وظيفة محرك السيارة
تتمثل وظيفة محرك السيارة في تحويل الطاقة الناتجة عن الوقود إلى حركة ميكانيكية تمكن السيارة من التحرك، حيث يعمل على تحويل الطاقة الكيميائية في الوقود إلى طاقة ميكانيكية من خلال عملية احتراق داخلي، ويُشار إلى أن معظم محركات السيارات تحرق الوقود من خلال دورات الاحتراق رباعي الأشواط والتي تنطوي على شوط السحب، وشوط الضغط، وشوط القوة وشوط العادم، حيث يسحب محرك السيارة مزيجًا من الوقود والهواء، ويضغطه ثم يشعله لإنتاج غازات عالية الحرارة وعالية الضغط، وتطبق هذه الغازات القوة على المكبس مما يجعله يتحرك لأسفل، وبعد ذلك يُفتح صمام العادم في شوط العادم كي يدفع المكبس الغازات إلى الخارج من خلالها، أما العمود المرفقي فيعمل على تحويل الحركة الخطية للمكبس إلى حركة دورانية والتي تستخدم بعد ذلك في تحريك العجلات.[1]
أنواع محركات السيارة
مما لا شك فيه أن تصميمات ونماذج السيارات تطورت بصورة كبيرة خلال السنوات القليلة الماضية وكذلك الحال بالنسبة لمحركات السيارات، ولذلك عند التخطيط لشراء سيارة فإن فهم أنواع محركات السيارات سيساعد في اتخاذ القرار الأفضل، ولأن الناس مختلفون فقد يفضل البعض محركات كفاءة استهلاك الوقود، يبنما يركز البعض الآخر على مقدار الطاقة، وبسبب ذلك تعمل شركات صناعة السيارات بجد ليل نهار لتلبية احتياجات جميع العملاء من خلال ابتكار أنواعًا مختلفة من محركات السيارات، ويُشار إلى أنه يوجد نوعان من المحركات وهما محركات الاحتراق الداخلي ومحركات الاحتراق الخارجي، حيث يحرق الوقود في محركات الاحتراق الخارجي خارج المحرك، ويعد محرك البخار مثالًا على هذا النوع من المحركات، أما محركات الاحتراق الداخلي فيكون الاحتراق داخل المحرك مما يؤدي إلى زيادة الضغط وارتفاع درجة الحرارة، ونتيجة للاحتراق يُطبق ضغط كبير يعمل على تحريك المكابس حركة خطية تنتقل عبر القطع الميكانيكية إلى العجلات من أجل تدويرها، وتعد محركات البنزين والديزل من الأمثلة على محركات الاحتراق الداخلي، ويُشار إلى أنه يوجد أنواع مختلفة من محرك الاحتراق الداخلي (ICE) والتي يتم تصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة تشمل على ما يلي:
'بناءً على التصميم'
- المحرك الترددي: المكبس والاسطوانة هما المكونان الأساسيان للمحركات الترددية، والغرض الرئيس من هذا المحرك هو تحويل الضغط إلى حركة دورانية، حيث يوجد بداخل كل اسطوانة مكبسًا، وبسبب احتراق الغاز يبدأ المكبس في الحركة باتجاه خطي (حركة ترددية) كي تُحول بعد ذلك إلى حركة دورانية.
- محرك وانكل: والمعروف أيضًا باسم المحرك الدوار، حيث يحول هذا المحرك الضغط إلى حركة دورانية باستخدام نظام معين، وبالمقارنة مع المحركات الترددية فإن محرك وانكل أكثر سلاسة وبساطة وأكثر إحكامًا.
