سلسلة كيف تعمل السيارة الجزء الأول – تعريف بالأنظمة الرئيسية بالسيارة
مقدمة (تعريف بالسلسة)
تُعتبر السيارة واحدة من أكثر الأجهزة روعة التي يمكن لأي شخص أن يمتلكها، كما أنها من الأكثر انتشارًا حول العالم. يزيد عدد السيارات حول العالم عن مليار سيارة وليس هنالك أي دليل يشير إلى تناقص هذا الرقم الهائل وإنما هو بتزايد، حيث يُنتج حولي 165000 سيارة في اليوم الواحد.
تحتوي السيارة الاعتيادية على 30000 قطعة، ولكلٍ منها من المحرك إلى العجلات عالمه الخاص من التصميم والهندسة. وبالتالي نقدم لك عزيزي القارئ هذه السلسلة من المقالات التي سنحاول بها توضيح العديد من الأفكار حول كيفية عمل أهم الأنظمة الموجودة في السيارات (ميكانيكية، كهربائية، وغيرها)، بهدف إزالة الغموض عن هذه الآليات الرائعة وجعل تجربة القيادة ممتعة وبمجرد النظر إليها تجعلك تدرك عظمة العلوم الهندسية الكامنة خلف هذا الاختراع المذهل.
قد يشكل هذا الأمر تحديًا كبيرًا ولكن من إيماننا العميق بأهمية المعرفة وضرورة العلم في عالم يعتمد بشكل كبير على العلم والمعرفة نقدم لكم هذه السلسلة.
دعونا نبدأ حيث سنكتفي بهذه المقالة بالتعريف ببعض الأنظمة الرئيسية في السيارة التي سنتناولها بشكل مفصل في مقالات لاحقة.
مصدر الصورة
محرك السيارة
المحرك هو القلب النابض لأي سيارة، فهو آلة معقدة بُنيت لتحول الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود إلى القوة المسؤولة عن تدوير العجلات على الطرقات. تبدأ سلسلة التفاعلات التي تحقق هذا الهدف من شرارة صغيرة، التي تُشعل مزيج من الوقود على شكل غاز وهواء مضغوط في أسطوانة مغلقة بفعل مكبس وتسبب احتراق المزيج بسرعة عالية. لهذا يسمى المحرك بمحرك الاحتراق الداخلي. يسبب احتراق المزيج تمدده، مما يؤمّن الطاقة اللازمة لحركة السيارة.
نظام تبريد المحرك engine cooling system
يصدر محرك السيارة كمية كبيرة من الحرارة أثناء عمله، وبالتالي يجب تبريده بشكل مستمر لتفادي أي ضرر دائم. عمومًا، تتم هذه العملية بتدوير سائل تبريد (غالبًا الماء) مخلوط بمحلول مضاد للتجمد عبر ممرات تبريد خاصة. وتُبرد بعض المحركات باستخدام هواء يمر عبر سلسلة من الممرات الأسطوانية الرفيعة.
نظام التعليق suspension system
هناك العديد من الطرق لوصل العجلات بجسم السيارة لتتمكن من الحركة نحو الأعلى والأسفل اعتمادًا على نوابض ومخمدات، وتتم هذه العملية بهدف المحافظة على أقل انتقال ممكن بين العجلات المتجاورة أو بهدف المحافظة على زاوية شبه عمودية بين العجلات والطريق. قد يكون أهم عناصر هذا النظام هو ممتص الصدمات: وهو جهاز ميكانيكي أو هيدروليكي يعمل على امتصاص الصدمات، مثل الاهتزازات التي تتعرض لها عند القيادة على طريق يحتوي على العديد من الحفر. يعمل ممتص الصدمات بتوافق مع نوابض ووسائد لتحويل أي اهتزاز تتعرض له السيارة لطاقة تُخزن لتُستخدم في وقت لاحق، أو إلى حرارة تُبدد في الهواء. هذا الجهاز هو البطل الغير معروف المسؤول عن جعل رحلتك أكثر متعة، والمساعدة في تقليل الضغوط الناتجة عن المطبات والحفر اليومية المؤثرة على سيارتك.
مصدر الصورة
نظام الكبح (الفرامل)
من المرجح أنك تعرف مُسبقًا أن السيارة تحتوي على نوعين من المكابح: مكابح الخدمة service brakes، المسؤولة عن إيقاف السيارة عند ضغطك على دواسة المكابح، ومكابح الطوارئ أو التوقف التي تعمل بشكل منفصل. تمتلك السيارات الحديثة نظام مكابح هيدروليكي (معتمد على السوائل)، على العجلات الأربعة للسيارة ومنه فإن التغيير الدوري لسائل المكابح أمر ضروري للمحافظة على عملها بشكل جيد، ولتجنب عمليات الإصلاح المكلفة على المدى الطويل. قد تكون هذه المكابح من نوعين وهما نوع قرصي disk brakes، أو نوع طبلي drum brakes، والتي سنتكلم عنها بالتفصيل في مقالات لاحقة.
