Bilteknikk : motor [6 ed.] 8200419037 [PDF]

Zitiervorschau

Gunnar Syrjåmåki

BILTEKNIKK Motor Bokmål

Universitetsforlaget

© Universitetsforlaget 1972 © ITK-skolan 1968 Originalens tittel: Gunnar Syrjamaki: Fordonsteknik - Motor ISBN 82-00-41903-7

2. 3. 4. 5. 5. 6. 6.

utgave 1975 utgave 1979 utgave 1985 utgave 1992 utgave, 2. opplag 1994 utgave 1995 utgave, 2. opplag 1999

Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografiloven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i oktober for bruk i den videregående skolen.

Henvendelser om denne boka kan rettes til Universitetsforlaget Boks 2959 Tøyen 0608 OSLO Omslag: Tor Berglie Trykk: HS-Trykk A/S, Oslo 1999

Forord Lærebokserien Bilteknikk er beregnet på VK1 Kjøretøy i den videregående skolen. Undervisningen kan foregå som klasseundervisning eller gruppeundervisning. En kan bruke boka til individuelt studium. Det skulle være lett å flytte arbeidet med de for­ skjellige emnene fra klasserommet til verkstedet, og boka får da en integrerende funk­ sjon.

Arbeidsoppgavene er samlet bak i boka. De er avgrenset slik at en lett kan foreta individuelle prøver eller gruppeprøver for hvert hovedemne.

Vi haper at både elever og lærere vil finne det interessant å arbeide med bøkene.

OSLO 1995

Universitetsforlaget

Innhold SI-enheter

Forskrifter for miljø, verne- og sikkerhets­ bestemmelser ...................................................... Arbeidsmiljøloven ...................................... Personlig verneutstyr................................. Spesielle yrkeshygieniske problemer ved bilverksteder ................................................ Helsefarlige stoffer......................................

6

8 8 8 8 9

ORIENTERING Varmemotorer...................................................... Forbrenningsprosessen............................... Arbeidsprinsippet i stempelmotoren .... Ottomotor og dieselmotor................................. Arbeidsmåten til motorene....................... Sylindrer........................................................ Ventiler........................................................... Brennstofftilførsel........................................ Kjøling........................................................... Smøring........................................................ Bruk............................................................... Utvikling av motorene...............................

14 14 15 16 17 24 25 26 28 29 30 31

MOTORTEKNISKE BEGREPER Energi............................................................. Motordata....................................................

34 35

MOTORKONSTRUKSJONER OG KOMPONENTER Sylinderblokk...................................................... Sylinderblokktyper...................................... Sylinder og sylinderforing......................... Stempel og veivmekanisme............................... Veivaksel ...................................................... Veivstang...................................................... Stempel ........................................................ Stempelringer .............................................. Topplokk og ventilsystem ................................. Topplokk...................................................... Ventilsystemet.............................................. Ventiler........................................................... Smøresystemet........................................................ Motorolje........................................................ Konstruksjonen av smøresystemet.......... Oljepumpe...................................................... Oljefilter ........................................................ Oljekjøler........................................................ Kontroll av oljetrykk og oljenivå............ Veivhusventilasjon ...................................... Kjølesystemet ........................................................ Vannkjøling (væskekjøling) ......................... Delene i kjølesystemet................................. Luftkjøling .................................................... Brennstoffsystemet................................................ Brennstoffsystemets komponenter..........

48 49 50 55 56 63 68 73 76 76 84 88 101 101 102 105 107 109 109 110 111 111 113 119 120 120

Forgasser...................................................... 123 Bensininnsprøyting..................................... 128 Overlading med turbo (turbokompressor) 154 Gassdrift ...................................................... 157 Eksossystemet .......................................... 158 Eksosrensing................................................ 160 Tenningssystemet.................................................. 167 Batteritenningssystem................................. 167 Fordeleren .................................................... 168 Tenningsregulering ..................................... 169 Helt vakuumregulert fordeler................... 171 Vakuumregulator med dobbeltkammer . . 172 Fordelerlokk og rotor................................. 172 Høyspentkabler............................................ 173 Coilen............................................................ 174 Transistortenning med avbryterkontakter 176 Transistortenning med induksjonsgiver . . 177 Transistortenning med Hall-giver............ 179 Styreenheten (slutt-trinn)........................... 180 Kondensatortenning ................................... 183 Datastyring av tenningsforstillingen (tenningstidspunktet)......................... 184 Renix tenningssystem................................. 185 Motronic-systemet ..................................... 187 Tennpluggen ................................................ 189 Driftsspenningen til tennpluggen............ 190 Temperatur og varmetall........................... 190 Tennpluggen avslører driftsfeil................. 191 Prøving og justering av tenningssystemet 193 Innstilling av tenningen............................. 195 Magnettenning ............................................ 197 Svinghjulsmagnet....................................... 198 Svinghjulsmagnet med kondensatortenning........................... 199 DIESELMOTOREN

Konstruksjonen av dieselmotoren............ Dieselmotortyper ....................................... Innsprøytingsutstyr ..................................... Overlading.................................................... Røykbegrensning .......................................

202 203 205 220 221

WANKELMOTOR, STIRLINGMOTOR, GASSTURBIN Wankelmotor........................................................ Konstruksjon................................................ Stirlingmotor........................................................ Konstruksjon................................................ Gassturbin............................................................ Arbeidsprinsipp .........................................

226 228 229 230 232 232

DATABLADER .................................................. 233 ARBEIDSOPPGAVER.....................................

241

STIKKORD.......................................................... 283 5

SI-enheter SI, som står for Systéme International cTUnités (Det internasjonale system for enheter), er et internasjonalt vedtatt system for målenheter. Systemet bygger på andre metriske systemer, og innebærer at visse tidligere brukte målenheter (for eksempel kp, kp/cm3, hk o.a.) går ut og blir erstattet med nye. I Norge og andre land som også før har benyttet metriske systemer, for eksempel Sverige, Tyskland, Frankrike og Italia, er endringene ikke så store. I land som har benyttet tommesystemet, for eksempel Storbritannia og USA, er endringene svært omfattende.

I 1977 ble SI-enheter innført i Norge. Alle data i servicehåndbøker osv. skal oppgis i SI-enheter. I denne lærebokserien blir verdiene oppgitt i SI-enheter med tidligere brukte enheter i parentes.

I tabellen under er det listet opp noen fysiske størrelser og målenhetene som hører til.

Størrelse

Symbol

Sl-enhet

Symbol

Kraft

F

newton kilonewton

N kN

Kraftmoment (dreiemoment)

M

newtonmeter

Nm

Effekt

P

watt kilowatt

W kW

Trykk

P

pascal kilopascal megapascal newton per kvadratmeter

Pa kPa MPa

N/m2

Kommentar

Merk. Enheten bar er også utbredt, og en overgang vil ta lang tid. I læreboka er trykket i bar angitt i parentes

Tid

t

sekund

s

minutt, min Merk. Time, h, benyttes når det gjelder kjøretøyhastighet.

Hastighet

v

meter per sekund

m/s

Merk. Kilometer per time, km/h, benyttes når det gjelder kjøretøyhastighet.

