EKSPLOZIONI MOTORI (motori s unutarnjim izgaranjem) zagonski su strojevi, u kojima gorivo izgara veoma brzo (na eksplozivni način). Za pogon takvih motora upotrebljavaju se plinovita goriva (razsvjetni, grotleni, kokseni i zemni plin, pa plin iz drva, drvenog, smeđeg i kamenog ugljena i t. d.), tekuća goriva (benzin, benzol, petrolej, žesta, plinsko ulje, katransko ulje i t. d.) ili kruta (ugljena prašina). Gorivo i uzduh uvode se u motor zasebice ili već smiešani, a prostor se za izgaranje u cilindru tokom gorenja više ili manje mienja, te to dovodi do različnih konstrukcija e-ih m-a.

Središte svega zbivanja u e-om m-u je cilindar (stublina), čvrst i iznutra veoma gladak šuplji valjak na jednoj strani zatvoren poklopcem, t. zv. cilindarskom glavom (sl. 1). U njoj su ventili, t. j. organi, kroz koje mogu različiti plinovi strujati u cilindar (3) ili iz njega napolje. U cilindru se skliže klip (stap, 1), lončasto tielo s dnom okrenutim prema cilindarskoj glavi (2). Klip podpuno zatvara cilindar, tako da između njega i cilindra ne mogu lako proći ni plinovi ni tekućine. Klip je zglobno pričvršćen na ojnicu (6), vrstu motke, koja je drugim svojim krajem vezana o provoj (koljeno) vratila (7) motora. Ovo vratilo (krivaja) smješteno je sa svojim ležajima u t. zv. koritu (14) motora, na koje je postavljeno postolje (15) ili stalak, a u ovome je učvršćen cilindar. Tako korito i postolje čine kućište motora, koje može biti i podpuno zatvoreno. Okreće li se krivaja, opisivat će njeno koljeno kružnicu, po kojoj se giblje jedan kraj ojnice. Drugi kraj ojnice gura ili vuče klip. Pritiskuje li se pak klip u smjeru ojnice, on će preko ove djelovati na koljeno krivaje tako, da će se krivaja okretati. Takvo se pak okretanje upravo i želi dobiti u motoru, jer se okretanje krivaje izkorišćuje za tjeranje drugih strojeva, vozila, lietala i t. d. Pri svome sklizanju po cilindru amo tamo dolazi klip u dva skrajnja položaja, u kojima mienja smjer svoga gibanja. Ti položaji vanjsko su obratište (mrtva točka, jer tu kao da klip u svome gibanju časak zastane, pa se onda počinje gibati u suprotnom smjeru; tu je klip najdalje od krivaje, a najbliže cilindarskoj glavi) i unutarnje obratište (tu je klip najdalje od cilindarske glave, a najbliže krivaji). Razmak između oba obratišta jest hod klipa (stapaj). Takt ili mah je onaj dio radnog postupka, što se zbiva između dva uzastopna skrajnja položaja klipa.

Radni postupak je ovaj: Kada se klip nalazi odprilike u vanjskom obratištu, otvori se usisni ventil (4) u cilindarskoj glavi. Pomicanjem klipa prema unutarnjem obratištu nastaje u cilindru podtlak (tlak manji od običnog tlaka slobodnog uzduha), pa kroz usisni ventil struji u cilindar smjesa goriva i uzduha. Usisni se ventil zatvori, kada klip odprilike dosegne unutarnje obratište, te je time završen prvi takt (usisavanje gorive smjese u cilindar). Za vrieme ovog takta krivaja vuče klip, dakle motor troši snagu. Pri narednom pomicanju klipa od unutarnjega k vanjskom obratištu svi su ventili u cilindarskoj glavi zatvoreni, pa klip jako stlači usisanu smjesu, koja se time znatno ugrije. To je drugi takt (stlačivanje usisane gorive smjese). Tu je krivaja preko ojnice morala gurati klip, dakle motor, i sada troši snagu. — U času, kada je klip blizu vanjskog obratišta, zapali se goriva smjesa s pomoću prikladnoga uređaja (22), brzo plane i izgori uz velik porast tlaka i temperature. Nastali plinovi izgaranja snažno potisnu klip prema unutarnjem obratištu, pa kako se time razpoloživi prostor (10) za plinove izgaranja povećava, to njihov pritisak opada. Ovo je treći takt (raztezanje plinova izgaranja). U ovom se taktu dobiva snaga, jer plinovi izgaranja svojim pritiskom na klip preko ojnice okreću krivaju. — Nešto prije, negoli će klip stići do unutarnjeg obratišta, otvori se izpušni (izlazni) ventil (8) u cilindarskoj glavi, pa kroz njega mogu plinovi izgaranja iz cilindra napolje. Ovom strujanju pomaže klip, jer pri svome pomicanju prema vanjskom obratištu gura pred sobom plinove izgaranja. To je četvrti takt (izpuhavanje plinova izgaranja iz cilindra). Za vrieme ovog takta mora krivaja preko ojnice goniti klip, pa motor opet troši snagu. — Kada klip stigne u blizinu svoga vanjskog obratišta, zatvori se izpušni ventil, a otvori usisni. Cieli se radni postupak započinje ponovno.

