ذكرنا فيما سبق ان البساتم تتحرك ضمن الأسطوانة بحركة ترددية للأعلى والأسفل، واخفض نقطة يصلها البستم تسمى النقطة الميتة السفلى (ن م س) وأعلى نقطة يصلها البستم هي النقطة الميتة العليا (ن م ع).
نسبة الضغط
عندما يتحرك البستم من الأسفل إلى الأعلى فأنه يضغط خليط الهواء والوقود وبالتالي وحسب قانون الغازات العام فإن الغاز ترتفع درجة حرارته بشكل كبير.
ارتفاع الحرارة ناتج عن احتكاك جزيئات الغاز مع بعضها البعض أثناء الانضغاط، مثال إذا كان حجم الغاز قبل الانضغاط 600 سم مكعب أي عندما يكون المكبس في النقطة الميتة السفلى، وأصبح بعد الانضغاط 100 سم مكعب، وعندما يكون المكبس في النقطة الميتة العليا نعرف بأن نسبة الإنضغاط هي 6 إلى 1، في السيارات القديمة كانت نسبة الانضغاط بحدها الأقصى 6/1 ، اما في السيارات الحديثة فقد اصبحت نسبة الانضغاط تصل الى 14/1 وهذا مهم للأوكتان الموجود في الوقود.
صمامات الأسطوانة
في كل أسطوانة بالحد الأدنى فتحتان من الأعلى، واحدة لدخول مزيج الهواء والوقود وعليها صمام (صباب) يسمى صمام السحب أو صمام الهواء، وتتصل هذه الفتحة ببوابة الهواء أو بمنظومة تزويد الهواء للمحرك، والفتحة الأخرى لخروج نواتج الاحتراق، وعليها صمام يدعى صمام الطرد، وتتصل هذه الفتحة مع الأكزوز، وفي السيارات الحديثة تم تزويد الأسطوانات بأكثر من فتحة للهواء وأكثر من فتحة للنار بما يسمى محرك متعدد الصمامات ومعنى الرقم 16V الذي نجده على محرك رباعي الأسطوانات أن كل أسطوانة تحوي 4 صمامات 16 صمام، وزيادة عدد الصمامات يساعد على دخول وخروج الهواء من الأسطوانة بشكل أسرع بكثير، ويؤدي إلى زيادة الكثافة الحجمية ضمن الأسطوانة وبالتالي زيادة هائلة في أداء المحرك كما سنتحدث لاحقا، وعادة صمام الهواء له مساحة أكبر من صمام النار، وفي بعض المحركات تحتوي على اثنين من صمام الهواء وصمام نار واحد وبحيث يكون مجموعها 12 صمام بالنسبة لمحرك رباعي الأسطوانات 12V.
فتح واغلاق الصمامات
عملية فتح واغلاق الصمامات تعتبر أدق عملية في المحرك بالكامل ويتحكم فيها عمود الكسنتريك، والذي يأخذ حركته من الكرنك عبر قشاط أو جنزير الصدر، ومن هنا تأتي الأهمية القصوى لقشاط الصدر فهو أدق وأهم قطع المحرك وأي خطأ في تركيبه يؤدي إلى مشاكل كبيرة لأنه يقوم بفتح واغلاق الصمامات بأوقات خاطئة تؤدي إلى مشاكل هائلة في المحرك.
كما أن انقطاعه قد يؤدي إلى أخطاء جسيمة في عمل المنظومة بالكامل، وقد يؤدي خطأ التوقيت الناتج عن انقطاعه إلى اصطدام الصمامات بالبساتم، وقد تؤدي إلى إعوجاج الصمامات وكسر في البساتم، وقد تحدث نتائج كارثية وخصوصا بمحركات النموذج V، وفي بعض الحالات يمر الأمر مرور الكرام ولاتحتاج سوى لتبديله فقط، ولايسبب أي أذى للمحرك، في كل أسطوانة أيضا فتحة يدخل فيها رأس البوجي الذي يزود الخليط بالشرارة التي تؤدي إلى اشتعاله.
