تعرف إلى كيفية عمل محرك سيارتك بشرح مبسط

بالنسبة لمعظم الملّاك، فإن السيارة هي شيء يملأونه بالغاز الذي ينقلهم من النقطة أ إلى النقطة ب، لكن هل توقفت يوماً وفكرت، كيف تعمل السيارة، وما هي الطريقة التي تجمع بين المحرك والوقود والهواء لتؤدي لتحريك سيارتك.

على وجه التحديد، وسواء كنت تقود سيارة فورد أو فيراري، فإن محرك الاحتراق الداخلي هو محرك حراري، يحول الطاقة من حرارة احتراق البنزين إلى عمل ميكانيكي، أو عزم الدوران، و يتم تطبيق هذا العزم على العجلات لدفع السيارة لكي تتحرك.

فيما تتكون المحركات في الأساس من مكابس تتحرك لأعلى ولأسفل داخل أنابيب معدنية تسمى الأسطوانات، تخيل أنك تركب دراجة، وتتحرك ساقيك لأعلى ولأسفل لتحريك الدواسات.

يتم توصيل المكابس عبر قضبان (تشبه قصبتك) إلى العمود المرفقي، وتتحرك لأعلى ولأسفل لتدويرالعمود المرفقي للمحرك، بالطريقة نفسها التي تدور بها ساقيك للدراجة، والتي بدورها تشغل عجلة قيادة الدراجة أو عجلات قيادة السيارة.

اعتماداً على السيارة، يوجد عادةً ما بين أسطوانتين و12 أسطوانة في محركها، مع مكبس يتحرك لأعلى ولأسفل في كل منهما.

إذاً من أين تأتي قوة المحرك؟

إن ما يدفع هذه المكابس لأعلى ولأسفل هو آلاف الانفجارات الصغيرة المتحكم فيها التي تحدث كل دقيقة، التي تحدث عن طريق خلط الوقود بالأكسجين وإشعال الخليط، وفي كل مرة يشتعل فيها الوقود يسمى شوط الاحتراق أو الطاقة التي تدفع الحرارة والغازات المتوسعة الناتجة عن هذا الانفجار الصغير المكبس لأسفل في الأسطوانة.

جميع محركات الاحتراق الداخلي الحالية تقريبًا مكونة من مجموعة متنوعة رباعية الأشواط، وراء شوط الاحتراق، الذي يدفع المكبس لأسفل من أعلى الأسطوانة، وهناك ثلاث أشواط أخرى هي السحب والضغط  والعادم.

تحتاج المحركات إلى الهواء (أي الأكسجين) لحرق الوقود، و أثناء شوط السحب، تفتح الصمامات للسماح للمكبس بالعمل مثل المحقنة أثناء تحركه لأسفل، مما يسحب الهواء المحيط من خلال نظام سحب المحرك.

عندما يصل المكبس إلى قاع شوطه، تغلق صمامات السحب، مما يؤدي إلى إحكام إغلاق الأسطوانة بشكل فعال لشوط الضغط، الذي يكون في الاتجاه المعاكس لضربة السحب، حيث تعمل الحركة الصاعدة للمكبس على ضغط شحنة السحب.

محركات اليوم

في أحدث محركات اليوم، يتم حقن البنزين مباشرة في الأسطوانات الموجودة بالقرب من الجزء العلوي من شوط الضغط، وتقوم المحركات الأخرى بخلط الهواء والوقود مسبقًا أثناء شوط السحب.

في كلتا الحالتين، قبل أن يصل المكبس إلى الجزء العلوي من مساره، والمعروف باسم المركز الميت العلوي، تشعل شمعات الإشعال الهواء ومزيج الوقود.

يدفع التمدد الناتج للغازات الساخنة المحترقة المكبس في الاتجاه المعاكس (لأسفل) أثناء شوط الاحتراق.

هذه هي الضربة التي تجعل عجلات سيارتك تسير، تماماً كما يحدث عندما تضغط على دواسات الدراجة.

عندما يصل شوط الاحتراق إلى المركز الميت السفلي، تفتح صمامات العادم للسماح بضخ غازات الاحتراق خارج المحرك (مثل حقنة طرد الهواء) مع صعود المكبس مرة أخرى.

في محرك السيارة متعدد الأسطوانات، يتم إزاحة دورات الأسطوانات الفردية عن بعضها البعض، متباعدة بشكل متساوٍ بحيث لا تحدث أشواط الاحتراق في وقت واحد، وبالتالي يكون المحرك متوازنا وسلسا قدر الإمكان.

لكن لم يتم إنشاء جميع المحركات بشكل متساو، إذ تأتي في كثير من الأشكال والأحجام، و تقوم معظم محركات السيارات بترتيب أسطواناتها في خط مستقيم، أو تجمع بين حزمتين من الأسطوانات المضمنة في شكل حرف V، كما هو الحال في V-6 أو V-8.

تُصنف المحركات أيضًا حسب حجمها، أو إزاحتها وهو الحجم المشترك لأسطوانات المحرك.

هناك بالطبع استثناءات وفروق دقيقة بين محركات الاحتراق الداخلي في السوق. على سبيل المثال، تقوم محركات دورة أتكينسون بتغيير توقيت الصمامات لجعل المحرك أكثر كفاءة ولكن أقل قوة.

فيما يعمل الشحن التوربيني والشحن الفائق معا على ضخ هواء إضافي في المحرك، مما يزيد من الأكسجين المتاح، وبالتالي كمية الوقود التي يمكن حرقها، مما يؤدي إلى مزيد من الطاقة عندما تريدها والمزيد من الكفاءة عندما لا تفعل ذلك.

وفي الحاجة الى القوة، تقوم محركات الديزل بكل هذا بدون شمعات إشعال، ولكن بغض النظر عن المحرك، طالما أنه من نوع الاحتراق الداخلي، فإن أساسيات كيفية عمله تظل كما هي.