De 5 motorrevolusjoner som endret bilkjøringen

Fra mekanikk til elektrisitet: bilmotorens fem revolusjoner

Bilmotoren har endret seg sterkt siden de første forbrenningsmotorene ble realisert. På begynnelsen av 1900-tallet framsto elbiler som et reelt alternativ til biler med forbrenningsmotor, men de forsvant fra markedet fordi batteriteknologi og manglende ladeinfrastruktur hemmet utviklingen. I dag er både hybridbiler og elbiler vanlige, og utviklingen går mot stadig renere løsninger.

Hver motorteknologi har gjort bilkjøring tilgjengelig for flere, tryggere eller mindre skadelig for miljøet. Her forklares det hvordan en forgasser blander luft og brennstoff. Dieselmotoren utnytter selvtenning. Hybriden kombinerer to motorer. Elbilen skiller seg fra forbrenningsmotoren. Leseren får også vite mer om hvilken motor som ligger i bilen, og hvorfor valget ble gjort.

Forgasseren: Bilmotorens første revolusjon

Da Carl Friedrich Benz og Gottlieb Daimler bygde de første kjøretøyene drevet med forbrenningsmotorer i 1883, var forbrenningsmotoren i ferd med å bli realisert. En forgasser er en innretning i luftinnsugningsrøret som danner og forsyner motoren med en luft-brennstoffblanding tilpasset turtall, belastning og akselerasjon. Blandingen finfordeles i forgasserhalsen og strømmer inn i det varme innsugningsrøret, der den går over i gassform før den suges inn i sylindrene.

I ottomotorer med forgasser holder forgasseren blandingsforholdet mellom brennstoff og luft automatisk på den riktige verdien, mens drosselspjeldet sørger for mengderegulering. Selv med begrensninger i presisjon var forgasseren en nøkkelteknologi som gjorde det mulig å regulere motorytelsen. Den ble brukt i mange tiår før mer avanserte systemer overtok.

Direkteinnsprøytning: Presisjon i forbrenningsrommet

Alle dieselmotorer for kjøretøy er firetaktsmotorer, og alle moderne er av typen direkteinnsprøytningsmotor (DI-motor) for å tilfredsstille de strengeste utslippskravene. I en direkteinnsprøytningsmotor sprøytes brennstoffet direkte inn i forbrenningsrommet, noe som gir nøyaktig kontroll over forbrenningen. Dette skiller seg fra eldre dieselmotorer med forkammer, som var mye mer vanlig på 1980- og begynnelsen av 1990-tallet, men har totalt blitt erstattet.

I dieselmotorer reguleres motorens ytelse ved å variere den innsprøytede brennoljemengden. Direkteinnsprøytning gjør det mulig å styre drivstoffmengden med stor nøyaktighet, noe som bidrar til bedre virkningsgrad og lavere utslipp. Teknologien er i dag enerådende i nye dieselmotorer og har vært avgjørende for å møte stadig strengere miljøkrav.

Dieselmotoren: Effektivitet som opprinnelse

Rudolf Christian Karl Diesel utviklet dieselmotoren i årene 1892–1897. Motoren virker etter selvtenningsprinsippet: til forskjell fra andre forbrenningsmotorer tilføres sylindrene ren luft, og det høye kompresjonsforholdet fører til en temperatur som er tilstrekkelig høy til at brennoljen selvtenner når den sprøytes inn i forbrenningsrommet. Den kraftige ekspansjonen driver stempelet nedover, og bevegelsen overføres til roterende kraft via et veivsystem.

En dieselmotor har normalt lavere drivstofforbruk og høyere dreiemoment enn en tilsvarende bensinmotor. Samtidig har utfordringen vært å få ned mengden nitrøse gasser (NOx) i eksosutslippet, som er spesielt skadelig for det lokale miljøet. En bensinmotor har et høyere utslipp av CO2 enn en dieselmotor. For biler og traktorer ser man en reduksjon i dieselandelen til fordel for elektriske drivlinjer.

Motorteknologiens betydning i tall

Slik har motorteknologiene påvirket bilenes effektivitet og miljøpåvirkning over tid.

Hybrider: Å ha det beste fra begge

En hybridbil har to motorer, én elektrisk og én drevet med bensin, diesel eller gass. Bilen kan veksle mellom de to motorene, men også bruke begge samtidig. De to motorene er som regel plassert ved siden av hverandre foran, mens batteri og drivstofftank ligger bak i bilen. Batteriet lades normalt når bilen kjører i unnabakke eller bremser.

Toyota Prius ble introdusert i 1997 og regnes som verdens første masseproduserte hybridbil. Hybridteknologien er ikke ny; allerede på starten av 1900-tallet fantes det eksempler på at ulike drivlinjer ble kombinert. Fordelene med hybridene er reduserte utslipp av klimagasser når elmotoren brukes, noe som er spesielt viktig i byene. En utfordring er at de er kostbare å produsere på grunn av to motorsystemer, og at de har lav tilhengervekt eller mangler tilhengerfeste. Så lenge hybridene er basert på forbrenning av fossilt drivstoff, regnes de gjerne som en overgangsteknologi inntil forurensningsfrie motorer basert på for eksempel brenselsceller er videreutviklet.

