13.11.03 (endred 17.11.03)
Hva er egentlig forskjellen ?
Mellom 2-takt og 4-takt.
Det er ingen skamm når man ikke kan svare på dette spørsmålet. Undertegnede var så heldig å ha en onkel som kunne (i embetets medfør) alt om det som rørte seg inne i en forbrenningsmotor. Da denne onkelen skjønte at jeg som 16 åring ikke viste forskjell på 2 og 4 takt, fikk jeg ikke juling men en flere dagers forelesning som ikke skulle levne den minste tvil !
Det er utvilsomt interessant å kunne litt om dette, særlig når vi etter hvert kommer til å få nytt liv i trialsykler med - nettopp - 4-taktere som drivkilde.
Det som alle vet er at de to konstruksjoner har merkbar forskjellig lyd, 4-takt brummer mer. Totakteren har en hissigere lyd. De store forskjellene er dog innvendig i motoren.
En enkel innledning. 2-takteren trenger en omdreining på veivaksel for å gjøre sin "arbeidssyklus", mens 4-takteren må ta 2 omdreininger for å gjøre samme jobben. La oss se på de tørre fakta på tegningene.
Både totakts og firetaktssyklusene omfatter fire funksjoner: innsugning, kompresjon, tenning, og utblåsing. ens firetakteren behøver en takt for hver av funksjonene, vil totakteren overlappe nok til å klare seg med to takter for hver syklus. Hver syklus begynner med stempelet i høyeste stilling: øvre dødpunkt, eller det laveste punkt: nedre dødpunkt. I totaktsyklussen vil stempelet på vei oppover fra nedre dødpunkt stenge for overføringskanalen og forårsake et undertrykk i veivhuset. Litt senere vil stempelet passere innsugningsporten og luft/bensinblanding blir suget inn pga. trykkforskjellen forgasser/veivhus. Samtidig vil blandingen fra forrige syklus over stempelet bli komprimert. Ved antenning av en gnist vil blandingen utvides voldsomt og presse stempelet nedover igjen. På nedtur åpner stempelet for eksosporten og slipper ut eksosen. Dessuten stenges innsugningsporten sli at den nye blandingen stenges inne i veivhuset. deretter åpner så overløpskanalen, og den komprimerte blandingen strømmer opp i forbrenningsrommet gjennom overløpskanalen, hvor den presser ut resten av eksosen og fyller opp ksammeret for en ny syklus.
Kort sakt - ved å utnytte over/undertrykk som styres i kanaler og eksoskammer, unngår man bruken av ventiler og sparer 2 arbeitsomdreininger. Da er det nærliggende å tenke som så: hva skal vi da med en firetakter som må ha flere omdreininger for å gjøre samme jobben og som trenger flere deler for å gjøre det ?
Saken har er "men". I og med at det kommer frisk blanding opp i sylinderen før eksosporten lukkes, forsvinner også noe av friskblandingen ut til eksosen uten at den forbrennes. Derved har vi et mye høyere bensinforbruk en 4-takt. Det er nå det meget viktige eksoskammer (også kalt ekspansjonskammer) kommer inn i bildet hos 2-takteren. Se tegning:
I kammeret (den delen som er foran lyddemperen) danner seg en trykkbølge forårsaket av bl.a. form, kon, diameter, lengde av kammeret. Som du ser i den øvre tegningen er den friske blandingen på vei ut mens den kommer inn nedenfra veivhuset før eksosporten stenges. Men så kommer trykkbølgen tilbake (nedre tegning) og presser noe av den friske blandingen tilbake til forbrenningsrommet før stemplet stenger eksosporten. Denne prosessen ble faktisk ikke oppdaget før på 60 tallet. Plutselig ble tyske MZ racere vedens desidert raskeste, Tyskeren Degner hadde funnet en formel til å utregne trykkbølgen i eksosen ! Degner (den gangen DDR) hoppet av til Japan og derved ble det fart på både Suzuki, Yamaha osv.
