Ved en “takt” forstår man et slag af stemplet enten fra top til bund eller fra bund mod top.
I en 4-takts motor gør stemplet 4 slag for hver gang, der sker en forbrænding. De 4 takter har hver sit navn:
1. Takt : Indsugning.
2. Takt : Kompression.
3. Takt : Arbejdsslag.
4. Takt : Udstødning.
Indsugning.
Stemplet står i top, bevæger sig mod bund, og indsugningsventilen åbnes. Under den ne takt gælder det om at få så megen luft ind i cylinderen som muligt, da det er luft mængden, der er bestemmende for oliemængden, der kan forbrændes, og derigennem også for kraftydelsen.
Indsugningen må altså foregå så let og uhindret som muligt, og dette opnås ved at gøre indsugningsventilen rigelig stor samt indsugningsrøret kort med stor diameter og fri for skarpe knæk; desuden bør luften ikke være stærkere opvarmet, end brændslet kræver for at fordampe, thi ved opvarmning udvider luften sig, og cylinderen vil følge-lig kunne rumme en større mængde kold end varm luft.
Endvidere lukkes indsugningsventilen ikke i samme øjeblik, som stemplet når bund,men først lidt senere, altså når stemplet er begyndt at gå opad igen. At dette giver bedre fyldning kan forklares ved, at luften under sugeslaget strømmer ind gennem ventilen med stor hastighed og altså besidder en vis bevægelsesenergi, der vil bevirke, at luf-ten fortsætter med at strømme ind, selv når stemplet som nævnt er begyndt at gå opad.
Der er her tænkt på “styret” indsugningsventil, d.v.s. en ventil, der bevæges fra knasten på knastakslen; men ved billige motorer træffer man også ret ofte “ustyrede” indsugningsventiler, d.v.s. ventiler, der åbnes på grund af sugningen og lukkes af en fjeder, men det er indlysende, at fyldningen bliver dårligere i en sådan motor, da fje-deren altid vil trække ventilen til, før trykket i cylinderen er lig med trykket udenfor.
Hvis luften tilføres under tryk fra en blæser, vil motorens kraftydelse yderligere kunne øges, og man siger, at den arbejder med “overladning”.
Kompression.
Når stemplet nu går opad, er begge ventiler lukkede, og trykket vil følgelig stige. Men samtidig med, at trykket stiger, vil temperaturen også stige, og den kan stige så højt, at en brændbar gas – hvis en sådan findes i cylinderen – bliver antændt. Hvis antændelsen sker, væsentlig før stemplet når top, fås de såkaldte “fortændinger”, mo-toren banker, idet stemplet nu må bevæge sig mod eksplosionstrykket.
Af hensyn til fortændingerne er der altså grænser for, hvor stærk kompression man kan anvende i motorer, når der, som i benzinmotorer, findes en brændbar gas (ben-zindampe blandet med luft) i cylinderen.
Af mange grunde er det fordelagtigt at gå med høj kompression. Blandt de vigtigste skal nævnes:
1) Kompressionsrummets overflade bliver mindre, hvorved tab til kølevand bliver mindre.
2) Forbrændingen foregår hurtigere, hvorved motoren også kan gå hurtigere.
3) Bedre udnyttelse af den udviklede varme – jo højere kompression, des højere temperatur under forbrændingen, og det kan teoretisk bevises, at man kan omdan- ne en større del af den udviklede varme til arbejde, når man har den ved en høj end ved en lav temperatur. – Fra praksis ved vi også godt, at der både i spildedamp og i motorers udstødning findes store varmemængder, men at al denne varme har for lav temperatur til, at den med fordel kan omsættes til arbejde.
Der er således mange gode grunde til at anvende stærk kompression i en motor, men hvor brændselsolien findes i cylinderen allerede ved kompressionens begyndelse, vil den før nævnte varmeudvikling, der kan fremkalde fortændinger, sætte ret snævre grænser for kompressionens størrelse.
