Polttomoottorissa palavan ilma-polttoaineseoksen aiheuttama paine kohdistaa suoran voiman moottorin osaan (esim. mäntämoottorissa voima kohdistuu männän yläosaan), joka muuttaa kaasunpaineen mekaaniseksi energiaksi (usein pyörivän ulostuloakselin muodossa). Tämä eroaa ulkoisesta polttomoottorista, jossa palaminen tapahtuu erillisessä moottorin osassa, jossa kaasunpaine muutetaan mekaaniseksi energiaksi.
KipinäsytytysmoottoritMuokkaa
Kipinäsytytysmoottoreissa, kuten bensiinimoottoreissa (bensiinimoottoreissa), palotila sijaitsee yleensä sylinterin päässä. Moottorit on usein suunniteltu siten, että palotilan pohja on suunnilleen samassa linjassa moottorilohkon yläreunan kanssa.
Nykyaikaisissa moottoreissa, joissa on yläpuoliset venttiilit tai yläpuolinen nokka-akseli (yläpuoliset nokka-akselit), palotilan pohjana käytetään männän yläreunaa (kun se on lähellä yläkuollutta pistettä). Tämän yläpuolella palotilan sivut ja katto sisältävät imuventtiilit, pakoventtiilit ja sytytystulpan. Näin muodostuu suhteellisen kompakti palotila, jossa ei ole sivulle ulottuvia ulokkeita (eli koko palotila sijaitsee suoraan männän yläpuolella). Palotilan yleiset muodot ovat tyypillisesti yhden tai useamman puolikkaan pallon kaltaisia (kuten hemi-, pent-roof-, kiila- tai munuaiskammiot).
Vanhemmassa flathead-moottorirakenteessa käytetään ”ammeen”-muotoista palotilaa, jossa on pitkulainen muoto, joka sijaitsee sekä männän että venttiileiden yläpuolella (jotka on sijoitettu männän viereen). IOE-moottoreissa yhdistyvät yläpuolisen venttiilin ja flathead-moottorin elementit; imuventtiili sijaitsee polttokammion yläpuolella ja pakoventtiili sen alapuolella.
Polttokammion, imuaukkojen ja pakoventtiilien muoto on avainasemassa tehokkaan palamisen ja tehon maksimoimisen kannalta. Sylinteripäät suunnitellaan usein siten, että saavutetaan tietty ”pyörteisyyskuvio” (kaasuvirtauksen pyörteisyyskomponentti) ja turbulenssi, joka parantaa kaasujen sekoittumista ja lisää niiden virtausnopeutta. Myös männänpään muoto vaikuttaa pyörteen määrään.
Toinen turbulenssia ja polttoaineen ja ilman hyvää sekoittumista edistävä suunnittelutekijä on squish, jossa polttoaineen ja ilman seos ”puristetaan” korkeassa paineessa nousevan männän vaikutuksesta.
Sytytystulpan sijainti on myös tärkeä tekijä, sillä se on liekkirintaman (palavien kaasujen etureuna) alkupiste, joka kulkee alaspäin kohti mäntää. Hyvän suunnittelun tulisi välttää kapeita rakoja, joihin pysähtynyt ”loppukaasu” voi jäädä jumiin, mikä vähentää moottorin tehoa ja johtaa mahdollisesti moottorin koputteluun. Useimmissa moottoreissa käytetään yhtä sytytystulppaa sylinteriä kohden, mutta joissakin (kuten 1986-2009 Alfa Romeo Twin Spark -moottorissa) käytetään kahta sytytystulppaa sylinteriä kohden.
PuristussytytysmoottoritMuokkaa
Puristussytytysmoottorit, kuten dieselmoottorit luokitellaan tyypillisesti joko:
- Suoraruiskutus, jossa polttoaine ruiskutetaan palotilaan. Yleisiä lajikkeita ovat yksikkösuoraruiskutus ja common rail -ruiskutus.
- Epäsuora ruiskutus, jossa polttoaine ruiskutetaan pyörrekammioon tai esipolttokammioon. Polttoaine syttyy, kun se ruiskutetaan tähän kammioon, ja palava ilma-polttoaineseos leviää pääpolttokammioon.
Suoraruiskutusmoottoreilla saavutetaan yleensä parempi polttoainetaloudellisuus, mutta epäsuoraruiskutusmoottoreissa voidaan käyttää heikompaa polttoainelaatua.
Harry Ricardo oli merkittävä kehittäessään dieselmoottoreiden polttokammioita, joista tunnetuin on Ricardo-Comet-polttomoottori (Ricardo-Comet).
KaasuturbiiniTiedostoa muokataan
Jatkuvatoimisessa järjestelmässä, esimerkiksi suihkumoottorin polttimossa, painetta säädellään ja palaminen aiheuttaa tilavuuden kasvua. Kaasuturbiineissa ja suihkumoottoreissa (mukaan lukien ramjetit ja scramjetit) olevaa polttokammiota kutsutaan polttimoksi.
Polttimoon syötetään korkeapaineista ilmaa kompressiojärjestelmästä, siihen lisätään polttoainetta ja poltetaan seos, ja se syöttää kuuman, korkeapaineisen pakokaasun moottorin turbiinikomponentteihin tai pakosuuttimesta ulos.
Polttimoita on olemassa erityyppisiä, pääasiallisesti:
- Kanisterityyppi: Purkkipolttimet ovat itsenäisiä sylinterimäisiä polttokammioita. Kullakin ”tölkillä” on oma polttoainesuuttimensa, vuorauksensa, väliyhteensä ja kotelonsa. Kukin ”tölkki” saa ilmalähteen yksittäisestä aukosta.
- Kanisterityyppi: Kuten tölkkityyppisissä polttimoissa, myös tölkkirengasmaisissa polttimoissa on erilliset palamisalueet erillisissä vuorauksissa, joissa on omat polttoainesuuttimet. Toisin kuin tölkkipolttimessa, kaikilla palamisvyöhykkeillä on yhteinen ilmakotelo.
- Rengasmainen tyyppi: Rengasmaisissa polttimissa ei ole erillisiä palamisvyöhykkeitä, vaan niissä on vain yhtenäinen vuori ja kotelo renkaassa (rengas).
Rakettimoottori Muokkaa
Jos kaasun nopeus muuttuu, syntyy työntövoimaa, kuten rakettimoottorin suuttimessa.