Omdreiningstall (turtall)

n

omdreininger per sekund

r/s

Omdreininger per minutt, r/min

6

Verdier for omregning mellom nye og gamle enhe­ ter (nøyaktige verdier i parentes)

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

N - 0,1 kp (0.10197 kp) kp « 10 N (9,80665 N) Nm ~ 0,1 kpm (0,10197 kpm) kpm ~ 10 Nm (9,80665 Nm) kW « 1,36 hk (1,3596 hk) hk « 736 W = 0,736 kW (0,7355 kW) MPa « 10 kp/cmI2 (10,1972 kp/cm2) og 1 MPa = 10 bar kp/cm2 « 0,1 MPa = 100 kPa = 100 000 Pa (98 066,5 Pa) kp/cm2 ~ 1 bar (0,980665 bar) r/min ~ 0,017 r/s (0,0167 r/s) r/s = 60 r/min

Skalaene kan være til hjelp ved sammenligninger.

HASTIGHET (FART)

Terminologien i motorbransjen Det fins ikke noen enhetlig fagterminologi for bil- og motorbransjen. For større motordeler, for eksempel sy­ linder, stempel og veivstang, er det enighet om terminologien, men ellers er det store variasjoner. Alvorlige feil på grunn av ulik terminologi blir det sjelden, og vanskene som oppstår når en for eksempel skifter arbeidsplass fra ett merkeverksted til et annet, er overkommelige.

I denne læreboka bruker vi de vanligste fagtermene. De stemmer stort sett overens med den terminologien som er vanlig på bilavdelingen ved Teknologisk institutt (tidligere Statens teknologiske institutt).

7

Forskrifter for miljø, verneog sikkerhetsbestemmelser Arbeidsmilj øloven Arbeidsmiljøloven av 1977 gir ikke detaljbeskrivelser av hvordan arbeidsmiljøet skal være. De utfyl­ lende bestemmelsene til arbeidsmiljøloven blir fast­ satt av Direktoratet for arbeidstilsynet. Arbeidstil­ synet har en kontroll- og veiledningsfunksjon, og fastsetter forskrifter til arbeidsmiljøloven.

Arbeidstilsynet har også ansvaret for andre publika­ sjoner som skal hjelpe arbeidsgivere og arbeidstake­ re til i fellesskap å finne fram til løsninger på arbeidsmiljøproblemer. Disse publikasjonene kan du bestille fra Direktoratet for arbeidstilsynet. Oppgi bestillingsnummer.

oversikt over disse stoffene. All bruk og oppbevaring av helsefarlige stoffer skal være forsvarlig slik at arbeidstakerne ikke skader seg eller blir syke.

Kraner og taljer, bestillingsnummer 291. En sakkyn­ dig person kontrollerer og prøver alle løfteinnretninger og utsteder et sertifikat før innretningene blir tatt i bruk.

Spesielle yrkeshygieniske problemer ved bilverksteder Administrative normer for forurensninger i arbeidsatmosfceren, bestillingsnummer 361.

Ifølge arbeidsmiljøloven har enhver virksomhet an­ svar for selv å føre oversikt med nødvendige opplys­ ninger om hvilke helsefarlige stoffer de bruker i sin produksjon. For å hjelpe bedriftene i dette arbeidet har Arbeidstilsynet utarbeidet 100 produktdatablad.

Eksos Bensinmotoren og dieselmotoren avgir helsefarlige forbrenningsprodukter avhengig av størrelse, omdreiningstall, belastning, vedlikehold, brennstoff og annet. Ved rutinekontroll måler vi vanligvis innhol­ det av karbonoksid og aldehyder i lufta.

Personlig verneutstyr

Karbonmonoksid CO-karbonmonoksid er en fargeløs gass, uten smak og lukt. Karbonmonoksid blir dannet ved en ufull­ stendig forbrenning av organisk materiale og redu­ serer blodets evne til å føre oksygen rundt i kroppen.

Forholdene på arbeidsplassen skal så langt som mu­ lig legges til rette slik at bruk av personlig verne­ utstyr er unødvendig.

Arbeidsgiveren har ansvar for at godkjent verne­ utstyr er tilgjengelig på arbeidsplassen, for eksem­ pel briller som beskytter mot sprut, riktig filter i masken, hørselsvern med god demping og annet.

Arbeidsgiveren skal informere om behovet for verneutstyr, vise bruken av det og sørge for regel­ messig kontroll og ettersyn. Krav til utstyr Maskinelt utstyr skal være sikret slik det står i for­ skrifter om tekniske innretninger (bestillingsnum­ mer 221). Trykkluftanlegg, bestillingsnummer 192.

Sprøyte- og spyleutstyr med høytrykksstråle, bestil­ lingsnummer 278. Vær spesielt oppmerksom på kra­ vet om grundig opplæring av brukeren, personlig verneutstyr og regelmessig kontroll av utstyret.

Billøftere, løftebord, jekker osv., bestillingsnumrene 312 og 295. Vær spesielt oppmerksom på: vedlike­ hold, stabilitet, klemfare, sikring mot nedstyrting og skråstilling ved feil på utstyr og uriktig betjening. Giftige og helsefarlige stoffer, bestillingsnumrene 445 og 390. Disse stoffene skal etter paragraf 11 i ar­ beidsmiljøloven være forsvarlig merket med navn og advarsel på norsk. Alle virksomheter skal føre en 8

Puster du inn mye karbonmonoksid, kan det føre til hodepine, svimmelhet, forstyrrelse av syn og hørsel, og i verste fall besvimelse og død. Organiske løsemidler Løsemidler virker på det sentrale nervesystemet og gir forskjellige symptomer avhengig av løsemiddelkonsentrasjonen og virketiden. Daglig, jevnlig på­ virkning over tid kan føre til hjerneskade. Det er en særlig risiko ved sprøytelakkering og rengjøring med løsemidler. Ved lav påvirkningsgrad er sympto­ mene tretthet, hodepine og kvalme. Ved høyere på­ virkningsgrad blir konsentrasjonsevnen og vurde­ ringsevnen redusert. Det øker ulykkesrisikoen. Er påvirkningsgraden svært sterk, kan en miste bevisst­ heten, og en livstruende situasjon oppstår.

Motordrivstoff Motorbensin er vanligvis tilsatt blyforbindelser og benzen. Disse forbindelsene kan vi puste inn eller få inn i blodbanen gjennom huden. Blyforgiftning fø­ rer til tretthet og blodmangel og kan gi nyreskader. Bensindamp irriterer øynene, gir hoste og virker slø­ vende. Benzen kan gi benmargsskader og økt risiko for blodkreft.

Bensin er svært eksplosjonsfarlig i dampkonsentrasjon fra 1,0-7,6 volumprosent.

Olje Hudkontakt med smøreolje over tid kan føre til hudirritasjoner. Oljen kan også inneholde bly og andre tungmetaller som kan komme inn i blodbanen gjen­ nom huden. Langvarig påvirkning kan føre til større risiko for hudkreft.

Helsefaremerking Statens forurensningstilsyn og Direktoratet for ar­ beidstilsynet har fastsatt Forskrifter om helsefaremerking. Forskriftene setter først og fremst krav til helsefaremerking av kjemiske stoffer og produkter, men også til omsetning og innpakning.

Du kan unngå helseskader ved å ha det rent på ar­ beidsplassen, være nøye med den personlige hygie­ nen og bruke verneutstyr.

