4-takt vs 2-taktmotorer

[smaug]

Hei,

Tenkte å skrive litt om forskjeller og hva de forskjellige tingene inni en motor gjør. Jeg tar dette først og fremst fra mitt eget hode og hva jeg har lært opp gjennom tiden. Først tar vi for oss den gode gamle 2-takteren.

For det første, en takt(eng:stroke) beskriver stempelets bevegelse opp og ned hvor hver retning er en takt, ikke rotasjon på selve veivakselen. En takt er mao ikke det samme som en omdreining på veivakselen men en halv omdreining.
En to-takter er altså en motor som gjennomfører full forbrenning med bare to stempelbevegelser opp og ned. Hvis man tenker seg at syklusen starter på toppen; TDC(eng:top dead center) og det allerede er en blanding av bensin og luft inn i motoren, vil første bevegelse være å vandre ned mot BDC(eng: bottom dead center) når tennpluggen tenner denne blandingen. Når stempelet vandrer ned blir det dannet overtrykk i veivhuset som komprimerer bensin/luftblandingen som er dratt inn fra før av via forgasser osv. Siden en 2-taktsmotor ikke har ventiler i toppen men eksos og innsugsporter direkte i sylinderveggen, er det først når eksosporten kommer til syne bak stempelet, at eksosen kan slippes ut. Stempelet er enda ikke kommet helt ned og først når stempelet nærmer seg BDC kommer også innsugsporten til syne slik at den trykksatte blandingen blir sprøytet inn i sylinderet. Stempelet vandrer oppover igjen og stenger for innsugsporten først, deretter eksosporten. En eller annen gang før eller etter TDC vil tennpluggen igjen tenne blandingen, og syklusen vil gjenta seg. Fortenning eller ettertenning betyr at tennpluggen setter igang forbrenning før eller etter at stempelet er kommet til TDC


Ut fra bildet kan vi skjønne at i en viss periode så er både innsug og eksosport åpne. Det er nettopp derfor en 2-taktsmotor er så fryktelig avhengig av eksosanlegget. Man sier gjerne at eksosanlegget er halve motoren på en 2-takter fordi den har til oppgave sende en eksospuls tilbake til eksosporten for å holde bensinblandingen på plass inntil stempelet stenger for eksosporten. Siden innsug og eksosport er direkte i sylinderveggen skjønner vi også at stempelringene(og stempelet) må sitte på en helt spesiell måte, ellers vil stempelringendene komme til syne i innsug eller eksosportåpningen noe som vil føre til at fjærspennet i ringene vil åpne opp ringen litt og dermed ta tak i øvre eller nedre kant i porten. Det kan skje at ringene begynner å rotere på stempelet, noe som kalles for ringsnurr og da får man garantert motorhavari. En to-taktsmotor har som oftest 2 stempelringer, men en stempelring er også ganske vanlig.
Bildet beskriver hvordan en helt enkel "stempelportstyrt" motor fungerer. Det er den enkleste formen for 2-takter og er oftest brukt på motorsager osv. Det finnes mange andre typer, feks REED motorer(mest vanlig på mopeder og snøscootere) og rotasjonsventil motorer(som Rotax i sin tid var kjent for).

En annen ting som også er viktig å merke seg er at veivhuset på en 2-takter har en mye større del av hvordan resten av motoren yter da drivstoffblandingen både blir trykksatt i veivhuset, og det dannes et stort vakum der. Dårlige tetteringer mellom rådene på en 2 sylindret motor vil føre til dårlig ytelse og fjusking. Hvis alt annet ser tilsynelatende bra ut, feks god kompressjon, tenningen er korrekt, motoren får bensin osv, er faren stor for at tettingen mellom sylindrene er dårlig og da har man en stor jobb foran seg. Som mange sikkert også har opplevd, så må man tilføre 2-taktsmotoren smøring ved enten å ha olje direkte i bensinen, eller at motoren er utstyrt med seperat oljetank. Det vanlige er å blande mellom 1:40 til 1:50(olje:bensin) på vanlige luft og vannkjølte motorer mens utenbordsmotorer gjerne går på 1:100.