Kako se jedan radni postupak svršava u četiri takta, naziva se četverotaktnim. Jednomu taktu, t. j. putu klipa od jednoga do drugog obratišta odgovara polovica podpunog okreta krivaje. Kod četverotakta svršava se dakle jedan radni postupak u dva okreta krivaje. Snaga se dobiva samo u trećem taktu, a jedan se njen dio troši za rad u ostala tri takta. Snaga je motora onaj pretičak, koji preostaje, kad se podmirila potreba u samome motoru. Tek ovaj pretičak je koristno upotrebljiv, a obično se označuje u konjskim snagama (KS, jedna KS je radnja od 75 mkg/sek).

Prikazani se radni postupak upotrebljava za sva plinovita i lako zapaljiva tekuća goriva. Po svome pronalazaču nazvan je i postupak Otto. Kod težko zapaljivih tekućih i krutih goriva usisava se u cilindar za vrieme prvog takta samo uzduh. On se u drugom taktu tako jako stlači, da se ugrije na više nego 500ºC. Krajem drugoga ili početkom trećega takta uštrcava se u cilindar sitno razpršeno gorivo, koje se u vrućem uzduhu samo od sebe zapali. Ostali dio postupka jednak je prije opisanom. Po svome pronalazaču prozvan je ovaj postupak Dieselov. Gorivo se krajem drugoga takta može zapaliti i samo od sebe tako, da se s pomoću razmjerno malog tlaka uštrca prema užarenoj stienci u produženju cilindarske glave (motori s užarenom glavom, o posebnim vrstama motora → Dieselov motor, plinski motor i razplinjački ili Ottov motor).

Kod opisanoga četverotaktnog postupka upotrebljava se za rad samo jedan kraj cilindra (jednoradni motor). Okretanje krivaje dosta je nejednolično: za vrieme trećeg takta ubrzano, a za vrieme ostala tri takta usporeno. Krivaja se vrti jednoličnije, ako se na nju stavi težki kotač (zamašnjak). Svojom tromošću sprečava, da se za vrieme trećeg takta krivaja ne ubrza previše, primajući u sebe gotovo svu energiju vrtnje. Za vrieme ostala tri takta daje zamašnjak tu energiju opet iz sebe, pa se krivaja manje usporava. Osim toga zamašnjak pomaže svojom uztrajnošću pri vrtnji, da klip lakše prieđe preko svojih mrtvih točaka u obratištima. — Vrtnja krivaje postaje jednoličnija i onda, ako se za rad izkoristi i unutarnji kraj cilindra (sl. 2). Tada i ovaj kraj dobiva svoju cilindarsku glavu s potrebnim ventilima. Na vanjskom se i unutarnjem kraju cilindra zbivaju jednaki procesi. Klip u takvom motoru mora biti zatvoren s obje strane te je sličan zatvorenu bubnju, koji je nepomično pričvršćen na ravnu motku (klipnjaču ili stapajicu 16) brtveno provedenu kroz unutarnju cilindarsku glavu (17). To znači, da se pri gibanju klipa klipnjača skliže po tom prolazu, no kroz njega ne mogu proći plinovi iz unutarnjosti cilindra. Izpod unutarnje cilindarske glave klipnjača je zglobno spojena s ojnicom u t. zv. križnoj glavi (18), a ova se skliže po dobro učvršćenom vodilu (19). Drugi je kraj ojnice opet vezan na koljeno krivaje motora. Gibanje čitavog motkovlja slično je prije prikazanom. Takav je motor dvoradni, jer rade oba kraja cilindra. Zbivanja se na izvanjskom i unutarnjem kraju cilindra vremenski uviek razlikuju za jedan takt. Oba će dakle kraja cilindra paliti jedan za drugim, pa od svaka četiri takta dva daju, a dva troše snagu. Za vrieme jednog okreta krivaje dobiva se snaga, a za vrieme sliedećeg djelomično troši. Snaga ovakvog motora gotovo je dvostruko veća nego kod jednoradnog motora.

