Bilmotorens utvikling: Fra forgasser til elektrisk

Karl Friedrich Benz introduserte verdens første kjøretøy med forbrenningsmotor i 1886 ifølge Store norske leksikon, og Nikolaus Otto konstruerte den første moderne firetaktsmotoren i 1876 ifølge Store norske leksikon. Siden den gang har motorteknologien gått gjennom store endringer, fra forbrenningsmotorer til elektriske drivlinjer med færre deler ifølge Store norske leksikon.

Denne guiden forklarer hvordan forbrenningsmotorer fungerer, hva som skiller diesel fra bensin, og hvordan turbolading øker effekten. Du får også vite mer om elbilens drivlinje og hybridens muligheter, samt praktiske råd for å velge motor etter ditt behov.

Sådan fungerer en bilmotor – det som dreier hjulene

En forbrenningsmotor omdanner kjemisk energi til mekanisk kraft. Inne i sylinderen beveger et stempel seg opp og ned, og denne bevegelsen overføres til roterende kraft via et veivsystem, som til slutt får hjulene til å snurre. I en firetakts ottomotor suges først en brennbar blanding av luft og brennstoff inn i sylinderen, deretter komprimeres blandingen og antennes av en elektrisk gnist før øvre dødpunkt. Deretter ekspanderer gassene og utfører arbeid, til slutt støtes avgassene ut ifølge Store norske leksikon.

De fleste personbiler bruker en firetaktssyklus. Nikolaus Otto konstruerte den første moderne firetaktsmotoren med kompresjon i 1876 ifølge Store norske leksikon. Den første forbrenningsmotoren i produksjon var en atmosfærisk gassmotor foreslått av Jean-Joseph Étienne Lenoir i 1860 ifølge Store norske leksikon.

Virkningsgraden måler hvor mye av tilført effekt som blir utnyttet til fremdrift. Denne varierer etter motorens størrelse, turtall og produsent ifølge Store norske leksikon. Elbilen utnytter energi mer effektivt enn forbrenningsmotorer, men nøyaktige tall varierer.

Forgassermotoren – der det hele begynte

Karl Friedrich Benz introduserte verdens første kjøretøy med forbrenningsmotor i 1886 ifølge Store norske leksikon. Forgasseren blandet bensin og luft, slik at blandingen finfordeltes i forgasserhalsen og strømmet inn i det varme innsugningsrøret, der den gikk over i gassform før den suges inn i sylindrene ifølge Store norske leksikon. Dette var standard før bensininnsprøytning overtok.

Choke var kaldstartsystemet i eldre biler med forgasser ifølge Store norske leksikon. Ved lave temperaturer økte man de lettantennelige bestanddelene i bensinen for å starte motoren, enten ved å redusere luftmengden med et chokespjeld eller ved å gi et bensintilskudd via en startforgasser. Fra cirka 1990 tok bensininnsprøytning helt over for bruken av forgasser i bensinmotorer på grunn av krav til å redusere skadelige eksosutslipp ifølge Store norske leksikon.

Tidlige motorer krevde ofte manuell start, og kjøring med forgassermotor krevde tålmodighet. I mindre, hurtiggående motorer skjer startingen oftest ved elektrisk startmotor ifølge Store norske leksikon.

Dieselmotoren – arbeidsmaskinens hjerte

Rudolf Diesel utviklet dieselmotoren, og den første driftsferdige maskinen forelå i 1897 ifølge Store norske leksikon. Dieselmotorer virker etter selvtenningsprinsippet: sylindrene tilføres ren luft, og høyt kompresjonsforhold gir en temperatur som er tilstrekkelig høy til at brennoljen selvtenner når den sprøytes inn ifølge Store norske leksikon. Stempelets bevegelse overføres til roterende kraft via et veivsystem.

Dieselmotorer har normalt lavere drivstofforbruk enn bensinmotorer ifølge Store norske leksikon, men en utfordring har vært å få ned mengden nitrøse gasser i eksosutslippet ifølge Store norske leksikon. I 1995 hadde om lag ti prosent av nye personbiler dieselmotor, andelen økte til 48 prosent i 2016, som var den høyeste verdien noensinne ifølge Store norske leksikon.

Fra midten av 1950-årene ble det vanlig å bruke turboladning på dieselmotorer, noe som har ført til mer enn en fordobling av sylinderytelsen ved uendret motorstørrelse ifølge Store norske leksikon. I Europa er nå alle nye dieselmotorer utstyrt med direkte innsprøytning, og nesten alle har turbolading ifølge Store norske leksikon. Tunge lastebiler bruker i stor grad dieselmotorer med direkte innsprøytning og turbolader på grunn av økonomi og driftskostnader ifølge Store norske leksikon.