'بناءً على طريقة التشغيل'
- محرك ضغط الاشتعال: لا تحتوي هذه الأنواع من المحركات على البواجي لإدخال الشرارة في الأسطوانة، وبالتالي فإن حرارة الهواء المضغوط مسؤولة عن حدوث الاشتعال للوقود، ويعد محرك الديزل من الأمثلة على محرك اشتعال الضغط نظرًا لأنه يعمل فقط عن طريق ضغط الهواء، وتتمثل بعض مزايا محرك اشتعال الضغط في تقليل الحمل على المحرك وزيادة الكفاءة الديناميكية الحرارية.
- محرك شرارة الاشتعال: صُممت هذه المحركات بوجود مجموعة من البواجي المثبتة على رأس المحرك من أجل إنتاج شرارة بعد ضغط الوقود كي يحدث اشعال لخليط الوقود والهواء، وتعد محركات البنزين من الأمثلة على هذا النوع من المحركات، ويُشار إلى أن محركات شرارة الاشتعال لا تعمل إلا على الإيثانول، والميثانول، والهيدروجين والغاز الطبيعي المضغوط والنيتروميثان.
'بناءً على عدد الاسطوانات'
- محرك اسطوانة واحدة: ويتألف من اسطوانة واحدة متصلة مع العمود المرفقي، وتتميز هذه الأنواع من المحركات بأنها خفيفة الوزن وصغيرة الحجم ولها نسبة كبيرة بين الوزن والطاقة، ويشيع استخدام هذا النوع في الدراجات البخارية والدراجات النارية.
- محرك اسطوانة مزدوجة: تتكون هذه المحركات من اسطوانتين متصلتين بالعمود المرفقي.
- محرك اسطوانة متعددة: تحتوي هذه المحركات على أكثر من اسطوانة ويمكن أن تكون ثلاثة أو أربعة أو ستة أو اثني عشر أو ستة عشر، وتتمتع هذه المحركات بقدرة ممتازة على تحقيق دوران عال خلال الدقيقة (RPM)، ومن الأمثلة عليه محرك ثُنائي الأشواط، ومحرك رباعي الأشواط، ويشمل محرك الاسطوانة المتعددة على محركات الديزل والبنزين.
'بناءً على ترتيب الاسطوانات'
- محرك عمودي: كما يُشير اسمه، يكون ترتيب اسطوانات في هذا المحرك عموديًا.
- محرك أفقي: يكون ترتيب اسطوانات هذه المحركات أفقيًا.
- محرك "V": في هذه الأنواع من المحركات يتم محاذاة المكابس والاسطوانات في جهتين بزاوية معينة، وعند مشاهدتها من الأعلى فإنها تشبه الحرف "V" وبحسب قول الخبراء يُساعد هذا التصميم في منع مشاكل الاهتزاز والتوازن.
- محرك "W": في هذه المحركات يكون ترتيب الاسطوانات في 3 صفوف على شكل حرف "W" وفي معظم الحالات يُستخدم هذا النوع من أجل إنتاج محركات ذات 16 اسطوانة و12 اسطوانة.
- محرك الاسطوانة المتعاكسة: تكون الاسطوانات في هذا النوع من المحركات في اتجاهين متعاكسين، ويُعطي هذا النوع من المحركات توازنًا ممتازًا ويعمل بسلاسة وببساطة لأن كل من المكبس وقضيب التوصيل يعملان بصورة متماثلة.
'بناءً على نوع الوقود المستخدم'
- محرك البنزين.
- محرك الديزل.
- محرك الغاز.
أجزاء محركات الاحتراق الداخلي
تحتوي محركات الاحتراق الداخلي على مجموعة من القطع الميكانيكية التي تعمل معًا لتحريك السيارة، وتشمل هذه الأجزاء على:[3]
- الاسطوانة: وهي المكان الفعلي الذي يحدث فيه حرق الوقود.
- المكبس: وهو مكون اسطواني يتلاءم مع الأسطوانة ويتحرك بسلاسة داخلها بمساعدة التشحيم المناسب، ويتصل المكبس بصورة شبه محكمة بجدران الاسطوانات بمساعدة حلقات المكبس، ويعد المكبس هو المكون الأول في عملية نقل القوة الناتجة من الوقود إلى العمود المرفقي.
