Fyrtaktsmotor: Hur den fungerar och vilka är dess fördelar
En fyrtaktsmotor, eller i vardagsspråk fyrtaktsmotor, är en kolvförbränningsmotor som arbetar i fyra takter. Detta innebär att motorns arbetscykel kommer att ske under fyra slag av kolven och två varv av vevaxeln.
Arbetscyklerna är något olika för gnista och dieselmotorer beroende på hur blandningen antänds. Så låt oss titta på hur en bensinfyrtaktsmotor och en dieselfyrtaktsmotor fungerar.
Innehållsförteckning
Fyrtaktsmotorfunktion
Eftersom arbetscyklerna för bensin och diesel motorer är något olika, kommer vi att prata om båda separat.
Bensin fyrtaktsmotor
1. Intagsslag
När kolven rör sig nedåt ökar utrymmet ovanför kolven och samtidigt öppnas även insugningsventilerna. Detta orsakar ett tryckfall ovanför kolven (trycket ovanför kolven är lägre än atmosfärstrycket). Denna tryckskillnad gör att motorn kan suga in den nödvändiga luften i cylindrarna genom insugningsröret.
Motorkolvar: Hur fungerar de?
Men förutom själva luften kommer bränsle även in i cylindrarna. Luft och bränsle bildar tillsammans en antändbar blandning. Tändblandningen bildas i insugningskanalerna, insugningsröret eller cylindern, beroende på bränsleinsprutningstekniken.
2. Kompression
Efter att kolven når sin nedre dödpunkt och insugningsfasen slutar, börjar den röra sig uppåt. Kolven trycker ihop blandningen med sin uppåtgående rörelse, som värms upp som ett resultat, och eftersom den inte kan expandera stiger också trycket.
Kompressionsförhållande: Vilken effekt har det på motorn?
Den höga temperaturen och trycket främjar förångningen av bränslet och dess blandning med luft, vilket gör blandningen mer explosiv. Blandningen får dock inte komprimeras för mycket under kompressionen så att den inte når bränslets självantändningstemperatur (detonationsförbränning). Under kompressionen stängs inlopps- och avgasventilerna.
3. Expansion
Under denna fas börjar förbränningsprocessen. En gnista hoppar på tändstiftet och antänder den komprimerade blandningen. Efter antändning börjar blandningen expandera, trycker på kolven och flyttar den nedåt till dess nedre dödpunkt, vilket omvandlar termisk energi till mekaniskt arbete.
4. Avgasrör
Under denna fas öppnas avgasventilerna för att tillåta avgaserna att lämna cylindern. I slutet av expansionen är trycket i cylindern högre än atmosfärstrycket, på grund av vilket avgaserna tvingas ut ur cylindern. Kolven trycker ut de återstående avgaserna när den rör sig mot dess övre dödpunkt.
Men för att förbättra cylindertömningen stänger avgasventilerna först efter att kolven når sin övre dödpunkt och insugningsventilerna redan är öppna.
När alla fyra cyklerna har avslutats börjar motorns arbetscykel igen.
Fyrtakts dieselmotor:
Funktionsprincipen för en fyrtakts dieselmotor är mycket lik driften av en fyrtakts bensinmotor. Den största skillnaden är att endast ren luft dras in i cylindrarna. Efter att ha komprimerats och värmts insprutas dieselbränsle, och den resulterande blandningen antänds av kompressionsvärme.
1. Intagsslag
Kolven rör sig från sin övre dödpunkt nedåt till sin nedre dödpunkt, vilket ökar utrymmet ovanför kolven och öppnar insugningsventilerna. Detta gör att den nödvändiga mängden luft kommer in i cylindrarna genom insugningsröret.
2. Kompression
Efter att kolven når sin nedre dödpunkt och insugningsfasen slutar, börjar den röra sig uppåt. Kolven går alltså från sitt nedre dödpunkt tillbaka till sitt övre dödpunkt medan dess uppåtgående rörelse komprimerar luften, vilket värms upp som ett resultat men också ökar dess tryck.
Strax innan kolven når sin övre dödpunkt sprutas bränsle in i förbränningskammaren, som blandas, förångas och antänds, vilket orsakar expansion.
3. Expansion
Efter att blandningen har antänts frigörs bränslets termiska energi genom förbränning, vilket manifesteras av en ökning av gastrycket i cylindern. Således verkar gastrycket på motorns kolv, som omvandlar bränslets termiska energi till motorns mekaniska arbete. Under expansion rör sig motorkolven från sin övre dödpunkt till sin nedre dödpunkt.
4. Avgasrör
Under den sista delen av arbetscykeln för en fyrtakts dieselmotor rör sig kolven från sin nedre dödpunkt till sin övre dödpunkt med avgasventilerna öppna. Detta innebär att kolven trycker avgaserna genom avgassystemet upp i luften med en rörelse uppåt. Avgasventilerna stängs precis innan kolven når sin övre dödpunkt.
Avgassystem: Vilka är dess huvudkomponenter?
Detsamma gäller en dieselfyrtaktsmotor och en bensinfyrtaktsmotor. När alla fyra cyklerna har avslutats börjar motorns arbetscykel igen.
En turboladdare används ofta för fyrtaktsmotorer för att skapa laddtryck. Tidigare var dock turboladdning av motorer med en kompressor relativt utbredd. Men låt oss titta på fördelarna och nackdelarna med en fyrtaktsmotor jämfört med en tvåtaktsmotor.
Fördelar med en fyrtaktsmotor:
- Lägre bränsleförbrukning
- Mer balanserad och förfinad drift
- Tillräcklig kraft även vid lägre varvtal
- Bättre smörjsystem
- Låg motoroljeförbrukning
- Färre utsläpp
- Bättre motorkylning
- Längre service livet
Nackdelar med en fyrtaktsmotor:
- Högre vikt
- Mer komplex konstruktion
- Dyrare reparationer vid fel
- Två varv på vevaxeln och fyra slag på kolven krävs för en arbetscykel av motorn