мини|400п|десно|Četvorotaktni ciklus SUS motora: 1-usisavanje gorive smeše, 2-kompresija, 3-sagorevanje gorive smeše pokreće klip, 4-izbacivanje produkata sagorevanja

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS motori) su toplotni motori kod kojih produkti sagorevanja (koji su višeg energetskog potencijala, nastalog oslobađanjem toplote), svojim direktnim dejstvom vrše mehanički rad.

Pojam motor s unutrašnjim sagorevanjem obično se odnosi na SUS-motore kod kojih se proces sagorevanja obavlja s prekidima. Osim ovih, postoje i motori s unutrašnjim sagorijevanjem kod kojih se proces sagorevanja obavlja kontinuirano i takvi motori su gasne turbine, mlazni motori (reaktivni motori) i većina raketnih motora. Vatreno oružje je isto tako forma mašine sa unutrašnjim sagorevanjem. Ovi SUS-motori s kontinuiranim procesom sagorevanja rade na istom principu kao i prethodno opisani.

Primena Motor s unutrašnjim sagorevanjem najčešće se koristi za pogon automobila, građevinskih, poljoprivrednih i prenosnih mašina i najveći broj vozila. Najveća prednost ovih izvora energije jeste relativno dobar odnos težine i snage motora. Generalno koristeći fosilna goriva, ovi motori su našli široku primenu kod gotovo svih vozila (automobili, kamioni, motorcikli, brodovi i neki tipovi aviona i lokomotiva). U slučajevima gde je potrebna velika snaga uz malu težinu motora koriste se gasne turbine. Takve primene se nalaze kod aviona, helikoptera, velikih brodova i slično.

Radni ciklus Svaki SUS motor u toku svog rada mora obaviti osnovna 4 procesa: usisavanje, sabijanje (kompresija), sagorevanje, odnosno širenje (ekspanzija) i izduvavanje.

Razlike između tipova SUS motora su u vremenu, mestu i načinu vršenja ovih procesa. Neki motori vrše sve procese u isto vreme, ali na različitim mestima u motoru (npr. mlazni motor), a neki vrše procese na istom mestu, ali u različito vreme (npr. klipni Oto i Dizel motori).

1. Usisavanje Prvi proces u toku rada SUS motora je usisavanje. U ovom procesu se smeša vazduha i goriva usisava u motor (kod motora sa spoljašnjim obrazovanjem smeše, npr. Oto motor sa karburatorom) ili se usisava samo vazduh, a gorivo se ubrizgava pod pritiskom (Oto motor sa direktnim ubrizgavanjem). Kod nekih motora se gorivo ubrizgava tek u procesu kompresije (Dizel motor). Zadatak procesa usisavanja jeste da motor obezbedi smešu goriva ili samo vazduh za kasnije sagorevanje.I taj se proces ponavlja nakon posljednjeg procesa tj.izduva.

2. Sabijanje Proces kompresije je vrlo bitan, jer se u njemu obezbeđuju uslovi za sagorevanje. U ovom procesu motor sabija usisanu smešu, ili samo vazduh, povećavajući joj pritisak i temperaturu. Veći pritisak omogućava brže i eksplozivnije sagorevanje, jer su molekuli kiseonika iz vazduha i goriva zbijeni i gorivo mnogo brže "pohvata" molekule kiseonika, brže reaguje sa njima pri sagorevanju. Kod Dizel motora, pri kraju sabijanja se ubrizgava gorivo i obrazuje smešu. Takt br. 2 na animaciji je proces sabijanja.

3. Sagorevanje, širenje (ekspanzija) U procesu sagorevanja smeša goriva i vazduha se pali i sagoreva oslobađajući ogromnu količinu energije. Gasovi nastali kao proizvod sagorevanja su pod znatno većim pritiskom i temperaturom nego smeša i imaju ogromnu potencijalnu energiju. Način paljenja i sagorevanja se razlikuje među vrstama motora. Prvi trenuci takta br. 3 na animaciji (bljesak) odgovaraju procesu sagorevanja.

Ekspanzija je proces koji daje snagu motoru, tj. vrši koristan mehanički rad. Svi ostali procesi postoje samo da bi stvorili uslove za ovaj proces. U ovom procesu sagoreli gasovi sa ogromnom potencijalnom energijom se šire, potiskujući klip u klipnom motoru, rotor u vankel motoru, turbinu u elisnom mlaznom motoru ili stvarajući direktan potisak u potisnom mlaznom motoru; vršeći mehanički rad. Ovom procesu odgovara veći deo 3. takta animacije (onaj posle bljeska).

