Benzinemotor: hoe werkt het en wat zijn de voordelen ervan?
Een benzinemotor is een zuigerverbrandingsmotor die benzine verbrandt en thermische energie omzet in mechanisch werk.
Dit artikel zal licht werpen op de benzinemotor en zijn functie en voordelen ten opzichte van de dieselmotor.
Inhoud
Hoe werkt een benzinemotor?
Thermische energie wordt in de motor verkregen door brandstof door verbranding in warmte om te zetten. De motor ontsteekt het mengsel met een elektrische vonk met behulp van een bougie. Wanneer brandstof wordt verbrand, nemen de temperatuur en de druk in de motor toe.
De verhoogde druk van de werksubstantie werkt op de zuigers van de motor, die deze energie omzetten in mechanische arbeid. De zuigers voeren een rechtlijnige heen en weer gaande beweging uit in de cilinders, waardoor de energieoverdracht tussen de verbrandingskamer en het bewegingsmechanisme dat bij de zuigers hoort, wordt bemiddeld. Daarnaast zorgen de zuigers voor de uitwisseling van de werkstof in de cilinders.
Motorzuigers: hoe werken ze?
Een benzinemotor kan op twee manieren werken: tweetakt of viertakt. Omdat de meeste moderne auto's zijn uitgerust met viertaktmotoren, zullen we de functie van de benzinemotor met vier cycli beschrijven.
Functie van viertaktbenzinemotor
1. Intake
Naarmate de zuiger naar beneden beweegt, wordt de ruimte boven de zuiger groter en tegelijkertijd gaan ook de inlaatkleppen open. Dit veroorzaakt een drukval boven de zuiger (de druk boven de zuiger is lager dan de atmosferische druk). Door dit drukverschil kan de motor via de inlaatpijp de nodige lucht in de cilinders zuigen.
Motorklep: wat is de functie ervan?
Naast de lucht zelf komt er echter ook brandstof in de cilinders. Lucht en brandstof vormen samen een ontvlambaar mengsel. Het ontstekingsmengsel wordt gevormd in de inlaatkanalen, het inlaatspruitstuk of de cilinder, afhankelijk van de brandstofinjectietechnologie.
2. Compressie
Nadat de zuiger het onderste dode punt heeft bereikt en de inlaatfase eindigt, beweegt deze naar boven. De zuiger comprimeert met zijn opwaartse beweging het mengsel, waardoor het opwarmt, en omdat het niet kan uitzetten, stijgt ook de druk.
Compressieverhouding: welk effect heeft het op de motor?
De hoge temperatuur en druk bevorderen de verdamping van de brandstof en de vermenging met lucht, waardoor het mengsel explosiever wordt. Het mengsel mag tijdens het comprimeren echter niet te veel worden gecomprimeerd om te voorkomen dat de zelfontbrandingstemperatuur van de brandstof wordt bereikt, het negatieve fenomeen dat motorpingelen wordt genoemd. Tijdens compressie zijn de inlaat- en uitlaatkleppen gesloten.
3. Uitbreiding
Tijdens deze fase begint het verbrandingsproces. Er springt een vonk op de bougie en ontsteekt het samengeperste mengsel. Na de ontsteking begint het mengsel uit te zetten, waardoor de zuiger wordt geduwd en naar beneden beweegt naar het onderste dode punt, waardoor thermische energie wordt omgezet in mechanisch werk.
4. Uitlaat
Tijdens deze fase gaan de uitlaatkleppen open zodat het uitlaatgas de cilinder kan verlaten. Aan het einde van de expansie is de druk in de cilinder hoger dan de atmosferische druk, waardoor de uitlaatgassen uit de cilinder worden geperst.
De zuiger duwt de resterende uitlaatgassen naar buiten terwijl deze naar het bovenste dode punt beweegt. Om het legen van de cilinders te verbeteren, sluiten de uitlaatkleppen echter pas nadat de zuiger het bovenste dode punt heeft bereikt en de inlaatkleppen al open zijn.
Voorbereiding van het brandstofmengsel
Zoals gezegd wordt het brandstofmengsel gevormd in de inlaatkanalen, het inlaatspruitstuk of rechtstreeks in de cilinder, afhankelijk van de brandstofinjectietechnologie. De carburateur of het injectieapparaat, direct of indirect, wordt gebruikt om het brandstofmengsel te bereiden.
Carburateur: Hoe werkt dit apparaat?
De hoeveelheid mengsel bij benzinemotoren wordt meestal geregeld door de gasklep in het inlaatspruitstuk.
Gasklep: hoe het werkt en de mogelijke storingen
De afgelopen jaren is de gasklep echter vervangen door verschillende variabele kleptiming en soortgelijke systemen die zijn functie hebben overgenomen.
Voordelen van benzinemotoren
Een benzinemotor heeft een eenvoudiger constructie dan een dieselmotor, waardoor de productie goedkoper wordt. Daarom zijn auto’s met een benzinemotor doorgaans goedkoper dan auto’s met een dieselmotor.
Dieselmotor: hoe werkt het en wat zijn de voordelen ervan?
Bovendien is de benzinemotor aanzienlijk krachtiger dan de dieselmotor als we ervan uitgaan dat ze dezelfde technologie gebruiken. Deze motoren zijn ook meer geschikt voor korte ritten en het winterseizoen. Dit komt vooral omdat ze veel sneller de bedrijfstemperatuur bereiken dan een dieselmotor.