Silnik spalinowy (ICE)

Silnik spalinowy wytwarza moc mechaniczną poprzez spalanie paliwa wewnątrz własnych komór roboczych, czyli cylindrów, a nie w osobnym palenisku. Sama nazwa odróżnia go od maszyn spalania zewnętrznego, takich jak silnik parowy, w którym paliwo spala się poza cylindrem, aby ogrzać czynnik roboczy. Zapalając mieszankę powietrza i paliwa bezpośrednio w szczelnym cylindrze, silnik wykorzystuje gwałtowne rozprężanie powstałych gorących gazów do natychmiastowego wykonania pracy w zwartej skali, dlatego konstrukcja ta zdominowała transport drogowy na ponad sto lat.

Główny mechanizm zamienia ciśnienie palącego się gazu w ruch obrotowy. Wewnątrz każdego cylindra tłok przesuwa się w górę i w dół, uszczelniony pierścieniami tłokowymi. Gdy ładunek paliwowo-powietrzny ulega zapłonowi, gwałtowny wzrost ciśnienia popycha tłok w dół gładzi, a korbowód przenosi ten liniowy nacisk na wał korbowy, którego mimośrodowe wykorbienia zamieniają ruch posuwisto-zwrotny tłoków w płynne obroty. Te obroty, po przejściu przez koło zamachowe, sprzęgło i skrzynię biegów, ostatecznie napędzają koła. Zawory w głowicy, otwierane i zamykane w odpowiednich chwilach przez wałek rozrządu, wpuszczają świeży ładunek i wypychają zużyte spaliny we właściwym momencie.

Większość silników drogowych pracuje w cyklu czterosuwowym, w którym każdy cylinder wykonuje cztery ruchy tłoka na jeden takt pracy: suw ssania zasysający ładunek, suw sprężania, który go ściska, suw pracy, w którym ładunek spala się i napiera na tłok, oraz suw wydechu usuwający spalone gazy. Ponieważ tylko jeden z czterech suwów wytwarza moc, kilka cylindrów rozmieszcza się tak, by ich zapłony nakładały się na siebie, dając równy strumień momentu obrotowego i charakterystyczną płynność pracy silnika wielocylindrowego.

Dwa dominujące rodzaje paliwa dzielą silniki na dwie rodziny różniące się głównie sposobem zapłonu. Silnik benzynowy miesza paliwo z powietrzem i zapala sprężoną mieszankę świecą zapłonową w precyzyjnie wybranym momencie. Silnik wysokoprężny spręża samo powietrze do znacznie wyższego stopnia, nagrzewając je na tyle, że wtryśnięte paliwo zapala się samoczynnie, dlatego diesle nie potrzebują świecy zapłonowej i zwykle oferują większy moment obrotowy oraz wyższą sprawność. Poza rodzajem paliwa silniki opisuje się pojemnością skokową, czyli łączną objętością wypartą przez cylindry, oraz stopniem sprężania, które silnie kształtują moc i ekonomię, a same jednostki mogą oddychać swobodnie lub być doładowane turbosprężarką bądź kompresorem.

Przez większość historii motoryzacji skrót ICE rzadko był potrzebny, bo niemal każdy samochód taki silnik posiadał. Termin zyskał na znaczeniu dopiero wraz z rozpowszechnieniem napędów elektrycznych i hybrydowych, gdy pojawiła się potrzeba odróżnienia napędu spalającego paliwo od napędu elektrycznego. W tym kontekście ICE jest dziś skrótowym określeniem utrwalonej technologii, cenionej za duży zasięg i szybkie tankowanie, lecz coraz częściej zestawianej z silnikami elektrycznymi pod względem sprawności, lokalnej emisji spalin oraz prostoty mechanicznej.