Benzinemotor: hoe werkt het en wat zijn de voordelen?
Een benzinemotor is een zuigermotor 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.
Inhaltsverzeichnis
Hoe werkt een benzinemotor?
Thermische energie wordt in de motor verkregen door brandstof door verbranding om te zetten in warmte. De motor ontsteekt het mengsel met een elektrische vonk met behulp van een bougie. Wanneer brandstof wordt verbrand, nemen de temperatuur en druk in de motor toe.
De verhoogde druk van de werkende substantie werkt op de zuigers van de motor, die deze energie omzetten in mechanische arbeid. De zuigers voeren een rechtlijnige heen en weer gaande beweging in de cilinders uit, waardoor ze de energieoverdracht tussen de verbrandingskamer en het bewegingsmechanisme behorend bij de zuigers bemiddelen. 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. Aangezien de meeste moderne auto's zijn uitgerust met viertaktmotoren, beschrijven we de werking van de benzinemotor met vier cycli.
Viertakt benzinemotorfunctie
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 inlaatleiding de nodige lucht in de cilinders zuigen.
Motorklep: wat is zijn functie?
Naast 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 zijn onderste dode punt heeft bereikt en de inlaatfase is afgelopen, beweegt hij naar boven. De zuiger drukt met zijn opwaartse beweging het mengsel samen, 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 ervan met lucht, waardoor het mengsel explosiever wordt. Het mengsel mag tijdens de compressie echter niet te veel worden gecomprimeerd om te voorkomen dat de zelfontbrandingstemperatuur van de brandstof wordt bereikt, het negatieve fenomeen dat motorontploffing of motorkloppen wordt genoemd. Tijdens de compressie zijn de inlaat- en uitlaatkleppen gesloten.
3. Uitbreiding
Tijdens deze fase begint het verbrandingsproces. Een vonk springt op de bougie en ontsteekt het gecomprimeerde mengsel. Na 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 om het uitlaatgas de cilinder te laten 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 hij naar zijn bovenste dode punt beweegt. Om het legen van de cilinder te verbeteren, sluiten de uitlaatkleppen echter pas nadat de zuiger het bovenste dode punt heeft bereikt en de inlaatkleppen al open zijn.
Voorbereiding brandstofmengsel
Zoals gezegd wordt het brandstofmengsel gevormd in de inlaatkanalen, het inlaatspruitstuk of direct in de cilinder, afhankelijk van de brandstofinjectietechnologie. De carburateur of het injectie-apparaat, direct of indirect, wordt gebruikt om het brandstofmengsel te bereiden.
Carburateur: Hoe werkt dit apparaat?
De hoeveelheid van het mengsel in benzinemotoren wordt meestal geregeld door de gasklep in het inlaatspruitstuk.
Gasklep: hoe het werkt en de mogelijke storingen
De laatste jaren is de smoorklep echter vervangen door diverse variabele kleptiming en soortgelijke systemen die zijn functie hebben overgenomen.
Voordelen benzinemotor
Een benzinemotor heeft een eenvoudiger constructie dan een dieselmotor, waardoor de productie goedkoper is. Daarom zijn auto's met een benzinemotor meestal goedkoper dan auto's met een dieselmotor.
Dieselmotor: hoe werkt het en wat zijn de voordelen?
Daarnaast is de benzinemotor beduidend krachtiger dan de dieselmotor als we aannemen dat ze dezelfde technologie gebruiken. Deze motoren zijn ook meer geschikt voor korte ritten en het winterseizoen. Dit komt vooral doordat ze veel sneller op bedrijfstemperatuur komen dan een dieselmotor.