محرك احتراق داخلي المحركات المترددة
يحتوي حوض الزيت في أسفله على مدخل للزيت مغطى بمرشح (فلتر) شبكي متصل بمضخة زيت ثم مرشح زيت خارج علبة المرافق، بعد ذلك يتم ارجاع الزيت للمحامل الرئيسية لعمود المرفق وإلى مجموعة الصمامات. تحتوي علبة المرافق على الأقل على قناة زيت واحدة داخل جدارها، تستقبل من خلالها الزيت من مرشح الزيت. تحتوي المحامل الرئيسية (محامل عمود المرفق) على أخدود خلال نصف محيطها أو محيطها بالكامل، ويدخل الزيت إلى هذه الأخاديد من القنوات المتصلة بقناة الزيت. يحتوي عمود المرفق على ثقوب يأخذ من خلالها الزيت من هذه الأخاديد ويوصلها إلى المحامل ذات النهاية الكبيرة. تُزيت جميع المحامل كبيرة النهاية بهذه الطريقة. قد يُزود محمل رئيسي واحد 1 أو 2 من المحامل كبيرة النهاية بالزيت، وقد لا يُزود أيا منها. قد يُستخدم نظام مشابه لتزييت المكبس ومسمار المعصم والنهاية الصغيرة لذراع التوصيل: تحتوي النهاية الكبيرة لذراع التوصيل في هذا النظام على أخدود حول عمود المرفق وثقب في هذا الأخدود يتوزع من خلاله الزيت لأسفل المكبس والأسطوانة.
تُستخدم أنظمة أخرى أيضاً لتزييت الأسطوانة والمكبس. يحتوي ذراع التوصيل على فوهة لنفث الزيت للأسطوانة وأسفل المكبس. تتحرك هذه الفوهة بالنسبة للأسطوانة التي تُزيتها، ولكنها تشير إليها دائماً أو إلى مكبسها.
يحتوي نظام التزييت القسري على تدفق زيت أكثر من المطلوب للتزييت، وذلك لاستخدامه كمساعد في التبريد. يساعد نظام التزييت في نقل الحرارة من أجزاء المحرك الساخنة إلى سائل التبريد (في حالة المحركات المبردة بالماء) أو إلى الزعانف (في حالة المحركات المبردة بالهواء) التي تقوم بطرد الحرارة للبيئة المحيطة. يجب أن تكون مادة التزييت مستقرة كيميائياً وتحقق لزوجة مناسبة خلال مدى درجات الحرارة الناتجة من المحرك.
تشمل أشكال الترتيب الشائعة للأسطوانات الترتيب الخطي (محرك خطي) والترتيب الأكثر صعوبة في شكل V، والترتيب في شكل مسطح (محرك مسطح) والذي يتميز بالسلاسة على الرغم من عرضه. تستطيع محركات الطائرات استخدام الترتيب الشعاعي للأسطوانات، والذي يتيح تبريد أفضل. استُخدمت أيضاً أشكال الترتيب النادرة مثل الترتيب على شكل H وشكل U وشكل X وشكل W (محرك شكل W).
