Förbränningsmotor (ICE)

En förbränningsmotor skapar mekanisk effekt genom att förbränna bränsle inuti sina egna arbetsrum, cylindrarna, i stället för i en separat eldstad. Namnet skiljer den från maskiner med yttre förbränning som ångmaskinen, där bränsle förbränns utanför cylindern för att värma ett arbetsmedium. Genom att antända en bland­ning av luft och bränsle direkt inuti en tätad cylinder utnyttjar motorn de heta gasernas snabba expansion för att uträtta arbete omedelbart och i kompakt skala, vilket är skälet till att denna konstruktion kom att dominera vägtransporten i över ett sekel.

Grundmekanismen omvandlar den brinnande gasens tryck till roterande rörelse. Inuti varje cylinder glider en kolv upp och ner, tätad av kolvringar. När bränsle-luftladdningen antänds driver den kraftiga tryckstegringen ner kolven i sitt lopp, och en vevstake överför den linjära kraften till en vevaxel, vars förskjutna vevtappar förvandlar kolvarnas tryck och drag till jämn rotation. Den rotationen driver till slut hjulen efter att ha passerat svänghjul, koppling och växellåda. Ventiler i topplocket, öppnade och stängda i takt av kamaxeln, släpper in färsk laddning och stöter ut de förbrukade avgaserna på rätt ögonblick.

De flesta vägmotorer arbetar enligt fyrtaktsprincipen, där varje cylinder fullbordar fyra kolvslag för varje effektpuls: ett insugsslag som drar in laddningen, ett kompressionsslag som pressar samman den, ett arbetsslag där den förbränns och trycker ner kolven, och ett avgasslag som rensar ut den brända gasen. Eftersom bara ett av de fyra slagen ger effekt arrangeras flera cylindrar så att deras tändning överlappar, vilket ger ett jämnt flöde av vridmoment och den karakteristiska mjukhet som utmärker en flercylindrig motor.

De två dominerande bränslena delar in motorerna i två familjer som främst skiljer sig åt i hur de tänder. En bensinmotor blandar bränsle och luft och antänder den komprimerade blandningen med ett tändstift vid ett exakt ögonblick. En dieselmotor komprimerar enbart luft till ett långt högre förhållande och hettar upp den tillräckligt för att insprutat bränsle ska självantända, vilket är skälet till att dieslar inte behöver något tändstift och tenderar att ge större vridmoment och bättre verkningsgrad. Utöver bränslet beskrivs motorer genom sin slagvolym — cylindrarnas sammanlagda svepta volym — och sitt kompressionsförhållande, som båda starkt formar effekt och förbrukning, och de kan andas fritt eller matas med övertryck av en turbo eller kompressor.

Under större delen av bilismens historia behövdes förkortningen ICE sällan, eftersom nästan varje bil hade en. Begreppet har fått fäste först i takt med att rena elbilar och hybriddrivlinor spridit sig, vilket skapat ett behov av att skilja bränsledriven kraft från eldrift. I det sammanhanget står ICE i dag som en kortform för den etablerade tekniken, uppskattad för sin långa räckvidd och snabba tankning men allt oftare vägd mot elmotorer när det gäller verkningsgrad, lokala utsläpp och mekanisk enkelhet.