طرق حساب القوة الحصانية في السيارة وأهميتها؟

تُعتبر القوة الحصانية هي وحدة قياس لقوة محرك السيارة وقدرته على أداء العمل، وتسمى بالإنجليزية «Horsepower» ويُرمز لها عادة بالاختصار «hp»، وهي تُستخدم لقياس قوة المحرك والقدرة على تحويل الطاقة بشكل أساسي.
ويعود مصطلح «الحصان» إلى أواخر القرن التاسع عشر حينما استُخدم للإشارة إلى القوة التي يمكن أن ينتجها حصان واحد.
◄ طرق حساب القوة الحصانية في المحرك
توجد طرق مختلفة لحساب القوة الحصانية في المحركات، ووأهمها هي طريقة حسابها باستخدام القوة وسرعة دوران المحرك، وإليك طريقتين رئيسيتين لحساب القوة الحصانية:
◄ استخدام عزم الدوران وسرعة الدوران «rpm».
◄ القوة الحصانية «HP»، يمكن حسابها باستخدام العلاقة التالية:
HP = «عزم الدوران×سرعة الدوران» / 5252، حيث أن:
عزم الدوران «Torque» يُقاس عادة بوحدة القدم-رطل «lb-ft» أو نيوتن-متر «N-m».
سرعة الدوران «rpm»: عدد دورات المحرك في الدقيقة.
استخدام العزم وسرعة السيارة.
ويمكن أيضًا حساب القوة الحصانية باستخدام العلاقة التالية:
HP = «عزم الدوران×سرعة السيارة» / 375؛ حيث أن:
عزم الدوران «Torque»: مقاس بوحدة القدم-رطل «lb-ft» أو نيوتن-متر «N-m».
سرعة السيارة: عادة ما تُستخدم في هذه الحالة وحدة السرعة بالميل في الساعة «mph».
◄ علاقة قوة محرك السيارة بسرعتها
عند اختيارك سيارة ما فإن أول ما يخطر في بالك بعد نوع الوقود الذي تعمل عليه «مازوت أو بنزين»، وهو قوة السيارة التي يعبر عنها بالقوة الحصانية «horsepower»، حيث زيادة هذه القيمة تعني زيادة سرعة هذه السيارة وهذا ما نلاحظه في السيارات الحديثة والرياضيّة التي تتسم بقوة حصانية عالية، وتسمى الطاقة التي ينتجها المحرك «القوة الحصانية» وتعطى بالعلاقة «عزم الدوران*السرعة»، حيث عزم الدوران يُعبّر عن قوة الدوران عند دوران المحرك حول محوره ويُمكن توضيح ذلك بأنه العزم الذي يسبب وصول سيارة رياضيّة إلى سرعة 60 في غضون ثوانٍ بعد انطلاقها.
ويؤثر كلا المفهومان على سرعة السيارة فإذا أردت معرفة قوة محرك سيارتك الخاصة يُمكن للمتصفّح الخاص بالسيارة التي تريد الحصول عليها أن يقدّم لك قوة السيارة أو عبر متصفح الإنترنت بالدخول إلى الموقع الخاص بشركة السيارات، وفي حال أردت التأكد بنفسك يُمكنك ربط جهاز مقياس قوة «dynamometer» دينامومتر بالمحرك، ويقيس هذا الجهاز حمولة المحرك والطاقة التي ينتجها مقابل الحمل أي يقيس عزم الدوران تستطيع تحويله إلى قوة حصانية باستخدام المعادلة الآتية:
«عزم الدوران *السرعة» / 5252، ويكون الناتج مقاسًا بالحصان حيث كل 1 حصان يساوي 745.6 نيوتن في الثانية.
◄ أهمية القوة الحصانية في محرك السيارة
القوة الحصانية في المحركات تمثل عاملًا مهمًا في تقييم أداء المحركات وفهم قدرتها على تحقيق الأداء المطلوب، وإليكم بعض الأهميات للقوة الحصانية في المحركات:
أداء المركبات والآلات:
القوة الحصانية تؤثر بشكل كبير على أداء المركبات مثل السيارات، حيث تحدد القدرة على التسارع، والقدرة على التسلق، والقدرة على القيادة بسرعات عالية، كما أنها تؤثر في أداء الآلات المختلفة مثل المعدات الثقيلة والآلات الصناعية.
