محرك الاحتراق الداخلي (ICE)

محرك الاحتراق الداخلي يولّد القدرة الميكانيكية بحرق الوقود داخل حجراته العاملة نفسها، أي الأسطوانات، لا في أتون منفصل. والاسم يميّزه عن آلات الاحتراق الخارجي مثل المحرك البخاري، حيث يُحرق الوقود خارج الأسطوانة لتسخين مائع عامل. وبإشعال خليط من الهواء والوقود مباشرة داخل أسطوانة محكمة، يسخّر المحرك التمدّد السريع للغازات الساخنة الناتجة لأداء الشغل فورًا وعلى نطاق مدمج، وهذا هو سبب هيمنة هذا التصميم على النقل البرّي لأكثر من قرن.

تحوّل الآلية الأساسية ضغط الغاز المحترق إلى حركة دورانية. ففي كل أسطوانة ينزلق مكبس صعودًا وهبوطًا، محكَمًا بحلقات المكبس. وعندما تشتعل شحنة الوقود والهواء، يدفع الارتفاع الحاد في الضغط المكبس إلى أسفل مجراه، وينقل قضيب التوصيل ذلك الدفع الخطي إلى عمود المرفق، الذي تحوّل أذرعه اللامركزية حركة الدفع والسحب للمكابس إلى دوران سلس. وهذا الدوران، بعد مروره عبر الحدّافة والقابض وعلبة التروس، يدفع العجلات في نهاية المطاف. وتقوم الصمامات في رأس الأسطوانات، التي تفتح وتُغلق في وقتها بفعل عمود الكامات، بإدخال الشحنة الطازجة وطرد غازات العادم المستهلكة في توقيتها.

تعمل معظم محركات الطرق وفق دورة الأشواط الأربعة، التي يُكمل فيها كل أسطوانة أربع حركات للمكبس مقابل كل نبضة قدرة: شوط سحب يستجلب الشحنة، وشوط ضغط يضغطها، وشوط قدرة تحترق فيه وتدفع المكبس إلى أسفل، وشوط عادم يطرد الغاز المحترق. ولأن شوطًا واحدًا فقط من الأربعة يولّد قدرة، تُرتَّب أسطوانات متعددة بحيث يتداخل اشتعالها، مما يعطي تدفقًا ثابتًا من عزم الدوران والسلاسة المميزة للمحرك متعدد الأسطوانات.

ويقسم الوقودان المهيمنان المحركات إلى عائلتين تختلفان أساسًا في كيفية الاشتعال. فمحرك البنزين يمزج الوقود والهواء ويشعل الخليط المضغوط بشمعة احتراق في لحظة دقيقة. أما محرك الديزل فيضغط الهواء وحده إلى نسبة أعلى بكثير، فيسخّنه بما يكفي ليشتعل الوقود المحقون تلقائيًا، ولهذا لا يحتاج الديزل إلى شمعة، ويميل إلى تقديم عزم دوران وكفاءة أكبر. وإلى جانب الوقود، تُوصَف المحركات بإزاحتها — أي إجمالي الحجم المُكتسَح للأسطوانات — وبنسبة ضغطها، وكلاهما يشكّل بقوة القدرة والاقتصاد، وقد تتنفس طبيعيًا أو تُغذّى قسريًا بشاحن توربيني أو شاحن فائق.

طوال معظم تاريخ السيارات نادرًا ما لزم الاختصار ICE، لأن كل سيارة تقريبًا كانت تملك واحدًا. ولم يكتسب المصطلح رواجًا إلا مع انتشار منظومات الدفع الكهربائية بالبطارية والهجينة، مما أوجد حاجة لتمييز القدرة الناتجة عن حرق الوقود عن الدفع الكهربائي. وفي هذا السياق يقف ICE الآن اختصارًا للتقنية الراسخة، المُقدَّرة بمداها الطويل وسرعة تعبئتها بالوقود، لكنها تُوزَن على نحو متزايد مقابل المحركات الكهربائية من حيث الكفاءة والانبعاثات المحلية والبساطة الميكانيكية.