Viertaktmotor
Uitleg
maandag 15 mei 2023
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Bewegende afbeelding van de 4 posities van een
viertaktmotor.
Rechts wordt de lucht of het mengsel aangezogen (blauw) en links (bruin)
de uitlaatgassen verdreven.
Een viertaktmotor is een zuigermotor
met één arbeidsslag per twee omwentelingen van de krukas.
De viertaktmengselmotor
of -Ottomotor is
uitgevonden door Nikolaus Otto in 1876.
Voor het ontbranden van het gasmengsel bij een motor die als brandstof
benzine, LPG of aardgas heeft wordt het gasmengsel aan het
einde van de compressieslag door een bougie tot ontbranding gebracht.
Bij een viertaktdieselmotor wordt lucht tijdens de
compressieslag samengeperst, waarbij deze opwarmt en waarna aan het einde van
de compressieslag brandstof wordt ingespoten door een injector en zelfontbranding plaatsvindt.
Vervolgens duwen expanderende verbrandingsgassen tijdens de arbeidsslag de
zuiger naar beneden, waardoor de motor wordt aangedreven.
Werking
De vier slagen zijn:
Inlaatslag: de inlaatklep opent iets voor het bovenste dode punt (BDP), nog tijdens de
uitlaatslag.
Nadat de uitlaatklep gesloten is, wordt doordat de zuiger
naar beneden gaat de cilinder gevuld met de aangezogen lucht in het geval van
een dieselmotor en bij een mengselmotor met het mengsel van lucht en
brandstof.
De inlaatklep is tijdens dit proces geopend en de
uitlaatklep gesloten.
Door gebruik te maken van turbolader kan de inlaatdruk omhoog worden
gebracht.
Hierdoor wordt de vulling van de cilinder tijdens de inlaatslag beter
waardoor het vermogen van de motor groter wordt.
Compressieslag: iets na het onderste dode punt (ODP) sluit de inlaatklep en begint de
compressie van de lucht of het mengsel, waardoor de druk en temperatuur sterk
stijgen.
Bij een dieselmotor stijgt de temperatuur hoger vanwege een hogere
compressiedruk.
Vlak voor het einde van deze compressieslag wordt bij een dieselmotor
brandstof ingespoten in verhitte lucht door een injector.
Na een korte inspuit- en ontstekingsvertraging ontbrandt de brandstof
spontaan.
Hierop volgt een verbranding met een snelle druk- en temperatuurstijging.
Ondanks dat de inspuiting voortduurt, neemt de drukgradiënt af, doordat het
luchtoverschot afneemt, zodat er een gedeeltelijk beheerste verbranding
plaatsvindt.
Bij een
mengselmotor vindt de verbranding niet spontaan plaats, maar deze wordt
ontstoken door de bougie.
Arbeidsslag: vlak na het begin van de arbeidsslag stopt bij een dieselmotor de
brandstofinspuiting.
Er vindt nu
een naverbranding plaats van de resterende brandstof.
De
verbranding zorgt voor druk op de zuiger waardoor deze naar beneden bewogen
wordt.
Door het
toenemende volume neemt de druk af, maar door de naverbranding blijft deze
hoger liggen dan de compressiedruk.
Bij een
mengselmotor drukt het ontbrande mengsel de zuiger naar beneden.
Tijdens deze
slag ontstaat de energie door de expanderende verbrandende gassen die de motor
doet draaien.
Uitlaatslag: vlak voor het einde van de arbeidsslag opent de uitlaatklep, waardoor de druk daalt tot
iets boven de atmosferische druk waarna door de opwaartse beweging van de zuiger
tijdens de uitlaatslag de uitlaatgassen uit de cilinder worden verdreven.
Aan het einde van de cyclus begint het proces opnieuw.
Het verschil
met een tweetaktmotor
Theoretisch
zou het vermogen van een viertaktmotor bij hetzelfde toerental de helft van een
verder vergelijkbare tweetaktmotor onder ideale omstandigheden
zijn.
Dit komt
doordat er bij een viertaktmotor bij elke vier zuigerslagen een arbeidsslag is en bij een
tweetaktmotor één bij elke twee zuigerslagen.
Het rendement
van een tweetaktmotor is echter lager omdat bij de spoeling de
verbrandingsgassen minder goed worden vervangen door het verse gasmengsel
binnen de cilinder.
Bij een
viertaktmotor is de spoeling echter vollediger waardoor de cilindervulling beter is dan bij een
tweetaktmotor. Hierdoor kan er meer brandstof in de cilinder worden verbrand,
zodat er per arbeidsproces meer arbeid wordt geleverd dan door de
tweetaktmotor.
Omdat de
viertaktmotor een kleppenmechanisme nodig heeft, maar ook omdat hij tweemaal
minder werkslagen verricht, is een in vermogen vergelijkbare viertaktmotor
zwaarder dan een tweetaktmotor.
Door het
kleppenmechanisme is de viertaktmotor ook ingewikkelder om te produceren.
Het verbruik
is echter lager dan van een tweetaktmotor.
De
uitlaatgassen zijn minder verontreinigd dan bij tweetaktverbranding, dit komt
door het gebruik van mengsmering bij een tweetaktmotor en de
mindere spoeling.
Het geluid van een viertaktmotor kan
makkelijker gedempt worden met een knaldemper dan bij een tweetaktmotor, die
bij toenemende tegendruk van de knaldemper sterk aan vermogen verliest doordat
de spoeling slechter wordt.
Bron:
https://nl.wikipedia.org/wiki/Viertaktmotor
Groeten,
Wim
maandag 15 mei 2023
