Korte Inleiding
Vier-takt interne verbrandingsmotoren worden al meer dan 100 jaar gebruikt en hun ontwerp is sindsdien niet significant veranderd. Elke slag van een vier-takt motor correspondeert met een fase van de verbrandingscyclus, namelijk aanzuiging, compressie, kracht, en uitlaat. Het wordt een vier-takt verbrandingsmotor genoemd omdat er vier slagen zijn in één verbrandingscyclus. Een slag wordt gedefinieerd als de maximale afstand die een zuiger aflegt wanneer deze van de bovenkant van de cilinder naar de onderkant beweegt, of vice versa. Bijvoorbeeld, wanneer de zuiger van de onderkant van de cilinder naar de bovenkant beweegt, wordt dit een slag genoemd. Evenzo, als de zuiger van de bovenkant van de cilinder naar de onderkant beweegt, wordt dit ook een slag genoemd.
Vergeleken met twee-takt motoren, hebben vier-takt motoren meer componenten en zijn ze zwaarder, maar ze zijn efficiënter. Vier-takt motoren kunnen op veel verschillende brandstoffen werken, waaronder benzine, diesel, gas (methaan) en bio-oliën (om enkele brandstoftypen te noemen).
Vier-takt motor animatie
Vier-takt motorcomponenten
Vier-takt motorontwerpen variëren, dus het aantal en type componenten dat per ontwerp wordt gebruikt, varieert ook. Bijvoorbeeld, common rail motoren gebruiken andere motoronderdelen in vergelijking met niet-common rail motoren.
Geniet je van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Video Cursus Interne Verbrandingsmotoren bekijkt! De cursus bevat een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus voltooit. Geniet ervan!
Componenten
Veelvoorkomende vier-takt motorcomponenten zijn onder andere:
- Zuiger
- Drijfstang (Con Rod)
- Glijlagers
- Krukas
- Nokkenas
- Verbrandingsruimte (Cilinderbus)
- Inlaatkleppen en Uitlaatkleppen
- Stoterstangen
- Tuimelaars
- Brandstofinjectoren
Toegang tot het onderstaande 3D-model als je alle hoofdcomponenten van een motor en enkele motorterminologie wilt leren.
Motorcomponenten en Terminologie
Opmerking: Het type motor dat in dit 3D-model wordt getoond, maakt gebruik van directe brandstofinjectie met common rail brandstofinjectoren.
De onderstaande video is een fragment uit onze Online Video Cursus Interne Verbrandingsmotoren.
Hoe Vier-takt Motoren Werken
Een vier-takt motor vereist vier slagen om één verbrandingscyclus te voltooien. De slagen zijn:
- Aanzuiging (Inlaat)
- Compressie
- Kracht (Ontsteking)
- Uitlaat
Een andere manier om de slagen en hun volgorde te onthouden is door de bewoording te veranderen naar:
Slag 1 = Aanzuiging (zuigen)
Slag 2 = Compressie (persen)
Slag 3 = Kracht (knal!)
Slag 4 = Uitlaat (blazen)
Hieronder volgt een korte samenvatting van wat er gebeurt in elke fase van de verbrandingscyclus:
Aanzuigslag: Ook bekend als de inductie- of inlaatslag. De zuiger beweegt naar beneden en zuigt lucht in de cilinder via de luchtinlaatkleppen.
Compressieslag: De luchtinlaatkleppen sluiten en de zuiger beweegt omhoog, waardoor de lucht in de cilinder wordt samengeperst. Brandstof wordt geïnjecteerd kort voordat de zuiger de bovenkant van de cilinder bereikt.
Ontstekingsslag: Ook bekend als de kracht- of verbrandingsslag. De brandstof wordt ontstoken, wat een gecontroleerde explosie veroorzaakt. De verbranding van de brandstof zorgt voor een toename van de druk en temperatuur in de cilinder, waardoor de zuiger van de bovenkant van de cilinder wordt weggeduwd.
Uitlaatslag: Uitlaatgassen worden uit de cilinder afgevoerd terwijl de zuiger omhoog beweegt, van de onderkant naar de bovenkant van de cilinder.
Hoe Vier-takt Motoren Werken - Gedetailleerd
Een meer gedetailleerde kijk op wat er gebeurt in elke fase van de verbrandingscyclus wordt hieronder gegeven.
Aanzuigslag
De aanzuigslag zuigt lucht in de cilinderbus (verbrandingsruimte) terwijl de zuiger naar beneden beweegt richting onderste dode punt (ODP). Wanneer de zuiger ODP bereikt, sluiten de inlaatkleppen en beweegt de zuiger weer omhoog richting bovenste dode punt (BDP); dit is de compressieslag.
Vier-takt motor met BDP en ODP aangegeven
Compressieslag
Terwijl de zuiger richting BDP beweegt, wordt de lucht in de cilinder samengeperst (volume vermindert) en neemt de temperatuur en druk toe. Kort voor BDP wordt brandstof in de verbrandingsruimte geïnjecteerd. De brandstof ontsteekt en er vindt een gecontroleerde explosie plaats.
Druk- en volumegrafiek
Krachtslag
Zodra de ontsteking plaatsvindt, begint de krachtslag. De toename van druk en temperatuur veroorzaakt door verbranding duwt de zuiger richting ODP. Eenmaal bij ODP is alle brandstof in de verbrandingsruimte verbrand en is de laatste motorstoot klaar om te beginnen. Een andere term voor de 'krachtslag' is de 'ontstekingsslag'.
Uitlaatslag
De uitlaatslag is de vierde en laatste slag. De zuiger beweegt van ODP naar BDP en voert uitlaatgassen uit de verbrandingsruimte via de uitlaatkleppen. Zodra de zuiger BDP bereikt, openen de luchtinlaatkleppen en sluiten de uitlaatkleppen kort daarna (er is enige klepoverlap om ervoor te zorgen dat alle uitlaatgassen uit de verbrandingsruimte zijn verwijderd). De verbrandingscyclus is nu voltooid omdat alle vier de slagen hebben plaatsgevonden.
Vonkontsteking en Compressieontsteking Motoren
Benzine/gasoline motoren gebruiken bougies voor ontsteking, terwijl dieselmotoren alleen de hitte gebruiken die door compressie wordt gegenereerd. Om deze reden staan benzinemotoren bekend als vonkontstekingsmotoren en dieselmotoren staan bekend als compressieontstekingsmotoren.
3D Model Details
Dit 3D-model toont elke fase van de vier-takt motorcyclus. Blauw geeft aanzuiging en compressie aan, terwijl rood expansie (kracht) en uitlaat aangeeft. De kleppen en andere componenten zijn allemaal correct getimed om het volledige vier-takt proces te tonen.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Basisprincipes van Interne Verbrandingsmotoren
Basisprincipes van Dieselmotoren (Deel 1)
Basisprincipes van Dieselmotoren (Deel 2)
Uitleg over Motor Stuffing Box
Uitleg over Krukashuis Explosie Ontlastkleppen
Hoe Helix Brandstofpompen Werken
Hoe Centrifugale Regelaars Werken
Basisprincipes van Wrijvingsloze Lagers
Veermechanismen in de Techniek
Aanvullende Bronnen
http://www.animatedengines.com/otto.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine
https://www.merchantnavydecoded.com/four-stroke-engine/