Det var så langt denne gangen. Neste gang blir det mer skriverier angående 4-taktsmotorer.

[Wikingen]

Glimrende! Bra oppsummert!! Nøkternt og konsist!
Keep it coming!!

Mvh

(Morro å lese slikt for en gammel Bil- og Motor-Ingeniør med fordypning i forbrenningsmotorer )

[Alex250]

Helt enig!!
Eller, bare si Sugemotor..
Stempelet suger luft og bensin inn i forbrenningsystemet. (Sylinderen) stempelet blander dette sammen med kompresjontrykk og anntenner blandingene igjennom tennpluggen og du får energi..

Enda mere avansert, innsprøytiningsmotorer, betyr at det er eletronisk innsprøyting, som elektronisk måler blandingsforholdene dine, og sprøyter inn, den mengden bensin, som gjør blandingsforholdene gode.

Enda enda mere avansert, elektronisk innsprøytning med turbo.
Hvor alt sammen er som fortalt, bortsett fra at turbo, går på trykk (bar) og turboen kan justeres til å gi ett viss trykk.
Turbo eller turbolader har som formål å øke effekten i en forbrenningsmotor. Den består av kompressorhjul og turbin: Turbinen sitter i eksosanlegget og er avgassdrevet. Turbinen driver et kompressorhjul i innsuget som presser luft under trykk inn i motoren, såkalt ladeluft. (bar) Når sylinderen mates med mer luft, kan den også tilføres mer drivstoff, og dermed blir effekten høyere enn i en motor uten turbo.


Litt avansert, Kompressor..
En kompressor drives direkte av veivakselen via en kompressorreim/viftereim, i motsetning til turboen, som blir drevet av trykket på eksosen fra motoren.

(Jeg foretrekker helt klart kompressor, pga minst pes.)
Men, større tuningsforhold med turbo, men da må man også ha større,
Ladeluftkjøler, Wastegate, Dumpventil, Turbo, Turbotimer, Kn-filter, Sportseksos, Datasprut. (maf)

Morroa med dette, er å få denne blandingen så perfekt som mulig, ved å tillføre evt mere penger, bensin og luft..
Og da har man det gående og penga løper... ..............
Men fy F og morro!

Been there, done that..

(Nå kommer vel Roy til å slakte meg? ( )

[smaug]

Sugemotor eller motor med overlading har ingenting med 2 vs 4-taktsmotorer å gjøre men kanskje Alex250 kan forklare hvorfor det er så vanskelig å montere en turbo på en 2-takter?

[Alex250]

hvor sa jeg det??
kan montere turbo på gressklippern, om man ønsker det...

[asghegg]

Trodde og håpet på at dette skulle bli en lærerik tråd, men det har jo utartet seg til noe helt annet

Håper ADMIN kan rydde opp i noe av dette

[smaug]

Nuvel...
4-taktsmotor ja. Dette er altså uten tvil den mest brukte motoren på verdensbasis på litt større kjøretøy selv om 2-takterne har fått en "ny vår" med de nye direkteinnsprøytningsmotorene fra Rotax(E-tec).
Som vi husker så er én takt, én retning på stempelet og en 4-taktsmotor trenger altså dobbelt så mange operasjoner pr forbrenningsyklus som en 2-takter. Det betyr også at en 4-takter i teorien trenger et dobbelt så stort motorvolum for å hente ut den samme effekten som en 2-takter. De fleste som har prøvd en 2-takter vs 4-takts påhengsmotor vet at en 4-takter er daue saker. Det er flere årsaker til det, men først la oss ta for oss de 4 taktene og den umiddelbare forskjellen mellom en 2-takter.
Første takt: Stempelet vandrer ned fra TDC. Sylinderet er tomt og det skapes et stort vakum mellom stempel og topp. Innsugsventilen(e) åpner for fullt OG eksosventilen åpner gjerne litt(forklaring lengere ned) og en blanding av bensin og luft strømmer inn pga forskjellen mellom det atmosfæriske trykket og det vakumet som nå er inni sylinderet. Innsugsventilen(e) stenger en eller annen gang når stempelet når BDC. Dette kalles for innsugstakten. Nå vil kanskje noen tenke: "Hey du jukser, med 2-takteren så var det allerede bensin/luftblanding på dette stadiet inni sylinderet." Jepp det stemmer men det er fordi en to takter alltid har en bensinblanding hver gang stempelet vandrer nedover når den opererer som normalt. En 4-takter har kun en bensinblanding annen hver takt også under drift.