تحمل الأحمال:
القوة الحصانية تعكس قدرة المحرك على تحمل الأحمال الثقيلة والتغلب على المقاومة، ومحرك بقوة حصانية عالية قادر على تحمل تحميل أثقل دون التأثير السلبي على أدائه.
الكفاءة الوقودية:
على الرغم من أن زيادة القوة الحصانية قد تكون جيدة من ناحية الأداء، إلا أنها قد تؤدي أيضًا إلى زيادة في استهلاك الوقود، ويجب العثور على توازن بين القوة الحصانية والكفاءة الوقودية.
تصميم المحرك والتحسين:
مستوى القوة الحصانية يتأثر بتصميم المحرك، وتتطور التقنيات لزيادة القوة الحصانية مع الحفاظ على الكفاءة والاستدامة.
الاستخدامات المتعددة:
تؤثر القوة الحصانية على مجموعة متنوعة من الاستخدامات بما في ذلك الصناعة، والزراعة، والبناء، والرياضة، والترفيه.
التطوير والابتكار:
التركيز على زيادة القوة الحصانية يحفز عمليات البحث والتطوير في مجال هندسة المحركات، مما يؤدي إلى تطوير تقنيات جديدة وابتكارات في هذا المجال.
إجمالًا، القوة الحصانية تعكس قدرة المحرك على تحقيق أداء ممتاز وتلبية احتياجات مجموعة متنوعة من التطبيقات، وهي تعتبر مؤشرًا هامًا لقياس كفاءة وقوة المحركات.
◄ أنواع محرك السيارة
إن أغلب المهتمين في عالم السيارات يعتمدون في تفضيلهم بين سيارةٍ وأخرى على قوة المحرك، فكما نعلم، تقسم محركات السيارات التقليدية إلى نوعين، الأول يعمل على الديزل «المازوت» والآخر على البنزن، بالإضافة إلى المحركات الحديثة التي تعمل على الطاقة الكهربائية للتخفيف من التلوث والضوضاء.
وعلى وجه العموم، فإن محركات السيارات تستخدم ما يسمى بقوة الحصان «HorsePower»، لقياس القدرة المحرك بين السيارة والأخرى، أي إذا أردت لسيارتك الخاصة أن تسير بسرعة أكبر يجب أن تملك قدرة حصانية أكبر مما هي عليه، وابتكر هذا المفهوم المهندس الأنكليزي جيمس وات «James Watt»، والذي ينسب إليه العديد من الاختراعات، ومنها واحدةُ قياسِ الاستطاعةِ التي تسمى بالواط Watt «استهلاك التيار الكهربائي» وغيرها.
فقد وجد جيمس أن معدل ما يستطيع رفعه الحصان العادي هو 10 كغ «كيلو جرام» لمسافة 1000 قدم في الدقيقة الواحدة، ومن ثم قام بزيادة الرقم بنسبة 50% ومن ثم قام بتثبيت نتيجة قوة الحصان عند 15 كج، فعرفها جيمس بالقانون التالي:
«كيلو جرام/ قدم في الدقيقة» ويعرف الناتج ب «قوة الحصان» أو «Horse power».
◄ طرق رفع القوة الحصانية في المحرك
هناك عدة طرق يمكن استخدامها لزيادة القوة الحصانية في المحركات، وتتنوع هذه الطرق اعتمادًا على نوع المحرك والاستخدام المقصود، وإليكم بعض الطرق الشائعة لزيادة القوة الحصانية في المحركات:
◄ تحسين تدفق الهواء والوقود:
تزويد الهواء:
زيادة تدفق الهواء إلى المحرك من خلال تحسين نظام الشحن واستخدام مكابس هواء أكبر يمكن أن يزيد من كمية الوقود المحترقة وبالتالي زيادة القوة.
تحسين الوقود:
استخدام وقود عالي الجودة وتقنيات حقن وقود متقدمة يمكن أن تساهم في تحسين أداء المحرك وزيادة القوة الحصانية.
