الأبعاد الهندسية المميزة للمحرك

الأبعاد الهندسية المميزة للمحرك:

السبب الأول: هو حدود الأمان للمواد التي تصنع منها أجزاء المحرك فكل دورة للمحرك يتسارع المكبس من الوقوف حتى السرعة القصوى ويعود إلى الوقوف.

من أجل سرعة الدوران 3000 RPM فإن الدورة الواحدة تستغرق 0.02 sec (عند السرعة 12000 RPM تستغرق الدورة 0.005 sec) ولدى عمل المحركات عند سرعة أعلى سيتواجد خطر تضرر مادة المكبس وذراع التوصيل بفعل تسارع و تباطؤ المكبس، تبين المعادلة  أن المجال المسموح به لسرعات المكبس يفترض مجالاً للسرعات المقبولة للمحرك أيضاً وفقاً لحجم المحرك وثمة علاقة عكسية قوية بين حجم المحرك وسرعة تشغيله.

المحركات الكبيرة جداً التي يصل قطر أسطواناتها إلى 0.5 m تعمل عادة في المجال 200 إلى 400 RPM والمحركات الصغيرة جداً (نماذج محركات الطائرات مثلاً) التي يبلغ قطر أسطواناتها بحدود 1 cm تصل سرعة الدوران فيها إلى 12000 RPM أو أكثر.

تعمل محركات السيارات عادة في مجال للسرعة من 500 إلى 5000 RPM في بعض الأحيان وعند استخدام مواد وتصميمات خاصة فإنه في المحركات التجريبية عالية الأداء وصلت سرعة المكبس الوسطية حتى 25 m/s.

السبب الثاني: لوجود حدود قصوى لسرعة المكبس هو دخول الغازات هو دخول الغازات إلى الأسطوانات وخروجها منها تحدد سرعة المكبس التدفق الآني للهواء والوقود إلى الأسطوانة أثناء الجريان عند الامتصاص وعند التصريف.

تتطلب السرعات المرتفعة للمكبس صمامات أكبر لتتمكن من استيعاب تدفقات أعلى وفي معظم المحركات يكون حجم الصمامات في حدوده القصوى ولا يمكن جعلها أكبر حجماً.

يتراوح قطر الأسطوانات بين 0.5 cm و  0.5 m النسبة بين قطر الأسطوانة و طول الشوط أي BS تكون للمحركات الصغبرة بين 0.8 أو 1.2 أما المحرك الذي يكون له B=S فإنه يسمى عادة المحرك المربع Square Engine.

في المحركات الكبيرة جداً يكون الشوط أكبر من قطر الأسطوانات و يصل أحياناً إلى أربعة أمثاله.

المسافة الفاصلة بين محور المرفق و محور المكبس s تعطى بالعلاقة:

R هي النسبة بين طول ذراع التوصيل r ونصف قطر عمود المرفق a  وتتراوح عادة بين 3 و 4 للمحركات الصغيرة و 5 إلى 10 للمحركات الكبيرة ويبين الشكل التالي  تأثير النسبة R على سرعة المكبس. 

و يمكن إعطاء حجم الإزاحة بواحدات m³ وcm³ لكن المألوف هو الليتر (L)

من أجل حجم إزاحة محدد فإن جعل الشوط كبيراً يتيح تخفيض قطر الأسطوانات ومعه تخفيض السطح الخارجي لحجرة الاحتراق وبالتالي تقليل الضياع الحراري وهذا يرفع المردود الحراري ضمن حجرة الاحتراق ولكن زيادة طول الشوط تؤدي إلى رفع سرعة المكبس وبالتالي زيادة ضياعات الاحتكاك الأمر الذي يؤدي إلى تخفيض الاستطاعة التي يقدمها عمود المرفق.

إذا تم تصغير الشوط فإنه يجب تكبير قطر الأسطوانات وهذا يؤدي إلى تقليل ضياعات الاحتكاك ولكنه يزيد ضياعات التبادل الحراري.

يطلق على حجم الأسطوانة عندما يكون