4. Izduvavanje Kad sagoreli gasovi svoju potencijalnu energiju pretvore u mehanički rad, postaju beskorisni. Proces izduvavanja je zadužen da beskorisne gasove izbaci u atmosferu. Takt br. 4 animacije je proces izduvavanja.

Kod klipnih motora, zbog brzine odvijanja ovih procesa i inercije gasova, često se 2 procesa vrše u isto vreme (sledeći počne pre nego što se prethodni završio). Npr. proces sagorevanja kod četvorotaktnih Oto i Dizel motora se često "preklapa" sa procesima sabijanja i širenja.

Podela

Dele se na: klipne (motori promenljive zapremine): rotacioni, tj. sa obrtnim klipovima (vankelov motor); translatorni (linijski), tj. sa oscilujućim klipovima. U užem smislu, naziv klipni motori označava ove motore, a koristi se i naziv "klasični" klipni motori. U ovu grupu spadaju oto motori i dizel motori, a mogu biti dvotaktni i četvorotaktni. strujne (gasna turbina, mlazni i raketni motori);

Podela po taktnosti Dvotaktni motori

Princip rada dvotaktnog motora je jednostavan. Dvotaktni motor ima dva takta. Prvi takt sadrži usisavanje i komprimovanje vazduha, dok je drugi takt radni, odnosno sadrži ekspanziju i izbacivanje sagorelih gasova. Kretanjem klipa iz donje mrtve tačke (u daljnjem tekstu DMT) započinje prvi takt. Na donjem delu zida cilindra nalaze se usisni kanali za usisavanje svežeg vazduha koji potiskuje punjač. Prolaskom klipa iznad usisnih kanala prestaje dotok svežeg vazduha i počinje komprimovanje vazduha. Klip se kreće prema gornjoj mrtvoj tački (u daljnjem tekstu GMT). Kad klip stigne u GMT, započinje radni takt. Međutim, ubrizgavanje goriva započinje nekoliko stepeni pre GMT-a. Ubrizgavanjem goriva u prostor cilindra ono se samozapaljuje zbog visoke temperature komprimiranog zraka i fino raspršenog goriva. Gorivo se ubrizgava pod pritiskom od oko 150 bara. Nakon ekspanzije klip se kreće prema DMT-u i okreće vratilo na koje je spojen. Izbacivanje sagorelih gasova počinje kad klip svojim kretanjem prema DMT-u otvori izduvne kanale na zidu cilindra, koji su smešteni iznad usisnih kanala tako da većina izgorele smese iziđe van prostora cilindra, tako da, kad klip otvori usisne kanale, sveži vazduh pomogne ispiranju cilindra od izgorele smese. Dolaskom klipa u DMT završava se radni takt i počinje prvi.

Gornji opis je opis dvotaktnog dizelskog motora, a kod benzinskih motora postoji nekoliko razlika. U cilindar se ubacuje smesa vazduha i goriva, koja se pritiska, a zatim se, nekoliko stupnjeva pre GMT-a, pali iskrom iz svećice.

Četvorotaktni motori

Princip rada četvorotaktnih motora malo je složeniji od rada dvotaktnog motora. Prvi takt je usisavanje gorive smese ili vazduha. Kretnjom klipa iz GMT-a prema DMT-u otvara se usisni ventil, koji se zatvara nešto pre dolaska klipa u DMT. Sledi drugi takt ili komprimiranje smese (vazduha). Kretnjom klipa iz DMT-a prema GMT-u klip komprimuje smesu (vazduh), koja se pali nekoliko stupnjeva pre GMT-a. Kod benzinskih motora svećica pali smesu vazduha i benzina, a kod dizelskih motora gorivo se ubrizgava u cilindar u kojem je sabijeni vazduh visoke temperature i ono se samozapaljuje. Treći takt je ekspanzija, koja je radni takt. Klip se kreće iz GMT-a prema DMT-u eksplozijom nastalom zapaljivanjem smese. Nešto pre DMT-a otvara se izduvni ventil i klip svojim kretanjem prema GMT-u istiskuje izgorelu smesu izvan cilindra. Nešto pre GMT-a otvara se usisni ventil, koji dodatno pospešuje ispiranje cilindra. Dolaskom klipa u GMT zatvara se izduvni ventil i završava izduvni takt te proces počinje ispočetka.

Podela po vrsti izrade Redni motori

Redni motori su motori s unutrašnjim sagorevanjem u kojima su dva ili više cilindara (najčešće 4) postavljeni u jednom redu.

