Forskjellige motortyper og hvordan de fungerer

[Esten]

Firetaktsmotoren (ottomotoren) er et stempelmotorprinsipp og en intern forbrenningsmotor.

Navnet kommer av at motorens deloperasjoner kan deles inn i fire "takter", der det foregår forbrenning kun annenhver gang stempelet går ned. Ettersom det bare er én av de fire taktene som utfører arbeid, må firetaktsmotoren helst ha flere sylindere for å yte til de fleste formål.
Så godt som alle biler opererer etter firetaksprinsippet, som brukes i både bensinmotorer og dieselmotorer.

Firetaktsmotoren har virkningsgrad på omkring 35%, noe som er høyt i forhold til totaktsmotoren. Ulempen med firetaksmotoren er at den er relativt tung og komplisert i forhold til arbeidet den kan utføre, derfor brukes totaksmotoren ofte i lette kjøretøy og maskiner, som i snøskutere, gressklippere, påhengsmotorer, motorsager og mopeder.
Virkningsgraden er imidlertid høyest i dieselmotorer og nyere dampmaskiner.


Et sylinderoppsett for en firetakts bensinmotor med doble kamaksler.




(E) kamaksel for eksosventil
(I) kamaksel for inntaksventil
(S) tennplugg
(V) ventiler
(P) stempel
(R) råde
(C) veivaksel
(W) kjølekanaler


Firetaktsmotoren eller Otto-motoren ble utviklet av den tyske ingeniøren Nikolaus Otto i 1876. Den har ventiler i toppen av hver sylinder hvor en eller flere slipper inn en blanding av luft og drivstoff, og andre slipper ut eksos. Bakgrunnen for navnet «firetakt» er at prosessen foregår i fire «takter».

• Innsugningstakt – stempelet trekkes utover, innsugsventilen åpner seg, og blandingen av luft og bensin suges inn.

• Kompresjonstakt – stempelet dyttes innover, ventilene er stengte, blandingen komprimeres til omtrent en 1/10 av volumet.

• Forbrenningstakt – en tennplugg antenner bensin-luft-blandingen. Ventilene er fortsatt stengte. Eksplosjonen presser stempelet tilbake med voldsom kraft.

• Utblåsningstakt – stempelet dyttes innover igjen, eksosventilen åpner seg, og stempelet skyver forbrenningsgassene ut av sylinderen.


Ventilene styres av en eller flere kamaksler som roterer nøyaktig halvparten så fort som veivakselen. En overliggende kamaksel dytter på ventilløftere, som åpner ventilene. I en vanlig firesylindret motor har man gjerne 8 ventiler, men noen motorer har to innsugsventiler og to eksosventiler for hver sylinder. Ved overliggende kamaksel går det en tannet registerreim eller registerkjede fra veivakselen til kamakselen. Eldre motorer hadde vanligvis underliggende kamaksler. Disse ble drevet direkte av veivakselen med tannhjul. Støtstenger på utsiden av sylinderene overfører bevegelsen fra kamakselen til ventilløfteren, som i sin tur overfører bevegelsen til ventilene. Denne konstruksjonen er lite brukt i nyere bilmotorer.










En totaktsmotor er en motor som gjør arbeidstakten hver 360° omdreining, i motsetning til en firetaktsmotor.

Hver gang stempelet er på topp, antennes luft/bensin-blandingen. Det vil si at motoren må suge inn bensin/luft-blandingen samtidig som den blåser ut eksosen. Luft/bensin-blandingen på totakt inneholder også olje, fordi det ikke er noe oljebad i veivhuset på en totaktsmotor, slik det er i en firtaktsmotor. En totaktsmotor vil derfor i teorien ha mulighet til å ha dobbelt så mange hestekrefter i forhold til en firetaktsmotor med samme volum.


Selv om totaktsmotor er mer effektiv enn en firetaktsmotor i forhold til egenvekt, krever den vesentlig mer vedlikehold. Stempelbytte skjer for eksempel oftere på en totaktmotor enn på en firetaktsmotor. Oljeforbruket er dessuten langt høyere, og en får ikke en like effektiv forbrenning i en totaktsmotor som en firetaktsmotor. En firetaktsmotor vil derfor ofte være mer miljøvennlig enn en totaktsmotor, men dette avhenger av bruk.


Det finnes i hovedsak to typer totaksmotorer:
Den ene har en dreieventil som åpner/stenger for innsuget; denne åpner når stemplet er på vei opp og stenger når det er på topp. Den andre typen har en reed-ventil. Denne er formet som en V og har "blader" som åpner og lukker seg av trykket/suget fra motoren. Disse er mer effektive enn dreieventilen siden de åpnes og lukkes hurtigere. Siden totaktmotoren ikke har noen ventil som stenger for eksosen er det et resonanskammer på eksosanlegget - dette skaper sjokkbølger og presser tilbake luft/bensingassblandingen som går rett igjennom sylinderen. En totaktsmotor har også «porter» i sylinderveggene isteden for i topplokket.



Bensintotaktsmotorer er svært enkle, med få bevegelige deler. De trenger ikke ventiler, fordi det er stempelet som dekker og avdekker innsugs- og utblåsningsåpningen. Fordi begge sider av stempelet er i bruk, blir det litt feil å si at stempelet går ut og inn. Vi kan heller kalle det opp og ned, der opp er mot topplokket.

