Sisäpolttomoottoreissa

Sisäpolttomoottoreissa polttoaine poltetaan sisäisesti sylinterissä ja syntyvä lämpö muuntaa männänliikkeeksi. Tämä liike pyörittää kampiakselia ja välittää työn edelleen ajoneuvoon tai muuhun sovellukseen. Yleisimpiä käyttökohteita ovat autot, moottoripyörät, veneet ja kevyet koneet. Ne muodostavat suurimman osan nykyisistä mekaanisista voimanlähteistä liikenteessä, ja niiden energiatehokkuus sekä polttoaineenkulutus ovat keskeisiä suunnittelun tekijöitä.

Toimintaperiaatteen mukaan suurin osa on nelitahtisia: imu, puristus, palaminen ja pakokaasujen poistuminen. Kaksi päätyyppiä ovat Otto-syklinen bensiinimoottori, jossa palaminen tapahtuu kipinällä, ja diesel-syklinen, jossa palaminen syntyy puristuksessa ilman kipinää. Kaksitahtiset moottorit ovat kevyempiä ja yksinkertaisempia mutta yleisesti käytettyjä vain joissain pienimuotoisissa sovelluksissa johtuen suuremmista päästöistä ja polttoaineenkulutuksesta. Wankel-tyyppiset rotorimoottorit ovat vaihtoehtoja, mutta niitä käytetään harvemmin suurissa ajoneuvoissa. Modernit mallit käyttävät lisäksi turbotoimintoa ja suoraa polttoaineen ruiskutusta sekä muuttuvaa venttiiliaikaa parantamaan polttoainetaloutta ja tehonhallintaa.

Tehokkuus ja päästöt riippuvat suunnittelusta ja käyttöolosuhteista. Käytännön hyötysuhteet ovat noin 25–40 prosenttia, ja päästöjä pyritään vähentämään katalysaattoreilla, hiukkassuodattimilla sekä kehittyneellä polttoaineen ruiskutuksella. Turbomoottorit, muuttuva iskutiheys sekä paremmin optimoitu palaminen auttavat sekä polttoaineenkulutuksessa että päästöjen hallinnassa. Pitkän aikavälin trendinä on pienemmät, tehokkaammat moottorit sekä lisääntyvä biopolttoaineiden ja muiden vähäpäästöisten polttoaineiden käyttö, samalla kun sähkö- ja hybridijärjestelmät täydentävät perinteisiä voimanlähteitä.