Andre takt: Stempelet vandrer nå oppover mot TDC med alle ventiler stengt. Bensinblandingen komprimerer til et trykk alt fra 8 til over 13 bar på høyeffektsmotorer som da gjerne går på race fuel. Dette blir kalt for kompressjonstakten. En ganske interessant forskjell her mellom en 2-takter og en 4-takter, er at en 4-takter utnytter sylindervolumet bedre. En 2-takter begynner ikke å komprimere bensinblandingen før både eksos og innsugsport er stengt av stempelet. Mye av det litt høye forbruket en 2-takter gjerne har, kommer nettopp pga dette.

Tredje takt: Tennpluggen fyrer av hele greia med et smell en eller annen gang før eller etter TDC noe som skyver stempelet ned med en voldsomt kraft. Her er kanskje den største forskjellen mellom en 2-takter og en 4-takter i det at 2-takteren nå vil begynne å fylle sylinderet med bensinblandingen. Denne takten kalles for krafttakten da det er kun denne takten som gir fra seg noe effekt.

Fjerde takt: Eksostakten.Stempelet vandrer nå opp igjen fra BDC med sylinderet full av forbrent drivstoffblanding. Stempelets jobb nå er å tømme sylinderet så godt som råd er så eksosventilen(e) åpnes for fullt og holdes gjerne åpen en liten stund etter at stempelet kommer over TDC og utøver første takt. Dette kalles for ventiloverlapping og er en kjempeviktig faktor for at sylinderet skal klare å fylle seg selv mest mulig opp da eksosen som nå har god fart ut av eksosanlegget hjelper til med å dra luft inn innsuget(tenk på pipa til vedovnen som får god trekk). Det er gjerne ventiloverlappingen som tunes til eksosanlegget og det er også en av grunnene til hvorfor eksosanlegget kan være så nøye på en suge 4-taktsmotor.


Eksosanlegget på en 4-taktsmotor har nemmelig flere roller enn bare å dempe lyden og transportere skadelige avgasser fra motoren. Et av målene med et eksosanlegg er å holde avgassfarten innenfor en bestemt fart for å skape et godt "gjennomtrekk" i motoren. Et for grovt eksosanlegg fører med seg et trykkfall i eksosen og som vi vet vil alltid et trykkfall kjøle ned avgassen. Kald gass er tyngre enn varm gass og tyngre avgasser er vanskeligere å bli kvitt enn varm. Et annet formål er å gi et akkurat passe mottrykk for at gjennomtrekken ikke blir så stort at en del av bensinblandingen når å slippe ut gjennom eksosventil(ene) før de stenger og brenner opp i eksosanlegget som igjen fører til et veldig varm eksosanlegg og gjerne rødglødene rør.
Innsug, kammer, ventilstørrelser og eksosanlegg er veldig godt tilpasset hverandre på en moderne 4-taktsmotor.

En 4-taktsmotor er oftest helt avhengig av smøring via et eget trykksatt smøresystem. Hovedgrunnen til dette er rett og slett at drivstoffet ikke har kontakt med noe annet enn sylindervegger, stempeltopp og ventilåpning. Alle andre bevegelige deler er ikke i kontakt med drivstoffet i det hele tatt. Motoren har derfor en oljepumpe drevet direkte av motoren selv som sender motorolje gjennom mange kanaler slik at veivaksel, råder, kamaksler og sylindervegg får smøring. Oljen skal både transportere ut varme(mao kjøle), senke friksjonen(mao smøre) og transportere ut avfallstoffer etter forbrenningen. En 4-taktsmotor har gjerne 3 stempelringer hvorav den midterste er laget slik at olje kan komme til sylinderveggen og legge igjen et tynt smørende lag for øvre og nedre stempelring til å gli på.

