Stempelmotor

En stempelmotor er en veldig utbredt type motor. I dag er de mest vanlige variantene bensinmotoren og dieselmotoren som drives av henholdsvis bensin og diesel. Disse motorene kommer i mange varianter, og er mest brukt i biler, båter og andre kjøretøy.

Prinsipp

Prinsippet for en stempelmotor er at et stempel som beveger seg fritt i en sylinder blir koblet til et svinghjul eller veivaksel på en slik måte at den roterer dersom stempelet beveger seg opp og ned. Man bruker så det roterende svinghjulet eller veivakselen til å utføre et arbeid.

For å sette stempelet i bevegelse setter man det under trykk. Det er flere måter å gjennomføre dette på, i dampmaskinen og lignende motortyper benytter man seg av et konstant, eksternt trykk som periodevis blir overført til hver sin side av et enkelt stempel, eller mellom to stempeler der det ene stempelet står øverst når det andre står nederst i sylinderen. I stempelmotorer med internt trykk utføres det periodevis en forbrenning i sylinderen som øker temperaturen og derav også trykket. Stempelmotorer som bruker internt trykk er former for interne forbrenningsmotorer.

Firetaktsmotoren

Firetaktsmotoren eller Otto-motoren er i dag den mest brukte stempelmotoren. Både bensinmotoren og dieselmotoren kan operere etter firetaksprinsippet. Her brukes ventiler i den øverste delen av sylinderen til å slippe inn drivstoff og slippe ut avgasser. Bakgrunnen for navnet er at en syklus består av fire takter eller slag; innsugstakt, kompresjonstakt, forbrenningstakt og utblåsningstakt. I motsetning til i totaktsmotoren utføres det en forbrenning bare for hver annen gang stempelet beveger seg nedover i sylinderen.

Kompresjon

For å få en bedre virkningsgrad i interntrykksmotorer komprimeres drivstoffet i sylinderen før det antennes. Kompresjonsforholdet er forholdet mellom lufttrykket utenfor motoren og trykket i sylinderen når stempelet er i sin høyeste posisjon. Selv om høyere kompresjonsforhold øker virkningsgraden, fører for høyt trykk i bensinmotorer til at temperaturen blir så høy at drivstoffet selvantenner før tennpluggen tenner. Dette fører til motorbank, og er skadelig for motoren. I dieselmotorer blir det kun sluppet inn luft i sylinderen, og deretter sprøytet inn drivstoff når stempelet er i den posisjonen hvor tennpluggen vanligvis ville tent, slik at dieselen selvantenner. Derfor kan dieselmotoren ha høyere kompresjonsforhold enn en bensinmotor, og har derav høyere virkningsgrad.

Historie

Den første kjente stempelmotoren var dampmaskinen, som ble patentert i 1769 av James Watt. Senere begynte man å eksperimentere med andre måter å øke trykket i sylindrene på. I 1860 lagde belgiske Jean Joseph Etienne Lenoir den første gassdrevne forbrenningsmotoren, ikke ulik James Watts dampmaskin av utseende.

Den første firetaktsmotoren ble utviklet av tyskeren Nikolaus Otto i 1870-årene. Dette var den første kjente stempelmotoren med intern kompresjon i sylinderen(e). Tidligere hadde man hatt jevnt trykk i hele systemet. Denne motoren er forgjengeren til dagens firetaktsmotor.

Flersylindrede motorer

De fleste store stempelmotorer har flere enn en sylinder. Avhengig av sylindernes plassering i forhold til hverandre betegnes de som rekkemotor, V-motor, boksermotor, stjernemotor eller den noe uvanlige dobbeltvirkende stempelmotor.

I biler er det mest utbredt å benytte en firesylindret rekkemotor.