المحرك ذو السحب الطبيعي

المحرك ذو السحب الطبيعي هو محرك احتراق داخلي يملأ أسطواناته بالهواء معتمداً على لا شيء سوى الضغط الجوي. فمع هبوط كل مكبس في شوط السحب يولّد خلخلة جزئية، فيندفع الهواء المحيط، عند نحو بار واحد عند مستوى سطح البحر، ليملأ الفراغ. لا يوجد شاحن توربيني أو شاحن فائق يدفع هواءً إضافياً إلى المحرك، ولهذا توصف هذه المحركات أيضاً بأنها خالية من الحقن القسري.

ولأن مقدار الهواء، ومن ثمّ الوقود، الذي يمكن حشره في كل أسطوانة محدود بالضغط الجوي وبسعة المحرك، فإن المحرك ذا السحب الطبيعي ينتج عادة قدرة أقل لسعة معطاة مقارنة بوحدة مكافئة ذات حقن قسري. يسمّي المهندسون هذا الكفاءة الحجمية، وتُضبَط تصاميم السحب الطبيعي لتعظيمها عبر مجاري سحب مصممة بعناية وتوقيت صمامات وكسح للعادم، يساعدها أحياناً نظام صمامات وسحب متغيّر يوسّع نطاق الدوران المفيد.

يكمن سحر هذه المحركات الدائم في طابع تسليمها للقدرة. فبلا شاحن توربيني يجب أن يدور أولاً قبل أن يعزّز، تكون استجابة دواسة الوقود فورية، والعلاقة بين الدواسة والقدرة خطية ومتوقعة. وترتفع القدرة عادة مواكِبة لسرعة المحرك، ما يشجّع على رفع دورانه، وتُقدَّر المحركات ذات السحب الطبيعي عالية الدوران لاستجابتها الحادة وصوتها المميز. هذه الشفافية تجعلها سهلة المعايرة، وهو أحد أسباب بقائها شائعة في التطبيقات الموجَّهة للسائق والأداء.

تاريخياً كان المحرك ذو السحب الطبيعي هو الخيار الافتراضي لسيارات البنزين طوال معظم القرن العشرين، فيما اقتصر الحقن القسري إلى حد بعيد على محركات الديزل وطرز الأداء والطائرات. وقد تبدّل هذا الوضع بوضوح. إذ فضّلت قواعد الاقتصاد في الوقود والانبعاثات المتشددة التصغير، حيث يحل محرك توربيني أصغر محل محرك سحب طبيعي أكبر، فيقدّم قدرة مماثلة بإزاحة أقل مع استهلاك أقل للوقود عند القيادة الهادئة. ونتيجة لذلك تراجع وجود محركات البنزين ذات السحب الطبيعي تدريجياً في السيارات السائدة.

ثمة مقايضات عملية جديرة بالذكر. تميل محركات السحب الطبيعي إلى أن تكون أبسط وأقل في مكوناتها المجهَدة حرارياً من المحركات التوربينية، ما قد يساعد على المتانة ويقلّل التعقيد، لكنها تدفع ثمناً في عزم الدوران عند الدورات المنخفضة وتعجز عن مجاراة السحب المرن في المدى المتوسط للمحرك التوربيني. كما تفقد قدرة ملحوظة على الارتفاعات العالية، حيث يقلّل الهواء الرقيق كتلة الأكسجين المسحوبة، وهو أثر يستطيع الحقن القسري تعويضه إلى حد بعيد.

يُفهم المصطلح على أفضل وجه في مقابل الشاحن التوربيني والشاحن الفائق، اللذين وُجدا تحديداً لتجاوز حدود التنفّس في السحب الجوي، وفي علاقته بإزاحة المحرك، إذ تكون السعة بالنسبة لوحدة السحب الطبيعي هي الذراع الرئيسية لإنتاج قدرة أكبر.