Iako je automobil kompleksna naprava koja se sastoji od nekoliko desetina hiljada delova, njegovim "srcem" smatramo motor. Uostalom, upravo je izum motora sa unutrašnjim sagorevanjem pokrenuo istoriju automobilizma. Danas je većina "limenih ljubimaca" pokretana benzinskim ili dizel motorom, ali postoje i druga rešenja…
'Standuhr-Motor' iz serije prvih 4-taktnih motora Daimlera i Maybacha, 1885. (Daimler AG)
Motor je izvor snage koja pokreće automobil i koja mu daje karakter. Prema motoru možemo saznati koliko je neki automobil brz, koliko troši i gde mu je mesto na lestvici cena. Nažalost, motor je i najskuplji deo na vozilu koji možemo uništiti.
Pre nego što se bacimo na posao, pojasnimo što je to "unutrašnje sagorevanje". Termički motori (pogonske mašine kod kojih se za dobijanje energije koristi sagorevanje goriva) mogu imati izdvojeno mesto sagorevanja (npr. ložište kod parnih lokomotiva) ili uklopljeno u konstrukciju samog motora, što je slučaj s pogonskim mašinama koje ovde opisujemo, a koje nazivamo motorima s unutrašnjim sagorevanjem.
Pogon većini današnjih automobila daju motori s unutrašnjim sagorevanjem. Energija potrebna za pokretanje vozila kod ovih se motora dobija sagorevanjem smeše goriva (benzina, dizela, alkohola, plina itd.) i vazduha u cilindrima. Vazduh, potreban da bi gorivo sagorelo, uvodi se iz atmosfere u cilindar usisnim kanalima, a gorivo, smešteno u rezervoaru, dovodi pumpa koja ga dostavlja sistemu za ubrizgavanje ili, kod starijih automobila, karburatoru.
Smešu goriva i vazduha potom sabija klip pa se ona pali iskrom svećice u slučaju benzinskog (Otto) motora, dok kod motora na plinsko ulje (Diesel) paljenje goriva omogućava visoka temperatura sabijenog vazduha. Kada je smeša izgorela, nastali se plinovi odvode kroz izduvni sistem.
Govorimo li o automobilima, najčešće ćemo čuti za pojam četvorotaktnog (4-taktnog) motora. Reč je o pogonskim mašinama koji prethodno navedeno obavljaju u četiri faze koje nazivamo taktovima. Pojedinačno, radne faze četvorotaktnog motora nazivamo: usisnim, kompresijskim, ekspanzijskim i izduvnim taktom.
Četvorotaktni motor s unutrašnjim sagorevanjem
1. takt - Usis: usisni ventil je otvoren, izduvni zatvoren; 2. takt - Kompresija: oba ventila su zatvorena i klip sabija smešu; 3. takt - Ekspanzija: iskra svećice pali smešu i plinovi se šire potiskujući klip; 4. takt - Izduv: Izduvni ventil je otvoren, usisni ventil je zatvoren
OM 138, motor prvog serijskog dizel automobila, Mercedesa 260 D (Daimler AG)
Razlika između prikaza rada četvorotaktnog Otto motora i četvorotaktnog Diesel motora je u tome što se kod drugog treći takt, ekspanzija, događa kao posledica samozapaljenja goriva (plinskog ulja) i vazduha izazvanog visokom temperaturom smeše pod pritiskom. Dakle, Diesel motori nemaju svećicu (središnji element na vrhu cilindra) kakva je prikazana na ovim slikama.
Rekli smo da je za sagorevanje potrebno pomešati vazduh i gorivo. Uzmemo li u obzir da je za potpuno sagorevanje najpovoljnija mera goriva i vazduha stalna (14,7 : 1 u korist vazduha kod benzinskih motora - u termodinamici poznato kao adijabatska konstanta), vidimo kako je za povećanje dobijene energije (te tako i snage motora) naprosto potrebno sagoriti više smeše. Stoga, motori veće zapremine po pravilu razvijaju veću snagu jer im u cilindar stane više smeše.
Klip (koji sabija smešu) u radu se pomera između dva položaja: donje i gornje mrtve (krajnje) tačke pri čemu prelazi put koji nazivamo hod klipa. Uzmemo li u obzir njegov promer (klipovi su u pravilu okruglog preseka), moguće je zapreminu cilindra predočiti kao prostor koji se nalazi između ta dva krajnja položaja klipa (izuzetak u ovoj teoriji čine klipovi koji nemaju ravno čelo, tj. gornju površinu). Tako zapreminu nekog motora možemo predstaviti kao zbir zapremina svih cilindara. Zapremina motora najčešće se izražava u litrama (u komercijalne svrhe ili kao oznaka modela) te u kubnim centimetrima (npr. u tehničkim podacima, prema SI sistemu).
U Imperijalnom sistemu mera koristi se jedinica cubic inch, skraćeno cu-in. Kubični inč iznosi 16,387064 kubnih centimetara. Dakle, zapremina (cm3) x 0,061024 = zapremina (cu-in).
Stepen najveće zapremine cilindra (kada je klip u donjoj mrtvoj tački - DMT) i prostora u koji je smeša sabijena dolaskom klipa u gornju mrtvu točku (GMT) nazivamo stepenom kompresije. O stepenu kompresije znatno zavisi snaga motora, a u pravilu njegovim povećanjem (do izvesne granice) ona i raste. Zbog potrebe da visokom temperaturom komprimovane smeše goriva i vazduha izazovu njeno samozapaljenje, Diesel motori po pravilu imaju viši stepen kompresije od benzinskih.
Posledica sagorevanja smeše goriva i vazduha je povećanje zapremine plinova unutar cilindra. Ova ekspanzija pokreće klip prema dole (tačnije, prema DMT jer motor ne mora uvek biti postavljen uspravno). Ovako se pomeranje klipa pretvara u kružno koje se potom predaje prenosnom sistemu te na kraju dovodi do točkova.
Da bi motor mogao pravilno "disati", tj. uvoditi smešu u cilindar te izbacivati iz njega produkte sagorevanja, brinu se ventili. Postoje dve vrste ventila: usisni i izduvni, a ritam njihovog otvaranja i zatvaranja određuje broj okretaja motora koji se menja obzirom na to koliko je pritisnuta papučica gasa. Moderni su motori radi bolje izmene plinova opremljeni sa više ventila po cilindru. Tako dva usisna i dva izduvna ventila jednom (4-cilindričnom) 16-ventilskom motoru omogućavaju znatno bolje "disanje", a time i ostvarivanje veće snage u poređenju sa klasičnom (2-ventilskom) verzijom.
O.R.
