تعرف على وظيفة الكباس وذراع التوصيل في محرك السيارة

يُعتبر الكباس (البستم) وذراع التوصيل (البييل) من أهم المكونات الداخلية في محركات الاحتراق الداخلي، حيث يعملان معًا لتحويل طاقة الاحتراق الناتجة عن خليط الوقود والهواء إلى طاقة ميكانيكية تدفع عمود الكرنك وتُحرّك السيارة.

فالكباس هو القلب النابض داخل الأسطوانة، بينما يُعد ذراع التوصيل الجسر الذي ينقل الحركة إلى عمود الكرنك.
وفي هذا المقال نستعرض وظيفة الكباس، مكوناته، دور ذراع التوصيل، وأهم خصائص التصميم الميكانيكي التي تضمن أداءً قوياً وطويلاً للمحرك.

وظيفة الكباس في محرك السيارة

يقوم الكباس (Piston) بعدة وظائف رئيسية داخل المحرك، أهمها:
1- نقل الضغط الناتج عن الاحتراق إلى عمود الكرنك عبر ذراع التوصيل.
2- منع تسرب الغازات من غرفة الاحتراق إلى علبة الكرنك.
3- المساهمة في تبريد المحرك عبر نقل الحرارة من غرفة الاحتراق إلى جدار الأسطوانة.
4- تحسين كفاءة الاحتراق من خلال تصميم الرأس الذي يحدد شكل غرفة الاحتراق ومسار اللهب.

 مكونات الكباس

يتكوّن الكباس من عدة أجزاء دقيقة تعمل بتكامل هندسي متقن، وهي:

 1- رأس الكباس (Crown)

هو الجزء العلوي الذي يتعرض مباشرة لانفجار خليط الوقود والهواء داخل غرفة الاحتراق.

• يتحمل ضغطًا قد يصل إلى 200 كجم/سم² في محركات الديزل.

  

• تصل درجة حرارته إلى نحو 2000 درجة مئوية.

• يختلف شكله باختلاف تصميم غرفة الاحتراق ونوع المحرك (بنزين أو ديزل).

2- الحيز العلوي (Top Land)

المنطقة الواقعة بين رأس الكباس والحلقة الأولى.

• وظيفتها حماية حلقات الكباس من الحرارة العالية.

3- المنطقة الحلقية (Ring Belt)

تضم حلقات الكباس (Piston Rings) التي تمنع تسرب الغازات وتُبقي على ضغط الاحتراق داخل الأسطوانة.

• تحتوي عادة على حلقة ضغط عليا وحلقة مسح الزيت.

4- صرة الكباس (Piston Pin Boss)

تحتوي على مسمار الكباس (Piston Pin) الذي يربط الكباس بذراع التوصيل.

• يجب أن تتحمل قوى ضغط وانحناء عالية جدًا أثناء التشغيل.

  

 5- جذع الكباس (Skirt)

الجزء الأسطواني السفلي من المكبس، ووظيفته:

• توجيه حركة الكباس داخل الأسطوانة.

• نقل القوة الجانبية الناتجة عن حركة ذراع التوصيل.

• توزيع الزيت لتقليل الاحتكاك وتبديد الحرارة.

المواد المُستخدمة في صناعة الكباس

يُصنع الكباس عادةً من خليط الألومنيوم والسيليسيوم لعدة أسباب:

• خفة الوزن لتقليل قوى القصور الذاتي.

• مقاومة الحرارة والتآكل.

• نقل الحرارة بسرعة إلى جدار الأسطوانة.

وفي بعض المحركات الثقيلة (مثل الديزل الصناعي)، تُستخدم كباسات من الحديد الزهر أو الصلب المطروق لمزيد من المتانة.

ملاحظة هندسية:
نظرًا لتمدد الكباس بفعل الحرارة، يتم تصميمه بشكل بيضاوي قليلاً بحيث يكون قطره أصغر في اتجاه المسمار لتجنب الالتصاق بالأسطوانة عند تمدده.

ذراع التوصيل (Connecting Rod)

هو القطعة التي تربط بين الكباس وعمود الكرنك، وتحوّل الحركة الخطية الترددية للكباس إلى حركة دورانية.

