Nr. 2671
Hvor mange cylindre?

af John H. Lienhard

I dag, hvor mange cylindre? University of Houston’s College of Engineering præsenterer denne serie om de maskiner, der får vores civilisation til at køre, og de mennesker, hvis opfindsomhed skabte dem.

Så hvor mange cylindre skal en bilmotor have? De fleste af vores biler har enten fire cylindre i en række eller cylindre i en V-opstilling – to eller tre på hver side. Så hvorfor al denne forfængelighed? Hvorfor ikke bare én stor cylinder?

Tænk på et stempel, der går frem og tilbage i en cylinder og får en krumtapaksel til at dreje rundt. Den driver kortvarigt en aksel en gang hver anden omdrejning. Vores bilmotorer kører i firetaktscyklusser. Tændingen sker, og stemplet skubber nedad. Derefter rydder den udstødningsgassen ud, mens den går op igen. Derefter trækker den en ny blanding af luft og benzin ind på sin vej nedad. Til sidst går den opad og komprimerer denne blanding. Derefter tændes den igen, og cyklussen gentager sig.

En encylindret motor sætter farten op ved det første slag; derefter bliver den langsommere i resten af en firetaktscyklus’ to omdrejninger. Det ville få en sådan motor til at ryste og vibrere.

Så vi har brug for et stort svinghjul for at holde den i bevægelse mellem tændingerne. Med flere cylindre og stempler kan vi fastgøre hver stempels plejlstang til et andet vinkelplacering på krumtapakslen — så kan vi time eksplosionerne, så de hver især sparker rotationen videre i løbet af de to omdrejninger. Og svinghjulet kan være meget mindre.

Karl Benz brugte en encylindret motor i sin første bil fra 1885. Fords første Model T-motor havde fire cylindre i en række. Nogle luksusbiler i 1920’erne havde rækkemotorer med helt op til otte cylindre. Der har været anvendt motorer med op til 12 eller flere cylindre i række, men hovedsagelig i store skibsmotorer og stationære motorer.

Selvfølgelig er jævn kørsel kun ét mål. Flere cylindre giver mindre svinghjulsvægt, men de betyder også større fremstillings- og vedligeholdelsesomkostninger. Så er der kompakthed. Duesenberg straight-8-motoren var en favorit blandt rige filmstjerner i 20’erne. Men den havde en 12 fods akselafstand. Forestil dig at parkere det bæst parallelt.

Svaret var V-8-motoren – to rækker af fire, der danner et V. Selv Karl Benz eksperimenterede med en V-2-motor, efter at han havde bygget sin encylindrede motor. En V-arrangement kan endda lade to cylindre drive en fælles krumtapakstift og skubbe den i forskellige vinkelpositioner. Og her bliver det mere kompliceret: Ingeniører har skabt alle mulige smarte krumtapakseldesigns til brug med cylindre i alle mulige positioner – V-4’ere, V-6’ere, flad-4’ere, flad-6’ere.

Flyvemaskiner pålagde andre konstruktionsbegrænsninger. En rækkemotor giver kun lidt frontalmodstand. Brødrene Wright brugte en straight-4-motor, men med et ret tungt svinghjul. Derefter gik de tidlige konstruktører over til motorer med ni cylindre, der udstrålede fra et centralt nav. Stemplerne drejede rundt om akslen og havde hverken brug for svinghjul eller kølesystemer.

Mange nye teknologier har en bedste form. Men nogle finder mere end én god mulighed og fortsætter derefter med at konkurrere mellem konkurrenterne. Tænk bare på pc’er vs. Mac’er, klassisk musik vs. countrymusik – tænk bare på cylindre i deres tilsyneladende uendelige arrangementer.

Jeg hedder John Lienhard på University of Houston, hvor vi interesserer os for, hvordan opfindsomme hjerner arbejder.

(Temamusik)
Se Wikipedia-indlæggene om alle de relevante emner. Søg på ord som bilmotorer, straight-4, flat-6, V-8, 4-takts motor osv. Google vil også sende dig til mange enkle og overskuelige websteder, som f.eks. dette.

Alle fotos er af J. Lienhard. Toyota-motorer er venligst udlånt af Mike Calvert Toyota,Houston, TX.

Den ældste overlevende Wright-motor (New England Air Museum). Dette er en straight fire. Bemærk, at de yderste stempelstænger er fastgjort til krumtapakslen 180 grader ude af fase i forhold til de to inderste stænger. Bemærk også det tunge svinghjul på højre side af billedet.

Straight-4 Toyota Camry-motor monteret sidelæns.

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2010 by John H. Lienhard.