Sličan porast snage motora i približno ista jednoličnost okretanja krivaje postiže se dvotaktnim postupkom. Tu je stlačivanje i paljenje gorive smjese te raztezanje izgarnih plinova jednako kao kod četverotaktnog postupka. U dielu cilindra prema krivaji (sl. 3) smješteni su poprilici na polovici obsega cilindra izlazni razpori (20). Kod raztezanja plinova izgaranja klip se potiskuje niže od razpora, kroz koje sada mogu plinovi izgaranja strujati iz cilindra napolje. Pri daljnjem svojem pomicanju prema unutarnjem obratištu klip oslobodi prolaz kroz još jedan niz razpora (21), koji je smješten nasuprot prvima, također nekako po polovici obsega cilindra. To su ulazni razpori, a kroz njih struji u cilindar svježa goriva smjesa utjerana duhaljkama. Ta smjesa gura pred sobom plinove izgaranja kroz izlazne razpore napolje iz cilindra. I dobro zabrtvljeno kućište motora može biti upotrebljeno kao duhaljka za utjeravanje svježe gorive smjese u cilindar. Pri svome povratku prema vanjskom obratištu klip dospije najprije do ulaznih razpora i zatvori ih, a zatim to isto učini i s izlaznim razporima. Nakon toga stlačuje se svježa goriva smjesa isto onako kao kod četverotakta. — Umjesto razpora mogu se izvesti ventili ili pak kombinacija ventila i razpora. Za usisavanje svježe gorive smjese te za iztjeravanje plinova izgaranja iz cilindra ne upotrebljava se kod opisanog postupka po jedan cieli takt — kako je to bilo kod četverotakta — već je za svaki od tih dielova radnog postupka dovoljan samo manji ili veći dio jednoga takta. Čitav je postupak svršen u dva takta, dakle u jednom okretu krivaje. U jednom se taktu (poluokretu krivaje) snaga dobiva, a u narednom taktu (poluokretu krivaje) djelomično troši. Okretanje je krivaje nekako jednako jednolično kao kod dvoradnog četverotaktnog postupka, a snaga odprilike dvostruka negoli kod jednoradnog četverotakta.

I kod dvotakta mogu se za rad upotrebiti oba kraja cilindra (dvoradni dvotakt, sl. 4). Kako su kod dvoradnog stroja zbivanja na oba kraja vremenski međusobno pomaknuta za jedan cieli takt, to jedan kraj daje snagu, kada je drugi troši, i obrnuto. Zato se kod dvoradnog dvotakta u svakom taktu motora, t. j. kod svakog poluokreta krivaje dobiva snaga. Rad je takva motora (okretanje krivaje) veoma jednoličan.

Veća se jednoličnost rada postiže i sastavljanjem više cilindara u jedan stroj. Zbivanja se u njima udese tako, da se snaga dobiva što jednoličnije, dakle po mogućnosti u svakom poluokretu krivaje. Tako na pr. cilindri jednoradnoga četverotaktnog motora sa četiri cilindra pale redom, pa se u svakom poluokretu krivaje dobiva koristna snaga. Četiri cilindra jednoradnoga četverotaktnog motora daju približno sličnu jednoličnost okretanja krivaje kao dva cilindra jednoradnoga dvotaktnoga ili dvoradnoga četverotaktnog motora, odnosno kao jedan cilindar dvoradnoga dvotaktnog motora. Manji se cilindri lakše izrađuju i u pogonu su sigurniji, pa se zato broj cilindara često izabere prilično velik (do 24 cilindra u jednom jedinom motoru, primjerice za lietala; cilindri su smješteni u više redova ili u obliku zviezde). Za neku određenu snagu jednoradni je četverotaktni motor najteži, a dvoradni dvotaktni motor najlakši. Prvi je pritom obično najskuplji, a drugi najjeftiniji računajući cienu po KS. No zato ima prvi najmanji specifični potrošak goriva (t. j. potrošak po svakoj koristnoj KS na sat), a drugi najveći, kako je to na drugome mjestu već obrazloženo (→ Dieselov motor i razplinjački ili Ottov motor). Dvotaktni motor s razporima u konstrukciji je najjednostavniji, a u radu najmanje osjetljiv, dakle u pogonu veoma siguran. Sve ovo je odlučno za izbor motora u nekom određenom slučaju. (O odnosima potrošaka goriva, snaga i težina kod različitih izvedaba motora vidi na prije navedenim mjestima.)