Utslipp og miljøkrav

I 1992 ble European Emission Standard innført med klare krav til hva og hvor mye en forbrenningsmotor kunne slippe ut ifølge Store norske leksikon. Standarden har jevnlig blitt oppdatert, med stadig strengere krav. Per 2022 er Euro 6 fra 2014 gjeldende, og det er forventet at Euro 7 kommer i 2025 ifølge Store norske leksikon. Et resultat er at bilmotorer per 2022 har sterkt redusert drivstofforbruk sammenlignet med biler produsert fem til ti år tidligere, samtidig som ytelsen har blitt bedre ifølge Store norske leksikon.

Turboladere – kunstig innånding

En turbolader består av en turbin på avgassiden og en kompressor på luftsiden, montert på samme aksel ifølge Store norske leksikon. Avgass fra motoren strømmer gjennom turbindelen og overfører trykk og temperatur til akselen som rotasjonsenergi, mens kompressoren øker trykket av den tilførte luften. Dette øker luftmassen i sylindrene, slik at mer drivstoff kan forbrennes og motorens effekt økes uten at slagvolumet må økes ifølge Store norske leksikon.

Systemet kan brukes både på bensin- og dieselmotorer til alle bruksformål, for eksempel i biler eller fly ifølge Store norske leksikon. Nesten alle skipsmotorer er utstyrt med turboladere, og generelt sett kan det sies at de fleste dieselmotorer er turboladet, mens bare en liten andel av bensinmotorer er turboladet ifølge Store norske leksikon. Dieselmotorer egner seg meget godt for overladning, mens ottomotorer normalt senker kompresjonsforholdet ved turbolading for å unngå motorbanking ifølge Store norske leksikon.

Turboladere gjør det mulig å bruke mindre motorer med høyere effekt. Tidlig på 2000-tallet ble det for eksempel opplevd som kraftig hvis en 2,0 liters firesylindret bensinmotor hadde en effekt på 140 hk, mens det per 2022 er vanlig at en 1,5 liters tre-sylindret bensinmotor kan ha en effekt på 260 hk (195 kW) ifølge Store norske leksikon.

Bensinmotoren i dag – maksimal effektivitet

Moderne bensinmotorer skiller seg sterkt fra de første forbrenningsmotorene. Fra cirka 1990 tok bensininnsprøytning helt over for bruken av forgasser på grunn av krav til å redusere skadelige eksosutslipp ifølge Store norske leksikon. Dagens bilmotorer har per 2022 et sterkt redusert drivstofforbruk sammenlignet med biler produsert fem til ti år tidligere, samtidig som ytelsen har blitt bedre ifølge Store norske leksikon.

Motorteknologien har endret seg raskt de siste tiårene. Rundt 2010 var det fortsatt mer vanlig med 4–8 sylindre og gjerne et større sylindervolum enn hva som er vanlig per 2022 ifølge Store norske leksikon. Nå er trenden å redusere motorstørrelsen og antall sylindre samtidig som effekten økes ifølge Store norske leksikon.

Utslipskravene fortsetter å bli strengere. Per 2022 er Euro 6 fra 2014 gjeldende, og Euro 7 er forventet i 2025 ifølge Store norske leksikon. Selv med forbedringer må bensinmotoren brenne fossilt brennstoff, noe som gjør at produsentene også satser på elektrifisering.

Hybridbiler – best av to verdener?

En hybridbil har to motorer, en elektrisk og en drevet med bensin, diesel eller gass ifølge Store norske leksikon. Bilen kan veksle mellom de to motorene, men også bruke begge samtidig. Batteriet lades normalt når bilen kjører i unnabakke eller bremser, men det finnes også oppladbare plug-in-versjoner ifølge Store norske leksikon.

Hybridteknologien er nesten like gammel som bilen selv, men dagens hybridbiler forbindes gjerne med Toyota Prius, som ble introdusert i 1997 ifølge Store norske leksikon. I 2016 regnet man med at én prosent av bilparken i Norge var hybrider ifølge Store norske leksikon. Så lenge hybridene er basert på forbrenning av fossilt drivstoff, representerer de trolig en overgangsteknologi inntil forurensningsfrie motorer basert på for eksempel brenselsceller er videreutviklet ifølge Store norske leksikon.