Men også dette har et "men". Bølgen fungerer bare på et meget smalt "turtallsbånd", over og under fungerer den ikke, derved må man tilpasse kammerets form til det formål motoren skal brukes til, giringen må da også passe osv. For en trialmotor lager man et anlegg som gir maks kraft ved f. eks. 2.500 o/min mens en roadracer har det kanskje på 11.000 o/min. Over og under idealturtallet gir motoren lite kraft og bruker mye bensin.
Til racing er 2-takteren (med dagens teknologi) overlegen i og med at den gjør 2 omdreininger for en arbeidstakt. For trial er den også overlegen i alle de situasjoner hvor vi trenger gasreaksjon uten den minste forsinkelsen.
4-takterens fordeler ligger i "tvangsstyringen" av inn og ut gassen. Her går (nesten) ingen frisk blanding til spille i eksosen - derved bruker motoren vesentlig mindre bensin og det effektive turtallsområde er vesentlig større. Se tegningen:
Når stempelet beveger seg nedover fra øvre dødpunkt under innsugningstakten, suges luft/bensinblandingen inn i sylinderen gjennom innsugsventilen. deretter lukkes ventilen, og stemplet beveger seg oppover for å komprimere blandingen. Når stempelet nærmer seg slutten av takten, blir bensindampen antent av gnisten. Den brennende gassen utvider seg voldsomt og presser stempelet nedover igjen (effekttakten). Til slutt kommer eksostakten hvor stemplet igjen går opp til toppen av sylinderen, og presser eksosen ut.
Det er altså ventiler som åpner og lukker til bestemte tider, derved styrer de inn/ut gassen. Også på en 4-takter betyr eksoskammeret en del men mer for å få frbrenningsgassene fort ut. For at disse ventiler skal åpne/stenge på rett tid, må man ha en kamaksel som presser de inn og fjærer som presser de tilbake, kamakselen skal også drives, enten med drev eller en kjede eller støtstenger. Med andre ord - i en 4-takter finnes vesentlig flere bevegelige deler. Disse gjør motoren tyngre.
Blir det da ikke dyrere å reparere en 4-takter ? Ja, det er mye dyrere å overhale den en en 2-takter. Men, en 4-takter går vesentlig lenger før den er slitt en en 2-takter. Saken ligger i bl. a. smøresystemet. Hos en 4-takter finnes oljepumpe, oljekanaler, oljefilter, dvs at alle bevegelige deler smøres nærmest ved tvang. Hos 2-takteren avhenger alt av oljen du blander i bensinen, her kan det skje feil, dessuten finnes turtallsområder hvor det kommer lite olje til de bevegelige deler - f. eks ved utforkjøringer med lite gas men mye turtall.
 |
 |
4-takt motor (luftkjølt type) til venstre, du ser at her er det høyde over eksosrøret - for å få plass til ventiler, kam osv. Du ser også at veivhuset er større i og med at det må bli plass til oljesump. Til høyre ser du 2-takteren (vannkjølt type) med sitt kompakte veivhus.
Et viktig argument mot totakteren er (med dagens teknikk) at de forurenser mer, ikke oljen i eksosen men avgassene.
Hvor godt den ene eller andre motor egner seg til sitt formål avhenger ikke bare av 2 eller 4 takter, men også av de ingeniører som konstruerer den. I dag finnes 4-taktere som ikke henger mye etter i motoreffekt. En moderne "kortslags" firetakter med 4 ventiler og ovenliggende kamaksel kan være litt av en hissigpropp!
Hva med oss trialkjørere ? Inn til sen 50 tallet var det omtrent bare 4-taktere i trial, så kom Bultaco med sin revolusjon og snudde trenden. Men den gangens 4-taktere var noen trege greier og kan overhode ikke sammenlignes med en moderne motor. I samtaler jeg har ført med testfører som har kjørt prototypene fra Sherco og Scorpa, bekrefter disse at de nye trialmotorer er nesten like spreke, men syklene noe tyngre.
Uansett hvor mye FIM krangler med industrien f. t. så vil 4-takteren komme, om ikke nå så dog om 2 - 4 år. Den vil bli dyrere og syklene litt tyngre, men den vil bli rimeligere i drift, vi vil få slutt på sootede plugger, og vi vil få vesentlig stillere motorer.
Maarten Mager