I tillegg til selve symbolet skal merkingen inneholde Æisikosetninger og Sikkerhetssetninger. R-setningene forteller om hvilke typer skader produktet kan føre til. S-setningene forteller om hvilke forholds­ regler man skal ta for å beskytte seg mot skader. Merkingen skal også opplyse om den kjemiske sam­ mensetningen og om hvem som er norsk importør eller produsent.

Sveiserøyk Sveising og skjærebrenning gir røyk og gass med forskjellig sammensetning. Karbondioksid blir all­ tid dannet, og ozon og nitrøse gasser blir dannet ved enkelte sveisemetoder. Farlige metalloksider og damper fra elektroder og arbeidsstykke er også en helserisiko. Støy og vibrasjoner Støy over visse nivåer over tid skader hørselen. Svært høy og plutselig støy kan gi øyeblikkelig hør­ selsskade. Lydimpulser som slag på plate, boltepistol og lignende er spesielt skadelig dersom lyd­ nivået er høyt. Støy fører til at vi blir lett slitne, får hodepine og konsentrasjonsproblemer. Bruk hørselsvern når det er påkrevd. Vibrasjoner fra håndverktøy som luftmeisler og slipemaskiner, kan skade blodsirkulasjon, nerver, muskler og ledd ved lengre tids påvirkning.

Lys Lysstyrken i arbeidsområdet skal være tilstrekkelig og tilpasset det arbeidet du skal gjøre. Sjenerende refleks og kontrastblending skal unngås. Følg ret­ ningslinjene som er gitt for en tilfredsstillende belys­ ning.

Helsefarlige stoffer For at vi skal få nødvendig informasjon om de hel­ seskadelige virkningene en del stoffer har, har myn­ dighetene bestemt at alle helsefarlige stoffer og pro­ dukter skal helsefaremerkes. De som produserer eller importerer produktene, skal sørge for at mer­ kingen gir alle viktige opplysninger. Ta merkingen på alvor. Det er din helse det gjelder.

YL-merking Løsemiddelholdige produkter som maling, lakk og lim skal i tillegg YL-merkes. YL er forkorting for «yrkeshygienisk luftbehov». Hvilken YL-gruppe et produkt tilhører, er avhengig av mengden løsemid­ del i produktet, hvor fort det fordamper, og anbefalt maksimalnivå av løsemiddel i arbeidsluften (admi­ nistrativ norm). Dersom du arbeider med produkter i høye YL-grupper, stilles det blant annet høyere krav til ventilasjon enn om du arbeider med produk­ ter i lavere YL-grupper.

Asbest Import, framstilling og omsetning av asbest og asbestholdige produkter er forbudt. Men det er tillatt å bruke asbestholdige friksjonsdeler, pakninger og pakningsmaterialer dersom det ikke er mulig å bru­ ke eller framstille slike produkter med et mindre hel­ sefarlig innhold. Etter hvert har en funnet fram til erstatningsstoffer for mange bruksområder.

Helseskader En rekke arbeidsprosesser gir utvikling av asbest­ støv som kan pustes inn og føre til helseskader, som: • Forandringer i brysthinnen • Asbestose: en støvlungesykdom som utvikler seg gradvis • Lungekreft og andre kreftformer Bruk av asbest i bilbransjen Bruk av asbestholdige materialer skal skje i samsvar med forskriftene (bestillingsnr. 235) der det blir gitt begrenset adgang til bruk av asbest.

Asbestholdige materialer skal behandles slik at ut­ vikling og spredning av asbestholdig støv blir så lavt som mulig. MEGET GIFTIG

GIFTIG

HELSESKADELIG

ETSENDE

IRRITERENDE

9

ORIENTERING

ORIENTERING

Otto

Otto Motoren har forgas ser og tenningssvstcm

inn Motoren sprøytingspumpe og tennihgssystem

inn Motoren sprøytingspumpe

Diesi

Motoren har forgas­ ser og tennings-

har en helt annen form de andre motortypene

12

Konstruksjonen og virkemåten til wan behandlet i avsnittet kclmotoren «Wankelmotor, stirlingmotor og gass turbin».

FORBRENNINGSMOTORER FOR ALLE BILER

STEMPELMOTOR MED FRAM- OG TILBAKEGÅENDE BEVEGELSE

STEMPELMOTOR MED ROTERENDE STEMPEL

OTTOMOTOR

Med forgasser

Med elektronisk styrt brennstoff i nnsprøyting

DIESELMOTOR WANKELMOTOR

VARMEMOTORER, FORBRENNINGSPROSESSEN, ARBEIDSPRINSIPPET 1 STEMPELMOTOREN OTTOMOTOR OG DIESELMOTOR

sidene 14-16

ARBEIDSMÅTEN TIL MOTORENE, FIRETAKTSMOTORER. TOTAKTSMOTORER

sidene 17-23 |

SYLINDRER

VENTILER

BRENNSTOFFTILFØRSEL

side 24

side 25

sidene 26-27

KJØLING, SMØRING sidene 28-29

BRUK

side 30 UTVIKLING AV MOTORENE

sidene 31-32 13

ORIENTERING

Varmemotorer Maskiner som omdanner varmeenergi til mekanisk arbeid, kaller vi varmemotorer. Det fins flere typer varmemotorer. Noen av dem kan du se på figuren til venstre. I denne boka skal vi særlig ta for oss forbrenningsmotorer. Et viktig kjennetegn på en forbrenningsmotor er at forbrenningen av brennstoffet foregår inne i motoren. Dampmaskinen er et eksempel på en varmemotor der for­ brenningen foregår utenfor motoren. En fyrer med brennstoff under en dampkjel slik at vannet fordamper. Dampen blir ført til maskinen. Der blir energiinnholdet i dampen omdannet til mekanisk arbeid.

Forbrenningsmotoren blir brukt til mange formål, for eksempel i biler, mopeder, motorsykler, fly og skip. Damp

Damp­ maskin

Damp­ kjel

Forbrenning

Mekanisk arbeid

Forbrenningsmotorer i biler er stempelmotorer. Det betyr blant annet at varmeenergien som blir utviklet i motorsylinderen, påvirker et stempel. På det forrige oppslaget ser du en måte å inndele forbren­ ningsmotorer i kjøretøyer på.

Forbrenningsprosessen I forbrenningsprosessen blir varmeenergien i brennstof­ fet omdannet til mekanisk arbeid når det forbrenner inne i motoren. Forbrenningen er en kjemisk prosess der karbon og hydrogen i brennstoffet danner kjemiske forbindelser med oksygenet i lufta. Denne prosessen kaller vi oksidering. Det er forbrenningen av karbonet i brennstoffet som gir varmeenergien. Betingelsene for at en forbrenning skal komme i stand, er at det fins brennstoff, oksygen og varme.

For en forbrenningsmotor kreves det at: ■ brennstoff og luft strømmer inn i motoren ■ brennstoffet blir varmet opp til antenningstemperaturen, det vil si at det blir antent

Forbrenningen gir avfallsprodukter. De kalles eksos (avgasser). En del av eksosen består av ufarlige stoffer. En mindre del er skadelige forurensninger.

14

ORIENTERING

Sylinder

Stempel

Arbeidsprinsippet i stempelmotoren A

Sylinderen er et rør som er lukket i den ene enden, oftest øverst i stående sylindrer. Stem­ pelet er av metall og formet slik at det passer nøyaktig i sylinderen og kan gli opp og ned i den.

