Štiritaktni motor: njegove prednosti, slabosti in princip delovanja
Štiritaktni motor, imenovan tudi štiritaktni motor ali pogovorno štiritaktni, je batni motor z zgorevanjem, ki deluje v štirih taktih ali z drugimi besedami v štirih taktih. To pomeni, da bo delovni cikel motorja potekal med štirimi takti bat in dvema vrtljajema ročična gred.
Glede na način vžiga mešanice se delovni cikli nekoliko razlikujejo za vžig s svečko in dizelski motor. Pogovorimo se torej o tem, kako delujeta bencinski štiritaktni motor in dizelski štiritaktni motor.
Vsebina
Delovni cikel štiritaktnega motorja:
Ker se delovna cikla bencinski in dizelski motor nekoliko razlikujeta, bomo o obeh govorili ločeno.
Bencinski štiritaktni motor:
1. Sesanje
Ko se bat premika navzdol, se prostor nad batom poveča, hkrati pa se odprejo tudi sesalni ventili. To povzroči padec tlaka nad batom (tlak nad batom je nižji od atmosferskega). Ta tlačna razlika bo omogočila, da motor skozi sesalno cev vsesa potrebno količino zraka v valje.
Bati motorja: Kaj morajo vzdržati in kakšna je njihova funkcija?
Vendar poleg samega zraka v valje vstopa tudi gorivo. Zrak in gorivo skupaj tvorita vnetljivo zmes. Vžigalna mešanica nastane bodisi v sesalnih kanalih, sesalnem kolektorju ali neposredno v valju, odvisno od tehnologije vbrizga goriva.
2. Stiskanje
Ko bat doseže svojo spodnjo mrtvo točko in se konča faza sesanja, se začne premikati navzgor. Bat s svojim gibanjem navzgor stisne zmes, ki se zaradi tega segreje in ker se ne more razširiti, se dvigne tudi tlak.
Kompresijsko razmerje: Ste vedeli, kaj označuje in kakšen vpliv ima na motor?
Visoka temperatura in tlak spodbujata izhlapevanje goriva in njegovo mešanje z zrakom, zaradi česar je mešanica bolj eksplozivna. Zmes pa se pri stiskanju ne sme preveč stisniti, da ne doseže temperature samovžiga goriva (detonacijsko zgorevanje). Med kompresijo sta sesalni in izpušni ventil zaprta.
3. Razširitev
V tej fazi se začne proces zgorevanja. Na svečko preskoči iskra in vžge stisnjeno mešanico. Po vžigu se zmes začne širiti, potiska bat in ga premika navzdol do njegove spodnje mrtve točke, pri čemer se toplotna energija pretvarja v mehansko delo.
4. Izpuh
Med to fazo se izpušni ventili odprejo, da izpušni plini zapustijo valj. Ob koncu ekspanzije je tlak v valju višji od atmosferskega tlaka, zaradi česar se izpušni plini iztisnejo iz cilindra. Preostale izpušne pline potisne ven bat, ko se premakne v zgornjo mrtvo točko.
Za izboljšanje praznjenja valjev pa se izpušni ventili zaprejo šele, ko bat doseže zgornjo mrtvo točko in so sesalni ventili že odprti.
Po zaključku vseh štirih ciklov se delovni cikel motorja začne znova.
Štiritaktni dizelski motor:
Princip delovanja štiritaktnega dizelskega motorja je zelo podoben delovanju štiritaktnega bencinskega motorja. Glavna razlika je v tem, da se v valje vsesa samo čisti zrak, v katerega se po stiskanju in segrevanju vbrizga dizelsko gorivo, nastala mešanica pa se vžge s kompresijsko toploto.
1. Sesanje
Bat se premika od zgornje mrtve točke navzdol do spodnje mrtve točke, kar poveča prostor nad batom in hkrati odpre sesalne ventile, zaradi katerih skozi sesalno cev v cilindre vstopi potrebna količina zraka.
2. Stiskanje
Ko bat doseže svojo spodnjo mrtvo točko in se konča faza sesanja, se začne premikati navzgor. Tako potuje bat iz spodnje mrtve točke nazaj v zgornjo mrtvo točko, pri tem pa s svojim gibanjem navzgor stisne zrak, ki se zaradi tega segreje, poveča pa se mu tudi pritisk.
Tik preden bat doseže zgornjo mrtvo točko, se v zgorevalno komoro vbrizga gorivo, ki se premeša, upari in nato vžge, kar povzroči ekspanzijo.
3. Razširitev
Po vžigu zmesi se z gorenjem sprosti toplotna energija goriva, kar se kaže s povečanjem tlaka plina v valju. Tako tlak plina deluje na bat motorja, ki pretvarja toplotno energijo goriva v mehansko delo motorja. Med raztezanjem se bat motorja premakne od zgornje mrtve točke do spodnje mrtve točke.
4. Izpuh
V zadnjem delu delovnega cikla štiritaktnega dizelskega motorja se bat premakne od spodnje mrtve točke do zgornje mrtve točke z odprtimi izpušnimi ventili. To pomeni, da bat s svojim gibanjem navzgor potiska izpušne pline skozi izpušni sistem v zrak. Zapiranje izpušnih ventilov se zgodi tik preden bat doseže zgornjo mrtvo točko.
Izpušni sistem: Ste vedeli, iz katerih komponent je sestavljen?
Za dizelski štiritaktni motor velja enako kot za bencinski štiritaktni motor. Po zaključku vseh štirih ciklov se delovni cikel motorja začne znova.
Pri štiritaktnih motorjih se za ustvarjanje polnilnega tlaka največkrat uporablja turbopolnilnik. V preteklosti pa je bilo turbo polnjenje motorjev s kompresorjem razmeroma razširjeno. Toda poglejmo prednosti in slabosti štiritaktnega motorja v primerjavi z dvotaktnim motorjem.
Prednosti štiritaktnega motorja:
- Manjša poraba goriva
- Bolj uravnoteženo in prefinjeno delovanje
- Zadostna moč tudi pri nižjih hitrostih
- Bolj popoln sistem mazanja
- Nizka poraba motornega olja
- Bolj okolju prijazno delovanje
- Boljše hlajenje motorja
- Ima daljša življenjska doba
Slabosti štiritaktnega motorja:
- Večja teža
- Kompleksnejša konstrukcija
- Dražja popravila v primeru okvare
- Za en delovni cikel motorja sta potrebna dva obrata ročične gredi in štirje gibi bata