إذا أردنا تعريف مفهوم السيارة بشكل بسيط فيمكننا القول بأنها عبارة عن صندوق معدني لديه أربع عجلات (عجلة في كل زاوية) تستخدم لنقل الأشخاص والبضائع من مكان لآخر، ولكن المفهوم العلمي للسيارة هو أكثر من ذلك بكثير، حيث تعتبر السيارة محوِّل للطاقة (Energy Converter)، و آلة تحرر الطاقة الكيميائية المختزنة في الوقود وتحوِّله إلى طاقة ميكانيكية بتحريك العجلات عبر علبة التروس الموصولة إلى المحرك. وعندما تتحرك السيارة تتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية مُطَبَّقة على جسم السيارة والرُّكَّاب. يكمن التحدِّي بين شركات صناعة المحركات والسيارات في تصنيع محرك أو سيارة يستهلكان أقل قدر من الوقود للوصول إلى نقطة محددة بأقصى سرعة ممكنة.
كيف تتحرر الطاقة من الوقود
يتركَّب البترول بشكل عام من الهيدروكربونات (ذرَّات الكربون والهيدروجين) مع القليل من ذرات أخرى مثل الأكسجين. يمكن تحويل الهيدروكربونات (Hydrocarbons) إلى طاقة بسهولة عن طريق الاحتراق، وعندما يتم حرق الهيدروكربونات في وسط مفتوح تتفكك ذراتها في الهواء حيث يتفاعل الكربون والهيدروجين مع أكسجين الهواء معطيًا ثنائي أكسيد الكربون والماء، بينما الطاقة التي كانت تربط ذرات الهيدروجين والكربون مع بعضها تتحول إلى حرارة. وفي حال حدث ذلك داخل محرك السيارة تولِّد هذه الحرارة ضغطًا يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ثم طاقة حركية فتتحرك السيارة.[1]
أنواع محركات السيارات
أغلب السيارات تمتلك نوعين من المحركات أحدها يعمل بالبنزين والآخر يعمل بالديزل، ولكن حتى محركات البنزين ذاتها تمتلك بعض الاختلافات البسيطة تبعًا للشركة المصنعة. ومن الأمثلة على ذلك محركات أتكينسون حيث قامت الشركة بتعديل زمن فتح الصمامات من أجل توفير الوقود ولكن على حساب قوة المحرك، بينما شركات أخرى استخدمت التوربو من أجل ضخ كميات اضافية من الهواء(أي الأكسجين) إلى المحرك وبالتالي تزيد من كمية الوقود المحترق وكمية الطاقة المُنْتَجَة أي زيادة في الأداء، محركات الديزل تقوم بهذه الأشياء ولكن دون شمعات إحتراق(Spark Plugs) إلَّا أن آليَّة الاحتراق في النهاية هي نفسها في جميع أنواع المحركات.[2]
أقسام محرك السيارة
من أجل فهم كيفيّة عمل محرك السيارة يجب تسليط الضوء على القطع الرئيسية في المحرك. وسنتحدث هنا عن المحرك رباعي الأشواط (Four-Stroke Engine) حيث أن غالبية السيارات تستخدم هذا النوع من المحركات، وأهم الأجزاء في هذا المحرك هي:
بما أن أغلبية السيارات في العالم تستخدم محركات البنزين رباعية الأشواط فسنتحدث عن كيفية عمل هذا النوع من المحركات حيث لا يوجد اختلاف بينه وبين باقي أنواع المحركات ذات الاحتراق الداخلي في طريقة العمل الرئيسية. يتكون هذا المحرك من أربعة أشواط هي:
المراجع
- 1 - Car engines , 13-10-2019 .
- 2 - This Is How Your Car’s Engine Works , 13-10-2019 .
- 3 - Gearhead 101: Understanding How Your Car’s Engine Works , 13-10-2019 .
- 4 - How Car Engines Work , 13-10-2019 .