Takt (motor)

En takt eller et stempelslag (engelsk stroke) er i maskinteknikken enhver av de to eller fire bevegelsene som en stempelmotor utfører under gang. Stempelbevegelse som benyttes i stempelmaskiner og andre mekanismer, er en frem- og tilbakegående bevegelse. Hver stempelsyklus består av to motsatte bevegelser: Det er først en bevegelse i én retning, og deretter en bevegelse tilbake i motsatt retning. I et damplokomotiv, eller i en damp-, otto- eller dieselmotor, brukes takt om bevegelsen som finner sted når et stempel beveger seg langs hele lengden av en lokomotivsylinder eller motorsylinder i én retning.

En fullstendig syklus med innsugning, kompresjon, forbrenning og utblåsning (i en firetaktsmotor) får veivakselen til å rotere via veivtappene. Denne rotasjonen skaper stor kraft og skjer i en hastighet som oppgis som turtall, det vil si omdreininger per minutt (o/min). Måten denne hastigheten måles på varierer med motorens type og arbeidstakt. Ved vanlig landeveiskjøring med en moderne bil roterer veivakselen vanligvis mellom rundt 2 000 og 3 000 ganger i minuttet, ved tomgang så lavt som mellom 750 og 900 ganger i minuttet, og øvre turtallsgrense ligger på mellom 4 500 og 10 000 o/min for vanlige bilmotorer og nesten 20 000 omdreininger o/min for racingmotorer av den type som benyttes i Formel 1-biler (i dag begrenset til 15 000 o/min).^[1] Stempelmotorer til bruk i fly har vanligvis et omdreiningstall på mellom 2 000 og 3 000 o/min.

Begrepet takt er nært knyttet til slaglengde, som er lengden av takten eller stempelslaget, det vil si avstanden mellom stempelets øvre dødpunkt (ØD, vendepunkt oppe) og nedre dødpunkt (ND, vendepunkt nede). Slaglengden er dermed det samme som diameteren til veivakselens sirkelbevegelse. Den kan også angis som lengden på den veien stempelet går mellom øvre- og nedre dødpunkt. Slaglengden s blir bestemt av veivradien r til veivakselen og er dobbelt så stor som veivradien, s = 2r. Den oppgis vanligvis i millimeter (mm). I en forbrenningsmotor er slaglengden bestemmende for stempelhastigheten ved et gitt omdreiningstall til veivtappen. Sammen med sylinderdiameteren bestemmer slaglengden størrelsen (volumet) til en motorsylinder. Forholdet mellom disse to dimensjonene er kjent som slaglengdeforholdet, d/s. I en rotasjonsstempelmotor benyttes begrepet slaglengde om den tilsvarende rotorbevegelsen (se dødpunkt).

Siden alle sylindre i samme motorblokk har samme dimensjoner, er det mulig å beregne det totale slagvolumet av en motor dersom slaglengden og sylinderdiameteren er kjent. Sammenhengen mellom det totale slagvolumet V, sylinderdiameteren d, slaglengden S og antallet sylindre N er slik^[2]

${\displaystyle V={\pi d^{2}SN \over 4}}$

De fleste moderne forbrenningsmotorer arbeider i en firetakts syklus (med fire takter), det vil si at et helt arbeidsforløp består av fire distinkte takter. De gjør unna ett arbeidsforløp mens veivakselen roterer to hele runder. Arbeidstakten utgjør altså en halv omdreining, det vil si bare én takt av til sammen fire. Et fullt arbeidsforløp i en firetaktsmotor består av følgende fire takter (se figuren til høyre):

1. Innsugningstakt: Innsugingsventilen er åpen og utblåsningsventilen er stengt. På vei nedover suger stempelet med seg blandingen av luft og drivstoff, eller ren luft for dieselmotorer, fra innsugningsmanifolden (grenrøret) til sylinderen. Trykket er lavt.
2. Kompresjonstakt: Stempelet snur ved nedre dødpunkt og beveger seg oppover mens begge ventilene er stengt. Gassblandingen komprimeres til cirka 1/10 (i bensinmotorer) eller 1/20 (i dieselmotorer) av sitt opprinnelige volum, og trykket og temperaturen stiger. I bensinmotorer antennes gassblandingen av en gnist fra tennpluggen like før stempelet når toppen. I dieselmotorer begynner innsprøytning av diesel like før stempelet når øvre dødpunkt. Den varme luften gjør at dieselen antennes ved spontan selvantenning.
3. Arbeidstakt: Begge ventilene er fortsatt stengt. Blandingen av luft og drivstoff som brenner, blir varm og utvider seg, og driver stempelet nedover. Trykket og temperaturen øker ytterligere. Den varme gassen utfører et mekanisk arbeid med en lineær bevegelse på stempelet, som overfører sin kraft via veivstangen til veivakselen og svinghjulet. Når stempelet når nedre dødpunkt, åpner utblåsningsventilen.
4. Utblåsningstakt: Innsugingsventilen er fortsatt stengt, og utblåsningsventilen er åpen. Stempelet har snudd og går oppover igjen, og den forbrente gassen presses ut av sylinderen. Trykket faller mye i løpet av takten. I slutten av takten åpnes innsugingsventilen, og den første takten starter igjen.

Andre typer motorer kan ha veldig forskjellige arbeidsforløp. I en totaktsmotor skjer det for eksempel én forbrenning for annen hver takt som motoren gjør, det vil si for hver omdreining, i motsetning til én forbrenning bare for hver annen omdreining i en firetaktsmotor. I en totaktsmotor blir det derfor utført arbeid både på over- og undersiden av stempelet. Dessuten skjer gassutvekslingen (spyling av gassen) i sylinderen samtidig, det vil si ren luft kommer inn samtidig som avgassene strømmer ut. Den friske drivstoff/luft-blandingen fortrenger imidlertid ikke helt de forbrente gassene, og vil blande seg delvis med disse og følge ut gjennom avgassportene. Dette fører til at litt drivstoff går tapt i prosessen, noe som igjen gir totaktsmotorer et forholdsvis høyt forbruk av olje og drivstoff og et høyt utslipp av uforbrente drivstoffgasser sammenlignet med firetaktsmotorer.

• Kompresjonsforhold