De automotor

Inleiding

Ons onderwerp is ‘de automotor’. We hebben het onderwerp gekozen, omdat we er allebei nog niks vanaf wisten. Eerst wilden we een werkstuk maken over de sturing van een auto, maar we hadden te weinig informatie om hierover een werkstuk te maken. Daarom hebben we voor de motor gekozen. Als onderzoeksvraag hebben we gekozen: ‘Wat is voordeliger, de diesel- of de benzinemotor?’ We vergelijken de twee motorsoorten dus eerst en we vertellen over hoe de motoren in elkaar zitten en daarna trekken we een conclusie.

De motor is de krachtbron van de auto. De brandstof is een mengsel van koolwaterstoffen, en lucht, en het wordt binnen in de motor in afgesloten cilinders verbrand. De energie die daarbij vrijkomt wordt door de motor omgezet in mechanische energie. De motor gebruikt deze energie weer om de wielen aan te drijven

De eerste ‘auto’, een automobiel met benzinemotor, werd uitgevonden in 1885. Het was bedoeld om de rol van paard en wagen over te nemen en de toen geldende snelheidsgrenzen te doorbreken.

Maar wat is een motor eigenlijk?

De ontwikkeling van de benzinemotor

Het begin
In 1885 ontwierp Carl Benz een driewieler met benzinemotor, maar er was al iemand die de verbrandingsmotor had ontworpen. Dat was Siegfried Markus. In Wenen in 1874 reed hij in een voertuigje dat werd voortbewogen door een 4-taktmotor. De brandstof die hierbij werd gebruikt was een mengsel van lucht en kolengas.

Waarom
De benzinemotor werd uitgevonden, omdat men ’harder’ wilde gaan. Door de industriële revolutie kregen de mensen in de gaten, dat ze best veel konden maken, als ze het maar wilden. Ook was paard en wagen niet je-van-het. Paarden werden namelijk snel moe, liepen niet zo hard. Kortom, mensen wilden iets nieuws, iets handigers.

Hoe het verder ging
In 1876 wist de Duitser Nicholas Otto het vermogen van de door hem gebouwde motor aanzienlijk te verhogen door het brandbare mengsel eerst samen te persen voordat het werd ontstoken. Benzine was het geschikst als brandstof, ook omdat men deze bandstof gemakkelijk in een tank kon meevoeren. Toen was er alleen nog een goed voertuig nodig, maar hier zullen wij verder niet op in gaan.

De ontwikkeling van de dieselmotor

Het begin
De dieselmotor is vernoemd naar zijn uitvinder, Rudolf Diesel. De Fransman werkte een groot deel van zijn leven aan een verbrandingsmotor met een groter rendement dan de bekende benzinemotor. Uiteindelijk lukte het hem om de motor te bouwen, de grote doorbraak van z’n ‘geesteskind’ maakt hijzelf echter niet mee. Op 29 september 1913 wordt de dan 55-jarige na een boottocht over het kanaal vermist en niemand verneemt ooit nog iets van hem.

Waarom
De belangrijkste reden voor Diesel om een nieuwe motor te ontwikkelen was dat hij af wilde van het elektrisch systeem in de benzinemotor, omdat het erg storingsgevoelig was. Dat zorgde vaak voor veel ‘niet-startende’ auto’s. Ook scheelde het een hoop gewicht als de bougie werd weggelaten.

Hoe het verder ging
Diesel onderzocht van alles om zijn motor te kunnen ontwikkelen. Hij deed er lang over, maar uiteindelijk, in 1892, weet hij patent te krijgen op z’n uitvinding. Dan zoekt hij nog lange tijd naar een echt geschikte brandstof die in zijn motor kan worden toegepast. De gangbare benzine heeft namelijk een te hoge ontbrandingstemperatuur.

De opbouw van de benzine-/ dieselmotor

Je kan de motor eigenlijk in 3 delen onderverdelen:

Cilinderkop
In en aan de cilinderkop bevinden zich de kleppen, de tuimelaars en de klepveren om de kleppen te sluiten. De cilinderkop bevat ook de -in en uitlaatpoorten en gewoonlijk ook de verbrandingskamers.

Bijna alle huidige motoren hebben de kleppen in de cilinderkop en worden daarom kopklepmotoren genoemd. In de cilinderkop bevinden zich voor iedere cilinder een verbrandingskamer, een in- en uitlaatpoort en twee kleppen. De brandstof wordt door de motor aangevoerd via één groep van deze kleppen (de inlaatkleppen). De afgewerkte gassen worden via de andere kleppen (de uitlaatkleppen) naar buiten gedreven. Boven op de cilinderkop bevind zich de tuimelaaras.

