Forbrændingsmotoren er en af de vigtigste kraftkilder til biler. Gennem forbrænding af brændstof genereres der her kraft, som er tilgængelig til at drive køretøjet. I denne guidebog får du et omfattende indblik i forbrændingsmotorens teknologi.

Læs mere: Guide: Sådan vedligeholder og beskytter du din bilmotor

Forbrændingsmotorens slagvolumen

Deplacementet (Forskydningen) angiver størrelsen af det volumen, der er resultatet af forbrændingsmotorens individuelle cylindre. Dette volumen beregnes ud fra stemplets arbejdsslag og stemplets tværsnitsareal. I tilfælde af forbrændingsmotorer henviser forskydningen til det volumen, der forskydes af alle stemplernes slag samlet. En motor med en kapacitet på to liter eller 2000 cc kan f.eks. have fire cylindre med en volumen på 500 cc hver. For bilmotorer er slagvolumen en vigtig karakteristisk værdi. Her angiver slagvolumen den mængde antændelig blanding, der kan bruges til at opnå effekt ved hvert stempelslag.

Forholdet mellem slagvolumen og effekt

En motors slagvolumen påvirker dens samlede ydeevne. Ofte er en større slagvolumen ledsaget af en højere effekt. En bil med en større motor har ofte mere motorkraft end den samme model med en mindre motor af samme design. Men mere slagvolumen i liter eller kubikcentimeter betyder ikke nødvendigvis mere effekt i alle tilfælde. Ydeevnen, målt i kilowatt eller hestekræfter, afhænger også af motorteknologien og mange andre faktorer. Hvis motorens slagvolumen er unødvendigt stor, kan brændstofforbruget og udledningen af forurenende stoffer stige. Hvis motorens slagvolumen derimod er for lille, kan det være nødvendigt at øge motorens omdrejningstal for at opnå den nødvendige effekt.

Effekt og drejningsmoment ved forskellige motorhastigheder

En forbrændingsmotors effekt bestemmes af drejningsmomentet og hastigheden. Drejningsmomentet angiver den kraft, der virker på en aksels omdrejningspunkt via en løftestang. Drejningsmomentets værdi angives i newtonmeter. I en bils forbrændingsmotor skal der være et højt drejningsmoment til rådighed over et så bredt hastighedsområde som muligt. Forholdet mellem effekt, hastighed og drejningsmoment kan dog variere afhængigt af motor og motorkonstruktion.

Forholdet mellem hastighed og drejningsmoment

Hvornår en motor når sit maksimale drejningsmoment, afhænger af motorens konstruktion og type. I forbrændingsmotorer nås det maksimale drejningsmoment ofte ved en lavere hastighed end den maksimalt mulige effekt. Moderne dieselmotorer med turboladere når allerede deres maksimale drejningsmoment ved lave motorhastigheder. Disse motorer gør det muligt for bilen at accelerere ubesværet, selv fra et lavt omdrejningstal. Benzinmotorer, især uden turbolader, har derimod brug for et vist omdrejningstal for at opnå et højt drejningsmoment. Her er det maksimale drejningsmoment ofte kun tilgængeligt i det øvre hastighedsområde. Så er det nødvendigt at geare ned for at accelerere bilen kraftigt.

Effekt/vægt-forhold og acceleration

Effekt/vægt-forholdet beskriver forholdet mellem bilens masse og motorens effekt. Dette tal kan give en indikation af bilens accelerationsevne. Motorens effekt alene siger ikke noget om de køreegenskaber, man kan opnå med en bil. En bil kan f.eks. være udstyret med en kraftig motor, men have en høj vægt. I dette tilfælde kan den have et dårligt effekt/vægt-forhold. Det pågældende køretøj har mange kræfter, men på grund af den høje vægt tager det lang tid at accelerere. På den anden side opnår et særligt let køretøj, såsom en sportsvogn, et bedre effekt-til-vægt-forhold med den samme høje motoreffekt. I dag stræber bilproducenterne efter et lavt effekt-til-vægt-forhold med et afbalanceret forhold mellem bilens vægt og motorens effekt.

