47-fuel Cene goriv (od 10.12.2013)
95 oktanski 98/100 oktanski dizel
1,446 € 1,483 € 1,387 €
Sreda, 30 Maj 2007 13:49

2T in 4T motorji

Objavljeno v Razno
Oceni članek
(0 glasov)

Motorji z notranjim izgorevanjem ženejo svet. Srečamo jih v prav vseh vejah transporta. Od cestnega, železniškega, letalskega, notranjega v industriji in še bi lahko naštevali. V stoletju razvoja se je na področju cestnih in tirnih vozil najbolj razvil štiritakten motor. Od osnovnega štiritaktnega ropotala izpred več kot sto let se je razvil v »optimiran«, elektronsko podprt, varčen in okolju relativno prijazen vir pogona.

Besedilo: Sašo Miklavčič

Štiritaktni in dvotaktni motorji z notranjem izgorevanjem

Prerez cilindra

Zanimivo je dejstvo, da se kljub razvoju v več kot sto letih obstoja in tehnološkega napredka v osnovi ni popolnoma nič spremenil. Obstajajo sicer alternative, a te naftni lobi veselo zatre in te tako v skrbno zaklenjenih predalih čakajo boljše čase. Mi še naprej drago plačujemo za tekoče zlato – fosilno gorivo. Agregat z notranjim izgorevanjem je bil prvič patentiran leta 1854. Lastnika patenta sta bila Eugenio Barsanti and Felice Matteucci, ki sta prvi prototip izdelala v letu 1860. Bencinski motor z notranjim izgorevanjem je patentiral nemški inženir Nicolaus Otto leta 1876, po katerem tudi imenujemo bencinski motor oziroma »ottov agregat«. V naslednjih vrsticah si bomo pogledali osnovno zgradbo in princip delovanja štiritaktnega in dvotaktnega motorja z notranjim izgorevanjem.Image

Štirje takti
Štiritakten motor z notranjim izgorevanjem je danes najbolj razširjen predvsem v cestnem, železniškem in ladijskem transportu. Motorje z notranjim izgorevanjem najdemo skoraj v vsakem transportnem sredstvu. V gospodarske namene za transport dobrin se uporabljajo večinoma dieselski motorji, tudi osebna vozila poganja vse več dieselskih motorjev, medtem ko motocikle, agregate za rabo v industriji in podobne stroje praviloma poganja bencin. V osnovi se bencinski in dieselski motor razlikuje po načinu vžiga, saj v bencinskem motorju mešanico goriva in zraka za vsak delovni takt vžge iskra, pri dieselskemu motorju pa se mešanica goriva in zraka segreje do vžiga zaradi velikega pritiska pri kompresiji.

 

Tako imenovani Ottov bencinski motor je karakteriziran s štirimi takti in sicer sesalni, kompresijski, delovni (vžig) in izpušni. V osnovi je štiritakten motor zgrajen iz valja po katerem se gor in dol giblje bat, zatesnjen z batnimi obročki. Bat je z ročico, ki jo imenujemo ojnica, gibljivo pritrjen na glavno gred motorja. Nad valjem je glava motorja s sesalnimi in izpušnimi ventili, ki se izmenično odpirajo preko odmične gredi. Na odmični gredi najdemo ekscentre, ki drsijo po valjčkih ventilov. Ekscenter je prilagojen vsakemu ventilu posebej glede na to, ali gre za sesalni ali izpušni ventil. Glede na takt, ti ekscentri potisnejo ventil in ga odprejo, ko je to potrebno.

Image
Delovanje 4T motorja. Slika 1
Image
Delovanje 4T motorja. Slika 2
Image
Delovanje 4T motorja. Slika 3
Image
Delovanje 4T motorja. Slika 4

Delovanje 4T motorja
Prične se v skrajni zgornji legi bata, ki jo imenujemo tudi »mrtva točka«. Tukaj je bat najbolj oddaljen od glavne motorne gredi. V prvem taktu bat skozi odprt sesalni ventil na principu podtlaka potegne skozi uplinjač v valj mešanico goriva in zraka. Namesto uplinjača je danes večinoma vgrajen visokotlačni vbrizg goriva preko šob, ki preprečujejo porabo energije za podtlačno delovanje in bolje razpršijo gorivno zmes kot klasični uplinjači.

