Ang internal combustion engine ay isang power generating mechanism na nagpabago sa transportasyon at makinarya. Gumagana ito sa prinsipyo ng pag-convert ng kemikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya sa pamamagitan ng pagkasunog ng mga gatong tulad ng gasolina o diesel.
Mga Pangunahing Bahagi: Sa kaibuturan nito, ang internal combustion engine ay binubuo ng isang silindro, isang piston, mga balbula, isang crankshaft, at isang spark plug (sa mga makina ng gasolina) o fuel injector (sa mga makinang diesel).
Four-Stroke Cycle: Ang operasyon ng karamihan sa mga internal combustion engine ay batay sa four-stroke cycle. Ang mga stroke na ito ay intake, compression, power (o combustion), at exhaust.
Conversion ng Enerhiya: Ang proseso ng pagkasunog sa silindro ay lumilikha ng mataas na presyon ng gas, na nagbibigay ng puwersa sa piston. Ang linear force na ito ay ginagawang rotational motion ng crankshaft, na maaaring magmaneho sa mga gulong ng sasakyan o iba pang makinarya.
Ang mga internal combustion engine ay maaaring ikategorya batay sa kanilang uri ng gasolina, bilang ng mga stroke, o kung paano inihahanda at ipinapasok ang hangin at gasolina sa silid ng pagkasunog.
Mga Uri ng Gasolina: Ang mga panloob na makina ng pagkasunog ay maaaring tumakbo sa iba't ibang mga gasolina kabilang ang gasolina, diesel, bio-diesel, ethanol, at maging ang hydrogen. Ang pagpili ng gasolina ay nakakaapekto sa disenyo, kahusayan, at mga emisyon ng makina.
Proseso ng Pagkasunog: Ang proseso ng pagkasunog ay bumubuo ng init at nagpapalawak ng mga gas sa loob ng silindro, na lumilikha ng presyon sa piston. Ang perpektong proseso ay inilalarawan ng Otto cycle para sa mga makina ng gasolina, at ang Diesel cycle para sa mga diesel engine.
Otto Cycle: Ang theoretical Otto cycle ay maaaring ilarawan sa apat na yugto na katulad ng four-stroke engine, ngunit sa isang termodinamikong kahulugan - na may dalawang isochoric na proseso (constant volume) para sa pagdaragdag at pagtanggi ng init, at dalawang isentropic na proseso (adiabatic reversible) para sa compression at pagpapalawak.
Ikot ng Diesel: Ang siklo ng Diesel ay pangunahing naiiba sa proseso ng pagdaragdag ng init na nagaganap sa pare-parehong presyon at sa mas mataas na mga ratio ng compression, na hindi naghahalo ng gasolina at hangin hanggang sa sandali ng pagkasunog.
Ang kahusayan ng isang panloob na combustion engine ay isang sukatan kung gaano kahusay ang pag-convert ng kemikal na enerhiya sa gasolina sa gawaing mekanikal. Kabilang sa mga salik na nakakaapekto sa kahusayan ang disenyo ng makina, ang uri ng gasolina, at kung gaano ganap na nasusunog ang gasolina.
Kabilang sa mga emisyon mula sa mga internal combustion engine ang carbon dioxide (CO \(_2\) ), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO \(_x\) ), at hindi nasusunog na hydrocarbon. Ang mga emisyong ito ay nakakatulong sa polusyon sa hangin at pag-init ng mundo. Ang mga pag-unlad sa teknolohiya, tulad ng mga fuel injection system, catalytic converter, at mga alternatibong gasolina, ay naglalayong mapabuti ang kahusayan at bawasan ang mga nakakapinsalang emisyon.
Sa lumalagong mga alalahanin sa kapaligiran at ang pagtulak tungo sa napapanatiling enerhiya, mayroong makabuluhang pananaliksik na nakatuon sa pagpapabuti ng kahusayan at pagbabawas ng epekto sa kapaligiran ng mga internal combustion engine. Kabilang sa mga inobasyon ang mga hybrid na makina na pinagsasama ang mga panloob na combustion engine na may mga de-koryenteng motor, variable na timing ng balbula, at mga makina na kayang tumakbo sa maraming uri ng gasolina o biofuels.
Bukod dito, ang pagbuo ng mga hydrogen fuel cell ay kumakatawan sa isang potensyal na alternatibo sa hinaharap sa mga tradisyonal na internal combustion engine, na nag-aalok ng pangako ng walang emisyon na transportasyon kapag gumagamit ng hydrogen na ginawa mula sa renewable energy sources.
Ang isang halimbawa upang ilarawan ang paggana ng isang panloob na combustion engine ay maaaring isang simpleng pang-eksperimentong setup ng isang four-stroke na modelo ng engine. Ang ganitong mga modelo ay kadalasang ginagamit sa mga pang-edukasyon na setting upang ipakita ang intake, compression, power, at exhaust stroke sa isang malinaw at hands-on na paraan, na tumutulong sa mga mag-aaral na makita ang mga panloob na proseso ng engine.
Bagama't mas kumplikado ang mga tunay na makina, na kinasasangkutan ng maraming karagdagang bahagi at sistema (tulad ng mga sistema ng paglamig, pagpapadulas, at paghahatid ng gasolina), ang pangunahing prinsipyo ay nananatiling pareho at mauunawaan sa pamamagitan ng mga pangunahing modelong ito.
Ang internal combustion engine ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa modernong lipunan, nagpapagana ng mga sasakyan, makinarya, at generator. Sa kabila ng pagtulak patungo sa renewable energy at mga de-kuryenteng sasakyan, ang mga internal combustion engine ay malamang na mananatiling may kaugnayan para sa nakikinita na hinaharap, salamat sa patuloy na mga pag-unlad na naglalayong pahusayin ang kanilang kahusayan at bawasan ang kanilang ekolohikal na bakas ng paa. Ang pag-unawa sa mga pangunahing prinsipyo, uri, at pagpapatakbo ng mga makinang ito ay nagbibigay ng pundasyon para sa pagpapahalaga sa mga kumplikado at pagbabago sa teknolohiyang automotive at higit pa.
