langt de fleste køretøjer (personbiler og erhvervskøretøjer), der sælges i dag, er udstyret med forbrændingsmotorer. I denne artikel skal vi beskrive, hvordan en firetakts forbrændingsmotor fungerer.

en forbrændingsmotor er klassificeret som en varmemotor. Det kaldes internt, fordi forbrændingen af luftbrændstofblandingen forekommer inde i motoren, i et forbrændingskammer, og nogle af de brændte gasser er en del af den nye forbrændingscyklus.

grundlæggende omdanner en forbrændingsmotor den termiske energi fra den brændende luft-brændstofblanding til mekanisk energi. Det kaldes 4 slag, fordi det tager 4 slag for stemplet at udføre en komplet forbrændingscyklus. Det komplette navn på en motor, der driver en personbil, er: 4-takts stempel forbrændingsmotor, forkortet ICE (forbrændingsmotor).

lad os nu undersøge, hvilke der er hovedkomponenten i en is.

billede: forbrændingsmotor (DOHC) dele

Legend: udstødningskamaksel udstødningsventil spand tændrør indsugningsventil spand indsugningskamaksel udstødningsventil indsugningsventil cylinderhoved stempel stempelstift forbindelsesstang motorblok krumtapaksel TDC – top dødcenter BDC – bund dødcenter

cylinderhovedet (8) indeholder normalt knastaksel(er), ventiler, ventilspande, ventilreturfjedre, gnist – / glødepropper og injektorer (til direkte indsprøjtningsmotorer). Gennem cylinderhovedet strømmer motorens kølevæske.

inde i motorblokken (12) kan vi finde stemplet, forbindelsesstangen og krumtapakslen. Med hensyn til cylinderhovedet strømmer kølevæske gennem motorblokken for at hjælpe med at kontrollere motorens temperatur.

stemplet bevæger sig inde i cylinderen fra BDC til TDC. Forbrændingskammeret er det volumen, der skabes mellem stempel, cylinderhoved og motorblok, når stemplet er tæt på TDC.

i Figur 1 kan vi undersøge det komplette sæt mekaniske komponenter i en ICE. Nogle af komponenterne er faste (f.eks. cylinderhoved, cylinderblok), og nogle af dem bevæger sig. I nedenstående figur vil vi se på den vigtigste bevægelige del af en is, som omdanner gastrykket i cylinderen i mekanisk kraft.

Legend:

1. knastaksel tandhjul
2. stempel
3. krumtapaksel
4. forbindelsesstang
5. ventil
6. ventilskovl
7. knastaksel

knastakslens rotation synkroniseres med den rotation af krumtapakslen gennem et tandrem eller kæde. Indsugnings-og udstødningsventilernes position skal være nøjagtigt synkroniseret med stemplets position, så forbrændingscyklusserne kan finde sted i overensstemmelse hermed.

en komplet motorcyklus for en 4-takts ICE har følgende faser (slag):

1. indtag
2. kompression
3. effekt (ekspansion)
4. udstødning

et slag er stemplets bevægelse mellem de to døde Centre (bund og top).

nu, hvor vi ved, hvilke komponenter der er i en ICE, kan vi undersøge, hvad der sker i hvert slag i motorcyklussen. I nedenstående tabel kan du se stemplets position i begyndelsen af hvert slag og detaljerne vedrørende de begivenheder, der finder sted i cylinderen.

slagtilfælde 1-indtagelse

forbrændingsmotorens indsugningsslag

ved begyndelsen af indsugningsslaget er stemplet tæt på TDC. Indsugningsventilen åbnes, stemplet begynder at bevæge sig mod BDC. Luft (eller luftbrændstofblanding) trækkes ind i cylinderen. Dette slag kaldes indtag, fordi frisk luft/blanding tages ind i motoren. Indsugningsslaget slutter, når stemplet er ved BDC. under indsugningsslaget forbruger motoren energi (krumtapakslen roterer på grund af inertien af komponenterne).

slag 2-kompression

forbrændingsmotorens kompressionsslag

kompressionsslaget starter med stemplet ved BDC, efter at indsugningsslaget er afsluttet. Under kompressionsslaget lukkes både ventiler, indsugning og udstødning, og stemplerne bevæger sig mod TDC. Med begge ventiler lukket komprimeres luften/blandingen og når maksimalt tryk, når stemplet er tæt på TDC. før stemplet når TDC (men meget tæt på det), under kompressionsslaget: til bensinmotor: gnisten genereres til dieselmotorer: brændstof injiceres under kompressionsslaget forbruger motoren energi (krumtapakslen roterer på grund af inertien af komponenterne), mere end indsugningsslag.

slag 3-strøm

forbrændingsmotor effekt slagtilfælde

strømslaget starter med stemplet ved TDC. Både ventiler, indsugning og udstødning er stadig lukket. Forbrændingen af luftbrændstofblandingen startede i slutningen af kompressionsslaget, hvilket medfører en betydelig stigning i trykket inde i cylinderen. Trykket inde i cylinderen skubber stemplet ned mod BDC. kun under kraftslaget producerer motoren energi.

slag 4-udstødning

forbrændingsmotor udstødningsslag

udstødningsslaget starter med stemplet ved BDC, efter at strømslaget er afsluttet. Under dette slag er udstødningsventilen åben. Stemplets bevægelse fra BDC mod TDC skubber de fleste udstødningsgasser ud af cylinderen ind i udstødningsrørene. under udstødningsslaget forbruger motoren energi (krumtapakslen roterer på grund af inertien af komponenterne).

som du kan se, skal stemplet udføre 4 slag for at få en komplet forbrændingscyklus (motor). Det betyder, at en motorcyklus tager to komplette rotationer af krumtapakslen (720 liter).

det eneste slag, der producerer drejningsmoment (energi), er kraftslaget, alle de andre bruger energi.

stemplets lineære bevægelse omdannes til krumtapakselens rotationsbevægelse gennem forbindelsesstangen.

for en bedre forståelse opsummerer vi stemplets startposition, ventilposition og energibalance for hvert slag.

Stroke order	Stroke name	stempel startposition	indsugningsventil tilstand	udstødningsventil tilstand	energibalance
1	indtagelse	TDC	åben	lukket	forbruger
2	kompression	BDC	lukket	lukket	forbruger
3	strøm	TDC	lukket	lukket	producerer
4	udstødning	BDC	lukket	åben	forbruger

i animationen nedenfor kan du tydeligt se, hvordan forbrændingsmotoren fungerer. Vær opmærksom på stempelposition, ventilposition, det øjeblik, hvor tændingen opstår, og rækkefølgen af slagene.