الدوامة الأربعة

الهواء والوقود والشعلة وقوة

يحول المحرك الداخلي الطاقة الكيميائية في الوقود إلى حركة ميكانيكية. يستخدم معظم محركات الوقود النفطي الدوامة الأربعة، اخترعها نيكولاوس أوتو في 1876. تكرر كل أنبوب أربعة دوامات: اثنتان لأعلى، واثنتان لأسفل: لكل حدث قوة.

الدوامة 1: استنشاق: يتحرك الفرن إلى الأسفل، يفتح الفرن المفتاح، ويتم استنشاق خليط الهواء والوقود الدقيق بشكل محسوب في الأنبوب. تستخدم محركات المعاصرة حقن الوقود: محول إلكتروني يُخَفِّف الوقود إلى قطرات في مخرج الأنبوب أو مباشرة في الأنبوب.

Stroke 2: Compression: Both valves close and the piston moves up, compressing the air-fuel mixture into a small space at the top of the cylinder. A typical gasoline engine has a compression ratio of about 10:1, meaning the mixture is squeezed to one-tenth of its original volume. Compression raises the temperature and pressure of the mixture, making combustion more efficient.

Stroke 3: Power (Combustion): At the top of the compression stroke, the spark plug fires. The spark ignites the compressed air-fuel mixture, which burns rapidly and expands, driving the piston down with tremendous force. This is the only stroke that produces power: the other three are preparation and cleanup.

Stroke 4: Exhaust: The exhaust valve opens and the piston moves up, pushing the spent combustion gases out of the cylinder and into the exhaust system. Then the cycle repeats.

Displacement is the total volume swept by all pistons in one complete cycle. A 2.0-liter engine has cylinders that collectively displace 2 liters of volume. Larger displacement generally means more power but also more fuel consumption.

Compression ratio is the ratio of cylinder volume at the bottom of the stroke to the volume at the top. Higher compression ratios extract more energy from the fuel but require higher octane gasoline to prevent knocking: uncontrolled detonation that can damage the engine.

Diagnosing a Misfire

A customer brings in a four-cylinder car. The engine is running rough & shaking at idle. The check engine light is on, & the diagnostic scanner shows a code for a misfire on cylinder 3. The engine runs on three cylinders instead of four.

الترنح، والفرامل، وتحديد المخطط

نقل القوة إلى العجلات

ينتج المحرك قوة دورانية (الجهد) في محور الكرنك. لكن تلك القوة الخام لا يمكن أن تذهب مباشرة إلى العجلات: يجب أن تُعدل لسرعة، وطريقة، وتسليك الفرامل. وهذا هو عمل الترانح.

الترنح: يعمل الترانح على تغيير نسبة العمود الفقري بين المحرك والعجلات. في سرعة منخفضة، يدور المحرك بسرعة كبيرة مقارنة بالعجلات: قوة جيدة لالتقاط السرعة والهبوط في المنحدرات. في سرعة مرتفعة، يدور المحرك ببطء أكثر مقارنة بالعجلات: سير كفء على الطرق السريعة. يتم استخدام الترانحات اليدوية استخدام لوحة الفرامل والمتحكم في تيار الفرامل (TCM).

الفرامل: عندما يتجه السيارة، تتجاوز العجلة الخارجية مسارًا أطول من العجلة الداخلية. يعمل الفرامل على توفير مجموعة من المحركات في غرفة العجلة التي تسمح للعجلات المحركة للنقطة الخارجية والعجلة الداخلية بالدوران بسرعات مختلفة بينما تستقبل قوة. بدون فرامل، سيتحول التروس ويتجاوز التروس في كل دورة.

مخططات القيادة:

- FWD (القيادة الأمامية): المحرك والترنح في الأمام، يوجه العجلات الأمامية. معظم السيارات تستخدم FWD لأنه صغير، خفيف، ويقدم تسليك جيد في المطر والثلج الخفيف لأن وزن محرك السيارة يقع فوق العجلات المحركة.