B

Dersom stempelet blir presset oppover, blir lufta over det komprimert (presset sammen).

C

Dersom en komprimerer en blanding av brennstoff og luft i sylinderen og antenner blandingen, skjer følgende: ■ Blandingen forbrenner svært hurtig; det skjer i løpet av tusendels sekunder. ■ Temperaturen stiger til et par tusen grader celsius.

■ Trykket over stempelet blir flere ganger større enn det var før forbrenningen. ■ Stempelet blir presset ned med stor kraft (F)-

Stempelmotoren arbeider etter dette prinsippet dersom den blir drevet av for eksempel bensin. En brennstoff-luft-blanding strømmer inn i sylinde­ ren, stempelet blir presset oppover og kompri­ merer blandingen, som så blir antent. Forbrenningstrykket presser stempelet nedover.

En dieselmotor arbeider på en noe annen måte. Det skal vi se på neste side.

Det er stempelkraften som blir brukt til å drive kjøretøyet. Men stempelbevegelsen, fram- og tilbakegående eller opp- og nedgående, må gjøres om til en roterende bevegelse. Det blir gjort med en veivstang og en veivaksel.

Kraften fra stempelet blir overført gjennom veivstanga til veivakselen. Veivakselen roterer og får en stor vridende kraft (et stort dreiemoment), som blir overført til drivhjulene pa kjøretøyet.

15

ORIENTERING

Ottomotor og dieselmotor Ottomotoren Ottomotoren har navn etter oppfinneren Nikolaus Otto. I 1877 fikk han patent på en motor som arbeidet etter firetaktsprinsippet.

Motortypen drives med bensin eller gass, det vil si brennstoff som er lett å antenne, og som for­ damper lett. Bensinmotor er et vanlig navn på denne motoren.

Slik arbeider ottomotoren: ■ Når stempelet beveger seg nedover, strømmer en blanding av brennstoff og luft inn i sylinderen. ■ Blandingen blir komprimert når stempelet beve­ ger seg oppover; trykket blir 0,8-1,5 MPa (8-15 bar). 1 Brennstoff/luft-blandingen strømmer inn i sylinderen

2 Blandingen blir kompri­ mert 3 Brennstoffet blir antent av en elektrisk gnist

■ Blandingen blir antent av en elektrisk gnist. Forbrenningen skjer svært hurtig i den kompri­ merte blandingen. Forbrenningshastigheten gjen­ nom brennstoff-luft-blandingen er 10-25 m/s. ■ Temperaturen stiger til 2000-2500 °C. Trykket over stempelet stiger til 3-5 MPa (30-50 bar).

■ Trykket driver stempelet nedover med stor kraft.

Dieselmotoren Den har navn etter Rudolf Diesel, som tok patent på motortypen i 1892. Motoren drives med dieselolje, som er et tyngre hydrokarbon enn bensin. Brenn­ stoffet blir antent av kompresjonsvarmen (luft som komprimeres, blir varm). Dieselmotoren utnytter brennstoffet mer effektivt enn ottomotoren. Slik arbeider dieselmotoren:

■ Når stempelet beveger seg nedover, strømmer rein luft inn i sylinderen. ■ Lufta blir kraftig komprimert nar stempelet beveger seg oppover. Trykket stiger til 2-3 MPa (20-30 bar), og lufttemperaturen stiger til 700-900 °C. Det er høyere enn antenningstcmperaturen for brennstoffet. 1 Rein luft strømmer inn i sylinderen

■ Brennstoffet, som er svært finfordelt, blir sprøy­ tet inn i den hete lufta og antent.

2 Lufta blir komprimert

■ Temperaturen stiger til 2000-3000 °C, og trykket over stempelet stiger til 7-11,5 MPa (70-115 bar).

3 Brennstoff blir sprøytet inn og antent av kompresjonsvarmen

■ Stempelet blir drevet nedover med stor kraft.

Dieselmotor

Forskjellen mellom ottomotoren og dieselmotoren Du ser to forskjeller mellom ottomotoren og diesel­ motoren: brennstoffet og hvordan det blir antent. En annen viktig forskjell er blandingsforholdet og reguleringen av effekten fra motoren (det du gjør med gasspedalen). ■ Ottomotoren ma ha et ganske konstant forhold mellom brennstoff og luft for å virke. Effekten

16

blir regulert med den mengden av brennstoff-luftblanding som blir tilført. ■ Dieselmotoren har hele tiden luftoverskudd, og effekten blir derfor regulert ved at en tilfører lufta en større eller mindre mengde brennstoff. Forhol­ det mellom brennstoff og luft varierer derfor mel­ lom svært mager blanding og feitere blanding.

ORIENTERING

Arbeidsmåten til motorene Det kreves mer enn bare et stempel og en sylinder for å kunne utnytte Ottos og Diesels ideer.

Ved å se på figuren som viser en forenklet motor med én sylinder, skjønner du dette. Stempelbevegelsen og kraften skal overføres til veivakselen ved hjelp av veivstanga. Dessuten er det en innsugingskanal for brennstoff-luft-blandingen eller luft, og en utblåsingskanal for eksosen etter forbrennin­ gen.

Innsugingskanalen og utblåsingskanalen er knyt­ tet til porter i overdelen av motoren, topplokket. Portene må åpnes og lukkes til bestemte tidspunk­ ter. Ventilsystemet regulerer åpningen og luk­ kingen av portene.

Men det kreves også en del andre systemer. På figuren er bare en del av kjølesystemet med. På sidene 24-30 kan du se hvilke systemer motoren må ha for å virke. Ventil

Utløp for kjølevann (kjølevæske)

Brennstoff-luft-blanding eller rein luft

Eksoskanal (utblåsingskanal)

Topplokk Innsugingskanal

Svinghjul Inntak av kjølevann

Hulrom for kjølevann

Sylinder Stempel Veivstang

Veivaksel

Vippearmakse

Vippearm

Støtstang Ventillølter

Ventil

Kamaksel Kammer

Ventilsystemet 2 - B1LTEKNIKK Motor Bokmål.

17

ORIENTERING

Firetaktsprinsippet og totaktsprinsippet Motorene kan arbeide på forskjellige måter. Vi snakker om firetaktsmotorer og totaktsmotorer, og sier at motoren arbeider etter firetaktsprinsip­ pet eller etter totaktsprinsippet.

■ Brennstoff/luft-blandingen skal antennes med en elektrisk gnist, eller innsprøytet brennstoff skal antennes med varme fra kompresjonen.

Dette er egentlig bare forskjellige mater a gjen­ nomføre arbeidsprosessen i sylinderen på.

■ Gassen ekspanderer (utvider seg) og driver stempelet nedover.

Vi kan dele inn arbeidsprosessen i delprosesser (momenter):

■ Eksosen skal ut av sylinderen så effektivt som mulig.

■ Brennstoff-luft-blanding eller rein luft skal inn i sylinderen.

Arbeidsprosessen kan gjennomføres i løpet av to eller fire takter.

■ Brennstoffet forbrenner, og trykket stiger.

■ Blandingen eller den reine lufta skal komprime­ res.

En takt = stempelets bevegelse fra det ene død­ punktet til det andre

En takt er stempelbevegelsen fra elet ene dødpunk­ tet (vendepunktet) til det andre.

