Forbrenningsmotoren er en av bilens viktigste kraftkilder. Gjennom forbrenning av drivstoff genereres her kraft som er tilgjengelig for å drive kjøretøyet. I denne veiledningen får du et omfattende innblikk i forbrenningsmotorens teknologi.

Forbrenningsmotorens slagvolum

Slagvolumet angir størrelsen på volumet som er resultatet av de enkelte sylindrene i forbrenningsmotoren. Dette volumet beregnes ut fra stempelets arbeidsslag og stempelets tverrsnittsareal. Når det gjelder forbrenningsmotorer, refererer deplacementet til volumet som fortrenges av slaget til alle stemplene til sammen. En motor med en slagvolum på to liter eller 2000 cc kan for eksempel ha fire sylindere med et volum på 500 cc hver.For bilmotorer er slagvolumet en viktig karakteristisk verdi. Her angir slagvolumet hvor mye antennbar blanding som kan brukes til å oppnå effekt ved hvert stempelslag.

Forholdet mellom slagvolum og effekt

Slagvolumet til en motor påvirker den samlede ytelsen. Et større slagvolum går ofte hånd i hånd med høyere effekt. En bil med en større motor har ofte mer motoreffekt enn en bil med en mindre motor av samme konstruksjon. Men større slagvolum i liter eller kubikkcentimeter betyr ikke nødvendigvis mer effekt i alle tilfeller. Ytelsen, målt i kilowatt eller hestekrefter, avhenger også av motorteknologien og mange andre faktorer. Hvis motorens slagvolum er unødvendig stort, kan drivstofforbruket og de forurensende utslippene øke. Hvis motorens slagvolum derimot er for lite, kan det være nødvendig å øke turtallet for å oppnå ønsket effekt.

Effekt og dreiemoment ved ulike turtall

Effekten til en forbrenningsmotor bestemmes av dreiemomentet og turtallet. Dreiemomentet angir kraften som virker på en aksels dreiepunkt via en spak. Verdien av dreiemomentet oppgis i Newtonmeter. I en forbrenningsmotor i en bil skal et høyt dreiemoment være tilgjengelig over et så bredt turtallsområde som mulig. Forholdet mellom effekt, turtall og dreiemoment kan imidlertid variere avhengig av motor og motorkonstruksjon.

Forholdet mellom turtall og dreiemoment

Når en motor når sitt maksimale dreiemoment, avhenger av motorens konstruksjon og type. I forbrenningsmotorer oppnås det maksimale dreiemomentet ofte ved et lavere turtall enn den maksimale effekten.Moderne dieselmotorer med turbolader når sitt maksimale dreiemoment allerede ved lave turtall. Disse motorene gjør at bilen akselererer uanstrengt selv fra et lavt turtallsområde. Bensinmotorer, spesielt uten turbolader, trenger derimot et visst turtall for å oppnå høyt dreiemoment. Her er det maksimale dreiemomentet ofte bare tilgjengelig i det øvre turtallsområdet. Da er det nødvendig å gire ned for å akselerere bilen kraftig.

Effekt/vekt-forhold og akselerasjon

Effekt/vekt-forholdet beskriver forholdet mellom bilens masse og motoreffekten. Dette tallet kan gi en indikasjon på bilens akselerasjonsevne. Motoreffekten alene sier ikke noe om hvilke kjøreegenskaper som kan oppnås med en bil. En bil kan for eksempel være utstyrt med en kraftig motor, men ha en høy kjøretøyvekt. I så fall kan den ha et dårlig effekt/vekt-forhold. Bilen har mye kraft, men på grunn av den høye vekten tar det lang tid å akselerere. En spesielt lett bil, for eksempel en sportsbil, oppnår derimot et bedre effekt/vekt-forhold med samme høye motoreffekt. I dag etterstreber bilprodusentene et lavt effekt/vekt-forhold med et balansert forhold mellom bilens vekt og motoreffekt.

