سعة المحرك

سعة المحرك هي مجموع الحجم الذي تكنسه كل مكابس المحرك وهي تنتقل من أسفل أسطواناتها (النقطة الميتة السفلى) إلى أعلاها (النقطة الميتة العليا) خلال دورة كاملة واحدة. وهي من أقدم الطرق وأكثرها رسوخاً في وصف حجم المحرك، لأنها تجسّد القدرة المادية الأساسية للأسطوانات على سحب خليط الهواء والوقود وحرقه. وغالباً ما تُذكر هذه القيمة باللترات في الاستعمال اليومي — كأن يُقال محرك سعة 2.0 لتر — أو بالسنتيمترات المكعبة (cc) للمحركات الأصغر والدراجات النارية، حيث يُقرَّب رقم مثل 1,998 cc ويُسوَّق على أنه 2.0 لتر.

أما الحساب نفسه فهندسة مباشرة. إذ يساوي الحجم المكنوس لأسطوانة واحدة مساحة التجويف (π مضروبة في مربع نصف القطر) مضروبة في الشوط، أي المسافة التي يقطعها المكبس. وبضرب قيمة الأسطوانة الواحدة في عدد الأسطوانات نحصل على السعة الكلية. فمحرك سعة 2.0 لتر بأربع أسطوانات يكنس نحو 500 cc لكل أسطوانة. والأهم أن السعة تحسب فقط الحجم الذي تتحرك المكابس خلاله؛ فهي تستثني حجم الخلوص الصغير المتبقي فوق المكبس عند النقطة الميتة العليا، الذي يُستعمل بدلاً من ذلك في حساب نسبة الانضغاط.

وتاريخياً كانت السعة اختزالاً موثوقاً للقدرة وعزم الدوران، لأن الأسطوانة الأكبر، في المحركات شفطية التنفس عند الضغط الجوي، تسحب هواءً أكثر وتحرق وقوداً أكثر في كل شوط. فالمحركات الأكبر كانت تولّد قدرة أعلى مع تساوي سائر العوامل، ولذلك طالما ربط عشّاق السيارات الأرقام الكبيرة — محرك V8 سعة 5.0 لتر، أو محرك ستّ أسطوانات على التوالي سعة 3.0 لتر — بالأداء. وقد قام على هذا الترابط تصميم المحركات عقوداً، وهو يبقى صحيحاً في الإجمال ضمن عائلة التصميم الواحدة.

غير أن الشحن القسري أوهن هذا الترابط كثيراً. فالشاحن التوربيني أو الشاحن الميكانيكي يدفع هواءً إضافياً داخل الأسطوانات، فبوسع محرك صغير السعة أن يولّد كتلة الهواء، ومن ثَمّ القدرة، التي يولّدها محرك أكبر بكثير. وكثيراً ما تُضاهي محركات البنزين التوربينية الحديثة سعة 1.5 لتر مردود محركات شفطية التنفس أقدم سعة 2.5 لتر، في توجّه يُعرف بتصغير الحجم. وعليه لم تعد السعة وحدها دليلاً موثوقاً على قدرة المحرك المعاصر؛ فضغط الشحن وحالة الضبط العامة لا يقلّان أهمية.

ومع ذلك تحتفظ السعة بأهمية عملية وتنظيمية. فدول كثيرة تبني الضريبة السنوية على المركبة أو شرائح التأمين أو رسوم التسجيل جزئياً على سعة المحرك، مما طالما دفع المشترين نحو الوحدات الأصغر في تلك الأسواق. وهي تؤثر أيضاً في استهلاك الوقود وفئة الانبعاثات والترتيب المادي تحت غطاء المحرك.

ويُفهم مفهوم السعة على أفضل وجه إلى جانب مفاهيم ذات صلة: فنسبة الانضغاط تصف مقدار ضغط الشحنة المسحوبة، والمكبس هو المكوّن المتحرك الذي يحدد الحجم المكنوس، والتمييز بين المحركات شفطية التنفس وذات الشحن القسري يفسّر لماذا قد تختلف وحدتان متطابقتان في السعة اختلافاً كبيراً في الأداء.