Het cilinderblok
Het cilinderblok is het grootste deel van de motor en bevat de cilinderboringen, de doorlaatopeningen voor het water om de motor te koelen. Ook bevat het de oliekanalen voor het smeersysteem (dit is nodig om slijtage en oververhitting te voorkomen) en doorlaatopeningen voor de stootstangen. Hiermee worden de tuimelaars bediend.
De startmotor bevindt zich ook in het cilinderblok
De eerste aandrijvende kracht die de motor in beweging brengt, komt van de startmotor.
De startmotor zorgt ervoor dat er een proces in werking wordt gebracht. De startmotor is gekoppeld met een starterkrans op de buitenomtrek van het vliegwiel. Dit is een zware schijf die met bouten op het uiteinde van de krukas is bevestigd. De startmotor grijpt met een tandwiel in op het vliegwiel. Hierdoor draaien het vliegwiel en de krukas rond, waardoor zuigers en drijfstangen op en neer gaan.

Het cilinderblok bevat ook het koelsysteem.
Door de hitte, die in een motor met inwendige verbranding wordt ontwikkeld, zouden de metalen delen gaan smelten, wanneer er geen koelsysteem aanwezig zou zijn. Bij de meeste auto’s circuleert water door het cilinderblok en cilinderkop in kanalen die men tezamen de watermantel noemt. Het warme water gaat vanuit het cilinderblok door de radiateur, waarin de warmte aan de buitenlucht wordt overgelaten.

Krukas, drijfstangen en zuigers
Deze gezamenlijk vormen het grootste deel van het derde onderdeel van de motor. De zuigers die in de cilinders op en neer gaan, zijn door de drijfstangen met de ronddraaiende krukas verbonden. De krukas draait in het onderste gedeelte van het cilinderblok. Op het ene uiteinde van de krukas is het vliegwiel bevestigd, waarmee de krachten van de afzonderlijke cilinders worden geëffend. De zuiger zit vast aan de drijfstang en die zit weer vast aan de krukas.

Beweging van de motor

Fase 1 (Inlaatslag): De inlaatkleppen gaan open. De zuigers trekken nieuwe brandstof en lucht naar binnen. De cilinderdruk neemt af en de temperatuur neemt af.
Fase 2 (Compressieslag): De inlaatkleppen gaan dicht. De zuigers gaan omhoog. De cilinderdruk neemt toe en de temperatuur neemt toe.
Fase 3 (Arbeidsslag): Het mengsel van koolwaterstoffen en lucht ontbrandt door de druk (dieselmotor) of door een vonk (benzinemotor). De zuigers gaan naar beneden. De druk neemt af en de temperatuur neemt toe.
Fase 4 (Uitlaatslag): De uitlaatkleppen gaan open. De zuigers gaan omhoog. Afvalstoffen worden afgevoerd. De cilinderdruk neemt af en de temperatuur neemt af.

Hoe de energie wordt benut

De warmte-energie, die bij de verbranding van een mengsel van koolwaterstoffen en lucht wordt ontwikkeld, wordt in mechanisch vermogen omgezet door de zuigers, de drijfstangen en de krukas. Het rendement van de motor is afhankelijk van de hoeveelheid van deze energie die in bruikbaar vermogen wordt omgezet. Hoe meer benzine in een cilinder kan worden toegevoerd en hoe meer het mengsel kan worden samengeperst, des te hoger zal het ontwikkelde vermogen zijn. De mate waarin het mengsel wordt samengeperst, wordt aangegeven door de compressieverhouding. Het compressievermogen stelt de verhouding van het volume gas in de cilinder aan het begin en aan het einde van de compressieslag voor.

Vergelijken dieselmotor en benzinemotor

De dieselmotor heeft een hoger rendement en dus een laag brandstofverbruik. De dieselbrandstof kost minder en is minder brandgevaarlijk. Ook heeft-ie minder vaak last van storingen. Hij heeft minder onderhoud nodig dan de benzinemotor. Ook heeft de dieselmotor vaak een langere levensduur. De benzinemotor daarentegen is lichter (heeft ook een minder zware startmotor) en de motor is goedkoper in aanschaf. Ook is de benzinemotor geruislozer en het onderhoud is minder ingewikkeld dan bij de dieselmotor.

Slot

Wat is voordeliger
Welke van de twee soorten motoren voordeliger is, dat ligt voor ieder individu anders. Als je vaak rijdt, dan is diesel waarschijnlijk een goede keuze. Wil je lekker hard scheuren, dan moet je voor benzine gaan. Als je de voor- en nadelen bekijkt die hierboven genoemd zijn, dan kan je zelf een keuze maken wat voor jouw het beste is.
Welke motor in de toekomst het meest in trek zal zijn? Persoonlijk denken wij dat dieselmotoren vaker gebruikt gaan worden in de toekomst, omdat de benzineprijs steeds hoger wordt. Over heel lange tijd hebben we waarschijnlijk een ander voertuig als norm.

Literatuurvermelding

-‘Repareer zelf uw auto’
-‘Zo werkt een auto’
-‘Maak kennis met... autotechniek’
-Encarta ’99
-Verscheidene sites, waaronder: http://eng.sdsu.edu