V-motor Proizvode se sa 2, 4, 6, 8, 10 ili 12 cilindara (paran broj cilindara od 2 naviše). Postavljaju se pod uglom od maksimalno 90 stepeni, čime se štedi na veličini motora.

Bokserski motor Bokserski motor je motor s unutrašnjim sagorevanjem kod kojeg su cilindri smešteni jedan nasuprot drugog u jednoj horizontalnoj ravni (pod uglom od 180°). Obično imaju paran broj cilindara: 2, 4 ili 6. Prvi i najpoznatiji proizvođač je Porše, koji je prvi konstruirao i upotrebio ovaj motor u svojim automobilima nedugo nakon Drugog svetskog rata (1946).

U brodskoj primeni, tj. za velike motore izrađivao se Doksford motor.

VR-motori Kombinacija rednog i V-motora

Zvezdasti motor

Zvezdasti motori su motori s unutrašnjim sagorevanjem kod kojih su cilindri raspoređeni zvezdasto s radilicom u sredini. Osnovna primena im je u avijaciji, a ponekad su se ugrađivali i u tenkove. Specifičnost rasporeda cilindara omogućuje vrlo efikasno hlađenje zračnom strujom, pa samim tim kod upotrebe u avionima nije potreban nikakav dodatni sistem hlađenja te se tako ostvaruje i ušteda na težini. Sledeća ušteda na težini jest i u obliku izlaznog vratila – radilice, koja je izvedena sa samo jednim koljenom, za razliku od svih ostalih konstrukcija, gde je potrebno po jedno koleno za svaki cilindar kod rednih ili po jedno koleno za svaki par cilindara kod V-motora.

Klipni SUS motori

Klipni motori sa unutrašnjim sagorevanjem su motori koji se koriste na današnjim automobilima. Osim na motornim vozilima (putničkim automobilima, kamionima, motociklima), radnim mašinama (traktorima, kombajnima i dr.) i mehanizaciji uopšte, koriste se i na brodovima (veliki, sporohodni dizel motori), čamcima, a u manjoj meri i za pogon lokomotiva i letelica. Procenjuje se da se u ovim motorima potroši preko 25% ukupne svetske potrošnje energije (industrija, transport, grejanje, ...). U drumskom transportu troše skoro 99% energije, u vodenom preko 75%, dok u železničkom i vazdušnom i manje od 10%. Ovi motori ostvaruju mehanički rad na račun potencijalne energije produkata sagorevanja.

Kod motornih vozila se u ogromnoj većini koriste "klasični" klipni motori (tj. oto i dizel motori), mada stalno ima pokušaja za uvođenje vankelovog motora. Postoje i pokušaji ugradnje gasne turbine (američki tenk M1 Abrams ima ovakav pogon), ali to je izvodljivo samo kod teških vozila. U poslednje vreme prisutni su u hibridni pogon, pa i električni.

Automobilski motori kao gorivo koriste (motorni) benzin, dizel gorivo ili tečni naftni gas - TNG (tzv. plin), eventualno Komprimovani prirodni gas - KPG. Zbog nedostatka nafte kao osnovne sirovine, automobilska industrija pokušava da nađe alternativnu vrstu goriva.

„Klasični“ klipni SUS motori мини|400п|десно|5-cilindarski klipni SUS motor sa radijalnim rasporedom cilindara (tj. "zvezdasti" motor)

Među klipnim SUS motorima apsolutnu dominaciju u primeni imaju translatorni (linijski) klipni motori sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS), tj. "klasični" klipni SUS motori. Tu spadaju oto (Nikolas Oto) - nazivani još i benzinski motori i dizel motori (Rudolf Diesel). Oni se međusobno razlikuju po termodinamičkom ciklusu po kojim rade (i po kojima su i dobili imena), iz čega proizilazi i principijelna razlika u vrstama goriva koje koriste: oto motori koriste motorne benzine, ali i alternativna goriva, kao što su TNG, KPG i TPG, alkoholna goriva, eventualno i biogas, dok dizel motori koriste dizel gorivo i biodizel, eventualno delimično i KPG i TPG. I jedni i drugi mogu biti dvotaktni ili četvorotaktni. Ostale razlike su sledeće: Oto motori: nakon sabijanja smeše goriva i vazduha, do njenog upaljenja dolazi varnicom, koja nastaje na svećici. Nema eksplozije, sagorevanje se vrši po slojevima. Smeša se kod starijih modela motora formirala u karburatoru, a danas ubrizgavanjem goriva ("injection motori"), bilo ispred cilindra (jedna ili više brizgaljki), bilo direktno u cilindar (što je retko). Za čišćenje njihovih izduvnih gasova koristi se "katalizator".