Ordet «dødpunkt» kommer av det engelske uttrykket «dead centre» og det tyske «Totpunkt». Død i denne sammenhengen betyr at stempelet star stille. At det er helt uten bevegelse til tross for at veivakselen roterer, skjer akkurat nar stem­ pelet forandrer bevegelsesretning, det vil si nar det snur. Dødpunkt eller vendepunkt er det vanlige uttrykket i motorprodusentenes servicehåndbøker.

Fire takter betyr:

■ at stempelet beveger seg to ganger fram og tilbake ■ at veivakselen roterer to omdreininger

At motoren arbeider etter firetaktsprinsippet. betyr at de forskjellige momentene i arbeidspro­ sessen blir gjennomført i løpet av fire takter.

I en totaktsmotor blir arbeidsprosessen gjennom­ ført i løpet av to takter. Men i denne motoren er spylingen eller gassvekslingen (eksosen skal ut, og fersk brennstoff-luft-blanding eller luft skal inn) ordnet på en spesiell måte. Den trenger ikke ventiler for å virke. 18

ORIENTERING

Firetakts ottomotor

Brennstoff/luft

2

Innsugingstakten

Kompresjonstakten

Stempelet går nedover, innsugingsventilen er apen, og eksosventilen er lukket. Undertrykket som oppstår i sylinderen, fører til at brennstoff-luftblandingen strømmer inn i sylinderen. Brennstoffluft-blandingen kommer fra en forgasser eller et innsprøytingssystem.

Nar stempelet har passert nedre dødpunkt, lukker innsugingsventilen seg, og stempelet går oppover. Eksosventilen er stengt. Blandingen er lukket inne i sylinderen. Når stempelet går oppover, blir brennstoff-luft-blandingen komprimert. Ved øvre dødpunkt er blandingen komprimert til ca. 1/8 av det volumet den hadde ved begynnelsen av kom­ presjonstakten. Trvkket i sylinderen blir 0,8-1,5 MPa (8-15 bar).

Arbeidstakten

Utblåsingstakten

I det øyeblikket stempelet når øvre dødpunkt, blir den komprimerte brennstoff-luft-blandingen antent av en gnist som oppstar mellom elektro­ dene pa tennpluggen. Ved den hurtige forbren­ ningen stiger temperaturen til 2000-2500 °C. Tryk­ ket i forbrenningsrommet stiger derfor til 3-5 MPa (30-50 bar), og stempelet drives nedover. Det er i løpet av denne takten at motoren gir mekanisk arbeid.

De forbrente gassene må drives ut av sylinderen. Det foregår under utblåsingstakten, da stempelet gar oppover og eksosventilen er apen.

Nar stempelet har nådd øvre dødpunkt, lukker eksosventilen seg, og innsugingsventilen åpner seg. En ny innsugingstakt begynner, og arbeids­ prosessen starter pa ny.

19

orientering

Arbeidsprosessen blir gjennomført svært hurtig. Selv i en motor med lavt turtall, 16,7 r/s (1000 r/min), blir 500 arbeidsprosesser gjennomført per minutt, det vil si 50 prosesser i sekundet. Det er bare under arbeidstakten at motoren avgir energi (mekanisk arbeid). I de andre taktene bru­ ker den energi for å lage undertrykk, for å kompri­ mere brennstoff-luft-blandingen og for å drive ut eksosen. Energien som kreves til de tre taktene, er la­ gret i svinghjulet som bevegelsesenergi. Beve­

gelsesenergien blir utviklet i arbeidstakten, og den får veivakselen til å fortsette å rotere etter at arbeidstakten er slutt. I motorer med flere sylind­ rer kommer arbeidstaktene i sylindrene etter hver­ andre i en viss rekkefølge.

I en firesylindret motor er det 180 veivakselgrader (1/2 omdreining) mellom arbeidstaktene. En sekssylindret motor har bare 120 veivakselgrader (1/3 omdreining) mellom arbeidstaktene. Motoren går jevnere når den har flere sylindrer.

Arbeidstakten i en firesylindret motor Arbeids-Uttakt blåsing Kompr. Innsug

Figurene til venstre viser hva som skjer i en firesylindret motor. Veivakselen er laget slik at stemplene 1 og 4 går opp og ned samtidig. Stemplene 2 og 3 beveger seg også likt. A

UtArbeidsblåsing Innsug takt Kompr.

I sylinder 1 pågar arbeidstakten, og stempelet blir drevet nedover under en halv veivakselomdreining (180°). Stempel 4 beveger seg nedover, og brennstoff-luft-blandingen strømmer inn i sylinderen (innsuging). Når stemplene 1 og 4 beveger seg ned­ over, går stemplene 2 og 3 oppover. I sylinder 2 foregår utblåsingstakten. For en halv veivakselomdreining siden var det altså en arbeidstakt i denne sy­ linderen. I sylinder 3 blir brennstoffluft-blandingen komprimert. For en halv veivakselomdreining siden var det her en innsugingstakt.

B

I løpet av den halve veivakselomdreiningen fra 180° til 360° er stil­ lingen blitt slik: Sylinder 1: Utblåsingstakten pågår, fordi forrige takt var en arbeidstakt.

Sylinder 2: Innsugingstakt. Forrige takt var jo en utblåsingstakt. Sylinder 3: Arbeidstakt. Her ble blandingen komprimert i forrige takt. Sylinder 4: Her komprimeres blan­ dingen som strømmet inn i forrige takt. På figurene C og D ser du hvordan situa­ sjonen forandrer seg i løpet av neste veiv­ akselomdreining fra 360° til 720°.

Forbrenningsrekkcfølgen, det vil si tenningsrekkcfølgen, i denne motoren er 13-4-2.

20

ORIENTERING

Innsugingstakten

Kompresjonstakten

Rein luft strømmer inn gjennom innsugingskanalen og forbi innsugingsventilen, som er åpen.

Stempelet komprimerer lufta, og når kompre­ sjonstakten er slutt, er lufta presset sammen til omtrent 1/20 av volumet ved begynnelsen av kom­ presjonstakten. Trykket stiger til 2-3 MPa (20-30 bar), og lufttemperaturen stiger til 700-900 °C.

Brennstoffinnsprøytingen foregår mot slutten av kompresjonstakten. Gjennom en dyse blir brenn­ stoffet sprøytet inn i den høykomprimerte og varme lufta. Temperaturen stiger til 2000-2500 °C, og trykket i forbrenningsrommet stiger til 7-11,5 MPa (70-115 bar).

Det høye trykket driver stempelet nedover, og kraften blir overført til veivakselen.

Eksosen drives ut gjennom den åpne eksosventilen. En ny arbeidsprosess starter så en ny innsugingstakt.

21

ORIENTERING

Totakts ottomotor

Totaktsmotoren gjennomfører en arbeidprosess i løpet av to takter, det vil si én veivakselomdrei­ ning. Totakteren gir en arbeidsimpuls for hver veivakselomdreining, og motoren går derfor

jevnt. En tresylindret totaktsmotor har like mange arbeidsimpulser per veivakselomdreining som en sekssylindret firetaktsmotor. En totakts ottomotor har som regel ingen ventiler. Sylinderen blir fylt med brennstoff-luft-blanding og forbrente gasser blir drevet ut ved hjelp av porter i sylinderen. Sylinderen åpner og lukker portene.

