Sisäpolttomoottorit

Sisäpolttomoottorit ovat koneita, joissa polttoaine poltetaan sylinterissä ja palamisen tuottama paine muuntaa kemiallisen energian mekaaniseksi työksi. Palamisreaktio vapauttaa kaasujen paineen, joka työntää mäntää ja saa kampiakselin pyörimään. Yleisintä on polttoaineen ja ilman seoksen syöttö, ja palaminen alkaa kipinällä bensiinimoottoreissa sekä itsepuristuksella dieselmoottoreissa.

Yleisimmät toimintatyypit ovat nelitahtinen sykli ja kaksitahtinen sykli. Nelitahtisessa (nelostroke) sylinterissä tapahtuu imu-, puristus-, palamis- ja poistovaihe, jotka toistuvat vuorotellen. Kaksitahtisessa sykli suoritetaan kahdessa liikkeessä, jolloin sekä imua/poisto- sekä työvaihe hoituvat kevyemmin rakentein ja useimmiten suuremmalla teholla, mutta se voi kuluttaa enemmän polttoainetta ja tuottaa enemmän päästöjä.

Tyyppeihin kuuluvat pääasiassa bensiinimoottorit (otto-sykliset) ja dieselmoottorit (diesel-syklinen). Bensiiniä käyttävät moottorit tarvitsevat kipinäsytytystä, kun taas dieselmoottorit käyttävät palamista puristuksella ilman erillistä sytytystä. Lisäksi moottoreja voidaan ruiskuttaa polttoainetta suoraan tai polttoaineen ja ilman sekoitus voi vaihdella. Polttoaineina käytetään yleensä fossiilisia polttoaineita, mutta erilaisia vaihtoehtoja kuten biopolttoaineita on kehitteillä.

Kestävyys ja ympäristö ovat keskeisiä haasteita. Päästöjen vähentämiseksi käytetään katalysaattoreita, pakokaasujen uudelleenpolttoa (EGR), hiukkassuodattimia ja muita hallintatekniikoita. Tehostamisen, turboahdusten ja hybridien kautta pyritään parantamaan tehokkuutta; samalla huomioidaan siirtymä kohti vähäpäästöisiä ja uusiutuviin energioihin perustuvia vaihtoehtoja.