قوة الأحصنة للسيارات

قوة الحصان

تستخدم قوة الأحصنة للسيارات وغيرها من الآلات لوصف مدى قدرة وقوة محركاتها بشكل عام مثل محركات المكانس الكهربائية وآلات قص العشب ومضخات المياه، بالإضافة إلى محركات وسائل النقل البرية والجوية والبحرية المختلفة، علاوةً على قياس قوة محرّكات السيارات التي سيتم الحديث عنها في هذا المقال.

قوة الأحصنة للسيارات

قوة الأحصنة Horsepower التي يُرمز لها بالرمز hp؛ هي وحدة قياس قوة السيارة، حيث تمثل قوة الحصان في رفع ثقل يبلغ وزنه 75كغم لمسافة متر في ثانية واحدة، وهي تعادل 746 واط، وكلما كانت السيارة أقوى، كلما كان تسارعها أعلى وأداؤها أفضل، الأمر الذي تهتم به شركات الإعلان والدعاية المختصة في مجال السيارات وخاصة لتسويق السيارات الحديثة فائقة الأداء، وجذب انتباه المستهلكين إليها.

أصل تسمية قوة الأحصنة للسيارات

يتبادر في أذهان الكثيرين من الناس سؤال لماذا ارتبطت القوة بالأحصنة وليست بأي حيوان آخر؟ ولعل الإجابة عن ذلك ترجع إلى الظروف التي ظهر بها هذا المصطلح، حيث بدأت القصة عندما اخترع المخترع جيمس واط المحرك البخاري، الذي كان يحتاج للفحم من أجل تشغيله، وللحصول على الفحم توجه إلى مناجم الفحم، وعندها استخدم الخيول لرفع الفحم ونقله، وفي تلك الأثناء التي كان يراقب بها عمل الخيول، كان يفكر بطريقة علمية وعملية لحساب قوتها؛ ليتوصل في نهاية الأمر إلى أن قوة الحصان تكمن في قدرته على حمل 15كغم لمسافة تصل إلى ألف قدم في الدقيقة الواحدة، وهو ما يعادل 33 ألف باوند/ دقيقة، إذ تم اعتماد هذه النسبة عالمياً فيما بعد. 

قياس قوة الأحصنة للسيارات

يتم قياس قوة الأحصنة من خلال جهاز يسمى الدينامومتر Dynamometer، حيث يقوم هذا الجهاز بوضع ثقل على المحرك، ثم يقوم بقياس قوة الدوران التي يقوم بها كل من المحرك وعمود الكرنك مقابل هذا الثقل، كما يقوم بقياس عزم الدوران الناتج عن هذه الحركة أثناء السرعات المختلفة. 

تم التوصل إلى المعادلة التالية لحساب القوة الحصانية لمحرك السيارة = مقدار العزم×سرعة المحرك أي عدد دوراته في الدقيقة مقسمة على 5252 والتي تعني راديان لكل ثانية. ولنأخذ مثالاً لتطبيق هذا القانون: لنفترض أن سيارة تولد عزماً بمقدار 350 نيوتن عند سرعة مقدارها 2000 دورة في الدقيقة، فإن قوة الأحصنة لهذه السيارة تساوي: 350×2000 / 5252 = 133 حصاناً.

لمعرفة مقدار عزم السيارة وسرعة محركها؛ يمكن الرجوع إلى دليل المستخدم الخاص بالسيارة أو البحث عنه باستخدام الإنترنت من خلال ذكر نوع وطراز وسنة صنع السيارة، ثم استخدام المعادلة السابقة لإيجاد مقدار القوة الحصانية. 

سبب قياس قوة السيارة بالأحصنة

يرجع السبب الحقيقي لقياس قوة السيارات بالأحصنة إلى منتصف القرن الثامن عشر، وتحديداً عام 1764 حين قام المخترع الأسكتلندي جيمس وات بتصنيع نسخة متطورة من محرك البخار الذي ابتكره توماس نيوكومين في عام 1712، إلا أنه فشل في إقناع الناس بشراء النسخة المعدلة من المحرك، وبالتالي كان لابد من حل غير تقليدي لتسويق المنتج الجديد، ونتيجة للبحث المتواصل، أدرك توماس كوك أن هناك ارتباط وثيق في أذهان الناس بين القوة و الأحصنة، وهو ما دفعه للربط بين قوة الأحصنة وقوة المحركات الجديدة، وحققت الفكرة نجاحاً كبيراً وبدأت في التطور لتصبح قوة الأحصنة وحدة قياس قوة العديد من أنواع المحركات، وسرعان ما تم اعتمادها كوحدة لقياس قوة محركات السيارات.

الحصان الميكانيكي

تقوم هذه النظرية على أن الحصان الميكانيكي يساوي 33 ألف باوند – قدم من الشغل المبذول لكل دقيقة، وبالتالي يمكن تغيير المسافات والأوزان التي يتحملها الحصان المكيانيكي وفقاً للمعادلة السابقة، فعلى سبيل المثال يمكن للحصان المكيانيكي سحب 330 باوند لمسافة 100 قدم في الدقيقة.

