يتم تزويد السيارة بمادة البنزين، وعندما يطلق السائق شرارة الإشعال، يسحب المحرك البنزين ويتم خلطه بالهواء لتشكيل خليط قابل للاشتعال بشدة. وهنا يدور محرك السيارة.
كما أن تحويل طاقة الوقود إلى قوة في المحرك، هي المعلومة العامة التي يعرفها الجميع عن عمل السيارة.
ولكن كيف يتم الأمر بالتفصيل. كيف يعمل محرك السيارة ؟ وكيف يتم توليد الطاقة ؟ أمر مثير للاهتمام فعلا.
تبدأ القصة مع توجه مادة البنزين من خزان الوقود نحو الأسطوانات Cylinders حيث تلتقي بالهواء من خلال الصمامات.
في هذه المرحلة يتم ضغط المزيج إلى حوالي نصف حجمه الأصلي بواسطة مكبس Piston، قبل أن يتم اشعاله بواسطة شمعة الاحتراق Sparkplug.
الغاز الذي سوف ينتج عن عملية الاحتراق يتوسع بسرعة ما يدفع المكبس إلى أسفل الأسطوانة.
وبذلك، يتم تحويل هذا الاتجاه نحو الأسفل إلى حركة دوران للعمود المرفقي Crankshaft، بواسطة قضيب ربط Connecting rod.
للتبسيط، تخيلوا طريقة الضغط على دواسات الدراجة الهوائية لتدوير السلسلة، الأمر نفسه تقريبا.
وتجدر الإشارة إلى أن اتجاه هبوط المكبس بعد الاشتعال معروف باسم Power Stroke في دورة رباعية الأشواط four-stroke، أي أنه يحدث مرة واحدة فقط في كل أربعة تحركات للمكبس داخل محرك السيارة .
ما هي الدورة رباعية الأشواط داخل محرك السيارة؟
تبدأ الدورة مع ما يعرف بـ Induction Stroke حيث يكون صمام العادم Exhaust valve مغلقا.
وبالتالي، تؤدي الحركة الهبوطية للمكبس إلى امتصاص الأسطوانة لخليط الوقود والهواء الذي يدخل عبر صمام مدخل Inlet valve، يفتحه دوريا دوران عمود الحدبات Camshaft.
حان وقت الحركة الصعودية للمكبس أي مرحلة الانضغاط Compression stroke حيث يبقى صمام العادم مغلقا فيما يقفل صمام المدخل أيضا.
في هذه اللحظة، يتم ضغط الخليط داخل الأسطوانة من خلال صعود المكبس إلى مساحة صغيرة تعرف بغرفة الاحتراق Combustion chamber.
وها هي الشرارة التي تطلقها شمعة الاحتراق تشعل الخليط، ما يؤدي إلى توسع سريع للمادة قادر على دفع المكبس مجددا إلى الأسفل Power Stroke.
وعبر تكرار هذا النمط الدقيق يقوم محرك السيارة بتوليد القوة.
عندما يرتفع المكبس مرة أخرى، يبقى صمام المدخل مغلقا فيما يفتح هذه المرة صمام العادم.
هذه الحركة تسمح للمنتجات الكربونية والنفايات الصادرة عن عملية الحرق بالهروب إلى نظام العادم. وتسمى هذه المرحلة Exhaust stroke.
ويستمر عمود الحدبات بالدوران، فيغلق صمام العادم ثم يفتح صمام المدخل، وها هي الدورة رباعية الأشواط تبدأ من جديد.
نظام شمعات الإشعال في محرك السيارة
التسلسل الذي تقوم فيه شمعات الإشعال بإطلاق الشرارة في كل من اسطوانات المحرك معروف باسم Firing order.
يتم التحكم بذلك عن طريق الموزع في السيارات القديمة أو ECU في السيارات الجديدة، الذي يوجه تدفق التيار إلى كل المكونات في الوقت الصحيح أثناء دورة المحرك.
وللمساعدة في الحفاظ على دقة التسلسل الزمني، تم تصميم عمود الحدبات ليفتح ويغلق الصمامات في التسلسل المطلوب.
تحدث الشرارة قبل وصول المكبس إلى أعلى مركز في الأسطوانة Top Dead Center TDC خلال مرحلة الانضغاط Compression stroke.
وعادة ما يتم ترقيم اسطوانات المحرك في خط من الأمام إلى الخلف، بدءا من رقم أسطوانة 1.
إذا أطلقت الشرارات في الترتيب العددي من الأول إلى الآخر، فإن دوافع القوة المتعاقبة من المكابس ستسبب بتشغيل المحرك بشكل متفاوت جدا، ما يؤدي إلى اهتزازه بشكل مفرط.
لذلك، في محرك أربع أسطوانات، يتم تقليل الاهتزاز عبر تطبيق نظام إطلاق الشرارات كالآتي: 1، 3، 4، 2 أو 1، 2، 4، 3.
ومن المهم جدا إعادة وصل شمعات الإشعال عند إزالتها بالتسلسل الصحيح للحفاظ على نظام الإطلاق الصحيح.