Akselerasjon som en funksjon av effekt

Bilers akselerasjonstid fra 0 til 100 km/t oppgis vanligvis i sekunder. For eksempel akselererer sportsbiler fra stillestående til 100 km/t på fire sekunder, mens en vanlig personbil kan bruke ti sekunder eller mer på å nå 100 km/t. Ofte akselererer biler med høyere motoreffekt raskere enn mindre kraftige biler. Ved akselerasjon fra stillestående er motorens dreiemoment viktigere enn den rene motoreffekten. Effekten er på sin side avgjørende for å nå en høy toppfart. I tillegg avhenger bilens akselerasjonsegenskaper av andre faktorer, for eksempel hvilken girkasse som er montert.

Ulike motorkonstruksjoner i bilproduksjon

Det brukes ulike typer motorer i biler. De vanligste typene er rekkemotorer, V-motorer og boxermotorer. De ulike bilmotorene kan variere med hensyn til forholdet mellom effekt og vekt, med fordelen av konstruksjoner som har lav masse og krever lite materiale. I så måte kan den ofte brukte rekkemotoren score poeng. Denne typen forbrenningsmotor har en kompakt konstruksjon og lav motorvekt. Når det gjelder V-motoren, kreves det mer materiale på grunn av konstruksjonsegenskapene. Denne typen kan imidlertid også ha et godt effekt/vekt-forhold med en kort konstruksjon. I boxermotorer avhenger effekt/vekt-forholdet i stor grad av den spesielle konstruksjonen og materialene som brukes.

Forholdet mellom boring og slaglengde

Forholdet mellom sylinderens boring og slaglengde påvirker motorens egenskaper. Dette påvirker både turtallsegenskapene og motorens samlede ytelse. Forbrenningsmotorer deles inn i motorer med kort slaglengde, firkantet slaglengde og lang slaglengde. I de såkalte korttaktsmotorene er stempelslaget mindre enn sylinderboringen. Disse korttaktsmotorene egner seg godt for høye turtall og oppnår høy motorytelse med høy gassgjennomstrømning samtidig. I langslagsmotorer er slaglengden større enn sylinderboringen. De såkalte langslagsmotorene utvikler høyt dreiemoment selv ved lave turtall. Hvis slaglengden og sylinderdiameteren er like store, kalles motoren en quadrathuber på grunn av den kvadratiske konstruksjonen.

Motorens kompresjonsforhold

Et annet kjennetegn ved forbrenningsmotorer er kompresjonsforholdet. Dette angir i hvilken grad ladningen komprimeres i sylindrene. Virkningsgraden og effekten øker med økende kompresjonsforhold, spesielt i bensinmotorer. Ofte kan man oppnå en bedre forbrenning med lavere utslipp av forurensende stoffer ved å øke kompresjonsforholdet. Det er imidlertid ikke mulig å øke kompresjonsforholdet i bensinmotorer i det uendelige. Hvis kompresjonsforholdet er for høyt, kan blandingen i sylindrene antennes utilsiktet, noe som resulterer i såkalt banking. I dag tillater imidlertid moderne motorer med direkte innsprøytning og integrerte bankesensorer relativt høye kompresjonsforhold.

Motorytelse og variabel ventilstyring

Systemer med variabel ventilstyring gjør det mulig å optimere fyllingen av forbrenningskamrene med luft-drivstoffblanding. Variabel ventilstyring gjør det mulig å endre ventilløftet eller ventilenes åpningstid mens motoren er i gang. Variabel ventilstyring gjør det mulig å optimere dreiemomentet selv ved lave turtall og samtidig opprettholde en høy virkningsgrad. Ved høye turtall kan også effekten økes, og forbrenningsmotorers eksosegenskaper forbedres også ved bruk av variabel ventilstyring. Mange motorer med variabel ventilstyring trenger heller ingen gassventil ved normal drift.