Drugi takt je kompresijski takt. Tu sta sesalni in izpušni ventil zaprta. Zmes goriva in zraka se stisne do mrtve točke, kjer vžigalna svečka vžge zmes. Tretji takt imenujemo tudi delovni takt. Je edini, od katerega imamo dejansko korist. Mešanica goriva in zraka se vžge in izgorevanje ali eksplozija plinov pritisne bat navzdol. Sledi še četrti takt, ko bat med ponovnim vračanjem v zgornjo mrtvo točko zgorele pline potisne iz valja skozi odprt izpušni ventil. Ko bat spet doseže zgornjo mrtvo točko, se izpušni ventil zapre, zopet se odpre sesalni in ponovi se prvi takt.

Odmična gred igra pri delovanju štiritaktnega motorja pomembno vlogo, saj uravnava čase odprtja ventilov. Če je v motor vgrajena le ena odmična gred, ki poganja sesalne in izpušne ventile, se ventili odpirajo preko dročnikov ali po domače »klavirja«. Dročniki so vzvodi, ki prenašajo odpiralne čase iz odmične gredi do valjčkov ventilov. Ob uporabi dveh odmičnih gredi dročniki odpadejo, saj ekscentri odmične gredi drsijo neposredno po valjčikih ventilov.

Odmična gred mora biti povezana z glavno gredjo motorja, za kar poznamo več načinov. Če je odmična gred vgrajena v glavo motorja, je navadno gnana z verigo ali jermenom: Redkeje je uporabljen zobniški prenos preko več zobnikov. Pri starejših motorjih je bila odmična gred vgrajena zraven glavne gredi, takrat pa je bila povezana z glavno gredjo preko zobnika. V takem primeru je bilo potrebno odpiralne čase prenesti do glave motorja preko vzvodov, ki so bili dolgi preko celega valja motorja. Tak sistem še danes uporabljajo Harley-Davidsonovi motocikli. Mazanje gibljivih delov motorja uravnava oljna črpalka, ki zajema olje v posebni posodi pod motorjem, imenovano karter. Črpalka brizga olje pod pritiskom pod bat, kjer skozi obročke maže stene valja. Olje se brizga tudi v vse ležaje motorja.

Dvotaktni motorji z notranjim izgorevanjem

Image
Sesanje in izpuh. Slika 1

Od štiritaktnih se v grobem razlikujejo po tem, da imajo štiri takte združene v dva. To jim omogočajo posebne odprtine pod batom, ki vsesajo gorivo, medtem, ko bat potiska zgorele pline v izpušni kanal. Tako je vsak motorni vrtljaj delovni, za razliko od štiritaktnega motorja, kjer je delovni vsak drug vrtljaj motorja. Tako imajo dvotaktni motorji visoko specifično moč in so nadvse uporabni v lahkih majhnih napravah, kot so kosilnice, verižne žage, agregati, modelčki letal in podobne prenosne naprave. Za pogon prevoznih sredstev pa jih največkrat srečamo v mopedih, skuterjih, snežnih in vodnih saneh in kartih. Motornih koles z dvotaktnim pogonskim agregatom je čedalje manj. Tudi na motociklističnih dirkah se dvotaktni motorji umikajo, saj jih v motokrosu skorajda ne vidimo več. Brenčači so ostali na Grand Prix svetovnem prvenstvu v razredih 125 in 250 ccm, lahko pa jih vidimo še na trial svetovne prvenstvu in WEC svetovnem enduro prvenstvu, čeprav v veliki manjšini. Obstajajo tudi težki dvotaktni dieselski motorji za pogon lokomotiv in ladij, a danes skorajda niso več v uporabi.

