أبعاد محركات السيارات

قام مصنعو السيارات في السنوات القليلة الماضية بتصنيع محركات مختلفة الأنواع والأبعاد، بحيث تختلف هذه المحركات في مقدار القدرة التي تستطيع إنتاجها، وقد تحسّنت عوامل أداء المحركات الحديثة متمثّلة في القدرة والعزم واستهلاك الوقود والكفاءة، وذلك بسبب التطورات الهائلة في تقنيات التحكم في إدارة المحرك وإدخال بعض التقنيات التي أدت إلى تحسين أداء المحركات، كتقنية الصمامات المتعددة والصمامات المتغيرة التوقيت والإزاحة المتغيرة.
تعتبر بعض قيم القياسات وخصائص الأداء في محركات السيارات من الاعتبارات المهمة جداً التي يجب على فني ميكانيكا السيارات الإلمام بها؛ نظراً لاحتواء معظم أدلة الخدمة الفنية للمحركات على تلك القيم والتي لا غنى للمتخصص في مجال إصلاح المحركات عنها.

أبعاد المحرك:

1- النقطة الميتة العليا والنقطة الميتة السفلى:

النقطة الميتة العليا هي موضع رأس سطح المكبس عندما يصل إلى أعلى مشواره في الاسطوانة، وتحدد النقطة الميتة السفلى موضع رأس المكبس عندما يكون المكبس في نهاية المشوار أسفل الاسطوانة، وتستعمل هذه المسميات لتحديد وضع المكبس خلال بعض عمليات التوقيت في دورة تشغيل المحرك.

2- قطر الاسطوانة والشوط:

يحدد كل من قطر الاسطوانة والشوط حجم المحرك، ويمكن تعريف قطر الاسطوانة بأنه مقدار القطر المقاس عبر الاسطوانة بالتوازي مع سطح كتلة الاسطوانات، والشوط هو قياس لمسافة تحرك المكبس من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السفلي، كما أن مقدار الشوط يتحدد بواسطة تصميم عامود الكرنك، حيث يعادل طول شوط المكبس ضعف نصف قطر دوران عامود الكرنك، عندما يساوي طول الشوط مقدار قطر الاسطوانة يسمّى المحرك بالمحرك المربع، وعندما يكون طول الشوط أقل من قطر الاسطوانة يسمّى المحرك بالمحرك فوق المربع.
المحركات الحديثة تستعمل التصميم فوق المربع، حيث أن قصر طول الشوط يؤدي إلى انخفاض سرعة المكبس؛ ممّا يقلل من الاحتكاك والتآكل ويزيد من عمر تشغيل المحرك، كما أن تقليل طول الشوط يقلل من الارتفاع الكلي للمحرك ويسمح بانخفاض مقدمة السيارة ويحسن من انسيابيتها، وعادة ما يعطي دليل الاستعمال مقدار قطر الاسطوانة وطول الشوط كمواصفات لأبعاد المحرك بالبوصات أو بالمليمترات.

3- حيز الخلوص أو حيز الانضغاط:

حيز الخلوص: هو حجم الاسطوانة المحصور بين رأس المكبس وهو عند النقطة الميتة العليا وسطح رأس الاسطوانة.

4- حجم الشوط أو إزاحة المكبس:

حجم الشوط أو إزاحة المكبس: هو حجم الاسطوانة عند إزاحة المكبس من النقطة الميتة العليا إلى النقطة الميتة السفلى.

5- إزاحة المحرك أو السعة:

يتم حساب إزاحة المحرك من خلال ضرب حجم الشوط في عدد الاسطوانات في المحرك، ويتم قياس حجم المحرك بوحدة سم مكعب أو باللتر أو البوصة المكعبة، فمثلاً في حال كان حجم الشوط للاسطوانة الواحدة 400 سم مكعب، وكان عدد الاسطوانات في المحرك أربعة، فإن حجم المحرك (سعة المحرك) مقدرة بالسم المكعب يساوی 1600 سم مكعب (cc 1600) أي 1.6 لتر.
في العادة ترتبط سعة المحرك بوزن السيارة، حيث تحتاج السيارات التي يكون وزنها ثقيل محرك ذو سعة كبيرة؛ ليستطيع توليد قدرة عالية، في حين أن السيارات الصغيرة تحتاج فقط لمحرك صغير في السعة ذي قدرة قليلة.

6- نسبة الانضغاط:

تعبّر نسبة الانضغاط بالمحرك عن مقدار ضغط خليط الوقود والهواء داخل الاسطوانة خلال شوط الضغط. إن ضغط الخليط في شوط الضغط يساعد على كبس الشحنة وخلط الوقود مع الهواء بطريقة أفضل؛ ممّا يحسن من عملية الاحتراق ويزيد من القدرة المنتجة من المحرك. تعرف نسبة الانضغاط على أنها النسبة بين حجم الاسطوانة فوق المكبس وهو عند النقطة الميتة السفلى (حجم الأسطوانة الكلي)، إلى حجم الأسطوانة فوق المكبس وهو عند النقطة الميتة العليا (حجم الخلوص).
نسبة انضغاط المحرك لها تأثير هام على القدرة المتولدة؛ لأنه بزيادة هذه النسبة فإن الخليط يتم انضغاطه في حيز خلوص أصغر، والذي يتسبب في ارتفاع الضغط ودرجة حرارة الخليط في نهاية شوط الضغط، ويكون لذلك تأثير يتمثل في زيادة قوة الدفع على المكبس أثناء الاحتراق في شوط القدرة.
تحدد أقصى قيمة لنسبة الانضغاط بمحركات البنزين بمقدار 11:1؛ وذلك بسبب خطر حدوث صفع (أو طرق) نتيجة احتراق جزء من الوقود في منطقة نهاية الغاز، قبل وصول جبهة اللهب أو حدوث سبق الإشعال الذي يحدث عند ارتفاع درجة حرارة الخليط التي تكون كافية لإشعال الخليط مبكراً، وقبل إطلاق الشرارة الكهربائية وحدوث الإشعال في التوقيت المحدد، وقيمة نسبة الانضغاط في محركات الديزل قد تصل إلى 25:1.