איך זה עובד?

1. איך זה עובד? שיעור מספר 4

3. מטרות השיעור: •  הכרת תהליך השריפה • 4 פעולות המנוע • לעבודה ולמלאכה – תאור התהליך • (פעילות לתלמיד) • הפסקת סרט (combustion) • הכה את המומחה – מה עלול להשתבש?

4. הכרת תהליך השריפה שאלה: מהי שריפה?

5. הכרת תהליך השריפה שאלה: מהי שריפה? תשובה: שריפה היא התפשטות של אש שאחד מתוצריה הוא חום. החום הזה הוא אחת מצורות האנרגיה העתיקות בעולם.

6. מי ראה כיצד פועל תותח בסרטי מלחמה ישנים? http://www.n-ssa.org/GIF/cannon3.jpg

7. שאלה: מהי בעירה פנימית? כיצד משתמשים בה?

8. שאלה: מהי בעירה פנימית? כיצד משתמשים בה? תשובה: בעירה פנימית היא שריפה המתרחשת בתוך כלי סגור – אנחנו מכניסים לתוך הכלי כמות קטנה של דלק ואוויר ומציתים אותו – כתוצאה מהבעירה של תערובת הדלק והאוויר מתקבלת כמות חום גדולה וגזים שרופים. החום גורם להתפשטות הגזים השרופים ואנרגיה זו מנצלים להנעה.

9. בואו נבין איך מנוצלת אנרגיית הבעירה הפנימית להעפת חפץ למרחק. על מנת להדגים זאת ניקח צינור פלסטיק בקוטר 15 ס"מ המשמש בדרך כלל כצינור ביוב. נאטום את הצינור בצד אחד. נטפטף מעט נפט לתוך הצינור, נדחוף פנימה תפוח אדמה ונצית את הנפט. אנרגיית החום שתיווצר מהבעירה הפנימית תעיף את תפוח האדמה למרחק של כ-150 מטר. ראו!– יצרנו פה תותח תפוחי אדמה. הבה ונראה הדגמה של פעולת תותח זה.

10. במקרה של תותח תפוח האדמה ניצלנו את האנרגיה של הבעירה הפנימית להנעת תפוח האדמה – אולם קיימות אין ספור דרכים לניצול אנרגיה זו. אנחנו נראה איך זה עובד בפעולת מנוע המכונית.

11. אם נצליח ליצור מערכת שתאפשר לחולל מחזור של פיצוצים כאלה בקצב של מאות פעמים בדקה ואת האנרגיה שתווצר נרתום לצרכים שלנו, הרי שבידנו מצויים כמעט כל המרכיבים הדרושים ליצירת מנוע של מכונית!!

12. שאלה: זוכרים מהי תרומתו של ניקולס אוטו להתפתחות הרכב והמנוע?

13. ניקולס אוטו היה הראשון שהצליח ליצור מנוע בעירה בן 4 פעימות תוך שימוש בבנזין כחומר בעירה. ככה נראו חלקי המנוע שהמציא אוטו ואלה מרכיביו : שמות המרכיבים A1 - intake valve A2 - piston A3 - fuel/air mixture A4 - cylinder B1 - spark plug B2 - compressed mixture C1 - mixture ignites D1 - exhaust valve D2 - burned gases A1 – שסתום יניקה A2 – בוכנה -A3תערובת אויר/דלק -A4צילינדר B1– מצת B2 – תערובת דחוסה C1 – תערובת דלק אוויר מוצתת D1 – שסתום פליטה D2 – גזים שרופים

14. ראינו בשקף הקודם את חלקי המנוע. בהמשך המסע נכיר את מרכיבי המנוע – אך לפני כן נכיר את 4 פעולות המנוע במנוע בנזין בן 4 מהלכים

15. פעולות המנוע בתוך המנוע מתבצע תהליך שריפה התהליך נקרא: בעירה פנימית COMBUSTION(בעירה) INTERNAL (פנימית) תפקיד תהליך השריפה להפוך את האנרגיה הכימית של חומר הדלק לאנרגיית חום. לאחר שנוצרה אנרגיית חום יש להפוך אותה לאנרגיה מכנית.