Hovedbestandelene i en 4-taktsmotor er:
Topp - Her befinner ventilene seg samt kamaksler dersom motoren har overliggende kammer noe de fleste moderne motorer har.
Kammer - Kammene åpner ventilene i en motor men lukker de ikke. Det er det ventilfjærene som tar seg av med mindre motoren ikke er av typen desmotromic slik alle Ducati motorsykkelmotorer er.
Ventiler - Ventilene slipper inn drivstoffblandingen og åpner opp for eksosen når den skal ut og er styrt av kammen(e).
Sylinderblokk - En eller flere sylindere sitter sammen i en støpt enhet og utgjør som oftest den tyngste delen av motoren.
Stempel - Stempelet vandrer opp og ned inni sylinderet og er grensesnittet mellom den kjemiske og de termiske hendelsene i motoren.
Stempelringer - Skal holde trykket på plass mellom stempel og sylindertopp og også overføre varme fra stempel til sylindervegg og bort fra motor.
Råde eller veivstaker - Koblingen mellom stempel og veivaksel. Råden må tåle kjempekrefter og er mange ganger det svake punkt i en motor, enten at råden rett og slett knekker/bøyes av trykket som oppstår når bensinblandingen tennes, eller at lageropphenget til veivakselen ikke klarer å holde på smøreoljen og det blir direkte metallisk konstakt mellom flatene. Med tiden vil det bli dødgang mellom rådelager og veivaksel og man får rådebank.
Veivaksel - Veivakselen overfører alle kreftene stempelet har gitt fra seg videre til girkasse eller CVT.
Rammelager - Veivakselen er lagret opp i noe som blir kalt for rammelager og er oftest laget av hvitmetall eller gulmetaller i en 4-taktsmotor, mao er det ikke snakk om kulelager men glidelager hvor det er en tynn oljefilm mellom veivaksel og lager.

En annen ting som også kan være interessant med en 4-taktsmotor, og det er rekkefølgen de tenner i. En 4 sylindret motor tenner oftest i rekkefølgen 1342 med nøyaktig 180 grader mellom hver "veivskinke" på veivakselen.



Når veivskinkene står slik med nøyaktig lik mange grader fra hverandre, blir det kalt en "even-firing" motor(i mangel på et godt norsk uttrykk for dette). De alle fleste motorer er laget slik fordi det rett og slett er ukomplisert å lage motoren slik på en rekkemotor og det skaper lite vibrasjoner.
Det motsatte av en even-firing motor er "odd-firing" motor, og er ikke så vanlig, ofte fordi det skaper en ujevn kraftoverføring. Det morsomme er at alle Rotax V-twin'er er en odd firing motor, dvs alle v-twinmotorer er odd firing hvis det er en ekte v-twin. Hvis v-twinen ikke er odd firing, er det en V-2 motor. Årsaken er at rådestaken sitter på samme veivskinke og på samme rådepinne ved siden av hverandre og siden sylindrene står i en v-form med 80 grader i forhold til hverandre er tenningen forskjøvet slik at det blir en odd firing motor. Hadde samme veivaksel blitt brukt på en boksermotor hvor stemplene står 180 grader i forhold til hverandre hadde motoren ikke vært en odd firing. En odd firing motor har altså ikke en lik avstand mellom tenningstidspunkt på 1. og 2. sylinder, men tenner begge sylindrer tilnærmet samtidlig hvis V-vinkelen er veldig liten eller ved ulik vinkel slik at veiven roterer 450 grader fra TDC for å tenne sylinder #1 deretter bare 270 grader for sylinder #2.