De 2 taktene:

• Når stempelet er på topp, eksploderer bensin-luft-blandingen, og presser stempelet ned. Samtidig under stempelet, i veivhuset, stenges en tilbakeslagsventil, såkalt Reedventil, slik at blandingen av luft og bensin som er der nede ikke kommer ut, og den blir komprimert.
Før stempelet når bunnen, avdekker stempelet utblåsningsåpningen, og mesteparten av eksosen forsvinner ut. Like før stempelet når bunnen, avdekker det også åpningen til en eller flere kanaler (innsuget) som forbinder oversiden og undersiden av stempelet. Mye av den komprimerte blandingen av luft og bensin slipper inn i rommet over stempelet og fortrenger det som er igjen av eksos.

• Når stemplet har kommet så vidt over bunnpunktet, dekker det innsugningskanalen(e). Utblåsningsåpningen(e) er fortsatt åpne en bitteliten stund til, og dessverre er det ikke til å unngå at noe av bensin-luft-blandingen også forsvinner ut i eksosrøret. Stempelet fortsetter oppover, dekker over utblåsningsåpningen(e), og komprimerer blandingen. Samtidig under stempelet øker volumet, og det stadig lavere trykket får tilbakeslagsventilen til å åpne seg, slik at mer av bensin-luft-blanding slipper inn.

Legg merke til at eksplosjonen bare skjer på oversiden av stempelet, men dobbelt så ofte som på firetakt.

For at minst mulig ubrent bensin og luft skal komme ut i eksosrøret, bør totaktsmotorer ha litt motstand i eksosrøret. Ikke bare er det miljøvennligere men en totaktsmotor går faktisk bedre med riktig motstand enn med fri eksos. Derfor er totaktsmotorer godt egnet å ha turbo på, etter som det skaper litt motstand. Eksospotta har en spesiell funksjon på totaktsmotorer: Når utblåsningsåpningen åpnes, sprer eksplosjonen seg ut i eksosrøret. Dette er en trykkbølge. Når den møter enden av det store rommet i eksospotta, kommer ekkoet tilbake inn i sylinderen. Ved et visst turtall vil trykkbølgen komme tilbake igjen rett før utblåsningsåpningen lukker seg igjen, slik at ubrent luft og bensin i eksosrøret dyttes tilbake inn i sylinderen. Resultatet blir omtrent det samme som om motoren skulle hatt turbo.







Alle ventilene og innføringen av flere sylindere gjør firetaktsprinsippet relativt komplisert, men til gjengjeld er motoren mer holdbar og bruker drivstoffet mer effektivt enn totaktsmotoren. Siden firtaktsmotorene helst må plasseres vannrett (ellers vil de få problemer med oljestrømmen) og i tillegg at de er store og tunge, brukes de helst på større maskiner som f.eks. biler, båter og motorsykler, med noen unntak som f.eks. gressklippere.

Selv om firetaksmotoren har lavere effekt enn totaktsmotoren i forhold til egenvekt, har den relativt mye høyere virkningsgrad og er derav mer miljøvennlig, også da den ikke bruker olje slik som totaktsmotoren.










En wankelmotor (også kalt rotasjonsmotor) er en bensinmotor konstruert av den tyske ingeniøren Felix Wankel på 1950-tallet. I en vanlig stempelmotor gjør stemplene i sylinderne fire forskjellige oppgaver etter hverandre; innsug, kompresjon, forbrenning og utblåsning. I en wankelmotor skjer disse fire oppgavene samtidig ved hjelp av en roterende «trekant» i sylinderen. Rotasjonen overføres til et tannhjul som sitter på drivakselen i midten.





Wankelmotoren ble brukt av NSU i bilen NSU Wankel Spider fra 1964 - og senere i NSU Ro 80 - men på grunn av tekniske problemer ble ikke dette noen suksess. Mazda benytter fremdeles motoren i sine sportsbiler, for eksempel Mazda RX-7 og Mazda RX-8.


Fordeler

Wankelmotoren har bare to bevegelige deler. Derfor trenger den lite vedlikehold.

Trekanten i en Wankelmotor beveger seg mer kontinuerlig (akselereres ikke så mye hit og dit) som stempler i stempelmotorer, noe som gjør at Wankelmotoren tåler særdeles høye turtall, ofte opp mot 13 000 omdreininger per minutt.
Effekt=dreiemoment*turtall. Altså kan Wankelmotoren gi mye effekt i forhold til slagvolumet, spesielt vekt.


Ulemper

Wankelmotoren kan av geometriske grunner ikke ha så høy kompresjon som er optimalt for bensinmotorer. Det gir lavere dreiemoment og følgelig lavere virkningsgrad enn andre bensinmotorer.

Hvert hjørne av trekanten må ha kontakt med veggene for å skille de tre volumene som er mellom veggene og hver kant av trekanten. På disse kontaktflatene blir det friksjon og det er derfor montert en fjærbelastet "Apex"-metalldel som kan skiftes ut ved slitasje.
Dette var, og er fortsatt wankelmotorens største problem. På grunn av dette har wankelmotorer kortere levetid enn stempelmotorer. Vedlikeholdet er imidlertid enklere.








Jeg vet det er noen slike artikler fra før, f.eks fra Robban. Men la ut en alikevel.


Encyklopedi

[Motorduden]

[Esten]

[Tim]

[Sp1]

[Motorduden]

[Sp1]

[Motorduden]

[Sp1]

Var ikke meningen å være krass!