Publicerad av Därför avbryts användningen av förbränningsmotorer.
Flera fordonstillverkare går nu ut med att de inte kommer att använda förbränningsmotorer i sina nyproducerade fordon efter år 2030. Vad är det som får tillverkarna att fatta ett så drastiskt beslut? Vad är en förbränningsmotor och vad är nackdelarna med den typen av motor. Här ges vår förklaring av orsaken till besluten från fordonstillverkarna.
Varför förbränningsmotor väljs bort just nu
Två huvudorsaker till att flera av fordonstillverkarna slutar utveckla förbränningsmotor just nu handlar om verkningsgraden och de fyra takterna. Låt oss förklara vidare.
Vad är en förbränningsmotor
Grundfunktionen för förbränningsmotorn är att syre kräver ett större utrymme att vara på när det värms upp (syremolekylen får en större rörelseenergi i högre temperaturer), med den vetskapen har man velat utveckla en maskin (motor) som kan ta tillvara på den rörelseenergin. I en motor vill vi skapa kraft och rörelse som fortplantar sig via motorn och drivlinan till drivhjulen för att driva fordonet framåt. Med den kunskapen om syret leder vi in syre i en sluten cylinder och värmer upp syret så ett tryck bildas som kan trycka ner kolven. Rörelseenergin som bildas går via kolven till vevstaken som får vevaxeln i motorn att snurra. I cylindern värmdes syret upp med hjälp av en förbränning, hur förbränningen startas skiljer sig åt mellan bensin- och dieselmotorn.
Så antänds bränslet i förbränningsmotorn
I en bensinmotor med fyra takter startas förbränningen genom att vi låter kolven åka från sin övre dödpunkt till sin nedre dödpunkt och skapa ett undertryck. Inloppsventilen är öppen i denna första takt (inlopps takten) och syre och bränsle (bensin) kommer in i cylindern. I andra takten (kompressionstakten) är kolven på väg upp, syret och bränslet komprimeras. När syret och bränslet komprimeras ökar värmen men inte tillräckligt för att en förbränning skall starta, därför kommer en gnista från tändstiftet som ger tillräckligt med värme så en förbränning kan starta. Till den tredje takten (arbetstakten) har syret värmts upp, ett högt tryck har bildats ovanför kolven. Trycket pressar ner kolven med stor kraft och skapar en rörelseenergi i vevaxeln. I fjärde takten (utloppstakten) pressas avgaserna ut genom avgasventilen när kolven slungas upp. Efter denna fjärde och sista takt startar processen om igen med den första takten.
Det som skiljer Rudolf Diesels dieselmotor från Nicolaus Ottos bensinmotor är att Rudolf valde att endast komprimera ihop syret i andra takten. Han kunde då plocka bort tändstiftet och tändsystemet från motorn, men i gengäld måste hans motor klara av ett mycket högre tryck i kompressionstakten för att få en självantändning när bränslet (diesel) sprutas in i slutet av takten. Där tändstiftet sitter i en bensinmotor sitter istället en insprutare för bränslet i dieselmotorn.
Endast en takt av fyra tillför kraft
I arbetstakten skapas kraft genom värmeenergin i förbränningen, den kraften skapar rörelseenergi i motorn som når drivhjulen via drivlinan. Detta är enda takten som tillför kraft till drivhjulen, de övriga tre takterna tar energi.
Att endast en takt av tre kan ge kraft till drivhjulen är en klar begränsning med förbränningsmotorn.
Hur används energin i bränslet
Med verkningsgrad menas den energi i bränslet som går till drivhjulen, den största delen av energin går tyvärr förlorad i värmeförluster.
Bensinmotorn har i grunden en verkningsgrad på 36%. Fördelningen av energin är 36% till drivhjulen, 4% i friktionsförluster, 30% ger värmeförluster via avgassystemet och 30% via kylsystemet.
Motsvarande för dieselmotorn är i grunden en verkningsgrad på 43% som då går till drivhjulen, 7% i friktionsförluster, 25% i värmeförluster via avgassystemet och 25% via kylsystemet.
Dieselmotorn har en något högre verkningsgrad än bensinmotorn men ingen av dem kommer över 50%. Dieselmotorn har lägre värmeförluster men lite högre friktionsförlust på grund av högre tryck i cylindern.
Endast 43% av bränslet går till att driva drivhjulen i en dieselmotor, än värre i bensinmotorn där så lite som 36% går till att kunna driva fordonet.
Skulle förbränningsmotorn förbjudas om den uppfanns idag?
Tre av fyra takter tar energi, mer än 50% av bränslet som vi tankar bilen med försvinner i värmeförluster. Avgaserna från förbränningen är klart pådrivande av växthuseffekten.
Om vi hade oändligt med bränsle och inga negativa avgaser från motor, så skulle vi kunna se på motorn på ett helt nytt sätt. Men så är inte fallet, Rudolf Diesel såg faran med förbränningsmotorn och ville med sin dieselmotor öka verkningsgraden och driva den med ett förnyelsebart bränsle. Tyvärr hann Rudolf inte utveckla sin motor så som hans intentioner var från början. Ett antal år efter att han visat upp sin fungerande motor, hittades Rudolf död i engelska kanalen efter att han var på väg till England för att marknadsföra sin dieselmotorn. Det problem Rudolf såg med förbränningsmotorerna redan i slutet av 1800-talet, har tagits på allvar alldeles försent.
Frågan är nu om elmotorn är vår räddning.