Nelitahtimoottori
Wikipedia
Nelitahtimoottori on muun muassa lähes kaikissa nykyautoissa käytettävä moottorityyppi. Nimi tulee neljästä moottorin toimintavaiheesta, jotka toistuvat moottorin käydessä. Nelitahtimoottori voi toimia joko otto- tai dieselprosessilla.
Nelitahtimoottorin periaatteen kuvasi ensimmäisenä Alphonse Beau de Rochas ranskalaisessa vuonna 1862 myönnetyssä patentissa. Beau de Rochas ei kuitenkaan hyödyntänyt keksintöään, eikä patenttia julkaistu. Saksalainen Nikolaus Otto kehitti ilmeisesti de Rochasista riippumattomasti nelitahtimoottoria ja rakensi prototyypin, joka kävi ensimmäisen kerran vuonna 1876. Beau de Rochasin patentti löydettiin vuonna 1884, ja Otton saksalainen patentti mitätöitiin. Ottoa pidetään kuitenkin yleisesti nelitahtimoottorin keksijänä, koska hänen työnsä osoitti uuden moottoritekniikan mahdollisuudet.
Usein kuvitellaan, että kaksitahtimoottorin tehopainosuhde olisi nelitahtimoottoria suurempi, koska kaksitahtimoottori tekee työtahdin joka kampiakselin kierrolla, mutta nelitahtimoottori vain joka toisella. Kuitenkin kaksitahtisen ottomoottorin työkierrossa huuhtelun aikana palamiskelpoista polttoaineen ja ilman seosta sekoittuu pakokaasuihin jopa 50%, joten usein samankokoisten kaksi- ja nelitahtikoneiden tehot ovat samaa suuruusluokkaa. Nelitahtimoottorin haittana kaksitahtimoottoriin nähden on monimutkaisempi rakenne ja siten suurempi paino. Nelitahtisen ottomoottorin etuna kaksitahtimoottoriin on parempi hyötysuhde ja puhtaammat pakokaasupäästöt, sillä nelitahtimoottorissa polttoaineen ja ilman seos ei juuri ollenkaan sekoitu pakokaasuihin. Tästä johtuen polttoaineen palaminen on puhtaampaa ja tehokkaampaa kuin kaksitahtimoottorissa. Kaksitahtisissa dieselmoottoreissa polttoaineen huuhteluhäviötä ei esiinny.
Nelitahtimoottorin kaasunvaihto on yleensä paremmin hallittavissa kuin kaksitahtimoottorin, koska venttiilien ajoitus ja nousu voidaan suunnitteluvaiheessa määrätä suhteellisen vapaasti. Sen sijaan mäntäohjattu kaksitahtikone on vaikeampi suunnitella siten, että saavutetaan riittävä tehollinen puristussuhde, riittävä täytös ja kunnollinen huuhtelu. Nelitahtimoottorin ominaisuuksia on myös helppo muokata jälkikäteen venttiilien ajoitusta tai nostokäyrää muuttamalla esimerkiksi vaihtamalla nokka-akseli.
Toimintavaiheet ovat:
- Imutahti
- Puristustahti
- Työtahti
- Poistotahti
Alkuasetelma, imutahti ja puristustahti.
Polttoaineseoksen syttyminen, työtahti ja poistotahti.
