شهدت المحركات عدة تطورات هامة في العقدين الماضيين، حيث أدت هذه التطورات إلى تحسين أدائها وتقليل الانبعاثات الضارة التي تصدر منها، والتي تمثّل خطراً على البيئة التي نعيش فيها، وأشهر تلك التطورات على الإطلاق كان في إدخال أنظمة التحكم في إدارة المحرك بالحاسب، والتي مثلت ثورة في مجال المحركات؛ ممّا لها من تأثير إيجابي على أداء المحركات، بفضل التحكم الدقيق في كمية الخليط ونسبة خلط الوقود والهواء الداخل إلى اسطوانات المحرك عند جميع ظروف التشغيل.
أدى ذلك إلى تحسين أداء المحركات وتخفيض نسب الملوثات التي تخرج مع عادم المحركات، بالإضافة إلى تنظيم إدارة المحرك من خلال الحاسب، حيث يوجد العديد من التقنيات والوسائل التي لجأ إليها صانعي السيارات لتحسين قدرة وكفاءة المحرك وتقليل استهلاك الوقود.
وسائل تحسين أداء المحرك:
1- تقنية الصمامات المتغيرة التوقيت Variable Valve Timing:
تتضمن التصميمات المتطورة للمحركات آلية صمامات تسمّى آلية الصمامات متغيرة التوقيت، والهدف من هذه الآلية في التصميمات المتطورة هو تغيير مسافة رفع الصمام عن القاعدة، وأيضاً تغيير طول فترة فتح الصمام عند ظروف تشغيل معينة، وبواسطة تغيير مسافة رفع الصمام، وطول فترة فتحه أثناء شوط السحب تتغير خصائص القدرة للمحرك، كما يسمح التوقيت المتغير لصمامات المحرك بتغيير خصائص الاحتراق (كمية الوقود والهواء، وكفاءة الاحتراق) عند كل مدى سرعة للمحرك.
النتيجة هي زيادة قدرة المحرك وزيادة اقتصاديات التشغيل (استهلاك وقود أقل)، وتقليل الانبعاثات،كما يتم ضبط وضع الصمام وفقاً لدرجة تحميل المحرك والتي تقوم بمراقبتها وتسجيلها وحدة التحكم (الحاسب)، فعلى سبيل المثال، عندما يرسل الحاسب أمر بزيادة القدرة، فهو يقوم بضبط آلية تشغيل الصمامات للحصول على أقصى رفع ممكن للصمام عن قاعدته لأطول فترة ممكنة فتزداد كمية الشحنة، يوجد عدة تصميمات وأنواع لآلية الصمامات متغيرة التوقيت، أحدها يستخدم آلية هيدروليكية ونظام آخر يستخدم صمام كهربية (صولونويد).
النظام الثالث هو باستعمال العديد من الكامات التي يتم تركيبها فوق كل صمام، ويستعمل نظام غلق يقوم بتشغيل الكامة التي يحتاجها المحرك لزيادة القدرة والحصول على أعلى أداء، ويمكن الحصول على الحالة المثالية إذا أمكن تصميم المحرك ليعمل عند أداء السرعة العالي كما في سيارات السباق، وليعمل في نفس الوقت عند أداء السرعة المنخفضة في المحركات القياسية، وهذا يؤدي إلى الحصول على أقصى أداء للمحرك عند مدى واسع من ظروف التشغيل.
2- زيادة عدد الصمامات:
تستعمل معظم المحركات صمامين لكل اسطوانة، الصمام الأول للسحب والآخر للعادم؛ ويكون ذلك للحصول على كمية أكبر من الهواء أو الوقود والهواء الداخل إلى الاسطوانة، من الممكن استعمال رأس اسطوانات بثلاثة صمامات اثنين للسحب وواحد للعادم أو أربع صمامات لكل اسطوانة، اثنين للسحب واثنين للعادم أو رأس بخمسة صمامات ثلاثة للسحب واثنين للعادم.
عند تركيب صمامات إضافية، يمكن مرور أكبر كمية من الشحنة الداخلة والعادم الخارج من المحرك، على الرغم من التكلفة المرتفعة إلى حد ما في المحركات ذات الأربعة صمامات لكل اسطوانة، فإن الكفاءة الحجمية لتلك المحركات تتحسن؛ ممّا يؤدي إلى زيادة وتحسن في الأداء.
3- السعة المتغيرة للمحرك:
كانت هناك العديد من المحاولات لتصميم محركات تكون متغيرة السعة؛ وإحدى الطرق التي تمت تجربتها على محرك ذو 8 اسطوانات هي البدء بتشغيل كافة الاسطوانات، ثم يتم تعطيل بعض الاسطوانات لتقليل حجم أو سعة المحرك، عندما نريد قدرة عالية، فسوف تكون جميع ال8 اسطوانات في حالة تشغيل، وإذا كانت المتطلبات أحمال خفيفة، فيمكن تعطيل 4 اسطوانات فيعمل المحرك على الأربع اسطوانات المتبقية (أقل سعة)، هناك العديد من الأبحاث والتجارب القائمة حتى الآن بهدف الحصول على محرك مثالي ويقلل من استهلاك الوقود.
4- الشحن الجبري Supercharging:
عندما ينزل المكبس في مشوار السحب، تنتج خلخلة في الاسطوانة، هذا التخلخل يؤدي إلى سحب خليط الوقود والهواء إلى الاسطوانة، تسمّى هذه العملية بالشحن العادي، حيث تعتمد كمية الهواء الداخلة إلى المحرك على الضغط الجوي فقط، معظم المحركات تعمل على مبدأ الشحن العادي (الطبيعي)، ولكن في بعض المحركات الصغيرة يمكن أن يكون هناك نقص في القدرة عند ظروف معينة لتشغيل المحرك.
يتم شحن المحرك جبرياً؛ للتخلص من مشكلة نقصان القدرة، ويتم ذلك من خلال توريد حجم أكبر من الهواء إلى الاسطوانات عن ذلك الحجم الذي يتم توريده من خلال السحب الذي يقوم به المكبس، وعند الدفع بكمية أكبر من الهواء إلى الاسطوانات، يجب أن يكون هناك زيادة في كمية الوقود للحفاظ على النسبة الصحيحة لخلط الوقود مع الهواء، وتحقيق ذلك يؤدي إلى زيادة كبيرة في القدرة التي ينتجها المحرك، وقد تصل في بعض الحالات إلى زيادة بمقدار 50% عند شحن المحرك جبرياً.