- RWD (القيادة الخلفية): المحرك في الأمام، والقوة مرورًا بمحور دراجة إلى العجلة الخلفية. توزع الوزن بشكل أفضل، يتعامل مع القوة العالية، يفضل في سيارات pickup والسيارات الرياضية والجر. تendency to oversteer in slippery conditions.

- AWD (القيادة على جميع العجلات): القوة تذهب إلى جميع العجلات، عادةً من خلال فرامل مركزة أو جهاز نقل القوة. قد تختلف نسبة التورق بين الجانبين الأمامي والخلفي بناءً على تسليك الفرامل. شائع في معاكفات وسيارات الجيب.

- 4WD (القيادة على أربعة عجلات): نظام جزئي أو قابل للتحويل باستخدام جهاز نقل القوة يربط العجلات الأمامية والخلفية معًا. مصمم للرحلات الريفية المنخفضة والظروف المنخفضة. لا يجب استخدامها على الطرق الجافة في الوضع المفتوح لأنها تثبت التروس في الدوران.

اختيار مخطط قيادة

العميل يشترون سيارة جديدة. يعيشون في مينيسوتا حيث تأتي الشتاءات الثلجية الثقيلة والأيس. كما يجررون قارب من 5,000 رطل إلى البحيرة كل صيف. يرغبون في شيء يمكنه التعامل جيدًا في الشتاء ويمكن أن يوفر الرفقة التowing بشكل موثوق.

أنظمة 12 فولت و CAN Bus و OBD-II

نظام السيارة العصبي

تستخدم سيارة حديثة نظام كهربائي دائم 12 فولت يتم تشغيله بواسطة بطارية كربونية وتشارج بواسطة جينراتور يدفع بواسطة حبل منحني من محرك السيارة.

البطارية توفر الطاقة المخزنة اللازمة لتشغيل المحرك عند التشغيل. بطارية سيارة تقليدية تنتج 400-800 أمبير من التيار المستمر البارد (CCA) لتحريك محرك الجر، الذي يتحول في نهاية المطاف إلى تحمل الانفجار.

الجينراتور هو محول يدفع بواسطة حبل منحني من المحرك يتحول الطاقة الميكانيكية من المحرك إلى طاقة كهربائية. بمجرد بدء تشغيل المحرك، يُشغل الجينراتور جميع أنظمة الكهربائية ويشحن البطارية. إذا كان الجينراتور لا يزال يعمل بشكل سيء، فإن البطارية تستهلك ببطء أثناء السفر: في النهاية تموت السيارة.

المحول الكهربائي هو محرك كهربائي ذو تيار مستمر عالي يتم تشغيله بواسطة نظام المحرك لتشغيل المحرك. يستهلك المحول الكهربائي أعلى تيار من أي مكون في السيارة: 150 إلى 300 أمبير لعدة ثوانٍ.

CAN bus (Controller Area Network): تملك السيارات الحديثة 30 إلى 100 وحدة تحكم إلكترونية (ECUs) تحتاج إلى التحدث مع بعضها البعض. CAN bus هي شبكة اتصال إلكترونية تتصل بجميعها. يتم مشاركة البيانات بين وحدة تحكم المحرك (ECM) ووحدة تحكم الترس (TCM) ووحدة التحكم في إيقاف الفرامل العشوائية (ABS) ووحدة التحكم في الجسم (BCM) وغيرها الكثير على CAN. عندما تحتاج وحدة تحكم المحرك إلى معرفة سرعة العجلات، فإنه يقرأ بيانات وحدة التحكم في إيقاف الفرامل العشوائية (ABS) على CAN bus.