تضع المحركات متعددة الأسطوانات مجموعة الصمامات وعمود المرفق بحيث تكون المكابس عند مواضع مختلفة من دورة التشغيل (تؤدي المكابس أشواط مختلفة)، ومن المرغوب فيه أن تكون دورات المكبس متباعدة بشكل منتظم (يًسمى ذلك بترتيب الإشعال المتساوي، وفيه تكون الزاوية بين كل اشعال والاخر متساوية، ويتم حسابها بقسمة زاوية الدوران الكلية لعمود المرفق على عدد الأسطوانات. مثال: إن كان المحرك رباعي الأشواط فإن عمود المرفق يكمل الدورة الحرارية كل 720 درجة، وإن كان المحرك رباعي الأسطوانات، يكون ترتيب الاشعال 4/720 أي أن الإشعال يحدث في أسطوانة مختلفة كل 180 درجة من دوران عمود المرفق) خاصة في محركات السحب القسري للهواء، ويقلل هذا من نبضات العزم ويجعل المحركات الخطية المحتوية على أكثر من 3 أسطوانات أكثر اتزاناً بالنسبة للقوى الأساسية (انظر اتزان المحرك). تحتاج بعض أشكال المحركات إلى ترتيب اشعال فردي (الزاوية بين كل اشعال والاخر في أسطوانات مختلفة غير متساوية، مثال: محرك 6 أسطوانات يحدث الإشعال فيه عند 90 درجة و150 درجة، لكن الإشعال المتساوي كان يجب أن يحدث عند 6/720 أي كل 120 درجة من دوران عمود المرفق) لتحقيق اتزان أفضل من استخدام ترتيب الإشعال المتساوي (ترتيب الاشعال: هو ترتيب أشواط القدرة في الأسطوانات للحصول على توزيع متساوي للقوى المؤثرة على عمود المرفق). يحقق محرك خطي مزدوج رباعي الأشواط، على سبيل المثال، اتزان أفضل عندما تكون الزاوية بين مسامير المرفق 180 درجة (مكبس صاعد ومكبس هابط) حيث تتحرك المكابس في اتجاهات متعاكسة فيلغي ذلك تأثير عزم القصور، لكن ذلك يُعطي ترتيب اشعال فردي، حيث تًشعل الشحنة في الأسطوانة بعد 180 درجة من حدوث الإشعال في الأسطوانة الأخرى، ولايحدث اشعال في أي أسطوانة عند زاوية 540 درجة من دوران عمود المرفق (ترتيب الإشعال المتساوي لهذا المحرك يكون 2/720 أي كل 360 درجة). تتحرك المكابس في انسجام عند ترتيب الإشعال المتساوي.
لا تحتاج بالضرورة أشكال عمود المرفق المتعددة إلى رأس أسطوانة في جميع الأسطوانات، وبدلاً من ذلك قد تستخدم مكبس عند كل نهاية من نهايتي الأسطوانة، ويُسمى ذلك التصميم محرك بمكابس متقابلة . يمكن تحقيق التنظيف أحادي الاتجاه في أسطوانة هذا التصميم، حيث أن مداخل ومخارج الوقود تقع عند نهايتين متقابلتين للأسطوانة، ويكون التنظيف أحادي الاتجاه فعال على مدى واسع من سرعات المحرك، كما هو في المحركات رباعية الأشواط. يؤدي نقص رؤوس الأسطوانات إلى تحسين الكفاءة الحرارية. استُخدم هذا التصميم في محرك الطائرة الديزل يونكرز جومو 205، باستخدام عمودين مرفق عند نهايتي مجموعة واحدة من الأسطوانات. استُخدم بشكل أكثر ملاحظة في محركات الديزل نابير ديلتك، واستخدمت ثلاث أعمدة مرفق لتشغيل 3 مجموعات من الأسطوانات مزدوجة النهاية (تستخدم مكبسين متقابلين) موضوعة في شكل مثلث متساوي الأضلاع، ووُضعت أعمدة مرفق عند رؤوس المثلث. استُخدم أيضاً هذا التصميم في محركات القاطرات ذات مجموعة أسطوانات واحدة، ومازالت تُستخدم في محركات الدفع البحري ومولدات الكهرباء البحرية الاحتياطية.
تستخدم معظم شاحنات وسيارات محركات الديزل دورة مكونة من أربع أشواط، بنظام اشعال عن طريق الحرارة الناتجة من الانضغاط بدلاً من استخدام نظام اشعال منفصل. تُسمى هذه الدورة بدورة ديزل. يُحقن الوقود مباشرة في الأسطوانة في دورة ديزل، لذلك يحدث الاحتراق عند ضغط ثابت، أثناء تحرك المكبس.
تعتبر دورة أوتو دورة نموذجية لمعظم سيارات محركات الاحتراق الداخلي، التي تستخدم البنزين كوقود. دورة أوتو هي نفس الدورة التي وُصفت للمحرك رباعي الأشواط. تتكون الدورة من نفس الخطوات الرئيسية: السحب والانضغاط والإشعال والتمدد وطرد العادم.