Što se više gorive smjese može utjerati u cilindar, to će mu veća biti snaga. Zato se za utjeravanje često upotrebljavaju posebne duhaljke, što je osobito važno kod motora za lietala, kada se nalaze visoko iznad tla. Plinovita se goriva miešaju s uzduhom izpred ulaza u cilindar, i to u zasebnom ventilu za miešanje. Miešaju li se tekuća goriva s uzduhom prije ulazka u cilindar, tad se goriva smjesa stvara u t. zv. razplinjaču. To je mala posudica, kojoj gorivo dotječe iz poviše postavljene spremnice, dakle pod tlakom. Uzduh brzo struji kroz razplinjač povlačeći iz tanke cjevčice (sapnice) gorivo, koje se pri tom razprši u tako sitne kapljice, da kao neka magla ulazi u uzduh i s njime zajedno u cilindar. Tekuće se gorivo može i crpkama uštrcavati u struju uzduha izpred cilindra ili izravno u sam cilindar.

Potrošak je goriva to manji, a snaga motora to veća, što je jače stlačenje gorive smjese u cilindru. No stlačenje ima granice, jednom u izdržljivosti konstrukcije stroja, a zatim u činjenici, da se prejako stlačena smjesa toliko ugrije, te se prije reda sama od sebe zapali. To dovodi do nepoželjnih i štetnih udaraca u motkovlju te do eksplozija u samome motoru. Stlačenje mora biti to manje, što se gorivo lakše pali. Zato motori na benzin imaju najmanje stlačenje, a motori na plin veće. — Goriva se smjesa pri kraju stlačivanja zapali s pomoću iskre, što preskače između dva protivna pola, t. zv. svjećice (22). Potrebnu struju proizvodi mali električki generator, obično zvan magnet, a zagoni ga posredno krivaja motora. Zbog sigurnosti paljenja ponekad su u svakom cilindru po dvie svjećice, smještene jedna nasuprot drugoj. — Dna su klipova redovito udubljena, da bi se dobio bar približno kuglasti oblik prostora za izgaranje u cilindru. Teoretski bi kuglični prostor bio najpovoljniji.

Gorivo se u motoru izkorišćuje to bolje, što je veća temperatura, kod koje ono izgara. No praktički je tempelatura izgaranja ograničena izdržljivošću tvoriva za pojedine dielove stroja. Na prejako ugrijanim dielovima motora mogla bi se osim toga goriva smjesa zapaliti sama od sebe prije određenog trenutka, što bi onemogućilo uredan rad motora. Kod izgaranja goriva nastaju u motoru temperature preko 2.000°C, pa je zbog toga potrebno hladiti one dielove, koji su izvrgnuti najjačem toplinskom naprezanju (cilindar, cilindarska glava, ventili i klip). Hladi se vodom, uljem i uzduhom. Ako se hladi tekućinom, onda dotični dielovi moraju imati dvostruke stienke, između kojih struji razhladna tekućina (11 i 12). Razhladna voda ima na izlazu iz stroja znatnu temperaturu, dakle sadržava veliku količinu topline, te se može koristno upotrebiti (na pr. za grijanje). Plinovi izgaranja imaju također visoku temperaturu (kod plinskih motora do 700°C), pa se nastoji i njihova toplina izkoristiti (za tjeranje plinskih turbina, koje zagone crpke i duhaljke, pa za grijanje i proizvodnju vodene pare). Na taj se način može koristno dobiti i preko 80% one energije, što je bila sadržana u gorivu u kemijskom obliku.

Manji se motori pokrenu rukom tako, da im se vratilo zavrti s pomoću zakretke, pa potom priključi dovod goriva i uklopi paljenje. Udobnije je motor pokrenuti s pomoću elektromotora, koji zavrti krivaju. Potrebita se struja dobiva iz akumulatora. Veći, osobito pak stabilni motori, stavljaju se u pogon s pomoću stlačenog uzduha ili stlačenih plinova izgaranja, koji se iz posebnih spremnica kroz ventile za pokretanje puštaju u cilindre, gdje potisnu klipove i tako zavrte krivaju. — Snaga se motora regulira tako, da se smanji količina goriva u smjesi (regulacija kakvoćom), ili se smanji količina smjese (regulacija količinom). U prvom slučaju ostaje količina smjese kod svakog obterećenja stroja jednaka, a u drugom se ne mienja omjer količine goriva prema količini uzduha u smjesi. Obično se na istom motoru upotrebe oba načina reguliranja, i to regulacija kakvoćom kod jačeg, a regulacija količinom kod slabijeg obterećenja motora. Ako se gorivo izravno uštrcava u cilindar, onda se regulacija provodi tako, da se prema obterećenju udesi količina goriva, što se kod svakoga radnog postupka uštrca u cilindar.