OBD-II (On-Board Diagnostics II): منذ عام 1996، يتمتع كل سيارة ببوابة تشخيصية قياسية 16-pin تحت لوحة المحرك في الولايات المتحدة. توضع أداة الفحص وتقرأ رموز المشاكل التشخيصية (DTCs) التي تعرضها أي وحدة تحكم على الشبكة. تعني رمز مثل P0301 حدوث احتراق غير صحيح في سيلندر 1. تعني P0420 كفاءة محول الكاتاليتيك أقل من الحد. OBD-II هي اللغة العالمية للتشخيص السيارات.

التشخيص الكهربائي

سيارة عميل لا تبدأ. عندما يدفعون المفتاح، يسمعون صوت زئير سريع لكن المحرك لا يخفق. الضوء المنزلي مائل ويصبح أكثر مائلًا عندما يحاولون بدء السيارة. البطارية ثلاث سنوات.

الوقوف والتحكم

الفرامل الدائرية، ABS، و هندسة الهيكل

تحول نظام الفرامل الطاقة الكينية (الحركة) إلى الطاقة الحرارية (الحرارة) من خلال الاحتكاك. عند الضغط على مقبض الفرامل، يتم ضغط سائل هيدروليكي عبر خطوط الفرامل إلى المكابس على كل عجلة.

الفرامل الدائرية: يسبح من الصلب أو المكونات الروتوري مع العجلة. المكابس تفرغ الأقراص بينها عندما يتم تطبيق ضغط هيدروليكي. الاحتكاك يبطئ الROTO و العجلة. تستخدم الفرامل الدائرية بشكل جيد في التعامل مع الحرارة، وتحمل الصدأ، وتكون ذات صلة بالتنظيف. معظم السيارات الحديثة تستخدم الفرامل الدائرية على جميع العجلات.

المكابس الدائرية: تفرغ الأحزمة الضغط خارج دائرة تدور. أقل تكلفة التصنيع وستستمر في استخدامها على محور العجلة الخلفية لبعض السيارات والشاحنات الاقتصادية. يظل الدوار يحتمل الحرارة والماء، مما يجعله أكثر قابلية للصدأ تحت إجهاد التبديل و أقل فاعلية عندما يكون الماء رطبًا.

ABS (Anti-lock Braking System): مقوم سرعة العجلات في كل زاوية تقرير إلى وحدة ABS. إذا قفزت عجلة في حالة سحب قوي، فإن وحدة ABS تسرع ضغط الوقود الهيدروليكي إلى تلك العجلة: إطلاق وقراءة الفرامل عدة مرات في الثانية. هذا يمنع العجلة من الانزلاق والسماح للناقل الحركة بحفظ سيطرة القيادة في حالات الطوارئ. ABS لا يقلل المسافة التي تستغرقها ل停止 السيارة على التربة الجافة: يحافظ على قدرة التحكم بالهيكل.

MacPherson struts: تصميم التوجيه الأمامي الأكثر شيوعًا في السيارات الشخصية. تجمع وحدة واحدة بين المكابح والفرامل المطاطية والمكعب التوجيهي في وحدة واحدة مدمجة. القمة من الصندوق يلتزم بالجدار في الجسم، والأسفل يصل إلى المكعب التوجيهي والذراع السفلي التحكم.

توجيه العجلات: يشير التوجيه إلى زوايا العجلات相اً إلى جسم السيارة وال سطح الطريق. الثلاثة أبعاد الأساسية هي الانحدار (انزلاق في الأعلى أو السفلية عند النظر من الأمام)، والإشكالية (انزلاق محور التوجيه عند النظر من الجانب)، والقدم (هل توجيه الأمامية للخارج عند النظر من أعلى). التوجيه الخاطئ يسبب ارتداد العجلات بشكل غير متساوي، والانزلاق إلى أحد الجانبين، وصعوبة التحكم.

تشخيص المحرك

يتصل العميل ويقول إن عندما يفرك الفرامل بشدة، تهز العجلة التوجيهية ويتضاعف الضغط على الفرامل تحت قدمه. الزلازل تختفي خلال الفرملة الخفيفة. يمتلك السيارة محاور الأقراص على جميع الأربعة وتبلغ من عمرها الخمسة سنوات و60,000 ميل.