Elbilen: Når batteriet tok over

Elbiler var et reelt alternativ på begynnelsen av 1900-tallet, men forsvant fra markedet fordi batteriteknologi og manglende ladeinfrastruktur hemmet utviklingen. Fra andre verdenskrig og fram til årtusenskiftet dominerte biler med forbrenningsmotorer. Mot slutten av 1980-årene kom elbilen tilbake på den politiske dagsordenen på grunn av forurensning, støy og vissheten om begrensede oljekilder. I USA påla Clean Air Act at en viss prosentandel av solgte biler skulle være elektriske.

Rundt 2010 kom ny batteriteknologi som ga elbilene lengre rekkevidde. Tesla Roadster ble levert fra 2008, og Nissan Leaf, som regnes av mange som den første masseproduserte elbilen i verden, ble levert fra desember 2010. I Norge ble Tesla levert fra 2013, og merket har vært blant de mest solgte siden 2017. Virkningsgraden til en elbil ligger på 80–90 prosent, mens en bensinmotor har virkningsgrad på 25–30 prosent og diesel på 35–40 prosent. Kostnader til vedlikehold er betydelig lavere for en elbil enn for en bil med forbrenningsmotor, blant annet fordi drivlinjen består av færre deler.

Slik fungerer en elmotor: Effektivitet og færre deler

En forbrenningsmotor drives av den ekspanderende gassens trykk som skyver stempler frem og tilbake i sylindrene. Stempelets lineære bevegelse overføres til roterende kraft via et veivsystem. En elmotor bruker derimot elektrisk energi direkte til å skape rotasjon. Siden elektriske motorer ikke slipper ut klimagasser eller gasser og partikler som bidrar til lokal luftforurensning, har de fått økende utbredelse. Elmotoren har null eksosutslipp og lavere støy enn forbrenningsmotorer, og elbilers drivlinje består av færre deler enn en forbrenningsmotor, noe som gir lavere vedlikeholdskostnader.

Virkningsgraden til en elbil er 80–90 prosent, sammenlignet med 25–30 prosent for bensin og 35–40 prosent for diesel. Dette betyr at en større del av energien går til fremdrift. Når garantien på elbilen går ut, kan kostnader til reparasjon bli høye, selv om de planlagte servicekostnadene er lave de første årene.

Vedlikehold: Hvorfor elbiler koster mindre over tid

En bil med forbrenningsmotor har mange bevegelige deler som slites. Forbrenningsproduktene kommer i direkte berøring med kraftoverførende deler, og det stilles strenge krav til brennstoffets renhet for å unngå ødeleggelser på for eksempel sylinderløpebanen. Elbilers drivlinje består av færre deler enn en forbrenningsmotor og har færre komponenter som kan gå i stykker. Derfor er kostnader til vedlikehold betydelig lavere for en elbil. Samtidig er det viktig å være klar over at når garantien går ut, kan reparasjonskostnader bli høye.

For en familie som eier bilen i mange år kan dette utgjøre en forskjell. Årsavgiften for hybridene er redusert i forhold til biler som bare bruker fossilt brennstoff, og elbiler har i Norge hatt en rekke fordeler og støtteordninger. Et av de tidlige tiltakene var fritak for merverdiavgift ved kjøp av nye elbiler, noe som bidro til større andel dyrere elbiler på norske veier. Fra 2026 er grensen for når det ilegges full moms 300 000 kr, og fra 2028 er det planlagt å innføre full moms på hele kjøpesummen.

Ordbok: Viktige motorbegreper forklart

For å forstå bilmotorenes verden trenger man ikke å vite alt, men disse begrepene dukker opp overalt:

• Hestekrefter (hk): Måleenhet for motorens effekt. Én hestekraft tilsvarer 75 kilopondmeter per sekund, omtrent 735,5 watt. Enheten ble først tatt i bruk på 1770-tallet for å angi effekten til dampmaskiner.
• Dreiemoment: Motorens vridende kraft, målt i newtonmeter (Nm).
• Turtall: Hvor mange ganger motoren roterer per minutt (RPM).
• Forgasser: Innretning i luftinnsugningsrøret som danner og forsyner motoren med en luft-brennstoffblanding tilpasset turtall, belastning og akselerasjon.
• Direkteinnsprøytning: System som sprøyter drivstoff direkte inn i forbrenningsrommet. Moderne dieselmotorer for kjøretøy er alle direkteinnsprøytningsmotorer for å tilfredsstille strenge utslippskrav.
• Hybrid: Bil med to motorer, én elektrisk og én drevet med bensin, diesel eller gass. Bilen kan veksle mellom motorene eller bruke begge samtidig.

Motorer sammenlignet: Fordeler og ulemper

Slik stiller ulike motortyper seg opp mot hverandre når det gjelder effektivitet, kraft og miljø.

Framtid: Hydrogenbrensel og nye batteriteknologier

Elbilen kan virke som endestasjonen, men motorteknologien fortsetter å utvikle seg. Hybridteknologien regnes som en overgangsteknologi inntil forurensningsfrie motorer basert på for eksempel brenselsceller med hydrogendrivstoff er videreutviklet. Tesla har per 2025 verdens største nettverk av hurtigladere, med over 60 000 ladere globalt. Laderne gjenkjenner bilen når kabelen settes i, og betaling gjøres digitalt.

Hvis man skal kjøpe bil i dag, finnes det mange teknologier å velge mellom. Valget avhenger av kjøremønster, lademuligheter og økonomi. Utviklingen har gått fra de første kjøretøyene drevet med forbrenningsmotorer i 1883 til elbilene som i dag tar en stadig større del av markedet, og endringene vil fortsette.