Släpp lös kraften som driver våra fordon och bränsle till vår värld, förbränningsmotorn är ett tekniskt underverk. Genom att utnyttja kontrollerade bränsleexplosioner omvandlar denna fyrtaktsmotor sömlöst energi till kraftfulla mekaniska rörelser, vilket driver oss framåt med oöverträffad effektivitet.

Från det spännande mullret från en sportbil till det dånande dånet från ett flygplan som flyger, denna uppfinning förvandlade transporter och formade själva strukturen i vårt moderna sätt att leva. Dess inverkan resonerar långt och brett, över vägarna och himlen som förbinder oss alla.

1. Vad är en förbränningsmotor?
2. Mekanik och komponenter
3. Fyrtaktscykeln
4. Typer av förbränningsmotorer
5. Brännbara motorer och den industriella revolutionen
6. Interna vs. Externa förbränningsmotorer

Vad är en förbränningsmotor?

En förbränningsmotor är en typ av värmemotor som används ofta i olika applikationer, särskilt inom transport. Denna motor fungerar som den primära kraftkällan för bilar, motorcyklar, flygplan, båtar och många andra maskiner.

Motorn fungerar genom att omvandla den lagrade energin i bränsle till nyttig energi som får dessa maskiner att röra sig. Det gör den genom att noggrant kontrollera explosioner som skapar kraft, som sedan driver motorns delar och får allt att fungera tillsammans.

Föreställ dig förbränningsmotorn som en kraftfull muskel som omvandlar energin som lagras i bränslet till rörelse, körning av fordon och maskiner. Precis som våra muskler använder energi från mat för att flytta våra kroppar, använder motorn kontrollerade explosioner för att omvandla bränslets energi till mekanisk energi, vilket driver maskiner framåt.

Denna kraftfulla energiomvandling från bränsle hjälper fordon och maskiner att göra sitt jobb och ta oss dit vi behöver gå.

Mekanik och komponenter

Förbränningsmotorn består av flera nyckelkomponenter som arbetar tillsammans för att producera kraft:

• cylindern ger en förseglad kammare där förbränning aktivt sker.
• kolven rör sig upp och ner med en graciös fram- och återgående rörelse.
• vevaxeln tar ledningen och omvandlar kolvens linjära rörelse till aktiv rotationsrörelse.
• ventilerna , inklusive insugs- och avgasventiler, aktivt styr flödet av bränsle-luftblandningen och utstötningen av avgaser.
• Slutligen, tändstiftet genererar aktivt en gnista för att antända bränsle-luftblandningen, vilket sätter hela prestandan i rörelse. Dessa komponenter arbetar tillsammans och producerar aktivt motorns kraftfulla och samordnade prestanda.

Fyrtaktscykeln

De flesta förbränningsmotorer använder en fyrtaktscykel, som inkluderar insugnings-, kompressions-, förbrännings- och avgastakten för att effektivt omvandla bränsle till mekanisk kraft.

1. Under intagsslaget , rör sig kolven nedåt, vilket skapar ett vakuum som drar in bränsle-luftblandningen i cylindern.
2. I kompressionstakten , båda ventilerna stängs och kolven rör sig uppåt och komprimerar blandningen.
3. Tändstiftet antänder den komprimerade blandningen i förbränningstakten , vilket resulterar i en snabb explosion. Högtrycksgaserna från förbränningen trycker kolven nedåt i kraftslaget, vilket genererar mekaniskt arbete.
4. Slutligen öppnas avgasventilen i avgasslaget , vilket gör att kolven kan driva ut de förbrukade gaserna.

För att bättre förstå denna process, tänk på fyrtaktscykeln för förbränningsmotorn som en musikalisk föreställning.

Insugningsslaget fungerar som en ledare som för in bränsle-luftblandningen. Kompressionsslaget bygger upp spänning, precis som den stigande förväntan hos publiken. Förbränningsslaget skapar en explosiv skur, liknande musikens klimax. Slutligen släpper avgasslaget ut förbrukade gaser, som den mjuka uttoningen av musiken.

Tillsammans fungerar dessa slag i harmoni för att driva fordon och skapar en symfoni av rörelse.

