط موضع العلامات المحددة على البكرة وعلى الغطاء بحيث تكون في الموضع الصحيح وفقًا للمواصفات.
6. الاختبار: بعد إجراء ضبط الوقت، قم بتشغيل المحرك وراقب أداءه. قد تحتاج إلى ضبط زاوية الوقت ببطء وباستمرار حتى يتم تحقيق أداء أمثل.
7. إعادة التجميع: بعد التأكد من أن الوقت مضبوط بشكل صحيح، أعد تجميع الأجزاء وأعد توصيل البطارية.
8. اختبار نهائي: قم بتشغيل المحرك مرة أخرى واختبر أدائه وحرارته للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح.

أسئلة شائعة عن محركات الديزل

من الافضل محرك ديزل او بنزين؟

الإجابة تعتمد على الاحتياجات والاستخدام. محرك الديزل يتميز بكفاءة وعزم أعلى، ويناسب الأحمال الثقيلة والرحلات الطويلة. أما محرك البنزين فهو أكثر تسهيلًا في الصيانة ومناسب للاستخدام اليومي والمسافات القصيرة.

لماذا لا يستخدم محرك الديزل شمعات احتراق؟

محركات الديزل لا تستخدم شمعات احتراق مثل محركات البنزين لأنها تعتمد على طريقة احتراق مختلفة تسمى “احتراق ذاتي” (Self-Ignition).

في محركات البنزين، يستخدم احتراق الوقود شمعات احتراق لإشعال الخليط الهوائي/الوقود داخل الأسطوانات. يتم ضغط وشعلة الوقود من قبل شرارة كهربائية تنتجها الشمعة.

أما في محركات الديزل، يتم استخدام احتراق ذاتي حيث يتم زيادة ضغط الهواء في الأسطوانة عن طريق ضغط الهواء فقط (بدلاً من الشرارة) وعندما يصل الهواء إلى درجة حرارة كافية بسبب الانضغاط العالي، يتم حقن الوقود بشكل مباشر داخل الأسطوانة، وهذا يؤدي إلى اشتعال الوقود تلقائيًا دون الحاجة إلى شمعة احتراق.

من هو مخترع محرك الديزل؟

محرك الديزل اخترعه الإنجليزي رودولف ديزل (Rudolf Diesel)، وهو مهندس ميكانيكي ومخترع. وُلد رودولف ديزل في 18 مارس 1858 في باريس، فرنسا، ونشأ في ألمانيا. قام ديزل بتطوير محرك يعتمد على احتراق الوقود من خلال الضغط العالي ودون حاجة لشرارة احتراق (احتراق ذاتي)، وذلك بهدف تحسين الكفاءة وتقليل استهلاك الوقود.

ما هي طريقة اخفاء صوت محرك الديزل؟

تخفيض صوت محرك الديزل يمكن أن يكون تحديًا، لأن محركات الديزل عادةً ما تنتج صوتًا قويًا نتيجة لطبيعتها وعملية الاحتراق الذاتي. ومع ذلك، هناك بعض الإجراءات التي يمكن اتخاذها للمساعدة في تقليل صوت محرك الديزل:

1. استخدام مواد معزِّزة للعزل الصوتي: يمكن استخدام مواد عازلة للصوت على الأسطح الداخلية للمركبة أو الجسم المحيط بالمحرك. هذه المواد قد تساعد في تقليل انتقال الاهتزازات والصوت إلى الداخل.
2. استخدام غطاء صوت (Soundproof Hood): يمكن استخدام غطاء خاص للمحرك يحتوي على طبقات عازلة للصوت والاهتزازات. هذا الغطاء يمكن أن يساعد في تقليل مستوى الصوت الذي ينبعث من المحرك.
3. تحسين العوازل في المقصورة: يمكن تحسين العوازل داخل مقصورة المركبة لتقليل انتقال الصوت من الخارج إلى الداخل. يمكن استخدام مواد خاصة للعزل الصوتي في الأبواب والأرضية والسقف.
4. استخدام تقنيات تحكم في الاهتزازات: تقنيات التحكم في الاهتزازات مثل تعليق محرك معزول أو استخدام مواد مضادة للاهتزاز يمكن أن تقلل من نقل الاهتزازات وبالتالي الصوت.
5. الصيانة الدورية: الحفاظ على محركك بحالة جيدة من الصيانة قد يقلل من الاهتزازات والضوضاء الناتجة عن أجزاء متآكلة أو تالفة.