كيف يعمل محرك البنزين؟

من المؤكد أن معظم القراء الذين يتابعوننا يوميًا أو بين فترة وأخرى هم من عشاق السيارات، ومن المحبين لكل ما له عجلات ويتحرك بفضل القوة التي يوفرها المحرك، وخاصة إذا كان يعمل بالبنزين، أنا متأكد من ذلك.

اليوم أود أن أغيّر للحظة الأخبار المعتادة التي نتحدث عنها هنا، في Highmotor، لأقدّم مقدمة بسيطة وسلسة، دون التعمق في مواضيع أكثر تحديدًا، حول شيء نحبه جميعًا: الطريقة الأساسية لعمل محرك البنزين. بعد قراءة الفقرات التالية، ستتمكن بالتأكيد من فهم المحركات التي نحبها كثيرًا بشكل أفضل.

للبدء، سنتخذ محرك بنزين بدورة أوتو ذات أربعة أشواط وشفط طبيعي كأساس. وباختصار، يمكن القول إن محرك الاحتراق الداخلي الذي يعمل بالبنزين يستغل انفجار الوقود والهواء، الناتج عن شرارة، لتمدد الغاز ودفع المكبس من الأعلى إلى الأسفل، مما يولّد حركة ستصل لاحقًا إلى العجلات فتجعلها تدور.

يمكن القول إن هذا ملخص جيد لما سيأتي. محركات البنزين تنقسم إلى نوعين: محركات ذات شوطين وأخرى ذات أربعة أشواط. كانت الأولى تُركَّب في الماضي، واليوم لا تُستخدم إلا في الدراجات النارية للطرق الوعرة أو في الدراجات الآلية سعة 50 سم³. أما الثانية فهي التي تُركَّب في جميع محركات البنزين للسيارات الحالية، وكما يدل اسمها تعمل بأربعة أشواط: السحب، والضغط، والاحتراق، والعادم.

لنأخذ الأمر خطوة خطوة، فرغم بساطته يجب فهمه جيدًا لاحقًا لفهم كيفية تجهيز المحرك بشكل صحيح وما شابه.

السحب: يدخل هواء الجو، ومن هنا جاءت كلمة “شفط طبيعي”، عبر الفراشة، ومن خلال مشعب السحب يتجه إلى الرأس حيث سيصل لاحقًا إلى غرفة الاحتراقممزوجًا بالبنزين، بينما يكون المكبس في أعلى نقطة له. يصل الوقود إلى هذا الجزء من الأسطوانة بفضل الحاقنات.

الضغط: بمجرد وصول خليط البنزين والهواء إلى الأسطوانة، يبدأ المكبس بالهبوط حتى أدنى نقطة له، بينما تُغلق صمامات السحب. وبالقوة التي يهبط بها المكبس يعود للصعود مضغوطًا الخليط، مما يرفع درجة الحرارة داخل الكتلة، ويمكن أن يسبب انفجارًا غير مُتحكَّم فيه بما يترتب عليه من عواقب على المدى البعيد (الطرق).

الاحتراق: بمجرد أن يصبح المكبس في الأعلى، والصمامات مغلقة، والخليط مضغوطًا إلى أقصى حد، تقوم شمعة الاحتراق، وهي ليست أكثر من مقاومة تُضاء وتُطفأ حسب رغبة الوحدة الإلكترونية، بإشعال البنزين والهواء، فيدفع الانفجار المكبس بقوة كبيرة نحو الأسفل مرة أخرى إلى أدنى نقطة له. هذه القوة، أي عزم الدوران، هي التي نستخدمها لاحقًا لقياس أداء المحرك.

قبل المتابعة إلى الشوط الأخير، أود أن أوضح أن ما يسبب الانفجار فعليًا ليس البنزين بل الأكسجين الموجود داخل غرفة الاحتراق. قطرة البنزين التي تصل إلى الأسطوانة لا تفعل سوى جعل الأكسجين قادرًا على الاشتعال. ولهذا نتحدث عن خليط فقير أو غني. يكون الخليط فقيرًا عندما يكون تركيز الهواء مرتفعًا والبنزين قليلًا، ويكون غنيًا في الحالة المعاكسة. الحالة الأولى تجعل السيارة تسير بسرعة أكبر، لكنها في المقابل تسبب ارتفاعًا في درجة حرارة المحرك، لذلك يمكن القول إن كمية البنزين التي ندخلها إلى الأسطوانة تُستخدم بشكل أساسي للتحكم في درجة حرارتها.

العادم: يحدث الشوط الأخير بعد اكتمال الاحتراق وهبوط المكبس للمرة الثانية. في تلك اللحظة يبدأ عمود الكامات بفتح صمامات العادم للسماح للغازات الناتجة عن الاحتراق بالخروج عبر مشعب العادم، ثم لاحقًا عبر ماسورة العادم.

تتحول حركة المكبس إلى حركة للعجلات عبر عمود المرفق، الذي تُوصَل به ذراع التوصيل، وهذه بدورها تُوصَل بالمكبس. باختصار، هذا هو عمل محرك البنزين التقليدي ذي الأربعة أشواط والشفط الطبيعي. وسنرى لاحقًا كيفية زيادة القوة، والتجهيزات المختلفة التي يمكن إجراؤها على المحرك، والتغذية القسرية.