Arbeidsprinsipp for forbrenningsmotorer

Under er en grunnleggende innføring i de forskjellige typer forbrenningsmotorrer som er brukt innen landbruk og maritim ferdsel i Norge.

Bensinmotoren

Bensinmotoren er en stempelmotor hvor en blanding av luft og bensin blir innestengt og komprimert i et forbrenningskammer for så å bli antent av en tennplugg. Motoren kan bygges både som 2- og 4-taktsmotorer. Dette arbeidsprinsippet ble først prøvd ut av Nikolaus August Otto i 1876. Når det kommer til norsk motorproduksjon var bensimotoren mest produsert som mindre enheter fra 1 til 4 sylindre.

Det var enkelte bensinmotorer som kunne gå på annet drivstoff enn bare bensin. Til eksempel var det flere stasjonærmotorer som hadde to drivstofftanker; en for bensin og en for parafin. Idéen var å starte motoren på bensin for så å slå over til parafin når motoren hadde oppnådd driftstemperatur. Andre motoren hadde anbefalinger fra fabrikken om at de kunne gå på en blanding av bensin og diesel. I enkelte tilfeller var blandingen så høy som 50/50 bensin/diesel. Færd i Fredrikstad hadde også en unik patent hvor diesel ble oppvarmet i en varmeveksler i eksosmanifolden for så å bli ført til en egen forgasser for drift av motoren.

Semidieselmotoren

Wichmann-topp med brennoljeventil, glødehode og forkammer.

Semidieselmotoren, også kalt glødehodemotoren, råoljemotoren, forkammermotoren eller tennkulemotoren, var en slags forgjenger til den moderne dieselmotoren. Forskjellen mellom semidieselmotoren og en ren dieselmotor ligger hovedsaklig i at semidieselmotoren har to ekstra komponenter; glødehodet og den justerbare brennoljeventilen. Begrepene semidiesel og glødehodemotoren omtaler ikke nødvendigvis den samme motoren. Glødehodemotor ble brukt om de første motorene med dette prinsippet som ble utviklet på sent 1800-talls. De var som oftest avhengig av at glødehode ble kontinuerlig oppvarmet av fyrlampen, også under full gange. Når teknologien ble videreutviklet, ble det montert bedre innsprøytningsteknologi og motorene kunne arbeide med høyere kompresjonstrykk. Dermed av det kun nødvendig med gløding før oppstart ettersom forbrenningen holdt tilstrekkelig varme i glødekulen under full gange. Dette innebar at motoren gikk over fra glødehodemotor til en dieselmotor ved full gange, derav navnet "semidiesel" (= halv diesel).

Semidieselmotoren har ikke høy nok kompresjon til at drivstoffet selvantenner i kontakt med luften i forbrenningskammeret. Dermed har den et legeme av jern stående inne i forbrenningskammeret som også stikker ut av toppen på motoren. Denne kalles for glødehodet og som navnet tilsier må det varmes opp før oppstart av motoren. Tidlig i motorens utvikling ble dette gjort av en blåselampe drevet av parafin. Senere ble det utviklet elektrisk gløding til denne oppgaven.

Den andre viktige forskjellen er brennoljeventilen. Siden motoren kun brukte glødehodet under tomgang og lav belastning ble det nødvendig å kunne omdirigere strålen ut fra brennoljeventilen. Fabrikkene hadde flere pantenter for å oppnå dette. Rundt 1915 tok Rap i Oslo ut patent på et vendbart spjeld inne i forkammeret som kunne vendes rundt 90 grader via en hendel på toppen. Dermed ble drivstoffet enten kastet opp i glødehodet eller direkte ned på stempelet. Motoren var også avhengig av et forkammeret for å sikre god forbrenning. Dette var adskilt fra sylinderen med en slags innsnevring eller flaskehals hvor forbrenningsgassene måtte passere for å drive stempelet ned. Utformingen av flaskehalsen og forholdet til volum mellom forkammer og sylinder var en egen vitenskap for å oppnå optimal forbrenning og gassutveksling. Forkammer er også mye brukt på moderne dieselmotorer, ikke bare semidiesel.

Glødehodemotorens tidlige historie i Norge

Når produksjonen av glødehodemotorer startet i Norge på 1890-tallet var det først bare snakk om stasjonære 4-taktsenheter med liggende sylinder. Den første norske 2-takt glødehodemotoren for båt ble produsert i 1902. Produksjon av 4-taktsmotorer til maritimt bruk startet like etter århundreskiftet og varte til rundt 1915 da prinsippet stort sett var avleggs. Flere fabrikker og skibsverft i Norge produserte topper og glødestykker til andre motorprodusenter. Noen av disse fabrikkene var:

• Skude-toppen: Skude mekaniske Verksted produserte topper til andre fabrikker med elekstrisk gløding. Ble bl.a brukt på Rap Type IC 17-24hk.
• Mælandsvåg-toppen: foruten bygging og reparasjon av båter produserte verftet topper for både olje- og gassfyring og med elektrisk gløding. Toppen var bl.a brukt på Rap sin 45hk-modell.
• Longva-toppen: var produsert av Karl Longva Mekaniske Verksted som ble grunnlagt på Larsnes på Mørekysten i 1916.

Ras; når semidieselmotoren går berserk

En annen viktig ting å nevne rundt semidieselmotoren er fenomenet som på folkemunnet kalles for "ras". Dette var noe som kunne skje med 2-takt semidieselmotorer. Siden luft til forbrenningen ble dratt inn gjennom veivrommet og videre gjennom spyleluftskanalen i sylinderveggen kunne også smøreoljen bli med i luftstrømmen. Dette ville som oftest skje når maskinisten fylte for mye olje eller olje hadde samlet seg i bunn av motoren slik at veivakselen kom ned i oljebadet. Dette resulterte i at veiva kastet oljen opp gjennom spyleluftskanalen og opp i glødehode hvor den ville selvantenne. Dermed ville motoren løpe løpsk, uavhengig om den fikk vanlig diesel eller ikke.

Et godt eksempel på ras kan sees i denne videoen.

Tilbake til oversikt over Norske motorfabrikanter