Veivhuset har en viktig oppgave. Der blir brenn­ stoff-luft-blandingen midlertidig samlet eller opp­ bevart på veien til sylinderen. Veivhuset er helt tett, og det har forbindelse til sylinderen. Kompresjonstakten (1. takt)

■ Stempelet beveger seg oppover.

■ Brennstoff-luft-blandingen blir komprimert når overkanten av stempelet har lukket utblåsingsporten og overstrømningsporten. Kompresjonstrykket blir 0,5-0,9 MPa (5-9 bar). ■ Når stempelet går oppover, oppstår det under­ trykk i veivhuset. Undertrykket stiger til 20-40 kPa (0,2-0,4 bar). ■ Ny brennstoff-luft-blanding strømmer inn i veiv­ huset når underkanten av stempelet åpner innsugingsporten. Denne blandingen skal brukes til neste forbrenning. Arbeidstakten (2. takt)

■ Blandingen blir antent av en elektrisk gnist når stempelet kommer til øvre dødpunkt. ■ Stempelet blir drevet nedover av forbrenningstrykket, som er 3-4 MPa (30-40 bar). ■ Når underkanten av stempelet har lukket innsugingsporten, blir brennstoff-luft-blandingen forkomprimert i veivhuset. Trykket er lavt sammen­ lignet med kompresjonstrykket i sylinderen. Van­ lig trykkverdi er 30-60 kPa (0,3-0,6 bar). Spyling (gassveksling)

I totaktsmotoren skjer utstrømning av eksos og innsuging av ny brennstoff-luft-blanding samtidig. Dette kalles spyling eller gassveksling. Det foregår slik: ■ Når stempelet er nær nedre dødpunkt, åpner overkanten av stempelet både utblåsingsporten og overstrømningsporten.

■ Utblåsingsporten åpnes litt tidligere enn over­ strømningsporten, og eksosen begynner å strømme ut. ■ Den forkomprimerte blandingen i veivhuset strømmer opp til sylinderen. Resten av eksosen blir presset ut, og brennstoff-luft-blandingen fyl­ ler sylinderen. En ny kompresjonstakt kan ta til.

22

ORIENTERING

Totakts dieselmotor

Denne motortypen er sjelden i europeiske kjøre­ tøyer. men vanlig i USA. Den fins også i en del større motorisert utstyr og som stasjonær motor til drift av for eksempel pumper og elektrisk kraft­ verk. Et vanlig navn på motoren er Detroit-diesel, fordi produsenten - General Motors - holder til i Detroit. Motoren har en eksosventil i hver sylinder og en kompressor for spyleluft. Temperatur og trykk ligger på samme nivåer som i en firetakts diesel­ motor. Kompresjonstakten (1. takt) Rein luft i sylinderen blir komprimert av stempe­ let. På grunn av trykkøkningen stiger lufttempera­ turen slik at den blir større enn antenningstemperaturen for brennstoffet.

Brennstoffinnsprøytingen Brennstoff blir sprøytet inn i den varme lufta og tenner av seg selv. Prosessen er den samme som i en firetakts dieselmotor.

Arbeidstakten (2. takt) Stempelet blir drevet nedover av det høye trykket fra forbrenningen.

Spyling

Motoren har en kompressor som blåser rein luft inn i spyleluftrommet. Hver gang stempelet passe­ rer nedre dødpunkt, åpner det for spyleluftportene. slik at luft strømmer inn i sylinderen. Spylelufta driver forbrenningsgassene forbi den apne eksosventilen og ut gjennom eksoskanalen.

Løs arbeidsoppgave 1

23

ORIENTERING

Sylindrer Sylinderantall Fire-, seks- og åttesylindrete motorer dominerer marke­ det, men tosylindrete (for eksempel DAF), tresylindrete (for eksempel Daihatsu), femsylindrete (for eksem­ pel Audi) og tolvsylindrete motorer (for eksempel Fer­ rari) fins også.

Sylinderplassering Rekkemotoren en den vanligste motortypen både for ottomotoren og dieselmotoren. Det er vanlig med rekkemotorer med opptil seks sylindrer, men det fins moto­ rer med åtte. Det fantes også rekkemotorer med tolv sylindrer, men den lange veivakselen skapte ofte store problemer.

Rekkemotoren kan monteres stående i kjøretøyet, men også i skråstilling. Skråstilt motor er vanlig når en vil gi kjøretøyet en lav front.

Det er også mulig å legge motoren når en vil ha lavt motorrom, for eksempel når motoren skal plasseres under gulvet i en buss.

Når sylindrene står i to rekker i vinkel mot hverandre, kal­ ler vi motoren en V-motor. En V-motor er kortere og lette­ re enn en rekkemotor med samme antall sylindrer. Motorblokken blir svært stabil, og motoren kan kon­ strueres for høye turtall og høy effekt. Bade ottomoto­ ren og dieselmotoren kan være V-motor.

Det er vanlig med fire, seks eller åtte sylindrer. Men det fins V-motorer med tolv sylindrer eller flere. Cater­ pillar har en V- 16-dieselmotor. Den er stor, og sylinder­ volumet er på nesten 30 literi (Vanlige ottomotorer er pa ca. 2 liter.)

I en flat motor (boksermotor) er sylindrene plassert horisontalt mot hverandre. To-, fire- og sekssylindrete ottomotorer og dieselmotorer forekommer. Denne motortypen har lav innbyggingshøyde.

Firesylindret boksermotor

24

ORIENTERING

Ventiler De fleste motorer har toppventiler, men sideventiler og kombinerte ventilsystemer fins også. Det er vanlig med små sideventilmotorer i hagemaskiner. innsugingsventil

Eksosventil

Toppventilmotor Innsugingskanal

I toppventilmotoren henger ventilene over sylindrene. Toppventiler blir ofte kalt hengende ventiler. Eksoskanal

Denne motortypen er den vanligste og også den som kan avgi størst effekt. Vansken med toppventiler er å få overført bevegelsen fra kamakselen til ventilene. Dersom kamakselen sitter langt nede i motoren, kreves det mange og tunge deler til overføringen. Men problemet er løst på forskjellige måter:

■ En kan plassere kamakselen høyt oppe i sylinderblokken. Da blir overføringsdelene lettere. Toppventilmotor

■ En kan forenkle overføringen av bevegelsen ved å plassere kamakselen over eller ved siden av ventilene. Denne konstruksjonen blir kalt overliggende kamaksel.

Sideventilmotor

I sideventilmotoren er ventilene plassert ved siden av sylin­ drene. En sier ofte at ventilene er stående.

Sideventilmotoren er den enkleste firetaktsmotoren. Kamakselen sitter midt under ventilene med enkle ventilløftere mellom kammene og ventilene.

Sideventilmotor

Sideventilmotoren kan likevel ikke avgi like høy effekt som en like stor toppventilmotor. Det skyldes blant annet disse to faktorene: ■ Det lar seg ikke gjøre å konstruere en sideventilmotor med høyt kompresjonsforhold. (Mer om dette seinere i boka.) ■ Den veien brennstoff-luft-blandingen og eksosen skal strømme, blir svært komplisert. Det gjør at sylin­ deren får dårlig fylling av brennstoff-luft-blanding (lav fyllingsgrad). Dermed blir heller ikke forbrenningen så effektiv.