صنع وباع نيكولاس أوتو محرك ذو تمدد مضاعف في عام 1879 (استُخدمت مبادئ التمدد المضاعف والتمدد الثلاثي بكثرة في المحركات البخارية)، وتكون من أسطوانتين صغيرتين على جانبي أسطوانة أكبر وذات ضغط منخفض يحدث فيها شوط تمدد غاز العادم. أعاد المشتري المحرك بحجة ضعف الأداء. استُخدم هذا المبدأ في عام 1906 في سيارة صُنعت بواسطة شركة إزينهوث هورسيليس للمركبات في الولايات المتحدة، وفي القرن الواحد والعشرين صمم واخترع إلمور محرك احتراق داخلي خماسي الأشواط متضاعف التمدد، له قدرة ناتجة مرتفعة واستهلاك نوعي للوقود منخفض.
اختُرع المحرك سداسي الأشواط في عام 1883. استخدمت أربع أنواع من المحركات سداسية الأشواط، مكبس عادي يتحرك داخل أسطوانة عادية (محرك جريفين سداسي الأشواط، محرك بوجلاذ سداسي الأشواط، محرك فيلوزيتا سداسي الأشواط، محرك كرور سداسي الأشواط)، ويحدث الإشعال كل ثلاث دورات من دوران عمود المرفق (كل 540 درجة). استطاع هذا النظام الاستفادة من الحرارة المفقودة في دورة أوتو رباعية الأشواط عن طريق حقن الهواء أو الماء.
لم يضغط أول محرك احتراق داخلي خليط الوقود والهواء. كان يًسحب خليط الوقود والهواء خلال الجزء الأول من شوط هبوط المكبس، ثم يُغلق صمام الدخول ويًشعل الخليط خلال باقي الشوط. يُفتح صمام العادم أثناء صعود المكبس. كانت تهدف هذه المحاولات لمحاكاة المحرك البخاري، لكنها افتقرت بشدة للكفاءة. طرأ عدد من التغييرات على هذه الدورات، الجدير بالذكر منها دورة أتكينسون ودورة ميلر. اختلفت دورة ديزل بشكل ما عن تلك الدورات.
تقوم محركات الدورة المجزاة بفصل الأشواط الأربعة: السحب والانضغاط والاحتراق وطرد العادم في أسطوانتين منفصلتين لكنهما مرتبطين ببضعهما. تُستخدم الأسطوانة الأولى للسحب والانضغاط، ثم يُمرر الهواء المضغوط خلال ممر عرضي من أسطوانة الانضغاط للأسطوانة الثانية، حيث يحدث الاحتراق وطرد العادم. يعتبر محرك الدورة المجزأة ضاغط هواء على جانب وغرفة احتراق على الجانب الآخر.
عانت محركات الدورة المجزأة السابقة من مشكلتين رئيسيتين: سوء الكفاءة الحجمية وانخفاض الكفاءة الحرارية، وعلى الرغم من ذلك، فإن التصاميم الجديدة تسعى لمعالجة على تلك المشكلات.
عالج محرك سكوديري مشكلة الكفاءة الحجمية بتقليل حجم التسامح بين المكبس ورأس الأسطوانة، باستخدام أساليب شحن توربينية مختلفة. يتطلب تصميم سكوديري استخدام أسطوانات تُفتح للخارج حتى يسمح للمكبس بالتحرك لأقرب ما يمكن من رأس الأسطوانة، دون التأثير على الصمامات. كما عالج سكوديري مشكلة انخفاض الكفاءة الحرارية باشعال الخليط بعد النقطة الميتة العليا.
يُمكن إجراء الإشعال بعد النقطة الميتة العليا باستخدام هواء مرتفع الضغط في ممر العبور بين الأسطوانات، وذلك لخلق تدفق بسرعة الصوت واضطراب شديد للمائع في أسطوانة شوط القدرة.