Firetaktsmotor: Hvordan den fungerer og hva er dens fordeler
En firetaktsmotor, eller i daglig tale firetakt, er en stempelforbrenningsmotor som fungerer i firetakt. Dette betyr at arbeidssyklusen til motoren vil finne sted under fire slag med stempelet og to omdreininger av veivakselen.
Arbeidssyklusene er litt forskjellige for gnist- og dieselmotorer avhengig av hvordan blandingen antennes. Så la oss se på hvordan en firetakts bensinmotor og en dieselfiretaktsmotor fungerer.
Innhold
Firetakts motorfunksjon
Siden arbeidssyklusene til bensin- og dieselmotorer er litt forskjellige, vil vi snakke om begge separat.
Bensin firetaktsmotor
1. Inntaksslag
Når stempelet beveger seg nedover, øker plassen over stempelet, og samtidig åpnes også innsugsventilene. Dette forårsaker et trykkfall over stempelet (trykket over stempelet er lavere enn atmosfærisk trykk). Denne trykkforskjellen vil tillate motoren å suge den nødvendige luften inn i sylindrene gjennom inntaksrøret.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Men i tillegg til selve luften kommer drivstoff også inn i sylindrene. Luft og drivstoff danner sammen en antennelig blanding. Tennblandingen dannes i inntakskanalene, inntaksmanifolden eller sylinderen, avhengig av drivstoffinnsprøytningsteknologien.
2. Kompresjon
Etter at stempelet når nedre dødpunkt og inntaksfasen slutter, begynner det å bevege seg oppover. Stempelet komprimerer blandingen med sin oppadgående bevegelse, som blir varmere som et resultat, og fordi det ikke kan utvide seg, stiger også trykket.
Kompresjonsforhold: Hvilken effekt har det på motoren?
Den høye temperaturen og trykket fremmer fordampningen av drivstoffet og dets blanding med luft, noe som gjør blandingen mer eksplosiv. Blandingen må imidlertid ikke komprimeres for mye under kompresjonen slik at den ikke når drivstoffets selvantennelsestemperatur (detonasjonsforbrenning). Under kompresjon er inntaks- og eksosventilene stengt.
3. Utvidelse
I denne fasen starter forbrenningsprosessen. En gnist hopper på tennpluggen og antenner den komprimerte blandingen. Etter tenning begynner blandingen å ekspandere, presser på stempelet og beveger det nedover til dets nederste dødpunkt, og konverterer termisk energi til mekanisk arbeid.
4. Eksos
I denne fasen åpnes eksosventilene for å la eksosgassen komme ut av sylinderen. På slutten av ekspansjonen er trykket i sylinderen høyere enn det atmosfæriske trykket, på grunn av hvilket eksosgassene presses ut av sylinderen. Stempelet skyver ut de gjenværende eksosgassene når det beveger seg mot det øverste dødpunktet.
For å forbedre sylindertømmingen stenger imidlertid eksosventilene først etter at stempelet når sitt øvre dødpunkt og inntaksventilene allerede er åpne.
Etter at alle fire syklusene er fullført, begynner motorens arbeidssyklus igjen.
Firetakts dieselmotor:
Prinsippet for drift av en firetakts dieselmotor er veldig lik driften til en firetakts bensinmotor. Hovedforskjellen er at kun ren luft trekkes inn i sylindrene. Etter å ha blitt komprimert og oppvarmet, injiseres diesel, og den resulterende blandingen antennes av kompresjonsvarme.
1. Inntaksslag
Stempelet beveger seg fra sitt øvre dødpunkt nedover til sitt nederste dødpunkt, øker plassen over stempelet og åpner inntaksventilene. Dette gjør at den nødvendige mengden luft kommer inn i sylindrene gjennom inntaksrøret.
2. Kompresjon
Etter at stempelet når sitt nederste dødpunkt og inntaksfasen slutter, begynner det å bevege seg oppover. Stempelet beveger seg dermed fra det nedre dødpunktet tilbake til sitt øvre dødpunkt mens dets bevegelse oppover komprimerer luften, som varmes opp som et resultat, men også øker trykket.
Rett før stempelet når sitt øverste dødpunkt, sprøytes drivstoff inn i forbrenningskammeret, som blandes, fordampes og antennes, noe som forårsaker ekspansjon.
3. Utvidelse
Etter at blandingen er antent, frigjøres drivstoffets termiske energi ved forbrenning, noe som manifesteres av en økning i gasstrykket i sylinderen. Dermed virker gasstrykket på motorstempelet, som omdanner drivstoffets termiske energi til motorens mekaniske arbeid. Under ekspansjon beveger motorstempelet seg fra sitt øvre dødpunkt til sitt nederste dødpunkt.
4. Eksos
I løpet av den siste delen av arbeidssyklusen til en firetakts dieselmotor, beveger stempelet seg fra nedre dødpunkt til øvre dødpunkt med eksosventilene åpne. Dette betyr at stemplet skyver eksosgassene gjennom eksossystemet opp i luften med bevegelse oppover. Eksosventilene stenges like før stempelet når sitt øverste dødpunkt.
Eksosanlegg: Hva er hovedkomponentene?
Det samme gjelder en diesel firetaktsmotor og en bensin firetaktsmotor. Etter at alle fire syklusene er fullført, begynner motorens arbeidssyklus igjen.
En turbolader brukes ofte til firetaktsmotorer for å skape ladetrykk. Tidligere var turbolading av motorer med kompressor imidlertid relativt utbredt. Men la oss se på fordelene og ulempene med en firetaktsmotor sammenlignet med en totaktsmotor.
Fordeler med en firetaktsmotor:
- Lavere drivstofforbruk
- Mer balansert og raffinert drift
- Tilstrekkelig kraft selv ved lavere hastigheter
- Bedre smøresystem
- Lavt motoroljeforbruk
- Færre utslipp
- Bedre motorkjøling
- Lengre bruk livet
Ulemper med en firetaktsmotor:
- Høyere vekt
- Mer kompleks design
- Dyrere reparasjoner i tilfelle feil
- To omdreininger av veivakselen og fire slag på stempelet kreves for én arbeidssyklus av motoren