حركة المحرك
حركة المكبس ضمن الأسطوانة يمر بأربع مراحل:
مرحلة السحب: وهي المرحلة التي يقوم بها الكرنك بسحب المكبس للأسفل حتى مما يحدث انخفاض ضغط ضمن الأسطوانة ويفتح صباب الهوا ويسمح بدخول الهواء.
مرحلة الضغط: وهي المرحلة التي يقوم فيها الكرنك بدفع المكبس (البستم) للأعلى ما يؤدي إلى انضغاط الهواء ضمن الأسطوانة وبنفس الوقت يتم حقن الوقود بواسطة البخاخ.
مرحلة الاحتراق: أهم مرحلة في العملية كلها لأنه قبل وصول المكبس إلى أعلى نقطة بقليل يقوم البوجي بأمر من الكمبيوتر بارسال شرارة تقوم باشعال الخليط ما يولد ضغط هائل يؤدي إلى نزول المكبس إلى أسفل نقطة ثم تأتي القدرة التي تحرك السيارة وهو أهم شوط على الاطلاق.
مرحلة العادم: عندها يفتح صمام الطرد ويرتفع المكبس من أسفل نقطة إلى أعلى نقطة طاردا الغازات المحترقة إلى الاكزوز، ومنها إلى الشكمان، ثم إلى خارج السيارة.
هذه العملية تتم ضمن محرك السيارة الآف المرات في الدقيقة الواحدة وهي التي تحدد عدد دورات المحرك، فكلما حدثت هذه المراحل الاربعة مرة واحدة يكمل الكرنك دورة كاملة وبالتالي هذه العملية تحدث في سرعة الخمول ما يعادل 800 مرة بالدقيقة أي خلال دقيقة واحدة يتحرك المكبس 800X4=3200 مرة صعودا وهبوطا، وكلما زاد الضغط على البنزين يزداد دوران المحرك ليصل إلى حد أقصى آمن إلى 6000 دورة في الدقيقة، وتجاوز هذا الرقم يشكل خطورة على المحرك لذلك نجد في عداد دوران المحرك RBM كتابة عدد الدورات فوق ال 6000 باللون الأحمر.
وقت الاشتعال
من المعروف أن الهواء المضغوط يجب أن يشتعل ليرتفع الضغط ضمن الأسطوانة ويحقق حركة المكبس للأسفل، ولكن أدق ما في الموضوع هو لحظة اشتعال المزيج وقد وجد أن أفضل أداء للمحرك، أنه يجب أن يتم اشعال المزيج قبل وصوك المكبس إلى أعلى نقطة ميتة كما ذكرنا في شوط الضغط بقليل، لذلك فإن توقيت الشرارة موضوع في غاية الاهمية والخطورة ويتحكم فيه الكمبيوتر بعد أن تتقاطع المعلومات التي تأتي من جميع حساسات السيارة بحيث يدرسها الكمبيوتر كلها بجزء من الثانية، ويرسل الإشارة للبوجي لإعطاء الشرارة في الوقت المثالي.
النقطة المثالية للاشتعال
في السيارات الحديثة اصبحت نسبة انضغاطها عالية 14/1 فهذا يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الخليط كثيرا وبالتالي قد يشتعل الوقود ذاتيا بدون شرارة وقبل وصول المكبس للنقطة المثالية للاشتعال وهنا تحدث عملية نسميها الطرق وهي أكبر مشكلة تصادف المحركات الحديثة وتحدث في المحركات القديمة عند ارتفاع حرارتها وسائقي السيارات ذات الناقل اليدوي يسمعون صوت طرق الصمام عند صعود المرتفعات على غيار عالي ويختفي عند النزول إلى غيار أدنى، أما مستعملي السيارات الحديثة البخاخ فلايسمعونه وذلك بسبب وجود ما يدعى حساس الطرق.