På Rotax v-twinene kan man høre at den har en smule ujevn gange og det er slik det er på en odd firing motor. Alle Harley Davidson motorer er odd firing motorer derfor kan motorlyden minne litt om en HD motor på tomgang. Fordelen med en odd firing motor er at den er veldig sterk rent mekanisk og at man får en veldig momentsterk motor.
Ufordelen er at det kan i teorien være hardere påkjenning på drivverket siden pulsene kommer brutalt hver gang de kommer. I teorien hadde en V-2 motor vært mer gunstig på en motor med CVT. En V-twin motor er også helt avhengig av et "svinghjul" for å i det hele tatt starte. Tar man bort motorvariatoren på en Rotax v-twin, vil den ikke starte engang. Det må være noe som holder litt igjen eller vil motoren prøve å gå vrangveien noe som bare fører til at den ikke starter.

Det var i hovedsak det jeg hadde tenkt å skrive om 2 og 4-taktsmotorer i denne omgang.

[Master]

Hvordan er det med diesel da?
Og foresten så synes jeg Alex250 skrev mye nyttig og...

[E.F.I]

Bra innlegg-.

Alex skriver om endel teknologer som man kan få på en motor.

Men dette med suge motor kontra 2 eller 4 takter må nyanseres....... både 2 og 4 takter er alle sugemotorer i utgangspunktet. Så skiller 2 og 4 takter motoren lag når det blir montert på utstyr som turbo.

På en 4 takter motor så opprett holder man både kompresjon og luft/drivstoff blanding i sylindrene i sine respektive sykluser, dette ved hjelp av ventiler.

Man har både enkle og avanserte bensininnsprøytning systemer, både elektroniske og mekaniske systemer. Et Bosh K-jetronic system et er mekanisk continous injection system, på dette systemet sprøytes bensinen in hele tiden men det er ventilene som kutter / åpner. Man hadde også elektroniske systemer før den tid, disse forsvant litt en tid men kom så sterkere tilbake med ny teknologi på åttitallet og tok deretter helt over. EFI.

Man har single point og man har multi point systemer.
På moderne diesel motorer så har man idag ved bruk av flere sylindre et comon rail system. Der er det en inssprøytnings rail eller en manifoyl der dysene er koblet til. Man har også et slikt system på bensin motorer.

Man kan jo også nevne at det finnes en ekte "rotax" motor men den heter jo ikke rotax.... da snakker vi om wankel motoren.

Bare dette med tenningsystemer er det mange varianter.

[rr_a]

Og så kan kanskje noen som er mer kyndige enn meg skrive om rekkemotor kontra v-motor og boxermotor. Stikkord vibrasjoner, tyngdepunkt, forbruk etc.
R

[smaug]

[Wikingen]

Jeg kunne kommentert mye av det som er skrevet her, men alt i alt har Smaug forklart det aldeles glimrende.
Det er unødvendig å gå særlig lengre ned i materien enn det Smaug har gjort, for å forstå 2- og 4-taktsmotorers virkemåte. Det er imidlertid et par ting jeg vil rette litt på, bare for klargjøre enkelte detaljer.

Det dannes f.eks. IKKE vakuum i en motor. Vakuum er en tilstand, og ikke noe som "kommer og går". I en motor er det undertrykk, og ikke vakuum, som hjelper til i deler av prosessene.
Vanligvis bruker vi ikke begrepet "takter" i like stor utstrekning som det gjøres her. Man kaller det "slag". Således ville man bruke begrepet arbeidsslaget om det som her omtales som krafttakten. Det er riktig som Smaug skriver, men det brukes oftest litt andre begreper. Arbeisslaget er det slaget (eller den takten) som, akkurat som det påpeks, utfører et stykke arbeide. De øvrige 3 slagene (eller taktene) har andre funksjoner, og bidrar ikke aktivt i arbeidsprosessen.

