محرك السيارة: تحويل الكيمياء إلى حركة
أولاً: تعريف محرك السيارة ووظيفته
محرك السيارة، المعروف غالباً بمحرك الاحتراق الداخلي (Internal Combustion Engine – ICE)، هو نظام معقد مصمم لتحويل الطاقة الكيميائية في الوقود (مثل البنزين أو الديزل أو الغاز) إلى طاقة حرارية. تُحول هذه الطاقة بعد ذلك إلى طاقة ميكانيكية دورانية تُستخدم لدفع عجلات السيارة.
الوظيفة الأساسية:
يركز عمل المحرك على توليد القوة اللازمة لتحريك السيارة والعزم المطلوب لزيادة سرعتها. يتم هذا العمل من خلال ما يُعرف بدورة الاحتراق الرباعية الأشواط (وهي التقنية الأكثر استخداماً في المحركات الحديثة).
ثانياً: الأجزاء الرئيسية في المحرك ووظائفها
رغم آلاف المكونات التي يتضمنها المحرك، يمكن اختزاله إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
- كتلة المحرك (Engine Block): قاعدته الأساسية
- الأسطوانات (Cylinders): موضع حركة المكبس ومكان حدوث عملية الاحتراق.
- الممرات: قنوات لنقل سائل التبريد حول الأسطوانات وتوزيع الزيت اللازم للتزييت.
- العمود المرفقي (Crankshaft): يحول الحركة الخطية للمكابس إلى حركة دورانية.
- رأس الأسطوانة (Cylinder Head): الجزء العلوي
تُغلق به الأسطوانات من الأعلى ليكون غرفة الاحتراق:
- الصمامات (Valves): تتحكم بدخول خليط الوقود والهواء وخروج غازات العادم.
- شمعات الإشعال (Spark Plugs): تُولّد الشرارة اللازمة للاحتراق (في محركات البنزين فقط).
- عمود الكامات (Camshaft): يتحكم في توقيت فتح وإغلاق الصمامات.
- مجموعة الحركة الترددية
تشمل الأجزاء المتحركة داخل الأسطوانات:
- المكابس (Pistons): تتحرك لإتمام عملية الضغط وإخراج الطاقة.
- أذرع التوصيل (Connecting Rods): تنقل حركة المكبس للعمود المرفقي.
كيف يعمل محرك البنزين (نظام الأشواط الأربعة)
تكتمل دورة العمل في المحرك عبر أربعة أشواط تتكرر آلاف المرات بالدقيقة:
- السحب: يتحرك المكبس للأسفل ويسحب خليط الهواء والوقود عبر صمام السحب المفتوح.
- الضغط: يتحرك المكبس للأعلى ضاغطاً الخليط داخل الأسطوانة.
- القدرة (الاحتراق): تحدث الشرارة لإشعال الخليط، مما يؤدي إلى تمدد الغازات ودفع المكبس للأسفل.
- العادم: يدفع المكبس الغازات المحترقة للخارج عبر صمام العادم.
ملاحظة: تعتمد محركات الديزل على الضغط العالي لإشعال الوقود بدلاً من استخدام شمعات الإشعال.
أنواع المحركات حسب التصميم
يمكن أن يختلف تصميم محركات السيارات بحسب ترتيب الأسطوانات، مما يؤثر على الأداء وحجم المحرك:
- المحرك الخطي (Inline Engine):
الأسطوانات مرتبة في خط مستقيم. يتميز بالبساطة وانخفاض التكلفة، ومناسب للسيارات الاقتصادية. - محرك حرف V:
الأسطوانات موزعة على صفين مائلين بزاوية. يعطي هذا التصميم قوة أكبر ويلائم السيارات الرياضية والفاخرة. - المحرك المسطح (Boxer Engine):
الأسطوانات متقابلة أفقياً. يُخفض مركز الثقل، مما يزيد ثبات السيارة في المنعطفات. - المحرك الدوراني (Wankel Engine):
يستخدم دوّاراً بدلاً من المكابس التقليدية، ما يجعله صغير الحجم وخفيف الوزن لكنه أقل كفاءة في استهلاك الوقود ويستخدم زيتاً أكثر.
بهذا يغطي المقال النقاط الأساسية التي طلبتَ معرفتها حول محرك السيارة من تعريفه ووظيفته إلى آ