Delovanje 2T motorja
Najmanjši bencinski motorji so navadno dvotaktni, saj imajo ugodno razmerje med težo in močjo. So enostavni in zato tudi v

Image
Sesanje in izpuh. Slika 2

primerjavi z 4T motorji cenejši za proizvodnjo. Edina in največja slaba lastnost dvotaktnih motorjev pa je predvsem ekološke narave. Zaradi tehnologije je mazivo, torej olje, zmešano z gorivom in med delovanjem motorja zgori. Ker dvotaktni motor deluje na principu dinamike plinov, tudi samo izgorevanje te mešanice bencina, olja in zraka ni tako popolno kot pri 4T motorjih. To pa seveda nekoliko bolj onesnažuje okolje, zato se dvotaktni motorji počasi umikajo štiritaktnim.

 

Glavne prednosti dvotaktnih motorjev so torej enostavna in poceni zasnova, delovni (koristen) takt ob vsakem vrtljaju in delovanje ne glede na položaj motorja, saj ga lahko obrnete kamorkoli in bo mazivo vedno prišlo do vseh gibljivih delov. Delovanje dvotaktnega motorja združuje po dva in dva takta že omenjenega Ottovega motorja. Prvi takt je delovni (vžig) in izpušni. Takt nastopi takoj po vžigu, ko eksplozija mešanice potisne bat navzdol. Ob spuščanju pri določeni točki bat sprosti izpušni kanal, in tako stisnjeni izpušni plini zapustijo valj motorja. Ko bat nadaljuje pot navzdol, stiska mešanico goriva, olja in zraka v ohišju glavne gredi. V spodnji točki vrh bata sprosti sesalni kanal in mešanica pod pritiskom zapolni valj motorja. Pri tem se iztisne še preostale izpušne pline.

 

Image
Vžig 2T- Slika 1

Drugi takt nastopi, ko se bat prične vračati proti vrhu in s tem stiskati mešanico. V ohišju glavne gredi se ustvari podtlak, ki iz uplinjača vase potegne mešanico za nov takt. Ko bat doseže zgornjo mrtvo točko, svečka vžge mešanico in ciklus se ponovi. Sesalni in izpušni kanal sta zelo blizu in v nekem trenutku delovnega takta sta tudi oba odprta. Mešanje sveže mešanice goriva z izpušnimi plini pa je seveda vse prej kot zaželena, zato se težava rešuje z natančnim usmerjanjem toka sveže mešanice, ki iz valja potisne še zadnje izgorele pline, preden bat zapre izpušni kanal.

 

Mazanje dvotaktnega motorja je obenem njegova najslabša lastnost, saj se mazivo dodaja gorivu, ki med obratovanjem zgori. Gorenje olja, ki onesnažuje okolje in velika poraba goriva (slab izkoristek) sta glavna razloga, da se dvotaktni motorji ne vgrajujejo v večja vozila. Ker je mazivo v gorivu, brez težav doseže prav vse gibljive dele motorja ne glede na to, kako

Image
Vžig 2T- Slika 2

motor med delovanjem obračamo, kar je zelo pozitivno za vsestransko uporabnost teh motorjev. Štiritakten motor je odvisen od gravitacije, saj oljna črpalka črpa olje iz karterja pod motorjem. Zato bi le težko delali z verižno žago, če bi morala biti ves čas obrnjena navzdol. Posebnost dvotaktnih motorjev je tudi možnost dvosmernega delovanja. Se vam je kdaj zgodilo, da je Tomos vžgal v »rikverc«? Takrat ste imeli 4 prestave nazaj in nobene za naprej. Dvotakten motor je po zasnovi simetričen, zato je vseeno v katero smer se zavrti. Težave nastopijo le zaradi dodatkov, kot so menjalnik ali kakšna črpalka. Kljub temu načeloma konstruktorji omogočijo delovanje le v eno smer.

Povzetek
Na koncu lahko povemo, da je možnosti za razvoj motorjev z notranjem izgorevanjem še veliko, saj imamo na tem področju precej možnosti tako za dvotaktne in štiritaktne izpeljanke, ne glede na vrsto goriva, naj gre za bencin ali nafto. Morda bo šel razvoj celo v dvotaktne dieselske motorje, kar pa v tem trenutku ne moremo napovedati.

 

 

 

Image
Primerjalna tabela emisij izpušnih plinov - razred 125 ccm

 

 

Za komentiranje se prosim prijavite!

Get Adobe Flash player
Get Adobe Flash player
Get Adobe Flash player
Get Adobe Flash player