◄ زيادة الضغط داخل المحرك:
شاحن تربو:
إضافة شاحن تربو للمحرك يزيد من ضغط الهواء المدخل وبالتالي يزيد من كمية الهواء والوقود المحترقة، مما يزيد من القوة الحصانية.
زيادة نسبة الضغط:
زيادة نسبة الضغط في المحرك «نسبة ضغط الأسطوانة إلى الحجم الأولى» يمكن أن تزيد من كفاءة احتراق الوقود وبالتالي تزيد من القوة.
◄ تحسين نظام العادم:
تعديل العادم:
استخدام نظام عادم محسن يمكن أن يساهم في تحسين تدفق الهواء والعادم، مما يؤثر على أداء المحرك والقوة.
◄ تحسين نظام الإشعال:
شمعات إشعال عالية الأداء:
استخدام شمعات إشعال ذات جودة عالية وتصميم محسن يمكن أن يحسن من احتراق الوقود وبالتالي زيادة القوة.
◄ تعديلات على المحرك:
زيادة حجم الاسطوانة:
زيادة حجم الاسطوانة أو عددها يمكن أن يزيد من قدرة المحرك على توليد قوة.
تعديلات داخلية:
تعديل مكونات داخلية للمحرك مثل الكامات والصمامات يمكن أن يحسن من تدفق الهواء والوقود وبالتالي زيادة القوة.
◄ عوامل تؤثر على قوة المحرك
على الرغم من أن أغلب السيارات تمتلك محركًا يعمل بالبنزين ومحركًا ثان يعمل بالديزل إلا أن محركات البنزين تختلف باختلاف الشركة المصنعة.
على سبيل المثال، شركة أتكينسون عدلت زمن فتح الصمامات، ووفرت بذلك استهلاك الوقود، لكن أثر هذا سلبًا على قوة المحرك.
ومن أجل فهم قوة المحرك، عليك عزيزي أن تكون على اطلاع على مفهومي "القدرة الحصانية «Horsepower» و«العزم»، والقدرة الحصانية هي الطاقة التي ينتجها المحرك، وفي الفيزياء تعرّف القوة على أنها معدل عمل شيء ما إلا أنه في مجال السيارات، القدرة الحصانية تقابل السرعة.
أي إن أردت لسيارتك أن تسير بسرعة أكبر، وعليك أن تمتلك قدرة حصانية أكبر ويتم قياس تلك القدرة بجهاز يسمى «مقياس القوة»، أما عزم الدوران فهو يعبر عن قوة الدوران، ففي السيارات، يدور المحرك حول محور مما يخلق عزم دوران، ويمكن النظر إلى عزم الدوران على أنه «قوة السيارة».
والآن أصبح يشار للقدرة الحصانية كونها وحدة حسابية لقياس القوة وهي عبارة عن «عزم الدوران * السرعة»، وبصورة بسيطة، يمكن القول أن 1 حصان يساوي القدرة اللازمة لإنجاز 745.6 نيوتن في ثانية واحدة، وأنت كمالكِ سيارة إن أردت أن تعرف قوة محرك سيارتك، يمكنك تصفح الدليل الذي أتى مع سيارتك، وأبحث عن قسم «المواصفات الفنية» أو «عزم الدوران» أو في بعض الأحيان يمكنك استخدام محرك بحث على الإنترنت من أجل معرفة مواصفات سيارتك.
◄ برمجة وحدة التحكم الإلكترونية «ECU»:
إعادة برمجة الECU:
تعديل إعدادات وحدة التحكم الإلكترونية لتحسين أداء المحرك وزيادة القوة.
يجدر بالذكر أن زيادة القوة الحصانية قد تؤدي أحيانًا إلى زيادة استهلاك الوقود وتأثيرات أخرى على الأداء والاستدامة، قبل اتخاذ أي تعديلات على المحرك، من الأهمية بمكان استشارة محترفين وخبراء في مجال هندسة المحركات لضمان تحقيق أقصى استفادة ممكنة دون التأثير السلبي على الأداء والمتانة.