Videre vil jeg bare understreke en ting som kommer litt uklart fram. Du skriver, Smaug, at "tennpluggen fyrer av hele greia med et smell". Det er jo delvis riktig, men "smellet" er IKKE en eksplosjon, men en meget hurtig forbrenning, som du riktig omtaler videre. Dette er viktig, da eksplosjonsmotorer finnes, og flere vil nok komme i fremtiden, mens det vi nå snakker om, er som du sier, forbrenningsmotorer.

Det er heller ikke helt korrekt at eksosanlegget på 4-taktsmotorer er veldig avgjørende. Det er eksosmanifolden som er avgjørende. Når avgassene når det som betegnes som eksosanlegg, skal gassene være prosessert og det er stort sett bare Lambdasonden som måler oksygenoverskuddet i avgassene som er med i motorstyringen så langt ut i systemet.
Nå er vel Lambda-sonden imidlertid etterhvert bare blitt en føler som føler om katalysatorer fungerer som de skal, og finnes ofte lengre bak på eksosanlegget. Lambda-sonder er ubrukelige i forhold til kaldstarter og det å hente ut toppeffekt. Nå er det ofte mer avanserte følere som tar seg av følingen på blandingsforholdet (AFR=Air-fuel-ratio=luft-drivstoff-blandingsforhold), og forsøker å holde dette forholdet på 14,7:1 (eller lambda 1, som det het før).
Dette kommer sikkert Smaug tilbake til.

Videre sier man Øvre- og Nedre dødpunkt om TDC og BDC, på norsk.

Når det gjelder V-twin-motorer så avhjelper man ofte rotasjonen, og tildels vibrasjoner, med store og/eller ekstra veiv-skinker og såkalte balansevekter på veivakselen.

Mulig jeg pirker nå, men sånn er det når man har vært så langt nede i materien som jeg har vært, og i tillegg har vært lærer i faget

Hehe, jeg slakter ingen, jeg Alex250, ihvertfall ikke her
Men jeg vil anbefale deg å lese dette og lære litt mer om dette. Du skjønner dette tydeligvis i grove trekk, men jeg er redd du har noen "stygge hull" i teorien og praksisen

Keep up the good work Smaug!!! Kjempebra!!!

Mvh

[smaug]

Hvis vi skal være veldig teoretisk, så ja eksosanlegget er ikke "effektskapende" i seg selv, saken er at vi må ha et eksosanlegg på kjøretøyene våre. Poenget jeg ville fram til er at siden vi faktisk må ha et eksosanlegg(hvis vi kan være enig i det), er det ønskelig at den er tilpasset eller tunet om du vil, til motoren. Er anlegget for overdimmensjoner, ødelegges tuningen(i forhold til ventiloverlapp som nevnt tidligere + en del andre ting), er den for underdimmensjonert skjer det samme samtidlig som den vil bli for restriktiv. En plass i mellom er det ideelle og igjen: Eksosanlegget har på ingen måte den samme viktige funksjonen som på en to-takter. Det ideelle hadde vært å hoppe over eksosanlegget og tune kammer og eventuelt grenrør deretter men det er totalt urelevant for oss. Eksosanlegget må være der og den har flere roller på en moderne motor.

[Alex250]

Eksosannlegg er ikke "effektskapende"??? Em, hallo!???
Det har seg slik at ca 90% av lettmotorsykler og mopeder har plomba i potta..
Og at eksosannlegget er tilpasset motoren.. Og på en Turbo, så merker man forskjellen om man skifter potta.
Enda mere pirk, om man også fjerner katta, så hjelper det, enda mere...
Men, nå snakker ikke jeg om pingle motorer på under 220hk...

Du kan mye Smaug, artig å lære enda mer... Virker som du kan mye om motor..
Så jeg kan gi deg en utfordring om du har lyst???
Eks, ta en Audi TT som har orginalt 180hk, og da uten å skifte veiva, borring, og toppen..
Hva ville du ha gjort, får å åpnå ca 250hk?
Jeg vet, bare spør jeg...

Pga, det kan hende jeg misser en ting, og hvordan andre hadde gjort det, er alltid svært så interessangt...

[smaug]