Som middeltal for anvendelige kompressionsforhold ved forskellig slags brændsel kan anføres:
K = 1:4 à 1:4,5 for carbidgas,
K = 1:4 à 1:4,5 for petroleum,
K = 1:5 à 1:6,0 for benzin,
K = 1:6,5 for benzol,
K = 1:7 à 1:7,5 for sprit,
K = 1:8 à 1:10 for sugegas,
K = 1:15 à 1:18 for dieselmotorer.
Oktantal.
Oktantal er et mål for en brændselsolies tilbøjelighed til at give bankninger. Til dens bestemmelse anvendes to rene kulbrinter – “oktan”, der er meget kompressionsfast, og “heptan” der kun tåler ringe kompression. I en forsøgsmotor med foranderlig kompressionsforhold køres med den brændselsolie, der skal undersøges. Kompressionen ændres, til detonationer netop undgås. Derefter køres med en blanding af oktan og heptan uden ændring af kompressionsforholdet. Under kørslen tilsættes stadig mere heptan, indtil detonationerne lige begynder. Hvis dette sker, når blandingen består af f.eks. 60% oktan og 40% heptan, siges den brændselsolie, der skulle undersøges, at have oktantallet 60, idet den jo har samme tendens til bankning som blandingen. Bankningerne bestemmes ved hjælp af særlige apparater.
Medens almindelig motorpetroleum med oktantallet 54 kun tåler kompressionsforholdet 1 : 4,8, vil petroleum med oktantal 64 kunne tåle kompressionsforholdet 1 : 6, og motorens kraftydelse og økonomi vil derved kunne forøges.
Det må her erindres, at der er en væsensforskel på “kompressionsforhold” og “kompression”, for medens det første er forholdet mellem to rumfang, der direkte lader sig udmåle, så er kompression et tryk, der måles i kg/cm². Når kompressionsforholdet således er 1 : 14 eller 1 : 16, så bliver kompressionstrykket ikke 14 eller 16 kg/cm²,men på grund af varmeudviklingen under kompressionen 30 à 35 kg/cm².
Detonationer.
Bankelyde i en motor kan som nævnt skyldes fortændinger, d.v.s. at gassen antændes af kompressionsvarmen, længe før stemplet når top, men de kan også skyldes en eksplosionsagtig forbrænding, der forårsager nogle karrakteristiske bankefænomener, som man ofte kalder “detonationer”. disse optræder ofte i bilmotorer, særlig når de går fuldt belastet, altså med helt åbent spjæld. At det ikke er egentlige fortændinger ses af, at bankningerne aftager eller forsvinder helt, hvis der gives lavere tænding. – Var det almindelig fortænding, ville gnisttændingen ingen indflydelse have. Detonationerne kan tænkes at opstå på følgende måde: Fra tændrøret forplanter for-brændingen sig i alle retninger og fremkalder både en tryk- og temperaturstigning og-så i den del af gassen, som endnu ikke er forbrændt. Hvis nu den uforbrændte gas’s “tændpunkt” nås, vil den “eksplodere” lige på en gang og forårsage detonationerne. Størrelsen af disse vil være afhængig af mange forskellige forhold først og fremmest af kompression og art af brændsel, men også af motorens hastighed, kølevandstemperatur, kompressionsrummets form m.m. Særlig det sidste er gjort til genstand for indgående undersøgelser af englænderen Ricardo, der på grundlag af sine undersøgelser foreslog at give kompressionsrummet en særlig form – “Ricardohovedet”.
Ved at tilsætte forskellige stoffer til benzinen såsom motyl, ætylbly o.l. kan tilbøjelig- heden for detonationer også formindskes. Det bør dog tilføjes, at ætylbly er overmåde giftigt!
Medens kompressionsforholdet bestemmes på fabrikken under hensyn til motortype og brændslets art, bliver det motorpasserens sag og en af hans vigtigste opgaver at på-se, at kompressionen ikke forringes i tidens løb på grund af utætheder. Kompressionen kan undersøges på et let om end noget primitiv måde ved med hånd- kraft at dreje stemplet opad mod kompressionen (tændingen må forinden være slået fra). Hvis modtrykket vokser under bevægelsen, og startesvinget har tendens til at slå tilbage, så er det et godt tegn, hvorimod det er tegn på mangelfuld kompression, hvis modtrykket svinder, bare man drejer langsomt. Med nogen øvelse kan man med ret stor sikkerhed afgøre, om en given motors kompression er i orden eller ej.
