Verbrandingsmotor

De inlaatslag van een viertaktmotor
(een type verbrandingsmotor).

In verbrandingsmotoren oftewel explosiemotoren komt door verbranding van een brandstof energie vrij in de vorm van hoge druk en temperatuur. De drukverhoging wordt veroorzaakt door temperatuurstijging en een toename van de hoeveelheid moleculen na de verbranding. De hoge druk en temperatuur veroorzaken een uitzetting van het gas die mogelijk wordt gemaakt door een bewegend onderdeel of een opening.

Bij een conventionele verbrandingsmotor gebeurt dat door uitoefenen van een druk op een zuiger of schoepen. Bij een straalmotor zorgt de drukopbouw voor de uitstroming van een massa gassen. De druk die de verbrandingsprodukten uitoefenen op de behuizing van de motor stuwt deze voort.

Brandstoffen

De meest gebruikte brandstoffen zijn aardoliederivaten: benzine, diesel(olie), zware stookolie, LPG, ethylalcohol. Vanwege de toenemende uitstoot van broeikasgassen door het wegverkeer wordt op kleine schaal geëxperimenteerd met alternatieve brandstoffen die niet van aardolie afkomstig zijn, zoals bio-ethanol, biodiesel, puur plantaardige olie, aardgas (CNG), HCNG, biogas en waterstof. Brandstoffen tankt men in een tankstation.

Soorten verbrandingsmotoren

Zuigermotor

Zie zuigermotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

In zuigermotoren vindt de verbranding plaats in een cilinder met een zekere cilinderinhoud waarin zich een zuiger heen en weer beweegt. Op deze zuiger zitten zuigerveren. Een brandstofmengsel wordt in de cilinder gebracht, in de zuigerstand met het kleinste volume ontstoken, en draagt dan de door de verbranding opgewekte energie op de zuiger over die zich met kracht uit de cilinder wil bewegen. Deze kracht en lineaire beweging wordt meestal overgebracht op een ronddraaiende krukas.

Viertaktmotor

Zie viertaktmotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

In viertaktmotoren, ook wel vierslagmotor genoemd, wordt een verbrandingscyclus afgewisseld met een reinigings- of spoelcyclus waarin de afgewerkte gassen uit de cilinder worden geperst; De verbrandingscyclus bestaat uit:

1. een inlaatslag waarbij de inlaatklep opengaat, de zuiger naar beneden gaat en er vers mengsel, lucht-brandstof, (of lucht in het geval van een dieselmotor) de cilinder in wordt gezogen. Het vullen van de cilinder kan met behulp van onderdruk (atmosferische motor) of met overdruk (geblazen motor).
2. een compressieslag waarbij in- en uitlaatklep dichtgaan, de zuiger naar boven komt, het mengsel (of de lucht in het geval van een dieselmotor) wordt gecomprimeerd en de verbranding wordt ingeleid.
3. een arbeidsslag waarbij de kleppen dicht blijven, hoge druk ontstaat door de verbranding zodat de zuiger naar beneden wordt gedrukt en er vermogen wordt afgegeven aan de krukas. Bij een mengselmotoren wordt het mengsel ontstoken door een bougie. Bij een dieselmotor wordt de diesel ingespoten wanneer de zuiger bijna op haar hoogste punt staat & de warmte (+/-350°) die door de druk is opgebouwd zal het mengsel laten ontbranden.
4. een uitlaatslag waarbij de uitlaatklep open gaat, de uitlaatgassen uit de cilinder worden gedreven en de uitlaatklep weer dichtgaat en de inlaatklep opengaat.

Tweetaktmotor

Zie tweetaktmotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

In tweetaktmotoren, ook wel tweeslagmotoren genoemd, is er iedere omwenteling een arbeidsslag en een slag waarbij er gespoeld wordt. Tijdens het spoelen verdringt het binnenstromende verse mengsel de afgewerkte gassen.

Omdat de tweetaktmotor iedere omwenteling een arbeidsslag maakt, is het geproduceerde geluid (lawaai) en vermogen in theorie twee keer groter dan een viertaktmotor met hetzelfde toerental en dezelfde cilinderinhoud. Door de slechtere spoeling is dit in de praktijk echter niet het geval.

Dieselmotor en mengselmotor

Zie dieselmotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Zie mengselmotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Dieselmotoren zijn cilinderverbrandingsmotoren waarbij het mengsel spontaan ontbrandt door de warmte die door de compressie van de lucht wordt opgewekt. In mengselmotoren vindt de ontsteking plaats door een vonk in de bougies, opgewekt door inductie.

De brandstof kan in de cilinder worden gebracht door menging vooraf met de verbrandingslucht in een carburateur of door brandstofinjectie in het inlaatspruitstuk of, bij dieselmotoren, in de al gecomprimeerde lucht in de cilinder worden ingespoten.

Motoren met roterende zuiger

Zie wankelmotor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Bestand:Wankel-1.jpg

Wankelmotor

In de Wankelmotor hebben de verbrandingskamers een niet-cilindrische vorm: de motor bestaat uit een om een as draaiende excentische rotor met een min of meer driehoekige dwarse doorsnede in een trommel. Bij rotatie veranderen de drie kamers van grootte. In de open ruimten tussen de zijden van de driehoek en de trommel wordt een brandstof/luchtmengsel gebracht, samengeperst en tot ontploffing gebracht waardoor de driehoek gaat draaien.

Het grote voordeel van een Wankelmotor ten opzichte van een Ottomotor is het kleine aantal bewegende onderdelen.

Turbine

Zie turbine voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

In een turbine wordt opgewekte druk in mechanische energie omgezet door het medium (gas of vloeistof) langs turbineschoepen te laten stromen.

Straalaandrijving

De raketmotor, tenslotte, krijgt zijn voortstuwing door straalaandrijving waarbij de brandstof in de raket aanwezig is en geen zuurstof van buitenaf nodig is voor de verbranding. Er zijn vaste brandstofraketten en vloeibare brandstofraketten waarbij de benodigde zuurstof in vloeibare vorm in een tank wordt meegenomen. Door de reactiekracht bij het uitwerpen van massa met grote snelheid beweegt de raket zich in de tegenovergestelde richting.

Bijzondere gevallen

Bijzondere gevallen zijn voorts de stirlingmotor en de stoommachine die wel warmte-energie omzetten in bewegingsenergie maar die dit doen door uitwendige verbranding en daarom niet tot de inwendige verbrandingsmotoren worden gerekend.

Geschiedenis

In 1862 bouwde Etienne Lenoir zijn hippomobile, voorzien van een met waterstofgas aangedreven verbrandingsmotor. Pas toen de Duitser Nikolaus Otto in 1878 verbeteringen aanbracht werd de gasmotor van Lenoir een commercieel succes. De finishing touch werd geleverd door Gottlieb Daimler met zijn patent op de eerste succesvolle hoge-snelheidverbrandingsmotor (1885). De grootste verbeteringen aan de zware-oliemotor zijn gedaan door de Duitser Rudolf Diesel die zijn eerste patenten nam in 1892. Tegen het einde van de negentiende eeuw was de verbrandingsmotor de grote concurrent van de stoommachine in industrie en transport.

Zie ook

• Isaac de Rivaz
• Samuel Brown

  Zie ook de categorie met mediabestanden in verband met Internal combustion engine op Wikimedia Commons.

Motoren