ماذا عن احتراق البنزين في المحرّك رباعي الأشواط؟
المقدمة
احتراق البنزين (Combution) في السيارة هو المرحلة التي تحوّل الطاقة الكيميائية إلى الطاقة الميكانيكية فهي القوة التي تدفع السيارة كما يعد محرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط القلب النابض للعديد من المركبات فهي عملية كيميائية فيزيائية دقيقة سنتعرّف على الشرح العلمي والدقيق لهذة العملية .
1-⚙️ مبدأ عمل المحرّك الحراري(محرّك البنزين).
 |
| مكونات المحرك |
المحرك يعمل حسب دورة أوتو(Otto cycle) ذات الأبعة أشواط حيث يتم التحكم في عملية الأشواط الأربعة و التي تضمن التوقيت الأمثل لخلط الوقود والأكسجين و اشتعاله ثم
تحير الطاقة المسؤولة عن قوة الدفع للسيارة .
 |
| شوط السحب |
1- شوط السحب ( Intake Stroke)
يتم سحب البنزين والهواء بفتح صمام الآخذ عند نزولالمكبس حتى تجتمع مكونات الجملة الكيميائية قبل التحوّل داخل الأسطوانة .
2- شوط الضغط (Stroke Compression).
يغلق صمّام الآخذ أو السحب عند ارتفاع المكبس إلى الأعلى ضاغطا الخليط حتى تقترب الأفراد الكيميائية للتفاعل فيما بينها فيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المزيج (الوقود والهواء) وزيادة كثافته ما يهيء للاشتعال الأمثل و زيادة كفاءة الاحتراق.
شوط الضغط
3- شوط الاحتراق (Power/Combution Stoke).
 |
| بداية شوط الاحتراق |
تتم تحرير الطاقة عندما يصل المكبس إلى قمّة شوط الضغط فتطلق شمعة الإشتعال (
Bougie/ Sparck Plug) شرارة كهربائية تتسبب في احتراق الوقود المضغوط جدا مع الهواء(غازالأكسجين) بسرع فائقة ما يؤدي إلى ارتفاع مفاجئ وكبير في درجة الحرارة التي قد تصل إلى 200°c عند ضغط قد يتجاوز 100 bar دا خل الأسطوانة الذي يدفع المكبس بقوة إلى الأسفل محوّلا الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية دورانية عبر عمود المرفق
(Crankshaft/vilebrequin) .
 |
| شوط الاحتراق |
3- شوط العادم (Exhaust Stoke).
 |
| شوط العادم |
يرتفع المكبس مرّة أخرى بعد تحرير الطاقة و يفتح صمّام العادم ممّا يدفع غازات العادم المحترقة (CO2,H2O,وأكاسيد النيتروجين...إلخ) خارج الأسطوانة عبر صمام العادم .
وهكذا تتكرّر دورية الأشواط الأربعة من جديد حتى تستمر السيارة أو المركبة في الحركة.
2-⚙️ تحدّيات الاحتراق الغير التام.
في الحقيقة قليلا ما يحدث الاحتراق التّام بسبب اختلاف نسب الخليط قبل التفاعل الذي يؤثر فيه عامر المزيج الابتدائي المتحكم في نواتج التفاعل الكيميائي داخل غرفة الاحتراق و أيضا تفاوت درجة الحرارة لمكونات المزيج مع نقص الأكسجين يؤدي للاحتراق الغير التام للبنزين (Incomplete Combution) فتظهر النواتج التالية:
- أول أكسيد الكربون (CO) .
- هيدروكربونات غير محترقة.
- ذرات الكربون.
الخلاصة
إنّ احتراق البنزين رباعي الأشواط هو مثال مبهر للهندسة التي تستغل المبادئ الأساسية للكيمياء و الفيزياء . فمن خلال دورة متناغمة من السحب والضغط و الاحتراق و الطرد يتم استخلاص الطاقة من الروابط الكيميائية للوقود بكفاءة مذهلة ما يوفّر القوة اللاّزمة لتحريك المركبات و السيّارات على الخصوص.
مقالات متعلقة بالبنزين