Forbrænding og arbejdsslag.
Medens selve tændmidlerne vil blive omtalt senere, skal vi her kun omtale, hvilke hovedfordringer der må stilles til forbrændingens forløb.
Skønt forbrændingen foregår hurtigt, ja så hurtigt, at man ofte kalder den en eksplosion, vil den fuldstændige gennembrænding af hele ladningen dog tage nogen tid. Hvis man derfor venter med antændelsen, til stemplet er helt i top, vil sidste del af forbrændingen først foregå, når stemplet er godt på vej nedad og rummet så stort, at trykstigningen bliver ubetydelig.
Ladningen bør derfor antændes lidt før stemplet er i top og jo før, des hurtigere motoren går. Altfor tidlig tænding giver dog hård gang. Forbrændingen skal altså helst foregå hurtigt, og her spiller formen af kompressionsrummet en stor rolle. Et kompressionsrum af den langagtige, fladtrykte form som Ttypen, Fig. 11, er således højst uheldigt, noget bedre er motoren af den såkaldte Ltype, hvor begge ventiler er anbragt på samme side af cylinderen, og denne type har da også større udbredelse end nogen anden, mest på grund af dens enkle ventilbevægelse.
Kompressionsrummet får dog en langt heldigere form i motoren med topventiler, særlig hvor slaget er langt i forhold til diameteren. Idealet ville naturligvis være et kompressionsrum af kugleform og med tænding i centrum, noget, der dog ikke lader sig gennemføre i praksis, men hvor ventilerne anbringes skråt i topstykket, nærmer man sig dog idealet, og man opnår tillige at kunne få plads til store ventiler. Også af hensyn til varmetabet til kølevandet spiller det en stor rolle, at kompressionsrummet har den gunstigst mulige form, d.v.s., at det nærmer sig så meget, som konstruktionen gør det muligt, til kugleformen, da en sådan altid vil have den mindste overflade i forhold til volumenet. Ved i L-typen at anvende Ricardoprincippet er det dog muligt at give kompressionsrummet en gunstigere form med bibeholdelse af den i denne motortype tiltalende enkle ventilbevægelse.
Selve ladningens sammensætning og forstøvning spiller også en betydelig rolle for forbrændingshastigheden. Det skal lige anføres at en ladning af passende sammensætning har den hurtigste forbrænding, medens en meget mager og en altfor fed ladning begge vil forbrænde langsommere, og særlig vil den sidste bevirke, at motoren over-hedes.
Udstødning.
Under stemplets opgang gælder det om, at forbrændingsprodukterne øver så ringe modstand mod bevægelsen som muligt. Som følge heraf bør udstødningsventilerne være rigelig store samt have tilstrækkelig løftehøjde. Desuden må udstødningsrøret være fri for skarpe knæk samt have rigelig lysning, og lydpotten, som røgen i reglen må passere, før den slipper ud i det fri, må ikke yde for stor modstand. Udstødningsventilen skal altid begynde at åbne noget før enden af arbejdsslaget, for at trykket kan nå at falde til atmosfærens tryk, forinden stemplet går opad.
Ventilbevægelsen.
Da det er af afgørende betydning for motorens gang , at ventilbevægelsen er rigtig, bør den altid undersøges, hvis motoren går mindre godt. På Fig. 12 er antydet ventilbevægelsen for en almindelig traktormotor, men afvigelserne kan dog være ret varierende for de forskellige motortyper. I al almindelighed kan det dog siges, at de er størst ved hurtiggående motorer.
Hvor der ikke findes et særligt skema, der angiver ventilbevægelsen, vil man som regel kunne gå ud fra udstødningsventilen. – Denne skal nemlig lukke, når stemplet er i top eller umiddelbart efter, derimod aldrig før! Forkert ventilbevægelse kan f.eks. skyldes, at tandhjulene, der overfører bevægelsen fra krumtap- til knastakslen, er forkert i indgreb.