Acceleration som en funktion af effekt

Bilers accelerationstid fra 0 til 100 km/t angives normalt som en værdi i sekunder. For eksempel accelererer sportsvogne fra stilstand til en hastighed på 100 kilometer i timen på fire sekunder, mens en normal personbil kan være ti sekunder eller mere om at nå 100 kilometer i timen. Ofte accelererer biler med højere motorkraft hurtigere end mindre kraftfulde køretøjer. Når man accelererer fra stilstand, er motorens drejningsmoment vigtigere end den rene motoreffekt. Effekten er til gengæld afgørende for at nå en høj maksimal hastighed. Derudover afhænger køretøjets accelerationsadfærd af andre faktorer, såsom den installerede gearkasse.

Forskellige motordesigns i bilproduktion

Der bruges forskellige typer af motorer i biler. De mest almindelige typer er rækkemotorer, V-motorer og boxermotorer. De forskellige bilmotorer kan variere med hensyn til deres effekt/vægt-forhold, med den fordel, at de har en lav masse og kræver lidt materiale. I denne henseende kan den ofte anvendte rækkemotor score point. Denne type forbrændingsmotor har et kompakt design og en lav motorvægt. I V-motorens tilfælde kræves der mere materiale på grund af designkarakteristika. Men denne type kan også have et godt effekt-til-vægt-forhold med et kort design. I boxermotorer afhænger forholdet mellem effekt og vægt i høj grad af det særlige design og de anvendte materialer.

Forholdet mellem boring og slaglængde

Forholdet mellem cylinderboringen og cylinderens slaglængde påvirker motorens egenskaber. Det påvirker både hastighedsegenskaberne og motorens samlede ydeevne. Forbrændingsmotorer opdeles i motorer med kort slaglængde, motorer med firkantet slaglængde og motorer med lang slaglængde. I de såkaldte korttaktsmotorer er stempelslaget mindre end cylinderboringen. Disse korttaktsmotorer er velegnede til høje motorhastigheder og opnår høj motorydelse med høj gasgennemstrømning på samme tid. I langtaktsmotorer er slaglængden større end boringen. De såkaldte langslagsmotorer udvikler et højt drejningsmoment selv ved lave motoromdrejninger. Hvis slaglængden og cylinderdiameteren er lige store, kaldes motoren en quadrathuber på grund af dens firkantede design.

Motorens kompressionsforhold

Et andet kendetegn ved forbrændingsmotorer er kompressionsforholdet. Det angiver, i hvor høj grad ladningen komprimeres i cylindrene. Effektiviteten og effekten stiger med stigende kompressionsforhold, især i benzinmotorer. Ofte kan man opnå en bedre forbrænding med lavere udledning af forurenende stoffer gennem højere kompression. Det er dog ikke muligt at øge kompressionsforholdet i benzinmotorer i det uendelige. Hvis kompressionsforholdet er for højt, kan blandingen i cylindrene antændes utilsigtet, hvilket resulterer i såkaldt bankning. I dag tillader moderne motorer med direkte indsprøjtning og integrerede bankesensorer dog relativt høje kompressionsforhold.

Motorydelse og variabel ventilstyring

Systemer med variabel ventilstyring gør det muligt at optimere fyldningen af forbrændingskamrene med luft- og brændstofblandingen. Her gør variabel ventilstyring det muligt at ændre ventilløftet eller åbningsvarigheden, selv mens motoren kører. Variabel ventilstyring muliggør optimeret drejningsmoment selv ved lave motoromdrejninger, samtidig med at den høje effektivitet opretholdes. Ved høje motoromdrejninger kan effekten også forbedres. Forbrændingsmotorers udstødningsadfærd forbedres også, når der bruges variabel ventilstyring. Mange motorer med variabel ventilstyring har heller ikke brug for en gasspjældsventil under normal drift.