منظر السيارات

أين يذهب المعرفة السيارة

يتواصل قطاع السيارات على أكثر من 4 ملايين شخص في الولايات المتحدة فقط. تتفوق طلب المختصين دائمًا على الإمداد: تواجه محلات الأجزاء والورش المستقلة صعوبة في شغل الوظائف.

شهادة ASE (Automotive Service Excellence): الوثيقة المعيارية في الصناعة. توفر ASE الشهادات في مجالات محددة: إصلاح المحرك (A1)، تروس التروس التلقائية (A2)، نظام الدفع اليدوي (A3)، نظام التعليق والتحكم في القيادة (A4)، نظام الإسفلت (A5)، أنظمة الكهرباء (A6)، HVAC (A7)، وأداء المحرك (A8). يمنحك الحصول على جميع ثمانية شهادات شهادة ASE للمهندس المعماري. يتطلب كل شهادة اجتياز اختبار كتابة وثبت خبرة عامين ذات صلة.

فني محلات البيع بالتجزئة: يعمل على ماركة محددة (فورد، تويوتا، بي إم دبليو، إلخ.) ويتلقى تدريب المصنع على هذه المركبات. تدفع محلات البيع بالتجزئة بناءً على نظام السعر المحدد: لكل وظيفة وقت محدد، ويدفع الفني مقابل الساعات المحددة بغض النظر عن مدة المهمة الفعلية. يمكن للحرفيين السريعين ذوي المهارات العالية الحصول على مزيد من الأرباح. توفر محلات البيع بالتجزئة تقدم مهني من فني التلقي إلى فني الماستر.

فني ورش مستقل: يعمل على جميع الماركات. يتطلب معرفة أوسع وذات صلة أعلى في التشخيص لأنه يرى كل شيء. قد يدفع مراكز الورش ساعات أو سعر محدد. مزيد من الاستقلالية، أقل تدريب محدد بالماركة.

تخصص EV: سيارات الوقود الكهربائي هي الفئة الأسرع نموًا. يعمل فنيي EV مع بطاريات كهربائية مرتفعة الجهد (400-800 فولت)، محركات كهربائية، أنظمة التبديل الكهربائي، وأنظمة إعادة توجيه الطاقة، و إدارة الحرارة. الشهادة المتعلقة بالسلامة العالية الجهد مطلوبة: تتمثل في أن تيارات بطارية EV هي قاتلة. يبني مصنعي مثل تيسلا، ريفيان، ولوسيد شبكات الخدمة الخاصة بهم ويربحون فنيي مع التخصصات الخاصة بالEV.

فني ديزل: يعمل على شاحنات تجارية، حافلات، معدات ثقيلة، ومحركات سفن. تعمل محركات ديزل باستخدام احتراس الانفجار (بدون مفاتيح إشعال) وتعمل بضغوط أعلى ودرجات حرارة أعلى من محركات البنزين. يحتاج فنيي ديزل إلى الطلب العالي في الشحن، البناء، والزراعة. كثير من فنيي ديزل يكسبون أكثر من 70,000 دولار سنويًا، وفي فنيي معدات ثقيلة المتخصصين يمكنهم كسب المزيد.

بدء العمل: برامج السيارات في الكليات المجتمعية (1-2 سنوات)، وتدريب المصنع (UTI، لينكولن تيك، أو برامج المصنع مثل تويوتا T-TEN أو فورد ASSET)، والتدريب في محلات البيع بالتجزئة أو الورش.

تخطيط مسارك

ربط المعرفة بالسيارات بمستقبلك

كنت تعرف على الأساسيات من محركات الاحتراق الداخلي والدرافيل والأداء الكهربائي في التشخيص والبطاريات والفرامل والمظلات: أنظمة السيارات الأساسية التي يجب على كل فني سيارات تعلمها.