- Firetaktsmotoren bruker fasene innsuging, kompresjon, forbrenning og eksos.
- Bensinmotorer bruker gnisttenning; dieselmotorer selvtenner ved høy kompresjon.
- Viktige komponenter: stempel, sylinder, ventiler, veivaksel og tennplugg eller injektordyse.
- Innsugning åpner ventiler og fyller sylinder; diesel får bare luft, bensin blandes.
Firetaktsmotoren utgjør grunnlaget for de fleste moderne kjøretøy, og er et smidig system som omdanner drivstoffets kjemiske energi til mekanisk energi gjennom fire distinkte faser. Denne syklusen, kjent som Otto-syklusen for bensinmotorer eller Dieselsyklusen for dieselmotorer, gjentas kontinuerlig for å generere kraften som trengs for å kjøre kjøretøyet.
Forbrenningsmotorer er delt inn i to hovedkategorier: kompresjons-tenning (diesel) og gnisttenning (bensin). Begge typer bruker det samme firetaktsprinsippet, med forskjeller i hvordan luft-drivstoffblandingen antennes.
Strukturen og de essensielle komponentene
I tillegg til å forstå de 4 taktene, er det viktig å kjenne de viktigste komponentene:
- Pistongen: den bevegelige delen som beveger seg inne i cilinderen
- Cilinderen: området der forbrenningsprosessen foregår
- Innsugnings- og eksosventiler: styrer inn- og utstrømning av fluidene
- Veivakselen: omdanner den lineære bevegelsen til roterende bevegelse
- Tennplugg (for bensin) eller innsprøytingsdyse (for diesel): sikrer tent drivstoffet
Tid 1: Innsuging – innføring av blandingen
Stempelet beveger seg ned mot veivakselen og skaper et delvis sug i cilinderen som tillater opptak av drivstoff-luftblandingen. I denne viktige fasen:
- Innsugningsventilene er helt åpne
- Eksosventilene forblir lukket
- På bensinmotorer forberedes drivstoff-luftblandingen på forhånd
- På dieselmotorer kommer bare ren luft inn i sylinder
Effekten av denne fasen påvirker direkte motorens kraft. En feil i innsuging kan redusere bilens ytelse betydelig.
Tid 2: Kompresjon - forberedelse til forbrenning
I denne fasen er begge ventiler lukket, og en helt tett sone dannes. Stempelet begynner å bevege seg oppover i cilinderen og komprimerer blandingen til en brøk av det opprinnelige volumet.
- Kompresjonsforholdet: varierer mellom 8:1-12:1 for bensin og 14:1-23:1 for diesel
- Temperaturstigning: luften varmes opp av kompresjonen til 300-500°C
- Trykk: øker til 12-20 bar for bensin og 30-55 bar for diesel
Ved dieselmotorer er den høye temperaturen ved ekstrem kompresjon tilstrekkelig til selvantennelse av drivstoffet som sprøytes inn i neste fase.
Tid 3: Forbrenning og ekspansjon - kraftgenerering
Dette er øyeblikket der den kjemiske energien omdannes til mekanisk energi. Drivstoffet i sylinderen antennes:
- For bensin: ved gnist fra tennplugg
- For diesel: ved selvtenning på grunn av den høye temperaturen fra kompresjonen
Ekstreme parametere for forbrenningen:
- Trykk: når 30-40 bar for bensin og opp til 150 bar for diesel
- Temperatur: over 2200°C, og kan nå 2500°C
- Varighet: fullstendig forbrenning varer bare noen millisekunder
På grunn av dette enorme trykket presses stempelet nedover i cylinder og overfører kraften som genereres av eksplosjonen til veivakselen via bielæren.
Tid 4: Eksos - fjerning av avbrente gasser
I den siste fasen forblir innsugningsventilen lukket, og eksosventilen åpner for å slippe ut gassene som er igjen etter forbrenningen.
- Eksosventilen åpnes før stempelet når laveste posisjon
- Denne åpningen sikrer optimal fjerning av eksosgasser
- Eksosgassene har temperaturer mellom 400-900°C
- Trykket i eksosen varierer mellom 1,2-1,8 bar
Synkronisering og repetisjon av syklusen
De fire taktene skjer i løpet av 2 hele omdreininger av veivakselen (720 grader). Perfekt synkronisering oppnås av:
- Kamaksler: kontrollerer åpning og lukking av ventiler
- Distribusjonssystemet: belte eller kjede
- Veivhjul: opprettholder treghet mellom syklusene
Ved en motor som går 3000 rpm, gjentas denne syklusen 1500 ganger per minutt per sylinder.
Effektivitet og moderne optimeringer
Moderne firetaktsmotorer drar nytte av en rekke optimeringer:
- Direkteinnsprøytning: forbedrer forbrenningseffektiviteten
- Turbolading: øker kraften ved å øke lufttettheten
- Variabel ventilstyring: optimaliserer ventilåpningen etter regime
- Gassresirkulering (EGR): reduserer utslippene
Å forstå disse fire taktene gir et solid grunnlag for å forstå hvordan enhver intern forbrenningsmotor fungerer, viktig for bilentusiaster så vel som for de som ønsker å forstå bilen de kjører.