Den ödmjuka bilmotorn fungerar genom en termodynamisk princip som kallas Otto-cykeln. Uppkallad efter den tyske ingenjören Nicolaus Otto, innebär processen att komprimera bränsle för att förvandla det till gas som producerar kraft för att vrida en mekanism. Ottos arbete hade varit avgörande för att bygga de första bilarna i slutet av 1800-talet – och är fortfarande viktigt nu.
Under åren har bilindustrin kommit med olika layouter för att optimera bränsleanvändning och prestanda. Vissa arrangerar kolvarna i olika konfigurationer, medan andra lägger till fler kolvar för att öka kraften. Att veta vilken typ av motor en viss bilmodell använder avgör vilken typ av reparation och underhåll som krävs.
Det första steget i varje reparations- eller underhållsarbete innebär att veta vilken typ av bränsle motorn körs på. Fram till slutet av 1990-talet hade fordon antingen en bensin- eller dieselmotor under huven. De kan se likadana ut utanför, men de är olika i sättet de fungerar.
En av dessa skillnader är termisk effektivitet, som avgör hur mycket värme som får arbeta. Även om bensin och diesel kommer från samma råolja, är den senare tätare och innehåller 15 % mer energi. Sådan densitet leder till mer kraft vid förbränning, cirka 40 % effektivare när det gäller att omvandla bränsle till mekanisk energi. Dieselmotorer behöver vanligtvis inte tändstift för tändning, utan förlitar sig på kompression istället (även om de accepterar glödstift för drift under kalla förhållanden).
Men diesel brinner inte lika rent som bensin på grund av den senares höga flyktighetspunkt och låga flampunkt. Bensinmotorer förbränner nästan varje batch bränsle varje cykel, vilket minskar belastningen på katalysatorn. Som ett resultat av denna rena förbränning har bensinmotorer fördelen av låg kostnad och enkel reparation och underhåll.
Hybridmotorer ger två framdrivningskällor:en bensin- eller dieselmotor och en elmotor. Motorn tar fortfarande rollen som att köra bilen under långa resor, men elmotorn levererar energi för specifika uppgifter som att starta bilen. Eftersom hybridmotorer är en relativt ny teknik, funderar branschen fortfarande på det mest effektiva sättet att fixa och underhålla dem.
Den genomsnittliga bilägaren eller köparen skulle inte kunna se skillnaden på vilken bil som kör vilken. Det är därför de ber om hjälp från experter när de surfar i fordon eller ta med sina bilar till en verkstad.
Nästa är cylinderlayouten. Detta kan påverka specifika egenskaper som fordonets vikt, typen av vevar, avfyrningssekvens och motorblocksdesign.
Den mest utbredda är den inline- eller raka konfigurationen, som finns i standardbilar, kompaktbilar och halvkombi. Cylindrarna är vinkelräta mot fordonet, placerade sida vid sida. För att balansera ut krafterna som genereras av förbränning, eldar cylindrarna i par, med början i de två inre cylindrarna. Med en högre tyngdpunkt ger inlinemotorer stabilitet vid körning.
V-typlayouten har cylindrar arrangerade i två motsatta banker, inställda i en vinkel mellan 60o (V6 och V8) och 90o (V8). Detta arrangemang avbryter varje kolvs upp-och-nerrörelse, vilket ger den stabilitet. De extra cylindrarna ger mer prestanda, men facket måste vara tillräckligt rymligt för att rymma dem. V-motorer är vanligare i prestandabilar och stora dieselfordon som stadsjeepar och lastbilar.
Boxer- eller plattkonfigurationen är den minst utbredda av de tre, endast byggd av utvalda tillverkare. Cylinderlayouten är på hela 180o, vilket balanserar krafterna då dess låga tyngdpunkt fördelar sin vikt jämnt. Deras sällsynthet i branschen beror på dess intrikata design; inte alla reservdelar fungerar bra med den här konfigurationen, vilket gör reparations- eller underhållsarbeten jobbigt.
Visste du att Guinness världsrekord för flest antal cylindrar i ett gatulagligt fordon är 48? Naturligtvis gränsar detta fordon till opraktiskhet, eftersom det är så stort att det behöver en annan motor för att starta det.
Före eran med turboladdare och bränsleinsprutningssystem bestämde antalet cylindrar motorns totala effekt. Det gör de fortfarande idag, men inte lika mycket, eftersom även en turbo-fyramotor kan driva en pickup . Istället avgör denna aspekt av motordesign motorns effektivitet, bränsleekonomi och enkel underhåll och reparation.
Utan turbo erbjuder den fyrcylindriga uppsättningen en balans mellan bränsleeffektivitet och prestanda. När de är konfigurerade inline kommer dessa cylindrar inte att generera lika mycket ljud som andra motorer, vilket gör dem till det främsta valet för en genomsnittlig familjebil. Eftersom inline-fyror är en krona ett dussin, är det enkelt att underhålla och reparera dem.
Sex- och åttacylindriga uppställningar kräver V-typkonfiguration (även om flera tillverkare är kända för att ha byggt inline). Som tidigare nämnts ger motorn stabilitet genom att arrangera cylindrarna i optimal vinkel. Även motorer med över åtta cylindrar, som V12 och V16, är fortfarande konfigurerade på detta sätt.
Vissa kompakta bilmodeller har bara två eller tre cylindrar under huven, på grund av sin lilla storlek. Turboladdare och bränsleinsprutning gör att deras motorer ger nästan samma prestanda som inline-fyror men använder mindre bränsle. Den trecylindriga uppställningen lider dock av skramlande på grund av vridmomentobalans. Som sådan bygger tillverkare ofta motorer med ett jämnt antal cylindrar.
Massproduktionsfordon har sina motorer framme av flera goda skäl, den viktigaste är att de är framhjulsdrivna (FWD) fordon. Motorns vikt ger stabilitet vid acceleration. FWD-system gör dock att bilen är benägen att understyra och förlorar greppet när vikten växlar till bakhjulen.
Mellan- och bakmotorer är vanligare i prestandafordon och superbilar, eftersom de har bakhjulsdrivna (RWD) system. RWD-fordon är otroliga racerbilar eftersom dragkraften kommer från bakaxeln, vilket resulterar i högre acceleration. Men precis som FWD-bilar är benägna att understyra, är RWD-bilar benägna att överstyra.
Det är fascinerande att se hur långt motorn har utvecklats, som nu kommer i en mängd olika konstruktioner. Det visar att biltillverkarna fortsätter att förbättra sitt hantverk och hittar sätt att få ut det mesta av varje droppe bränsle som förbrukas. Med tanke på branschens tekniska färdplan kommer det inte som en överraskning om framtida motorer kommer att ha en inline-åtta eller V24.
