يعد تصميم غرف الاحتراق بالمحركات من ناحية الشكل والأبعاد من العوامل الهامة جداً في تحديد أداء المحرك وتقليل الانبعاثات، فالتصميم الجيد لغرفة الاحتراق هو الذي يسمح بالحصول على نسب انضغاط عالية دون حدوث صفع (طرق) أو سبق إشعال، في المحركات الحديثة يكون مقدار نسب الانضغاط حوالي 8 أو 8.5 وهي نسبة تؤدي إلى زيادة أداء المحرك وتقلل من الانبعاثات.
أنواع غرف الاحتراق لحقن الوقود المباشر:
1- غرف احتراق ريكاردو:
قام ريكاردو بتصميم غرفة احتراق للمحركات ذات الرأس على شكل L، ثم تم تعديلها لتستخدم مع العديد من محركات الرأس، وجد ريكاردو أنه بإحداث إثارة قوية في شحنة خليط الوقود والهواء المضغوطة في شوط الضغط، وبوضع شمعة الإشعال بالقرب من مركز الإثارة، فإن اللهب ينتقل خلال الشحنة بشكل سلس وترتفع الضغوط أكثر دون حدوث الصفع (صوت بالمحرك).
في التصميمات الحديثة، توضع غرفة الاحتراق تحت الصمامات ويسمح للمكبس بالاقتراب أكثر من رأس الأسطوانات، ومع تحرك المكبس إلى أعلى في عملية الضغط، فإنه يدفع الوقود إلى المنطقة أسفل الصمامات، ومع اقترابه من الرأس فإنه يكبس الخليط المتبقي بسرعة مسبباً دخوله بقوة إلى غرفة الاحتراق فتحدث الإثارة بالخليط، المنطقة بين قمة المكبس والرأس تسمى بمنطقة الإعصار.
2- غرفة الاحتراق النصف كروية:
غرفة الاحتراق النصف كروية صغيرة وتسمح بانضغاط عالي دون حدوث صفع (صوت بالمحرك)، ويكون ذلك من خلال وضع الصمامات في مستويين، ويمكن استخدام صمامات أكبر، وبالتالي تتحسن قدرة المحرك على سحب شحنة أكبر، كما تتحسن قدرته على تنظيف العادم، وقد استخدمت غرف الاحتراق النصف كروية لأعوام عديدة والآن يتم استخدامها في المحركات الحديثة عالية الأداء.
3- غرفة الاحتراق على شكل خابور:
عندما تكون غرفة الاحتراق على شكل خابور برأس الأسطوانات، فإن تصميم المكبس ذي قمة مسطحة يكون كافي لإحداث الإثارة المطلوبة للخليط، يشكّل خابور غرفة الاحتراق بواسطة ميل الأسطوانة والمكبس على شكل حرف V مقلوب، وهذا التصميم يؤدي أيضاً إلى حدوث إثارة للخليط.
تركب شمعة الإشعال عند أحد جوانب الخابور، وهذا يؤدي إلى تقدم جبهة اللهب بشكل ناعم، فيتم تطبيق الأحمال على المكبس بالتدريج، عندما تبدأ الشحنة بالاشتعال، فأنها تؤدي إلى تحميل جزء فقط من المكبس، وهذا الضغط الجزئي يؤدي إلى بدء تحرك المكبس إلى أسفل بنعومة، ومع تقدم حركة المكبس للأسفل تنتشر جبهة اللهب عبر المكبس كله.