Typer av förbränningsmotorer

Det finns tre huvudtyper av förbränningsmotorer, som var och en har sina egna unika egenskaper och tillämpningar:

• Gasmotorer , även känd som bensinmotorer, finns vanligtvis i bilar. De fungerar genom att tända en bränsle-luftblandning med ett tändstift. Insugningsslaget skapar ett vakuum som drar in blandningen. Under kompressionsslaget komprimeras blandningen och när den antänds sker förbränning som genererar kraft. Ibland kallas en gnisttändningsmotor, en gasmotor är känd för sin snabba gasrespons, höga varvtal och smidiga drift.
• Dieselmotorer , å andra sidan, är tunga arbetshästar som finns i lastbilar och bussar. De fungerar annorlunda än gasmotorer. I en dieselmotor är luften högt komprimerad, och bränsle sprutas in direkt i den heta, komprimerade luften. Detta skapar en kontrollerad förbränning utan behov av ett tändstift. Dieselmotorer erbjuder exceptionell bränsleeffektivitet, högt vridmoment och robust hållbarhet, vilket gör dem idealiska för krävande uppgifter.
• Turbiner används i flygplansmotorer, kraftverk och fartyg. De har inte kolvar som gas- och dieselmotorer. Istället använder de ett kontinuerligt flöde av luft eller förbränningsgaser. Intagsprocessen komprimerar luften och när bränsle tillsätts och antänds sker en snabb förbränning. De resulterande högtrycksgaserna strömmar genom turbinbladen och snurrar dem snabbt. Denna snurrande rörelse utnyttjas för att driva motorn eller generera elektricitet. Turbiner erbjuder ett högt effekt-till-vikt-förhållande, snabb acceleration och tillförlitlighet, vilket gör dem viktiga för flyg och kraftgenerering.

Brännbara motorer och den industriella revolutionen

Uppfinningen av förbränningsmotorn påverkade den industriella revolutionen avsevärt. Flera uppfinnare spelade roller i motorns utveckling, men Nikolaus Otto fick äran för att ha skapat den första förbränningsmotorn 1876. Men det kan bara ha varit möjligt med framsteg från den belgiske ingenjören Jean Joseph Étienne Lenoir decennier tidigare.

1859 skapade Lenoir en motor som använde en blandning av kol, gas och luft, antänds av en elektrisk gnista. Hans motor var den första kommersiellt framgångsrika förbränningsmotorn, som främst användes i stationära applikationer.

Även om den hade begränsad effektivitet, var den en avgörande språngbräda för att utveckla motortekniken. Lenoirs banbrytande arbete lade grunden för efterföljande innovationer av uppfinnare som Otto, vilket ledde till de mer effektiva och praktiska förbränningsmotorer vi har idag.

Innan Ottos uppfinning förlitade sig industrilandskapet främst på ångkraft. Ångmaskiner var besvärliga, krävde stor infrastruktur och var övervägande stationära. Sedan kom förbränningsmotorn och introducerade en bärbar och effektiv kraftkälla som helt revolutionerade transporterna.

Motorns kompakta storlek och portabilitet gjorde att den kunde integreras i fordon, såsom bilar och lok, vilket ledde till oöverträffad rörlighet och snabba transporter av varor och människor. Detta framsteg inom transportområdet underlättade i hög grad handeln, utökade marknaderna och bidrog till städernas tillväxt och urbanisering.

I tillverkningsvärlden revolutionerade motorns utbredda användning i industriella maskiner och utrustning mödosamma processer. Det drev maskiner och verktyg, ökade produktiviteten och effektiviteten och drev hela industrisektorn framåt.

Interna kontra externa förbränningsmotorer

Intern förbränning och extern förbränning är två olika metoder för att utnyttja energi från bränsle.

Intern förbränning hänvisar till den process där bränsleförbränning sker i själva motorn. Bränsle, vanligtvis en blandning av luft och ett kolväte, antänds inuti en förbränningskammare, vilket resulterar i kontrollerade explosioner. Dessa explosioner genererar högt tryck och hög temperatur, som driver kolvarnas rörelser, och i slutändan omvandlar energin till mekaniskt arbete.

Å andra sidan innebär extern förbränning att man bränner bränsle utanför motorn för att producera värme. Denna värme överförs sedan till en arbetsvätska, såsom ånga eller en gas, som expanderar och driver en kolv eller turbin. Exempel på externa förbränningsmotorer inkluderar ångmotorer och Stirlingmotorer.

Den här artikeln skapades i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.