Polttomoottoreissa

Polttomoottorit ovat sisäisen palamisen moottoreita, joissa polttoaine ja ilma sekoitetaan ja poltetaan sylinterissä. Palamisen aiheuttama paine työntää mäntää ja muuntaa paineen kampiakselin pyörimisliikkeeksi. Nykyisissä moottoreissa polttoaineena käytetään yleisimmin bensiiniä tai dieseliä; lisäksi niitä voidaan käyttää biopolttoaineilla tai maakaasulla.

Toimintaperiaatteiltaan yleisimmät ovat nelitahtiset ja kaksitahtiset syklit. Nelitahtisessa tyypissä imus, puristus, työvaihe ja pakokaasujen poistuminen tapahtuvat peräkkäin yhden kampiakselin kierroksen aikana. Bensiini-moottoreissa sytytys tapahtuu kipinällä, dieseli-moottoreissa palaminen alkaa puristuksesta.

Hyötysuhde ja päästöt: polttomoottorin hyötysuhde riippuu monesta tekijästä, kuten kuormituksesta ja moottorin nopeudesta. Yleisessä käytössä se on noin 20–40 prosenttia. Tehokkuutta parantavat esimerkiksi suorasuihkutus, turboahdin, muuttuva venttiiliajastus ja parempi jäähdytys. Päästöissä keskeisiä tekijöitä ovat hiilidioksidi (CO2), typen oksidit (NOx) ja hiukkaset; niihin vaikuttavat sekä polttoaine että sytytys. Päästöjä vähennetään katalysaattoreilla, hiukkassuodattimilla ja dieselin SCR-järjestelmillä.

Käyttökohteet ja kehitys: polttomoottorit ovat yleisimpiä voimanlähteitä henkilöautoissa, hyötyajoneuvoissa ja teollisissa voimalaitoksissa. Ympäristö- ja energiasäädökset sekä kilpaileva sähkö- ja Hybriditeknologia muovaavat niiden tulevaisuutta; kehitys keskittyy polttoaineenkulutuksen vähentämiseen, päästöjen pienentämiseen sekä mahdollisiin uusiin polttoaineisiin.