Fordelene med hybridene er reduserte utslipp av klimagasser, spesielt i byene ifølge Store norske leksikon. De bruker mindre drivstoff enn biler med forbrenningsmotor, og har langt større rekkevidde enn rene elbiler fordi de har en forbrenningsmotor i tillegg ifølge Store norske leksikon. En utfordring er at de er kostbare å produsere på grunn av to motorsystemer, og man må vedlikeholde to forskjellige typer motorer ifølge Store norske leksikon. Hybridene har lav tilhengervekt, eller mangler tilhengerfeste ifølge Store norske leksikon.

Motorrelatert fagterminologi – ordbok for nybegynnere

Her er noen sentrale begreper forklart kort.

• Kompresjonsforhold: Forholdet mellom sylindervolumet når stempelet er nede og oppe. Høyt kompresjonsforhold i dieselmotorer gir høy temperatur som fører til selvtenning ifølge Store norske leksikon.
• Hestekraft: Enhet for motoreffekt. Store dieselmotorer kan yte over 80 000 kW, tilsvarende mer enn 100 000 effektive hestekrefter ifølge Store norske leksikon.
• Slagvolum: Summen av sylindervolumet i en motor. Sylindervolum, slagvolum og antall sylindre har forandret seg mye den siste tiden ifølge Store norske leksikon.
• Turbolading: En turbolader øker trykknivået av tilført luft til motoren, noe som fører til at luftmassen i sylindrene økes og mer drivstoff kan forbrennes ifølge Store norske leksikon.
• Virkningsgrad: Forholdet mellom tilført effekt og gitt effekt i motoren ifølge Store norske leksikon. Virkningsgraden varierer etter motorens størrelse, turtall og produsent ifølge Store norske leksikon.

Elektromotoren – stilheten revolusjonerer

En elektrisk motor omdanner elektrisk energi til mekanisk kraft. I en elbil har drivlinjen færre deler enn i en bil med forbrenningsmotor, og den trenger verken clutch eller ordinær girkasse ifølge Store norske leksikon. Elmotoens rotasjonshastighet kan gjeres ned for å øke dreiemomentet, og fremdriftsretningen kan skiftes ved å endre rotasjonsretningen på elmotoren ifølge Store norske leksikon.

På begynnelsen av 1900-tallet var elbiler et reelt alternativ til biler med forbrenningsmotor, særlig i USA, men også i Europa og Norge ifølge Store norske leksikon. Mot slutten av 1980-årene kom elbilen på den politiske dagsordenen på grunn av forurensing, støy og begrensede oljekilder ifølge Store norske leksikon. I USA påla loven Clean Air Act at cirka 10 prosent av bilene som solges, skulle være elektriske i 2003 ifølge Store norske leksikon. Elbilene på 1990-tallet hadde som oftest batterier med begrenset rekkevidde (50–100 km), og salget var begrenset fordi bilene var dyrere og ladingen tok lang tid ifølge Store norske leksikon.

Fra rundt 2010 har andelen elbiler, spesielt i Norge, økt markant i takt med utviklingen innenfor batteriteknologi og strengere miljøkrav ifølge Store norske leksikon. Kostnader til vedlikehold er betydelig lavere for en elbil enn for en bil med forbrenningsmotor, og servicekostnadene de første årene ligger ofte under 5000 kroner per år ifølge Store norske leksikon. Når garantien går ut, kan reparasjonskostnader likevel bli høye ifølge Store norske leksikon.

Elbilens framvekst i Norge

Fra 2026 ilegges full moms (25 prosent) på den delen av elbilprisen som overstiger 300 000 kr ifølge Store norske leksikon. Fra 2028 er det planlagt å innføre full moms på hele kjøpesummen ifølge Store norske leksikon.

Sådan velger du riktig motor – praktiske råd

Valget av motor avhenger av kjøremønster, lademuligheter og budsjett. Har du korte pendleturer og mulighet til hjemmelading, kan en elbil eller plug-in-hybrid være aktuelt. Gjør du mye langkjøring, gir hybrid eller forbrenningsmotor større fleksibilitet. Sammenlign total eierkostnad, ikke bare kjøpspris.

Tenk på hvor ofte du kjører langt, og om du har tilgang til ladepunkter. Elbilen har lavere vedlikeholdskostnader, mens en bil med forbrenningsmotor fortsatt er praktisk der ladeinfrastrukturen er sparsom. Test gjerne flere biltyper før du bestemmer deg.

Den beste bilen er den som passer dine behov. Uansett om du velger forbrenningsmotor, hybrid eller elbil, bør du legge vekt på både økonomi og kjøreopplevelse.