كيف يعمل محرك السيارة البنزين سنتعرف معا من خلال السطور التالية على كيفية عمل محرك السيارة البنزين.
محرك بنزين
محرك أوتو أو محرك بنزين هو مصطلح يستعمل للدلالة على محرك الاحتراق الداخلي الذي يتم فيه إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة شرارة يختلف هذا المحرك عن محرك الديزل الذي تتم عملية الإشعال فيه نتيجة للضغط. قد يكون المحرك ذو مشواران (شوطان) أو ذو أربعة مشاوير (أشواط).
أجزاء محرك السيارة
يعتمد صنع محرّك السيارة على مجموعة من الأسطوانات (cylinders) التي يتراوح عددها ما بين أسطوانتين إلى إثنتي عشرة أسطوانة، وعادةً ما تكون أربعة، أو ستة، أو ثمانية، حيث يتمّ حرق الوقود فيها، وتُصنع تلك الأسطوانات من معدن صلب جداً محكم الإغلاق إحدى نهاياته تُفتح وتُغلق مثل مضخة الدراجة التي تستخدم مكابس ضيقة تنزلق للأعلى والأسفل، كما أنّه يوجد صمامان أو بوابتان في أعلى كلّ أسطوانة؛ إحدهما مدخل يسمح بسحب الهواء والوقود إليها من المازج (بالإنجليزية: Carburetor) ويسمّى بصمّام السحب، والآخر مخرج يسمح بخروج الغازات العادمة الناتجة عن عملية الاحتراق، حيث إنّهما يُفتحان ويُغلقان بشكل سريع.
يوجد أيضاً قابس شراري (spark plug) أو يسمّى بوجيه في الجزء العلوي من كلّ أسطوانة يتمّ التحكم به كهربائياً ليولّد شرارة تشعل النار في الوقود، ويتصل المكبس في الجزء المقابل السفلي بمحور دوّار مستمر يسمّى عامود الكرنك (crankshaft) أو العامود المرفقي الذي يساعد على تشغيل صندوق التروس (gearbox) الذي يحرّك العجلات.
طريقة عمل محرك السيارة
يعتمد مبدأ عمل المحرّك على احتراق الوقود لإنتاج الطاقة المحرّكة للسيارة، وذلك من خلال الخطوات الآتية:
يفتح صمّام السحب، فتيحرّك المكبس لأسفل لانتقال الهواء والبنزين إلى غرفة الاحتراق في المحرّك، وتسمى هذه خطوة الامتصاص (intake stroke).
يتحرّك المكبس إلى الأعلى حتى يضغط مزيج الهواء والبنزين.
عندما يصل المكبس إلى النقطة الميتة العليا فإنّ القابس الشراري أو شمعة الإشعال تولّد شرارةً لإشعال الوقود، ممّا يؤدي إلى انفجار يدفع المكبس لأسفل.
عند وصول المكبس إلى النقطة الميتة السفلى يفتح صمّام الخروج سامحاً بخروج العادم المتولّد عن احتراق الخليط طارحاً إياه إلى الخارج.
الفرق بين محرك البنزين ومحرك الديزل
تعدّ محرّكات البنزين أكثر شيوعاً من محرّكات الديزل، وفيها يصل الوقود لكلّ أسطوانة من أسطوانات المحرّك بواسطة حاقن الوقود (Fuel Injector) الذي يرشّه عند صمّام السحب، فتختلط تلك الكمية مع الهواء الداخل بواسطة فلتر الهواء، ثمّ يدخل الخليط إلى الأسطوانة.