مكوناته:

1- الطرف الصغير (Small End):

• يتصل بمسمار الكباس، ويسمح بحركة مرنة أثناء دوران الذراع.

2- الطرف الكبير (Big End):

• يتصل بعمود الكرنك عبر مقعد المحمل (Bearing Cap)، الذي يحتوي على طبقة ملساء لتقليل الاحتكاك.

3- جسم الذراع (Rod Shaft):

• يتحمل قوى الشد والضغط الناتجة عن دوران المحرك بسرعات عالية.

المواد المستخدمة:

يُصنع ذراع التوصيل عادة من الفولاذ عالي الكربون أو السبائك الخاصة لمقاومة الضغط والإجهاد.
وفي بعض المحركات الرياضية، يُستخدم التيتانيوم لتقليل الوزن وزيادة القوة.

مشاكل محتملة في الكباس وذراع التوصيل

• تآكل أو كسر حلقات الكباس يؤدي إلى تسرب الغازات وفقدان الضغط.

• تشقق رأس الكباس نتيجة احتراق غير منتظم أو سخونة زائدة.

• انحناء ذراع التوصيل بسبب دخول ماء إلى الأسطوانة (Hydrolock).

• تآكل المسمار أو البوش الداخلي مما يسبب أصوات طرق داخل المحرك.

 الحل: فحص دوري لزيت المحرك، وضبط توقيت الاحتراق، واستخدام وقود عالي الجودة.

الفرق بين الكباس وذراع التوصيل

الكباس هو الجزء الذي يتحرك داخل الأسطوانة ليحوّل ضغط الاحتراق إلى حركة، أما ذراع التوصيل فهو الذي ينقل هذه الحركة من الكباس إلى عمود الكرنك ليحوّلها إلى حركة دورانية تدير المحرك.

أسباب تلف الكباس في محرك السيارة

من أبرز الأسباب:

• ارتفاع درجة حرارة المحرك بشكل مفرط.

• ضعف نظام التبريد أو نقص زيت المحرك.

• استخدام وقود رديء يسبب احتراقًا غير منتظم.

• تراكم الكربون داخل غرفة الاحتراق.

• ضعف ضبط خليط الوقود والهواء أو توقيت الشرارة.

هل يمكن إصلاح الكباس التالف أم يجب تغييره؟

يعتمد ذلك على نوع التلف.

• في حال وجود خدوش سطحية أو احتكاك بسيط يمكن صقله أو إعادة خرط الأسطوانة.

• أما في حالات الكسر أو التشقق أو ذوبان الرأس فيجب استبدال الكباس بالكامل لتفادي تلف الأسطوانة أو عمود الكرنك.

أسباب كسر ذراع التوصيل (البيل)؟

• بسبب دخول ماء أو وقود زائد إلى الأسطوانة، وهو ما يُعرف بـ Hydrolock، حيث يمنع السائل حركة الكباس فينكسر الذراع.
•  بسبب نقص الزيت أو تحميل زائد على المحرك أو تآكل محمل الذراع.

 كيف تحافظ على سلامة الكباس وذراع التوصيل؟

• استخدم زيت محرك عالي الجودة وغيّره بانتظام.

• حافظ على نظام التبريد نظيفًا وممتلئًا.

• تجنب التسارع المفاجئ أو تحميل السيارة فوق طاقتها.

• افحص ضغط المحرك دوريًا عند كل صيانة كبيرة.

علامات تشير إلى وجود خلل في الكباس أو ذراع التوصيل؟

• سماع طرق أو خبط داخل المحرك.

• ضعف في التسارع أو استهلاك زائد للزيت.

• خروج دخان أزرق أو أبيض من العادم.

• اهتزازات ملحوظة بالمحرك.

في النهاية

• يعمل الكباس وذراع التوصيل بتناغم دقيق داخل المحرك لتحويل الطاقة الحرارية إلى حركة ميكانيكية فعالة.
• أي خلل في هذه الأجزاء يؤثر مباشرة على أداء المحرك وكفاءته وعمره الافتراضي.
• يُنصح دائمًا بالالتزام بالصيانة الدورية واستخدام الزيوت والوقود الموصى بها من الشركة المصنعة