المكبس

المكبس هو المكوّن الأسطواني الذي ينزلق صعوداً وهبوطاً داخل أسطوانة المحرك، وهو الجزء الأكثر مسؤولية مباشرة عن تحويل طاقة الوقود المحترق إلى حركة ميكانيكية. فحين يشتعل خليط الهواء والوقود فوقه، تضغط الغازات المتمددة بسرعة على تاج المكبس بقوة كبيرة، دافعةً إياه نزولاً في التجويف. هذه الحركة الخطية هي الحلقة الأولى في السلسلة التي تدير العجلات في نهاية المطاف.

لا يعمل المكبس وحده بل كجزء من مجموعة منسّقة بإحكام. يُنقَل دفعه نزولاً عبر ذراع توصيل متصل بالمكبس بواسطة دبوس مكبس يمرّ في نتوءات بالقسم السفلي من المكبس. ويتصل الطرف السفلي لذراع التوصيل بعمود المرفق، الذي تحوّل محاوره غير المتمركزة حركة المكبس المستقيمة إلى دوران. وفي محرك متعدد الأسطوانات ترتفع المكابس وتهبط بتسلسل دقيق التوقيت كي تتداخل أشواط القدرة ويدور عمود المرفق بسلاسة.

الإحكام أساسي لوظيفة المكبس، وهذه مهمة حلقات المكبس الجالسة في أخاديد محفورة حول محيطه. تمنع حلقات الضغط العلوية تسرّب غازات الاحتراق العالية الضغط متجاوزةً المكبس إلى علبة المرفق، وهو ما يبدّد القدرة، فيما تكشط حلقة التحكم بالزيت السفلية الزيت الزائد عن جدار الأسطوانة وتعيده إلى الحوض، تاركةً غشاءً رقيقاً للتزييت فحسب. وتفصح الحلقات البالية عن نفسها عبر ضغط مفقود وزيت محترق.

تُصبّ أو تُطرَق معظم المكابس الحديثة من سبيكة ألمنيوم، اختيرت لأنها خفيفة وتنقل الحرارة عن التاج بفاعلية، وهو أمر مهم لأن المكبس يتحمّل درجات حرارة وتسارعات متطرفة وسريعة التذبذب. المكابس المطروقة أقوى وتُفضَّل في محركات الأداء العالي والتوربينية، فيما المكابس المصبوبة أرخص وكافية للاستعمال العادي. وقد يُشكَّل التاج بتجاويف أو فتحات للصمامات للتحكم في هندسة غرفة الاحتراق وتجنّب اصطدام الصمامات.

الحجم الذي يكسحه المكبس وهو ينتقل من أسفل شوطه إلى أعلاه يحدّد إزاحة تلك الأسطوانة، وجمع هذا عبر كل الأسطوانات يعطي السعة الكلية للمحرك، وهي من أبسط مواصفات المحرك جميعاً. كما يساعد موضع المكبس في أعلى مساره نسبةً إلى حجم الغرفة على تحديد نسبة الانضغاط، التي تؤثّر بقوة في الكفاءة وفي الوقود الذي يتطلبه المحرك.

عملياً، المكبس قطعة تتعرض للتآكل وتعمل في بيئة قاسية، وسلامته، إلى جانب سلامة حلقاته وتجويف الأسطوانة، مؤشر رئيسي على حالة المحرك. ويوضّح فهمه كيف يعمل محرك الاحتراق الداخلي، إذ إن المكبس هو القلب المتحرك حيث يتحوّل الضغط إلى قدرة.