قياس قوة الأحصنة لأي سيارة

يمكن التعرف على القوة الحصانية لأي سيارة عبر اتباع مجموعة من الخطوات البسيطة كما يلي:

• البحث في الكتالوج الخاص بالسيارة والتعرف على قيمة عزم الدوران الخاص بالسيارة، والتعرف على سرعة المحرك أي عد اللفات التي يقوم بها في الدقيقة.
• بعد استخراج القيم السابقة، يتم تطبيق المعادلة التالية للتعرف على الحصان الميكانيكي أو قوة الأحصنة للسيارة، الحصان الميكانيكي = (سرعة المحرك×عزم الدوران) / 5.252.

طرق زيادة القوة الحصانية للسيارات

• إضافة جزء لسحب الهواء البارد: لرفع القدرة الحصانية للسيارة، لابد من إضافة قطعة أو أداة لسحب الهواء البارد إلى داخل المحرك، حيث يتميز الهواء البارد بالكثافة العالية، مما يترتب عليه زيادة عدد جزيئات الهواء التي يتم خلطها بالوقود، وبالتالي زيادة الطاقة الناتجة عن عملية الاحتراق.
• تغيير مخارج العادم: يمكن تغيير مخارج العادم، أو ما يعرف باسم الشكمان، واستبدالها بأخرى ذات قطر أكبر تساعد على طرد العادم بصورة أسرع، وإدخال مزيد من الهواء اللازم لعملية الاحتراق.
• تركيب تيربو: من الطرق الجيدة لزيادة القدرة الحصانية للسيارة هو تركيب شاحن توربيني، والذي يساعد على زيادة القدرة الحصانية للسيارة بنسب تصل إلى 25%.
• خفض الوزن: تقوم هذه الطريقة على خفض وزن السيارة عن طريق التخلص من كافة الأشياء الغير ضرورية مثل إزالة المقاعد الإضافية.
• إعادة برمجة جهاز الكمبيوتر الخاصة بالسيارة: تساعد هذه الطريقة على زيادة قوة الأحصنة وعزم دوران المحرك.
• اختيار الوقود المناسب: في حالة استخدام وقود رخيص ذو مواصفات سيئة، فإن هذا الأمر سيترتب عليه ضعف عملية الاحتراق الداخلي، وبالتالي انخفاض القدرة الحصانية لمحرك السيارة.
• تركيب فلتر الهواء الحر: الذي يسمح بدخول الهواء إلى المحرك بحرية أكبر، وهو الأمر الذي يساعد على زيادة أداء المحرك و زيادة كفاءة عملية الاحتراق الداخلي>
• استخدام نظم أكسيد النيتروز: يقوم هذا النظام على زيادة جزيئات الأكسجين الموجودة داخل غرفة الاحتراق الداخلي للمحرك، مما يساعد على زيادة كفاءة عملية الاحتراق الداخلي وبالتالي زيادة كفاءة المحرك، ولكن ما يعيب هذه الطريقة إنها مكلفة إلى حد كبير، كما أنها غير قانونية في بعض الأماكن.

ميزات القوة الحصانية العالية والمنخفضة

تتميز السيارات ذات القوة الحصانية العالية بأنها معاصرة وفيها وسائل تكنولوجية متميزة، كما أن ركوبها وقيادتها ممتعة، ولكنها باهظة الثمن، أما السيارات ذات القدرة الحصانية المنخفضة مثل السيارات الصغيرة ومتوسطة الحجم؛ فهي لا تحتاج إلى قوة حصانية عالية، وتتميز بأنها اقتصادية في استهلاك الوقود، وآمنة للقيادة، كما أن ثمنها مقبول ومناسب، بالإضافة إلى أن الكثير منها يوفر مزايا أداء متميزة مقارنةً مع منافساتها الأقوى.

متوسط قوة الأحصنة في السيارات

تختلف قوة الأحصنة بحسب نوع السيارة والبلد التي توجد فيه السيارة، وبشكل عام فإن متوسط قوة الأحصنة لسيارات الدفع الرباعي في أمريكا تبلغ نحو 200hp، بينما تبلغ قوة الأحصنة في السيارات المتوسطة الحجم 120hp، أما السيارات الصغيرة فإن متوسط قوة الأحصنة فيها يبلغ 70hp. 

علاقة قوة الأحصنة بمقدار العزم

يعرّف العزم على أنه القدرة الدورانية للمحرك التي تؤثر على عمود الكرنك، وكلما كان عزم المحرك أعلى، كلما كان أداء السيارة أفضل وكانت قدرتها على الدفع أفضل، ويعتمد التسارع على مقدار العزم. يعتبر العزم هو الأساس وذلك لأن السيارة تحتاج إليه للتحرك من نقطة السكون، كما تحتاج إليه عند الانتقال من سرعة إلى أخرى سواء كانت سرعة أكبر أم أقل، فلا يمكن الانتقال من سرعة لأخرى دون تسارع عن طريق قوة العزم، أما قوة الأحصنة فهي السرعة الفعلية لأداء المحرك؛ هذا يعني أنهما عمليتان مهمتان تكمل إحداهما الأخرى.

لا تعد قوة الأحصنة وحدها كافية للقول بأن السيارة سريعة، وإنما تلعب مجموعة من العوامل الأخرى دوراً مهما في تحديد مدى قوة وسرعة السيارة، ومن أهم هذه العوامل: 

• وزن السيارة: ذلك يعني أن الوزن الأخف يعني سرعة أكبر للسيارة. 
• مقدار عزم السيارة: كلما كان مقدار العزم أكبر كلما كان التسارع أكبر من وضعية السكون، وكان ثبات السيارة أقوى عند المنعطفات.