Voor de meeste mensen is een auto iets dat ze vullen met gas dat hen van punt A naar punt B brengt, uiteraard na het halen van een rijbewijs dankzij een theoriecursus. Maar heb je ooit stil gestaan en gedacht: hoe doet hij dat eigenlijk? Wat beweegt het? Tenzij u al een elektrische auto als uw dagelijkse bestuurder hebt aangenomen, komt de magie van hoe neer op de verbrandingsmotor – dat ding dat lawaai maakt onder de motorkap. Maar hoe werkt een motor precies?
De motor van binnen
In het bijzonder is een verbrandingsmotor een warmtemotor omdat deze energie uit de hitte van brandende benzine omzet in mechanisch werk of koppel. Dat koppel wordt op de wielen uitgeoefend om de auto te laten bewegen. En tenzij u in een oude tweetakt Saab rijdt (die klinkt als een oude kettingzaag en olieachtige rook uit de uitlaat blaast), werkt uw motor volgens dezelfde basisprincipes, of u nu een Ford of een Ferrari bestuurt.
Motoren hebben zuigers die op en neer bewegen in metalen buizen die cilinders worden genoemd. Stel je voor dat je fietst: je benen bewegen op en neer om de pedalen te draaien. Zuigers zijn via stangen (ze zijn als je schenen) verbonden met een krukas, en ze bewegen op en neer om de krukas van de motor te laten draaien, op dezelfde manier waarop je benen die van de fiets draaien – wat op zijn beurt het aandrijfwiel van de fiets of de aandrijfwielen van de auto aandrijft . Afhankelijk van het voertuig zijn er meestal tussen de twee en twaalf cilinders in de motor, met in elk een zuiger die op en neer beweegt.
Waar het motorvermogen vandaan komt
Wat die zuigers op en neer drijft, zijn duizenden kleine gecontroleerde explosies die elke minuut plaatsvinden, gecreëerd door brandstof te mengen met zuurstof en het mengsel te ontsteken. De verbranding of krachtslag is elke keer wanneer de brandstof ontbrand. De hitte en uitzettende gassen van deze mini-explosie duwen de zuiger naar beneden in de cilinder.
Bijna alle hedendaagse verbrandingsmotoren (om het simpel te houden, we zullen ons hier concentreren op benzinemotoren) zijn van de viertakt variant. Voorbij de verbrandingsslag, die de zuiger vanaf de bovenkant van de cilinder naar beneden duwt, zijn er drie andere slagen: inlaat, compressie en uitlaat.
Motoren hebben lucht (namelijk zuurstof) nodig om brandstof te verbranden. Tijdens de inlaatslag gaan kleppen open zodat de zuiger kan werken als een injectiespuit terwijl deze naar beneden beweegt en omgevingslucht aanzuigt door het inlaatsysteem van de motor. Wanneer de zuiger de bodem van zijn slag bereikt, sluiten de inlaatkleppen, waardoor de cilinder effectief wordt afgesloten voor de compressieslag, die in de tegenovergestelde richting is als de inlaatslag. De opwaartse beweging van de zuiger comprimeert de inlaatlading.
De vier slagen van een viertaktmotor
In de modernste motoren van tegenwoordig wordt benzine direct in de cilinders geïnjecteerd nabij de bovenkant van de compressieslag. (Andere motoren mengen de lucht en brandstof vooraf tijdens de inlaatslag.) In beide gevallen, net voordat de zuiger de top van zijn slag bereikt, bekend als het bovenste dode punt, ontsteken bougies het lucht- en brandstofmengsel.
De resulterende uitzetting van hete, brandende gassen duwt de zuiger tijdens de verbrandingsslag in de tegenovergestelde richting (naar beneden). Dit is de slag die de wielen van uw auto aan het rollen brengt, net zoals wanneer u de pedalen van een fiets indrukt. Wanneer de verbrandingsslag het onderste dode punt bereikt, gaan de uitlaatkleppen open zodat de verbrandingsgassen uit de motor kunnen worden gepompt (zoals een spuit die lucht uitblaast) wanneer de zuiger weer omhoog komt. Wanneer de uitlaat wordt uitgestoten – het gaat door het uitlaatsysteem van de auto voordat het de achterkant van het voertuig verlaat – sluiten de uitlaatkleppen in het bovenste dode punt en begint het hele proces opnieuw.
In een automotor met meerdere cilinders zijn de cycli van de afzonderlijke cilinders ten opzichte van elkaar verschoven en gelijkmatig verdeeld, zodat de verbrandingsslagen niet gelijktijdig plaatsvinden en de motor zo gebalanceerd en soepel mogelijk is.
Maar niet alle motoren zijn gelijk gemaakt. Ze zijn er in vele soorten en maten. De meeste automotoren rangschikken hun cilinders in een rechte lijn, zoals een inline-vier, of combineren twee rijen inline cilinders in een V, zoals in een V-6 of een V-8. Motoren worden ook geclassificeerd op basis van hun grootte of verplaatsing, wat het gecombineerde volume van de cilinders van een motor is.
De verschillende soorten motoren
Er zijn natuurlijk uitzonderingen en minieme verschillen tussen de verbrandingsmotoren op de markt. Atkinson-cyclus motoren veranderen bijvoorbeeld de kleptiming om een efficiëntere maar minder krachtige motor te maken. Turbochargers en superchargers, gegroepeerd onder de opties voor geforceerde inductie, pompen extra lucht in de motor, waardoor de beschikbare zuurstof en dus de hoeveelheid brandstof die kan worden verbrand toeneemt, wat resulteert in meer vermogen wanneer u dat wilt en meer efficiëntie wanneer u niet heb de stroom niet nodig. Dieselmotoren doen dit allemaal zonder bougies. Maar ongeacht de motor, zolang deze van de interne verbranding variant is, blijft de basis van hoe hij werkt hetzelfde. En nu ken je ze.