تلعب المكابح الأمامية دورًا أكبر في عملية إيقاف السيارة، لأن هذه العملية تقوم برمي جزء كبير من وزن السيارة نحو المقدمة على العجلات الأمامية. وبالتالي تحتوي العديد من السيارات على فرامل قرصية، والتي تتميز بفعاليتها الكبيرة، على العجلات الأمامية، بينما تمتلك مكابح طبلية على العجلات الخلفية.
http://www.speedycarling.com/Brakes.htm
نظام نقل الحركة transmission system
يشير هذا المصطلح إلى علبة السرعة التي تساعد على نقل الطاقة المتولدة في المحرك إلى عجلات السيارة، بحيث تحولها إلى شكل من السرعة والعزم. تحتوي معظم السيارات على نظام نقل حركة أتوماتيكي أو يدوي. عمومًا، تُعتبر أنظمة نقل الحركة اليدوية أقل تكلفة وتولد أداء أفضل، ولكن التطورات الحديثة في الأنظمة الأتوماتيكية عملت على زيادة فعاليتها في استهلاك الوقود. ومع ذلك لا تزال الأنظمة اليدوية أقل تكلفة من حيث عمليات الإصلاح والاستبدال. في بعض الأحيان تستخدم سيارات السباق نظام نقل حركة نصف أوتوماتيكي والذي يحتوي على قابض مضاعف dual clutch، حيث يتم تعشيق القابض الأول ويُفصل الآخر خلال عملية تغيير مسنن السرعة لتوفير عملية نقل تغيير سرعة سلسة من دون أي انخفاض في السرعة. وهذا أمر رائع حقًا.
http://www.reasonsto.com.au/reasons-to-do-transmission-service/
النظام الكهربائي للسيارة electrical systems
النظام الكهربائي للسيارة هو دارة كهربائية مغلقة تحتوي على مصدر طاقة منفصل هو البطارية. تعمل هذه الدارة باستخدام مقدار بسيط من الطاقة الكهربائية المستهلكة عادة في الدارات المنزلية. بالإضافة إلى دارة عملية الشحن الرئيسية، وعملية الاشتعال، هناك دارات مسؤولة عن الإضاءة، المحركات الكهربائية، الحساسات والمقاييس للأدوات الكهربائية، عناصر توليد الحرارة، الأقفال التي تعمل بشكل مغناطيسي، الراديو وغيرها. ينتقل التيار عبر سلك وحيد من البطارية إلى المكونات التي يجب تزويدها بالطاقة، ويعود إلى البطارية عبر الجسم المعدني للسيارة. يتم وصل جسم السيارة بالمأخذ السالب للبطارية بواسطة سلك ثخين.
تستخدم البطارية أقل من 3% من سعتها قبل أن تُعيد شحن نفسها. إحدى أهم نقاط الضعف في بطاريات السيارات الحديثة التي تعتمد على حمض الرصاص، هي أنها غير قادرة على تحمل التفريغ الكامل لشحنتها، على سبيل المثال في حالة ترك أضواء السيارة مُشعلة لفترة طويلة. عندما يتم تفريغ شحنة البطارية بشكل كامل تُغطى الأقطاب الكهربائية للبطارية برواسب كبريتية، والتي تسبب إنقاص فترة حياة البطارية إلى الثلث أو أكثر. لذلك يجب عليك دائمًا التأكد من إطفائك لإنارة السيارة قبل الخروج منها.
نظام ديناميكا الهواء للسيارة aerodynamics system
يشير هذا المصطلح إلى العلم المُهتم بدراسة ديناميكا الهواء للسيارات الخاصة بالطرقات. يتمثل هدفه الريئسي بتخفيض السحب drag والضجيج الناتج عن الرياح، ومنع قوى الرفع lift forces الغير مرغوبة والأسباب الأخرى المسؤولة عن عدم الاستقرار الإيروديناميكي المُتشكل في السرعات العالية. يُنظر إلى الهواء في هذه الحالات على أنه مائع. لبعض أنواع عربات السباق، قد يكون أمرًا هامًا أن يكون هذا النظام قادرًا على توليد قوى دفع نحو الأسفل downforce للتحسين من الاحتكاك مع الأرض وبالتالي تحسين القدرات على الانعطاف.
كانت هذه لمحة سريعة عن بعض أهم الأنظمة الموجودة في الاختراع الذي نعرفه باسم السيارة، ولكنها قد تكون كافية لتقدير عظمة العلوم الهندسية الكامنة خلف هذا الاختراع، ومنه ندعوك عزيزي القارئ لتنضم إلينا في هذه الرحلة لاسكتشاف هذا العالم الغريب.
- إعداد : مازن ملص
- تدقيق :أسمى شعبان
- تحرير: زيد أبو الرب
