polttomoottorien

Polttomoottorit ovat koneita, jotka muuntavat polttoaineen kemiallisen energian mekaaniseksi työksi polttoprosessin avulla. Yleensä polttoaine sekoitetaan ilman kanssa tai syötetään suoraan palotilaan, ja palamisen seurauksena syntyvä paine liikuttaa mäntää, joka välittää voiman kampiakseliin.

Yleisimmät rakenteelliset tyypit ovat nelitahtiset ja kaksitahtiset moottorit. Nelitahtisessa moottorissa aineen imeytyminen, puristus, sytytys ja poistuminen tapahtuvat erillisissä vaiheissa; bensiinimoottorit käyttävät yleensä sytytystä (spark-ignition), dieselmoottorit palavat puristuslämmössä (compression-ignition).

Polttoaineet ja sovellukset: yleisimmät polttoaineet ovat bensiini ja dieselöljy, lisäksi kaasut, biopolttoaineet ja LNG. Käyttökohteita ovat henkilö- ja hyötyajoneuvot, moottoripyörät, veneet, lentokoneet sekä generaattorit ja teolliset voimalaitokset.

Teho ja hyötysuhde: polttomoottorien hyötysuhde on rajallinen, sillä suurin osa energiasta häviää lämmöinä. Hyötysuhdetta parannetaan puristusasteen, sekoituksen ja palamisen hallinnalla sekä jäähdytyksellä. Turbo- tai kompressoritekniikka sekä ainutlaatuinen ilman- ja polttoainelaskenta voivat kasvattaa tehoa. Päästöt: hiilamonoksidit (CO), typenoksidit (NOx), hiukkaset ja hiilidioksidi (CO2). Päästöjä vähennetään katalysaattoreilla, EGR:llä (jakautuvaa palamislämpöä ohjaamalla), hiukkassuodattimilla sekä polttoaineen ruiskutuksen ja polttoaineen laadun optimoinnilla.

Historia: kehityksen juuret ovat 1800-luvulla Nikolaus Otton ja Rudolf Dieselin aikana. 20. vuosisadalla kehitys johti nykyisiin tehokkaisiin ja monipuolisiin moottorimalleihin, joita täydennetään jatkuvilla hallinta- ja polttoainejärjestelmien parannuksilla sekä siirtymällä yhä useammin polttomoottorien hybridi- ja biopolttoaine-painotteisiin sovelluksiin.