أمّا في محرّكات الديزل فيتم حقن الوقود مباشرةً في الأسطوانة ليختلط مع الهواء الموجود فيها، ولأنّ عملية الحقن تحدث داخل منطقة الاحتراق مباشرةً فإنّ تلك المحرّكات تعدّ أقوى من محرّكات البنزين
محرّك السيارة
يقوم مبدأ عمل مُحرّكات الوقود على عملية الاحتراق الدّاخلي، والتي يتمّ خلالها إحراق مزيج الهواء والوقود لإنتاج طاقة تتحول إلى طاقة حركية، مما يؤدي إلى تشغيل المحرك، وتحريك السيّارة تبعاً لذلك، ويُمكن تقسيم خطوات عمل المُحرّك ضمن أربع خطوات كما يأتي:
يبدأ عمل المحرك عندما يتحرك المكبس من أعلى نقطة له مُتجهاً إلى الأسفل، مما يؤدي إلى فتح الصمام، ودخول خليط الهواء والوقود، حيث إنّ أي حجم قليل من الوقود قد يكون كافياً لإحداث الاحتراق.
يرتفع المكبس للأعلى، مما يؤدي إلى ضغط الهواء والوقود، وبالتالي زيادة كفاءة الاحتراق كنتيجة لرفع درجة حرارة الخليط.
يتبع ذلك مرحلة الاحتراق، والتي يصل فيها المكبس لأعلى نقطة في الارتفاع ممّا يؤدي إلى توليد شرارة كهربائية تتسبّب بإحراق خليط الوقود والهواء، لينتج عن ذلك ارتفاعاً شديداً في درجة الحرارة والضغط، وبالتالي إنتاج طاقة عالية تتسبّب في دفع المكبس للأسفل.
في المرحلة الأخيرة يصل المكبس إلى أدنى حد له في الأسفل، لينفتح صمّام العادم ويسمح بخروج نواتج الاحتراق خارج السيّارة، مما يؤدي إلى رفع المكبس وبدء دورة جديدة من السحب والضغط والاحتراق.
مكونات محرك السيارة
يتكوّن مُحرك السيارة من الأجزاء الآتية، والتي تعمل بشكل مُتكامل لضمان تشغيل المُحرّك:
قادح الشرارة: يطلق القادح الشّرارة التي تتسبّب بإحراق خليط الهواء والوقود، حيث يتطلب ذلك القدح بالوقت المُناسب لضمان نجاح عملية الاحتراق.
الصمّامات: تتمثّل مهمّة الصمّامات بالفتح والإغلاق بشكل مُناسب وبالوقت المُناسب للسماح بدخول الهواء والوقود وإخراج العادم.
المكبس: يتمثّل عمل المكبس بالتحرّك للأعلى والأسفل داخل الأسطوانة.
حلقات المكبس: تمنع حلقات المكبس تسرّب الهواء، والوقود، والعادم إلى حوض التجميع أثناء عمليّة الإحتراق، كما أنها تساهم في الحفاظ على الوقود من الاحتراق والخسارة، حيث تمنع تسرّبه من حوض التجميع إلى حيز الاحتراق؛ وهذا بفضل تكوينها الذي يشكّل ما يُشبه السدّادة المُنزلقة ما بين الحافّة الخارجية للمكبس والحافة الداخلية للأسطوانة.
قضبان التّوصيل: تربط هذه القضبان العمود المرفقي، والمكبس، وتتحرّك بزوايا مُعيّنة مع حركة المكبس ودوران العمود المرفقي.
العمود المرفقي: يتمثّل عمل هذا العمود بتحويل حركة المكبس من الحركة لأعلى وأسفل إلى الحركة الدورانية.
حوض التجميع: يُحيط حوض التجميع بالعمود المرفقي، كما يحتوي على كمية من الزيت التي تتجمّع في قاعه.
محرّك الهايبرد
تعتمد بعض المركبات في تشغيلها على الجمع بين محرّكات الوقود، والمحركات الكهربائيّة، وتُسمى بالهايبرد (الهجينة)، حيث يعمل هذين المُحرّكين بشكل مُتكامل، فيقوم المُحرّك الكهربائي بعمله من خلال الطاقة التي يستمدّها من بطاريات السيّارة، والتي تُشحن من خلال الاحتراق الداخلي في محرّك الوقود، وعمليّة الكبح المُتكرّرة، مما يفيد في إمكانيّة استخدام محرك ذو حجم أصغر، وفاعلية أكبر.