Kombinert system Kombinert system med hengende innsugingsventil og stående eksosventil fins i noen få motorer (for eksempel Rover og Rolls Royce).

Kombinert system

25

ORIENTERING

Brennstofftilførsel Forgasser

De fleste ottomotorer får brennstoff-luft-blandingen fra en forgasser eller et innsprøytingsanlegg.

Luft

Forgasser

Brennstoff

I forgasseren blir brennstoff, for eksempel bensin, blan­ det med luft. Det er viktig at forgasseren finfordeler brennstoffet i luftstrømmen til motoren. Mange fakto­ rer virker på blandingsforholdet: ■ Ved start: feit blanding, ca. 9 : 1, det vil si 9 kg luft til 1 kg brennstoff.

Brennstoff-luftblanding Innsugingskanal (-rør)

■ Tomgang: blandingsforhold på ca. 12 : 1.

■ Middels turtall: ca. 15 : 1. ■ Høye turtall og belastning: ca. 13 : 1.

■ Hurtig akselerasjon: ca. 10 : 1.

Tallverdiene gir bare et skjematisk bilde av hvordan forgasseren arbeider. Det blandingsforholdet som gir den beste motoreffekten og brennstofføkonomien, varierer for ulike motortyper. Men blandingsforholdet påvirker også innholdet i ekso­ sen. Derfor må forholdet være slik at motoren tilfreds­ stiller de kravene loven stiller til eksosen.

Forgasseren skal altså gi et blandingsforhold som gir: ■ høy motoreffekt,

Brennstoff

4

■ lavt brennstofforbruk og Dyseholder

■ rein eksos Luft

Brennstoff-luftblanding

Innsprøyting i innsugingsrøret

Bensininnsprøyting I et elektronisk innsprøytingsanlegg sprøyter en elektrisk styrt ventil bensin inn i innsugingsmanifolden. Hvor mye bensin som blir sprøytet inn, er avhengig av hvor lenge innsprøytingsventilene holdes åpne. Luftmengdemåleren og andre elektriske følere registrerer hvor mye luft som kommer inn. Informasjonen blir bearbeidet i styresentralen, og en strøm sendes til ventilene slik at de åpner seg. Det finnes også mekaniske bensinsprøytingsanlegg. Disse er også avhengige av elektriske komponenter.

En elektrisk styrt innsprøytingsventil plassert i innsugingsmanifolden

26

ORIENTERING

Funksjonsprinsipp for elektronisk innsprøyting

Gassdrift Nar motoren er drevet av gass, blir gass og luft blandet i en gassblander. En kan bruke faste brennstoffer som utvikler gass ved forbrenning (generatordrift), eller fly­ tende gass. En fordel med motorgass er at den gir lavere CO-innhold i eksosen. Den inneholder ikke bly, men NOx-innholdet kan bli stort.

Gassblander Dyse

Brennstofftilførselen i dieselmotoren

Alle dieselmotorer har innsprøytingsutstyr. Brennstoffet blir sprøytet inn gjennom en dyse

■ direkte i forbrenningskammeret (direkte innsprøy­ ting), eller ■ indirekte i et forkammer (indirekte innsprøyting)

Direkte innsprøyting

27

ORIENTERING

Fra innsprøytingspumpa blir brennstoffet pumpet til dysen under høyt trykk. Dysene åpner for innsprøyting ved et visst trykk. Ved indirekte innsprøyting ligger innsprøytingstrykket på 10-13 MPa (100-130 bar) og ved direkte innsprøyting på 10-17 MPa (100-170 bar). Moderne dieselanlegg kan ha et trykk på 900 bar. Det høye trykket og kravet til nøyaktig brennstoffmengde ved hver innsprøyting stiller store krav til innsprøytingsutstyret.

Indirekte innsprøyting

Kjøling En stor del av den varmen som blir frigjort ved forbren­ ningen, varmer opp stempel, sylinder, ventiler og andre deler. For at delene ikke skal bli overhetet og ødelagt, må varmen bli ledet bort fra motoren til lufta omkring. Varmeoverføringen foregår med væske eller luft.

Vannkjøling (væskekjøling) Når motoren er vannkjølt, eller væskekjølt, har sylinderblokken og topplokket dobbelte vegger. Mellom veggene passerer kjølevannet. Det blir varmet opp og strømmer til radiatoren. Luftstrømmen som går gjen­ nom cellene i radiatoren, kjøler vannet. Etter kjølingen strømmer vannet tilbake til motoren for a ta opp varme igjen.

En vannpumpe sørger for vannsirkulasjonen. Pumpa blir drevet av kilereimer fra veivakselen. Termostaten er en automatisk ventil som ikke åpner for vannsirkulasjonen før motoren har nådd riktig driftstemperatur. Det gjør at oppvarmingstiden blir kort.

Vannkjøling (væskekjøling)

Termostatens virkemåte 28

ORIENTERING

Luftkjøling Luftkjøling krever mye større overflater på sylindrer og topplokk. For å få tilstrekkelig store kjøleflater har motoren kjøleribber. Mellom dem strømmer lufta som leder bort varmen. En vifte som blir drevet av veivakse­ len, blåser kjøleluft på de varme delene.

De fleste ottomotorer og dieselmotorer er vannkjølte. Noen få dieselmotorer (som Deutz) og noen ottomotorer (Volkswagen og Citroen) er luftkjølte.

Luftkjøling

Smøring Smøresystemet i motoren trykker eller slynger oljen til smørestedcne.

Trykksmøring

Ved trykksmøring strømmer oljen gjennom kana­ ler og ledninger til bærelagre, veivlagre, kamaksellagre osv. Den roterende veivakselen slynger ut olje som smører stempel, sylinder og andre steder som ikke er trykksmurt.

Fra smørestedcne renner oljen tilbake til bunnpanna (oljesumpen), og derfra pumper oljepumpa oljen ut til smørestedcne igjen. Oljen går gjennom et filter som tar bort sot, støv og andre faste partikler. Oljen har ikke bare til oppgave å smøre motoren for å minske friksjon og slitasje:

■ Oljen leder varme bort fra motordelene. ■ Oljen er tetningsmiddel mellom stempel og sylinder. ■ Oljen virker som rensemiddel ved å føre bort blant annet sot og støv. ■ Oljen hindrer korrosjon i motoren. Trykksmøring

Firetakts ottomotorer trykksmøring.

og

dieselmotorer

har

Skvettsmøring fins bare i enkelte små motorer. Dette systemet smører alle delene med den oljen som veivakselen slynger ut når den roterer. Skvettsmøring er ikke effektivt nok for motorer med høy effekt. 29

ORIENTERING

Blandingssmøring I totakts ottomotorer er oljen som regel blandet i bensinen, men enkelte totaktsmotorer kan likevel ha trykksmøring av både lagre og sylindrer. Oljen blir pumpet fra en oljetank til smørestedene og brukt opp.

Oljekanaler

Oljekanaler i en totaktsmotor

Løs arbeidsoppgave 2

Bruk Ottomotorer blir brukt i de fleste personbiler, men også i mindre lastebiler og busser. Europeiske biler har for det meste motor med fire eller seks sylindrer, mens amerikanske biler oftest har motor med seks eller åtte sylindrer.

