Hoe werkt een verbrandingsmotor?

Een verbrandingsmotor mengt lucht met brandstof en verbrandt het resulterende mengsel om beweging te produceren. De rotatie ervan verricht vervolgens waardevol werk, zoals het laten draaien van de wielen van een auto. In dit artikel wordt alles uitgelegd over de werking van deze motoren, te beginnen met de definitie.

Wat is een verbrandingsmotor?

Een verbrandingsmotor is een warmtemotor waarbij verbranding (verbranding van brandstof om energie vrij te maken) vindt in zichzelf plaats. Dit in tegenstelling tot externe verbranding, waarbij de brandstofbron extern verbrandt.

IC-motoren bestaan over het algemeen uit bovenste delen, cilinderkoppen genoemd, en onderste delen, cilinderblokken genoemd. De kop bevat kleppen en ontstekingscomponenten. Het onderste gedeelte bevat de krukas, zuiger en cilinders.

IC-motoren zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, voornamelijk gebaseerd op het aantal cilinders en hun indeling. Het kunnen typen met één cilinder zijn en tot 8 cilinders of meer. Op basis van cilinderopstelling zijn de typen van deze motor onder andere:

• Inline of recht - de cilinders zijn achter elkaar geplaatst om een rechte lijn te vormen
• V Ontwerp - de cilinders hebben een V-vorm
• Platte indeling - de cilinders zijn horizontaal geplaatst aan elke kant van de krukas

Hoe werkt een verbrandingsmotor?

Het werkingsprincipe van een verbrandingsmotor is gebaseerd op het omzetten van chemische energie in mechanische energie. De chemische energie wordt opgeslagen in brandstof, meestal diesel of benzine.

Bij verbranding in aanwezigheid van lucht geeft de brandstof energie in de vorm van warmte af, waardoor snel expanderende gassen ontstaan die mechanische onderdelen, zuigers genaamd, in beweging brengen.

De op-en-neer beweging van de zuigers beweegt stangen en brengt de beweging over op de krukas. De krukas draait en zijn omwenteling wordt gebruikt om een extern mechanisme, zoals de transmissie van het voertuig, te bedienen.

Om een soepele werking te garanderen, gaan de zuigers om beurten open. Een timingsysteem zorgt ervoor dat de kleppen van elke cilinder op het juiste moment opengaan.

De krukas heeft gewichten die de zuigerbewegingen balanceren, terwijl een vliegwiel dat uitwendig op het blok is gemonteerd voor constante omwentelingen zorgt. Het vliegwiel werkt ook samen met de starter om de cilinders te laten vuren.

Proces verbrandingsmotor

Tijdens een enkele verbrandingscyclus, een slag genoemd, beweegt de zuiger op en neer. De meeste IC-motoren zijn tegenwoordig viertaktmotoren. Hun werking is onderverdeeld in deze vier stappen: inlaat, compressie, verbranding en uitlaatslag.

Inlaatslag

De inlaatslag wordt zo genoemd wanneer de twee meest essentiële verbrandingsingrediënten - brandstof en lucht- Voer de cilinders in.

• De lucht komt het inlaatspruitstuk binnen nadat deze is gefilterd om verontreinigingen te verwijderen.
• Hier wordt het gemengd met brandstof, die ook is gefilterd om verontreinigende stoffen te verwijderen.
• Tegelijkertijd beweegt de nokkenas onderdelen om de inlaatkleppen te openen.
• De zuiger daalt in de cilinder, waardoor een lagedrukgebied ontstaat
• Het mengsel wordt dan in de cilinder gezogen

Compressieslag

Het verbrandingsproces kan beginnen met de lucht en brandstof in de cilinder. Maar pas nadat het mengsel is samengeperst, kan het worden voorbereid op een krachtige explosie.

• De nokkenas sluit nu de inlaatkleppen
• De zuiger komt weer omhoog, waardoor het mengsel wordt samengeperst en de temperatuur stijgt
• Dit zorgt voor de vereiste optimale omstandigheden voor compressie en maximale afgifte van energie

Krachtstroom

Het mengsel is nu samengeperst, verwarmd en klaar voor ontsteking. Wat er nu gebeurt, hangt af van of de motor benzine of diesel gebruikt.

