Hur fungerar en fyrtaktsmotor

Tänkte här försöka förklara principen för en fyrtaktsmotor, den vanligaste motortypen i våra bilar och lastbilar. Principen är densamma för både bensin- och dieselmotorer.

Arbetsförloppet för en fyrtaktsmotor utförs under två vevaxelvarv, dvs. fyra slag eller takter, och består av:

1. Insugningstakten
2. Kompressionstakten
3. Arbetstakten
4. Utblåsningstakten

1. Insugningstakten

Inloppsventilen öppnar strax före ÖD (övre dödpunkt). När kolven går nedåt, uppstår undertryck ovanför denna, varvid bränsleluftblanding vid ottomotorer med förgasare och ren luft vid övriga motortyper sugs in i cylindern.

Till följd av motstånd i förgasare, inloppsledningar och inloppsventiler kommer trycket i cylindern vid insugningstaktens slut att bli lägre än atmosfärtrycket.

Vid motorer med överladdning tillförs bränsleluftblandingen respektive luften med hjälp av en kompressor, varvid trycket kommer att överstiga atmosfärtrycket.

2. Kompressionstakten

Inloppsventilen stänger, sedan kolven passerat ND (nedre dödpunkt), och båda ventilerna är nu stängda. Vid kolvens uppåtgående rörelse kommer bränsleluftblandningen respektive luften att komprimeras, vilket medför att temperaturen stiger.

Den kraft, som åtgår för kompressionstakten, erhålls från rörelseenergin hos de roterande delarna, vanligen ett svänghjul, eller vid flercylindriga motorer från någon kolv, som samtidigt utför en arbetstakt.

Vid ottomotorer med bränsleinsprutning måste insprutningen vara avslutad, innan kompressionstakten är slut.

I ottomotorer antänds bränsleluftblandningen strax före ÖD av en elgnista från ett tändstrift. Vid dieselmotorer börjar bränsleinsprutningen före ÖD, och antändningen sker av en glödkropp eller av kompressionsvärmen.

Man låter bränslet antändas strax före ÖD, så kallad förtändning, då en viss tid åtgår för förbränningen. För att verkningsgraden ska bli god, krävs nämligen, att högsta förbränningstrycket uppnås omedelbart efter det att kolven nått ÖD.

3. Expansionstakten

Vid förbränningen ökas såväl tryck som temperatur i cylindern. Temperaturen, som kan uppgå till mellan 1800 och 2500 grader C, beror på bland annat luftöverskott och kompressionstemperatur.

Kolven drivs nu mot ND, under det att arbete uträttas, som via vevstaken överförs till vevaxeln.

Vid gasernas expansion sjunker temperaturen, som vid arbetstaktens slut uppgår till mellan 300 och 800 grader C.

Strax före ND öppnas avloppsventilen, och gaserna, som fortfarande har ett övertryck av flera atmosfärer, rusar ut genom ventil, avloppsledningar och ljuddämpare till atmosfären.

Avloppsventilen öppnar före ND, för att trycket vid nästa takts början inte ska vara för högt.

4. Utblåsningstakten

Vid kolvens uppåtgående rörelse pressas avgaserna ut genom avloppsventilerna. På grund av motstånd i ventiler, avloppsledningar och ljuddämpare kommer trycket i cylindern att vara högre än atmosfärtrycket. Avloppsventilen stänger strax efter ÖD.

Eftersom inloppsventilen har öppnat något före ÖD, kommer de båda ventilerna en kort stund att vara öppna samtidigt, så kallad ventilöverskärning. Denna har en viss betydelse för förbränningsrummets renspoling och minskar även insugningsarbetet. Vid motorer med överladdning erhålls såväl effektiv renspolning av förbränningsrummet samt god kylning av kolvtoppen.

Sedan utblåsningstakten fullbordats, börjar en ny insugningstakt.

För varje arbetstakt har alltså vevaxeln gjort två varv. Eftersom inlopps- och avsloppsventilerna under dessa två varv har öppnats endast en gång vardera, måste kamaxeln (kamaxlarna), som reglerar ventilernas rörelse, rotera med hälften av vevaxlens varvtal.

Om du tyckte det här var intressant, så kanske du även är intresserad av:

• Hur fungerar en tvåtaktsmotor
• Så mycket är en hästkraft
• Mer om hästkrafter