De viertaktmotor

De bouw van de viertaktmotor

In figuur 1 kun je zien uit welke onderdelen een viertaktmotor bestaat. In het filmpje zie je hoe een viertaktmotor werkt.Een viertaktmotor is een zogenaamde verbrandingsmotor. Dat wil zeggen dat het een motor is die draait omdat er brandstof verbrand wordt. In het geval van een viertaktmotor is dat meestal benzine, maar diesel komt ook voor. De brandstof wordt in de vorm van een nevel (vele kleine druppeltjes) in de cilinder van de motor gespoten en daar door een vonk aangestoken. De brandstof ontploft dan en duwt de zuiger dus weg.

Figuur 1: De onderdelen van een viertaktmotor

De werking van de viertaktmotor

Het draaiproces van een viertaktmotor verdelen we in vier slagen (vandaar ook de naam van de motor):

• De arbeidsslag. Dit is de slag waarin de brandstof ontploft. De slag begint wanneer de zuiger bovenin de cilinder zit. De bougie, die bovenin de cilinder zit, veroorzaakt een kleine vonk die ervoor zorgt dat de brandstof ontploft. De zuiger beweegt nu naar beneden en brengt de krukas in beweging.
• De uitlaatslag. Deze slag begint als de zuiger onderin de cilinder zit. De brandstof is nu verbrand en niet meer bruikbaar. De zuiger, die naar boven beweegt omdat de krukas verder draait, perst de verbrande brandstof door de uitlaatklep naar buiten.
• Op de uitlaatslag volgt de inlaatslag. De zuiger beweegt weer naar beneden na de uitlaatslag. Nu gaat de uitlaatklep dicht en de inlaatklep open. Daardoor wordt er nieuwe brandstof via de inlaat naar de cilinder gezogen.
• Als de zuiger nu weer onderin de cilinder zit, gaat de inlaatklep ook dicht en begint de compressieslag. De zuiger, die naar boven beweegt, perst (comprimeert) de brandstof samen. Daardoor kan de brandstof veel makkelijker ontbrand worden met een vonkje.

Na de compressieslag geeft de bougie weer een vonk, waardoor de hele cyclus opnieuw begint.

Samenwerkende cilinders

De cyclus werkt natuurlijk alleen als de krukas ook echt door blijft draaien na elke arbeidsslag. De krukas moet twee keer helemaal ronddraaien voordat er weer een arbeidsslag komt, dus hoe zorg je daarvoor?Soms is het al genoeg om gebruik te maken van de vliegwielwerking van de krukas: er zit een gewicht aan de as vast, en als dat eenmaal in beweging is, stop je het niet zomaar. Een andere manier, die in bijvoorbeeld auto's vaak gebruikt wordt, is meerdere cilinders achter elkaar plaatsen. Als je er dan voor zorgt dat de vier cilinders altijd in een andere slag zitten (dus als in de eerste cilinder de brandstof ontploft, gaat de tweede zuiger omhoog voor de compressieslag, de derde gaat omlaag voor de inlaatslag, en de vierde gaat omhoog voor de uitlaatslag) is er altijd een cilinder waar de brandstof net ontploft. De krukas blijft dan altijd draaien.

Figuur 2: Meerdere cilinders achter elkaar: een viercilinder viertaktmotor

Dit artikel is onderdeel van een serie artikelen over verschillende types motoren. Kijk voor de andere artikelen uit deze serie rechts in de kantlijn.

Verschillen tussen tweetaktmotor en viertaktmotor

In dit artikel kun je lezen hoe een tweetaktmotor werkt.Een viertaktmotor werkt met vier slagen, een tweetaktmotor maar met twee. De krukas draait dus maar één keer helemaal rond tussen twee arbeidsslagen. Toch doet een tweetaktmotor verder hetzelfde als een viertaktmotor. Hoe kan dit in maar twee slagen?

Het verschil zit hem in het feit dat er dingen tegelijk gebeuren die bij een viertaktmotor na elkaar plaatsvinden. Allereerst vinden de uitlaatslag en de arbeidsslag tegelijk plaats. Bij een viertaktmotor perst de bewegende zuiger de uitlaatgassen weg. Bij een tweetaktmotor perst de zuiger tijdens de arbeidsslag nieuwe brandstof van het carter naar de cilinder, en de nieuwe brandstof perst de oude weg.Daarmee komen we bij het tweede verschil: bij een tweetaktmotor stroomt er ook brandstof in het carter. Bij een viertaktmotor gebeurt dat niet; er zit alleen brandstof in de cilinder, dus boven de zuiger.Daardoor kunnen bij een tweetaktmotor ook de inlaatslag en de compressieslag tegelijk plaatsvinden. Tijdens deze slag beweegt de zuiger omhoog. Daardoor wordt niet alleen de brandstof in de cilinder samengeperst, maar tegelijkertijd stroomt er via de inlaatklep (die dan openstaat) nieuwe brandstof in het carter. Die brandstof kan dan bij de volgende arbeidsslag weer naar de cilinder geperst worden, enzovoorts?

Voordelen van de tweetaktmotor tegenover de viertaktmotor zijn vooral dat de motor stukken kleiner en dus lichter gemaakt kan worden en toch nog hetzelfde vermogen kan leveren. Daarom worden tweetaktmotoren vaak in redelijk kleine voertuigen gebruikt. Er zijn echter ook meer dan genoeg nadelen.Een nadeel van de tweetaktmotor tegenover de viertaktmotor is dat het carter de helft van de tijd gevuld is met brandstof. Het carter kan dus niet gebruikt worden om smeermiddel in te spuiten, zoals dat bij een viertaktmotor wel kan.Daarnaast is een tweetaktmotor veel minder zuinig en dus slechter voor het milieu dan een viertaktmotor. Dat komt vooral omdat het nooit mogelijk is om ervoor te zorgen dat alle brandstof verbrandt: er ontsnapt vaak nieuwe brandstof door de uitlaatpoort.