• In een dieselmotor zorgt de intense druk die in het mengsel ontstaat wanneer de zuiger stijgt, ervoor dat het lucht-brandstofmengsel zelfontbrandt.
• In een benzinemotor ontsteken elektrische onderdelen, bougies genaamd, de brandstof
• De brandstof verbrandt agressief, waarbij energie vrijkomt en expanderende gassen worden geproduceerd
• De snel expanderende gassen duwen de zuiger met enorme kracht naar beneden
• Een zuigerstang brengt deze beweging over op de krukas, waardoor deze gaat draaien.

Uitlaatslag

Het afgewerkte mengsel bevat nu de verbrandingsproducten. Deze moeten de cilinder verlaten om ruimte en omstandigheden te creëren voor de volgende cyclus.

• De zuiger beweegt nu weer omhoog, waardoor de afgewerkte gassen naar boven worden geperst.
• Ondertussen heeft de nokkenas de uitlaatkleppen geopend
• Het uitlaatspruitstuk verzamelt de producten van het verbrandingsproces voordat ze naar buiten komen via een enkele pijp, de uitlaatpijp, met een geluiddemper om het geluid te verminderen

Hoe efficiënt zijn verbrandingsmotoren?

Van IC-motoren kan niet worden gezegd dat ze efficiënt zijn. De meeste zetten 50% van de verbrandingsenergie nauwelijks om in mechanische energie. Moderne technologieën hebben echter de productie van motoren met een hoger rendement mogelijk gemaakt.

Ingebouwde elektronica regelt en timet verschillende processen nauwkeurig, zoals brandstofinspuiting en kleptiming, waardoor de verbranding effectiever wordt.

Tegelijkertijd worden technologieën die het vermogen verhogen en tegelijkertijd de uitstoot verminderen, zoals turbolading en de werking van de katalysator, in de werking van de motor opgenomen. Deze en goed onderhoud zorgen ervoor dat je auto optimaal presteert om het meeste vermogen te leveren.

Koeling van verbrandingsmotoren

De temperatuur van verbrandingsmotoren kan zeer hoog oplopen, wat desastreus kan zijn als er niet adequaat tegen wordt opgetreden. Alle verbrandingsmotoren zijn daarom gemaakt van een materiaal dat niet alleen bestand is tegen extreme hitte, maar deze ook afvoert.

Belangrijker nog, ze hebben een kanaalnetwerk dat koelvloeistof circuleert, een speciale vloeistof die water en antivries bevat. De functie hiervan is om warmte van de verschillende onderdelen te absorberen en af te voeren in de radiateur.

De radiateur bestaat uit een uitgebreid netwerk van dunne buizen en koelribben. Hier doorheen stroomt koelvloeistof die warmte verliest aan de lucht voordat het terugstroomt naar de motor. Een ventilator bij de radiateur blaast lucht om de koeling te versnellen.

Een pomp, de waterpomp, zorgt voor een efficiënte circulatie van de koelvloeistof, terwijl een thermostaat de temperatuur regelt op basis van de vereisten van de motor.

Smering van verbrandingsmotoren

De bewegende onderdelen moeten constant gesmeerd worden, anders kunnen ze door wrijving snel warm worden en vastlopen of onnoemelijke slijtage ondervinden.

Doorgangen die oliegalerijen worden genoemd, leveren smeerolie aan de verschillende onderdelen. Naast smering heeft de olie nog verschillende andere functies, zoals afdichting en koeling.

Een oliepomp zorgt ervoor dat de olie naar behoefte blijft stromen, terwijl het "oliefilter" de olie ontdoet van verontreinigingen. Wanneer de olie niet circuleert, zit deze in de oliepan of het carter, een reservoir in het onderste gedeelte van de motor.

Conclusie

Je weet nu hoe verbrandingsmotoren werken, uit welke onderdelen ze bestaan en hoe hun koel- en smeersystemen werken. Zoals je hebt geleerd, is de werking afhankelijk van veel onderdelen, waarvan sommige na verloop van tijd slijten en vervangen moeten worden.

WanTuo is een professionele fabrikant en leverancier van motoronderdelen. Ons uitgebreide productassortiment omvat krukassen, nokkenassen, cilinderkoppen, zuigers, klepcomponenten en nog veel meer. Neem vandaag nog contact met ons op om onze catalogus te bekijken.