Dieselmotorer er mest brukt i lastebiler og busser. De har oftest fire eller seks sylindrer, og noen har åtte. Dieselmotorer med fire, fem eller seks sylindrer er også vanlige i en del personbiler.

Mange fabrikker har utviklet dieselmotorer for små biler.

Navn på motorene

Motorer ble før inndelt i forgassermotorer og die­ selmotorer. Denne inndelingen var brukbar til omkring 1950, da en begynte å lage motorer med bensininnsprøyting. De har innsprøyting på samme måten som dieselmotorer, men kan ikke regnes til disse. Motorer med bensininnsprøyting har elektrisk tenning, mens dieselprinsippet forut­ setter at brennstoffet blir antent av kompresjonsvarmen. Det gikk heller ikke an å regne motorer

30

med bensininnsprøyting som forgassermotor, selv om begge typene arbeider med elektrisk tenning. «Forgassermotor med bensininnsprøyting» var et umulig navn, fordi en motor ikke kan fa brennstof­ fet både gjennom innsprøyting og forgasser. Det gikk heller ikke an a skille de to typene fra diesel­ motoren ved a gi dem fellesnavnet «bensinmotor», fordi en del forgassermotorer ble drevet med para­ fin. En slik motor matte jo da hete «parafindrevet bensinmotor». For a fa inndelingen forgassermo­ tor, innsprøytingsmotor og dieselmotor kunne en kalle motorer med bensininnsprøyting for «innsprøytingsmotorer». Men det er heller ikke riktig, for dieselmotorer er ogsa innsprøytingsmotorer.

For a fa orden på terminologien innførte en det tyske begrepet ottomotor pa en forbrenningsmotor med elektrisk tenningssystem. Ottomotor er altså fellesnavnet pa forgassermotorer og motorer med bensininnsprøyting. En snakker derfor om ottomotor med forgasser eller ottomotor med innsprøytingspumpe. At vi deretter fikk Wankels motor, førte ikke til noen navneproblemer. En kaller den wankelmo­ tor etter oppfinneren. I denne læreboka bruker vi termene ottomotor, dieselmotor og wankelmotor.

ORIENTERING

Utvikling av motorene Du vil sikkert møte mennesker som sier: «Vel, motoren er jo akkurat slik den var på 1800-tallet.» En slik pastand er ikke riktig. Det har skjedd en kolossal utvik­ ling. Vi skal se på utviklingen i store trekk. Det var en god prestasjon av Nikolaus Otto å tenke ut en firetaktsmotor. Men å lage motorer etter Ottos idé var ikke så enkelt. Og det var vanskelig å få motorene driftssikre.

Slik så den første ottomotoren ut i 1877. Den veide 1570 kg og utviklet 1,5 kW.

I dag ser motoren slik ut. Det er en driftssikker, effektiv og lett ottomo­ tor som veier 155 kg og utvikler 78 kW.

Denne moderne motoren veier en tidel av Ottos motor og utvikler en effekt som er 50 ganger større.

Rudolf Diesels motor fra 1897 var ganske effektiv helt fra begynnelsen. Men de første dieselmotorene var svært tunge i forhold til effekten de ytte.

Den tidlige dieselmotoren på bildet er fra litt etter 1900. Effekten var på 7 kW.

31

ORIENTERING

Denne dieselmotoren er laget ca. 80 ar etter Diesels motor. Vekten er litt under det halve, og effekten er 20-30 ganger større. Forutsetningen for utviklingen mot driftssikre, effektive og lette motorer har vært utviklingen på mange andre områder: ■ materialer, ■ produk­ sjonsmetoder, ■ brennstoff, ■ smøreoljer o.l.

Det kreves også dyktig og interessert personale på alle områder av produksjonen. En har satset, og satser fortsatt, svært mye på forskning og utvikling for å videreutvikle selve motoren og hjelpeutstyret til den. Det blir gjort for å forbedre påliteligheten, øke effekten, utnytte brennstoffet bedre og få reinere eksos.

32

Vi kan beskrive utviklingen slik:

Fram til ca 1955: Utviklingsarbeid for å gjøre mo­ torene driftssikre og pålitelige

Fra ca. 1955:

Øke motoreffekten, ta ut mer kraft

Fra ca. 1965:

Reinere eksos, bedre brennstofføkonomi

Utviklingsarbeidet skjer hele tiden hos motorprodusentene. Den som påstår at «motoren er den samme som pa 1800-tallet», har rett på ett punkt: Motorene arbeider fortsatt etter prinsippene til Otto og Die­ sel.

MOTORTEKNISKE BEGREPER

3 - BILTEKNIKK Motor Bokmål.

33

MOTORTEKNISKE BEGREPER

Energi Energi fins i mange former, for eksempel varme­ energi, mekanisk energi, elektrisk energi og kje­ misk energi.

En type energi kan gjøres om til en annen type energi, men energi kan ikke ødelegges, og en kan heller ikke lage den. Alle former for energi har opphav i solenergien.

Omdanning av energi

Brennstoff

En motor kan ikke produsere energi, men den kan omgjøre den kjemiske energien i brennstoffet til mekanisk arbeid, som blir brukt til å drive bilen.

Kjemisk energi

Varmeenergi

/ noen av hjelpeapparatene til motoren blir energi omdannet

Dynamoen (generatoren) omdanner en del av det mekaniske arbeidet i motoren til elektrisk energi. Denne energien går til batteriet, der den blir gjort om til kjemisk energi, som blir lagret i batteriet. Det er altså ikke elektrisk energi som fins i batteriet. Når en skal bruke startmotoren, blir den kjemiske ener­ gien i batteriet omgjort til elektrisk energi, og denne blir så til mekanisk arbeid i startmotoren. Når motoren driver bilen, blir det mekaniske arbeidet gjort om til bevegelsesenergi i bilen. Når en bremser, blir bilens bevegelsesenergi gjort om til varmeenergi gjennom friksjon i bremsene. Det er ikke særlig økonomisk å foreta hurtige akselera­ sjoner og å bremse mye. En bremser bort store mengder energi som en har betalt mye for på bensinstasjonen.

34

MOTORTEKNISKE BEGREPER

Motordata Når en skal dele inn motorene i typer, går en ut fra arbeidsmåte, antall sylindrer, plassering av sylindrene osv. Motorprodusentene oppgir også data for motoren og dens yteevne, for eksempel slagvolum, sylinderdiameter, slaglengde, effekt og dreiemoment. Vi skal se på disse faktorene. Sylinderdiameter d

Sylinderdiameter og slaglengde

Med disse to målene bestemmer en størrelsen på en motorsylinder. Slaglengden S er avstanden mellom nedre død­ punkt ND og øvre dødpunkt ØD. Den kan også angis som lengden på den veien stempelet går mellom ØD og ND. Slaglengden er dobbelt så stor som veivradien r:

S = 2 • r

I moderne motorer er sylinderdiameteren større enn slaglengden. Det gir kortere stempelbevegelse og minsker effekttapet, som kommer av friksjonen mellom stempelet og stempelringene mot sylinderveggen. En annen fordel er at større sylinderdiameter tillater større ventiler. Det øker motorens fyllingsgrad og yteevne. Slagvolum og sylindervolum

Slagvolum er det volumet som stempelet for­ trenger under bevegelsen fra ND til ØD. Dette kan en beskrive som en sylinder med:

diameter = sylinderdiameter (