- حجرة الاحتراق: وهو عبارة عن غلاف مكون من جدران الأسطوانة ورأس الأسطوانة ورأس المكبس، وهو المكان الذي يحدث فيه الاحتراق الفعلي للوقود.
- مشعب السحب: وهو الأنبوب الذي يُدخل خليط الهواء والوقود إلى حجرة الاحتراق ويتصل مع صمامات السحب، ويُشار إلى أن مشعب السحب في محركات الديزل يستخدم من أجل إدخال الهواء للمحرك، ولكن في محركات البنزين يستخدم من أجل إدخال خليط الوقود والهواء إلى حجرة الاحتراق.
- مشعب العادم: وهو عبارة عن أنبوب ينقل غازات العادم الخارجة من حجرة الاحتراق إلى أجزاء نظام العادم الأخرى كي تُطرد خارجًا، ولمشعب العادم نفس الوظيفة في كل من محركات البنزين والديزل، وفي كلتا الحالتين يحمل غاز العادم.
- صمامات السحب والعادم: تُستخدم صمامات السحب من أجل التحكم بخليط الهواء والوقود الداخل إلى حجرة الاحتراق، أما صمامات العادم فتُستخدم من أجل إخراج الغازات الناتجة عن الاحتراق خارج حجرة الاحتراق، وتكون صمامات السحب والعادم موجودة على رأس الأسطوانة أو على جدرانها، ويُشار إلى أنه في محركات البنزين يدخل خليط الهواء والوقود من خلال صمام السحب، ولكن في محركات الديزل يدخل الهواء فقط من خلال صمام السحب، بينما يهدف صمام العادم في كلتا الحالتين إلى إخراج غازات العادم.
- البواجي: وتُسمى كذلك بقابس الشرارة، وتستخدم البواجي في محركات الإشعال (SI) حيث تنتج شرارة تُساعد على بدء الاحتراق في المحركات.
- قضيب التوصيل: ينقل قضيب التوصيل الحركة الترددية من رأس المكبس إلى عمود الدوران، حيث يتم تحويل الحركة الترددية إلى حركة دورانية، ويحتوي قضيب التوصيل على طرفان يتصل أحدهما برأس المكبس بينما يتصل الآخر مع العمود المرفقي.
- العمود المرفقي: وهو واحد من أهم أجزاء محرك السيارة، فهو يحول الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية بمساعدة قضيب التوصيل.
نصائح للمحافظة على محرك السيارة
من أجل المحافظة على محرك السيارة لأطول مدة، يمكن اتباع ما يلي:[4]
- التحقق من مستويات زيت المحرك: يمكن أن تتسبب مستويات الزيت غير الصحيحة في أضرار خطيرة في محرك السيارة، ولذلك من المهم التحقق من مستوى الزيت بانتظام وهذا سهل جدًا ولا يستغرق سوى بضع دقائق، ويُوصى بالاحتفاظ بعبوة زيت محرك سعة 1 لتر في السيارة من أجل إعادة التعبئة كلما لزم الأمر.
- تبديل زيت المحرك: لا يتطلب نقصان كمية الزيت دائمًا إلى تغيير زيت المحرك بالكامل، ففي بعض الأحيان يُجرى تزويد المحرك بكمية من الزيت لإبقاء السيارة تعمل بسلاسة، ولكن عندما يصبح الزيت الزيت غير صالح للاستخدام فيجب تبديله بالكامل.
- معرفة الإشارات التي تدل على وجود عطل ما: قد يدل صدور ضجيج أو تسرب أو رائحة على وجود عطل ما في السيارة وقد تكون هذه العلامات بداية لحدوث مشاكل أكبر، ولذلك في حال الإحساس بأي من هذه العلامات فيجب التوقف ومعرفة السبب من أجل إصلاح العطل قبل أن يتفاقم.