Motori su veoma osjetljivi precizni strojevi, kod kojih i sitne netočnosti dovode do kvarova te smetnja u pogonu. Pojam o zahtjevima, što se stavljaju na izvedbu i izdržljivost motora, prikazat ćemo na osnovi nekoliko podataka. Motor za vozila načini za jedan sat rada do 200.000 okreta, dakle dvostruko toliko stapaja. Četverotaktni stroj s 3.000 okreta u minuti ima za svaki takt samo 1/100 sek vremena. Gorivo mora podpuno izgorjeti odprilike za 1/500 sek. Kod dvotaktnih motora pojedini se dielovi radnog postupka zbivaju još i brže. Kod jednoradnoga četverotaktnog motora s izravnim uštrcavanjem goriva u cilindar mora se kod 1.000 okreta u minuti za svaki radni postupak uštrcati u cilindar samo 1/30 grama goriva, ako cilindar ima 4 KS. Ipak je savršenom tehničkom izradbom i odabiranjem najpovoljnijih tvoriva i oblika za konstrukciju uspjelo postići, da motori mogu bezprekidno raditi mjesecima, a da se pritom ne dogodi nikakva smetnja. Postolja, korita, cilindri, glave i klipovi izrađuju se redovito od osobito dobrih vrsta livenoga željeza. Klipnjače, ojnice i krivaje su od osobito izdržljiva čelika, a za ventile se upotrebljavaju različite pogodne slitine, sposobne da izdrže velike temperature. Kod lakih su motora (za vozila, a osobito za lietala) zbog uštednje na težini klipovi i ojnice od lake kovine (obično slitine aluminija i magnezija), a cilindri od čelika, dok su im plaštevi od tankoga lima. — Da bi se dielovi motora pri međusobnom trenju i sklizanju za vrieme rada što manje pohabali, podmazuju se prikladnim uljem. Ovo se crpkama tjera pod tlakom do svih podmaznih mjesta, iz njih odtječe na dno korita krivaje (najniži dio motora), tu se skuplja, pročišćuje i hladi pa ponovno crpkama tjera do podmaznih mjesta (obtočno podmazivanje).

Najbolji današnji e. m. troše za svaku koristno proizvedenu KS na sat rada oko 1.600 kcal u gorivu (dakle na pr. oko 0,160 kg plinskog ulja). To znači, da izkorišćuju blizu 40% energije, što je sadržava upotrebljeno gorivo. Ovakvo se izkorišćenje dade postići kod Dieselova motora, dok je specifični potrošak kod motora, što rade po postupku Otto, za barem 30% veći. Potrošak je goriva osobito nepovoljan kod motora s užarenom glavom, koji su opet veoma neosjetljivi u pogonu. Najmanji specifični potrošak imaju polagani veliki jednoradni četverotaktni motori. Dvotaktni strojevi su u pogledu potroška goriva za barem 15% nepovoljniji od četverotaktnih. Manji motori troše više goriva po svakoj koristno proizvedenoj KS negoli veliki, a isto su tako brzi motori nepovoljniji od polaganih. Najviše goriva troše dakle mali brzi dvotaktni motori (motori za vozila).

Veliki polagani stabilni motori imaju težine i preko 100 kg za svaku KS normalne snage. Naprotiv tome postižu motori za lietala i 0,5 kg/KS, što dakako ide na štetu njihove trajnosti i izdržljivosti. Najmanji motori imaju po svakom cilindru 0,25 KS i manje, a najveći 15.000 KS u jednoj jedinici. Kod velikih plinskih i Dieselovih motora postignuta je snaga od preko 2.500 KS u jednom jedinom cilindru. Cilindri mogu biti postavljeni uzpravno, vodoravno, koso, pa i naglavce, već prema konstrukciji i namjeni motora.

Prvi e. m. sagradio je Francuz Lenoir 1860/61 te je za njegov pogon upotrebio razsvjetni plin. U narednim desetljećima brojni su konstruktori i pronalazači usavršili tu vrstu stroja tako, da je bila omogućena njegova upotreba u najrazličitije svrhe. Danas se e. m. upotrebljavaju za izravni zagon različitih radnih strojeva, za pogone elektrana, a u prvom redu za sve vrste vozila po kopnu, vodi i u uzduhu, te su e. m. uobće omogućili današnji nagli i veliki razvitak samokretnih vozila i lietala. Do danas je izvedeno stotinjak milijuna e-ih m-a, a broj im brzo raste. Pa iako se smatra, da je razvitak tih strojeva u glavnim crtama završen, ipak svaka godina donosi nova poboljšanja i usavršenja.V. Kr-n.