16. התהליך מתבצע באמצעות 4 פעולות: יניקה - INDUCTION דחיסה - COMPRESSION עבודה – POWER פליטה - EXHOUST לאחר שלמדנו מה הן 4 פעולות המנוע – נלמד כיצד מתרחשת כל פעולה ומה תפקידה

17. פעולת היניקה הבוכנה יורדת כלפי מטה ועל ידי כך מגדילה את נפח הצילינדר. בתוך הצילינדר נוצר כעת מצב של תת-לחץ. מחוץ לצילינדר יש לחץ רגיל. שסתום היניקה פתוח. תערובת של דלק ואוויר נשאבת לחלל הצילינדר – משום שהלחץ בתוך הצילינדר קטן מן הלחץ שמחוץ לצילינדר. בשלב זה הדלק מתאדה ולכן מתערבב בצורה טובה יותר עם האוויר.

18. פעולת הדחיסה הבוכנה עולה כלפי מעלה ועל ידי כך מקטינה את נפח הצילינדר. שסתום היניקה נסגר. בגלל הקטנת הנפח של חלל הצילינדר – הלחץ עולה. העלאת הלחץ גורמת לעליית הטמפרטורה. הטמפרטורה עולה. לקראת סוף מהלך הדחיסה מופיע ניצוץ ומצית את התערובת הדחוסה.

19. פעולת העבודה תערובת הדלק הוצתה - ע"י ניצוץ – בסוף פעולת הדחיסה. נוצר פיצוץ. כתוצאה מהפיצוץ נוצרים שני תוצרים: גזים שרופים וחום גבוה. הגזים מתפשטים בתוך חלל הצילינדר. נפח חלל הצילינדר קטן ולכן נוצר בו לחץ גבוה. הלחץ דוחף את הבוכנה כלפי מטה תוך הפעלת כוח רב.

20. פעולת הפליטה הבוכנה עולה כלפי מעלה. שסתום הפליטה נפתח. הגזים השרופים נדחפים אל מחוץ לצילינדר.

21. יניקה, דחיסה, עבודה, פליטה 4 פעולות המחזור הסתיימו והמנוע מוכן לבצע אותן שוב באותו הסדר: יניקה, דחיסה, עבודה, פליטה וכך שוב ושוב ושוב ........

22. ח ז ר ה – בואו נראה מה אנחנו יודעים? מהו סדר הפעולות הנכון? פליטה יניקה עבודה דחיסה

23. יפה מאוד – עברנו את המבחן נצא להפסקת סרט קצרה ולאחר מכן נלמד מה עלול להשתבש

24. הכה את המומחה – או מה עלול להשתבש אבא הבטיח לדני לקחת אותו לבית הספר. הם נכנסים למכונית. אבא מכניס את המפתח ומסובב וכלום לא קורה. המכונית – לא זזה – מה עושים?

25. דני לומד אוטוטרוניקה בבית הספר. הוא כבר למד, שהכוח המניע את המכונית הוא המנוע.הוא גם מכיר את מחזור 4 הפעולות של המנוע. הוא חושב: "אז מה יכול להשתבש?"

26. "אז מה יכול להשתבש?" • תערובת דלק גרועה או חוסר דלק – • התערובת לא תידלק ולכן לא תתקיים פעולת • עבודה תקינה והמנוע לא יפעל. • העדר דחיסה – • תהליך הבעירה לא פועל כמו שצריך. לא נקבל • לחץ גבוה בפעולת העבודה.

27. "אז מה יכול להשתבש?" • העדר ניצוץ – • לא נוצרת שריפה ולכן לא נוצר לחץ בפעולת • העבודה. • צינור המפלט סתום – • הגזים השרופים אינם יכולים לצאת בפעולת • הפליטה ולכן יישארו במנוע ויפריעו לפעולתו • התקינה של המנוע.

28. אנחנו כבר יודעים איך עובד המנוע וגם מה עלול לגרום לתקלות באופן תפקודו. למלא דלק ממשיכים!