Motor z notranjim zgorevanjem: Razlika med redakcijama

Izbrisana vsebina Dodana vsebina

Znotrajvrstično

Redakcija: 21:51, 16. maj 2006

Delovanje štiritaktnega Ottovega motorja

Motorji so volumenski pogonski stroji, ki spadajo k energetskim strojem in v katerih se pri zgorevanju z zrakom sprošča notranja energija goriva.

Motorji se delijo na motorje z notranjim zgorevanjem, ki so zelo razširjeni in vsestransko uporabni, ter na motorje z zunanjim zgorevanjem, katerih razvoj in uporaba sta šele v povojih.

Pri motorjih z notranjim zgorevanjem se energija sprošča zaradi zgorevanja goriva v samem delovnem prostoru stroja in povzroča močan porast tlaka in temperature. Zaradi nastale tlačne razlike med delovnim prostorom in okolico se bat v valju začne premikati in opravljati mehansko delo. Temperature delovne snovi so višje, kot temperature stene valja. Kljub visokim temperaturam in visokim tlakom so trdnosti problemi pri motorjih z notranjim zgorevanjem manjši, kot pri toplotnih turbinskih strojih, saj je mogoče stene valjev hladiti z vodo ali z okoliškim zrakom. Višje temperature delovne snovi pa pomenijo boljši izkoristek.

Glede na teoretični dovod toplote v proces se motorji z notranjim zgorevanjem delijo v tri glavne vrste:

izohorni dovod toplote, motor Otto,
izobarni dovod toplote, motor Diesel,
kombinirani izohorno-izobarni dovod toplote, motor z užarjeno glavo.

Neodvisno od vrste procesa razlikujemo dvo- in štiritaktne motorje. Za obe vrsti je najpomembnejši del procesa enak:

vsesavanje in komprimiranje delovne snovi pri sočasnem zmanjševanju delovnega prostora (1. takt),
vžig delovne snovi pri najmanjšem delovnem prostoru,
ekspanzija s sočasnim povečevanjem delovnega prostora in izpuh, pri čemer se sprošča mehansko delo (2. takt).

Pri štiritaktnem motorju sledita še dva takta: poseben takt za popolnejši izpuh zgorelih plinov in poseben takt za popolnejše vsesavanje sveže zmesi in popolnejši odvod toplote iz delovnega prostora.

Dobre strani dvotaktnih motorjev so enostavna konstrukcija, večja moč pri enakih dimenzijah in enakomernejši vrtilni moment, njihove slabe strani pa velika toplotna obremenitev, težave z mazanjem in težave z izpihovanjem izgorelih plinov. Dvotaktni motorji so primerni kot majhni motorji za motorna kolesa in druge pomožne pogonske stroje in kot veliki počasi se vrteči ladijski motorji.

Poleg motorjev z notranjim zgorevanjem so še motorji z zunanjim zgorevanjem, pri katerih zgoreva gorivo kontinuirano zunaj delovnega prostora. Sproščena toplota se nato skozi stene valja dovaja delovni snovi. Proces je zaprt, zato je mogoče delovno snov izbirati poljubno. Dovod toplote je posreden in podoben kot pri parnih batnih strojih, možna je uporaba vseh vrst goriva, tudi trdih, kot sta premog ali lesna biomasa. Uveljavljajo se predvsem kot stacionarni postroji za sočasno pridobivanje električne energije in toplote. Zelo perspektivni predstavnik motorjev z zunanjim zgorevanjem je motor Stirling.

Vsi doslej obravnavani motorji spadajo v družino volumenskih batnih strojev. Poleg teh so poznani tudi volumenski rotacijski stroji, ki pa so precej manj razširjeni. Poznan predstavnik teh strojev je motor Wankel.

Wikimedijina zbirka ponuja več predstavnostnega gradiva o temi: Motor z notranjim zgorevanjem

Glej tudi

@@ Vrstica 5: / Vrstica 5: @@
 '''Motorji''' so [[volumenski stroj|volumenski pogonski stroji]], ki spadajo k [[energetski stroj|energetskim strojem]] in v katerih se pri zgorevanju z zrakom sprošča [[notranja energija]] [[gorivo|goriva]].
-== Razdelitev motorjev ==
 Motorji se delijo na motorje '''z notranjim zgorevanjem''', ki so zelo razširjeni in vsestransko uporabni, ter na motorje '''z zunanjim zgorevanjem''', katerih razvoj in uporaba sta šele v povojih.
@@ Vrstica 29: / Vrstica 28: @@
 Vsi doslej obravnavani motorji spadajo v družino volumenskih batnih strojev. Poleg teh so poznani tudi volumenski rotacijski stroji, ki pa so precej manj razširjeni. Poznan predstavnik teh strojev je [[Wanklov motor|'''motor Wankel''']].
-== Zgradba motorja ==
-Motor pretvarja z zgorevanjem goriva dobljeno toploto v mehansko energijo za pogon koles. Gorivo,  ponavadi zmes bencina in zraka, zgoreva v povsem zaprtih valjih v notranjosti motorja.
-Zmes bencina in zraka nastaja v uplinjaču. Med gibanjem batov navzdol nastane v valjih podtlak, ki zmes vsesava, med gibanjem navzgor pa bati zmes stiskajo oz. komprimirajo. Ko je zmes najbolj stisnjena, jo električna iskra vžge. Zgoreli plini se raztegujejo in potiskajo bate navzdol (delovni takt).
-Gibanje batov se spreminja v vrtenje in prenaša na ročično gred, ki s posredovanjem sklopke, menjalnika in diferenciala oddaja moč kolesom. Bat in ročično gred povezuje ojnica.
-Ročična gred poganja tudi odmično gred, ki skrbi za odpiranje in zapiranje sesalnih in izpušnih plinov vsakega valja.
-Električni zaganjalnik daje moč, ki je potrebna za zagon motorja. Zobato kolesce zaganjalnika pri tem prime v ozobljeni venec na zunanjem robu vztrajnika, ki je pritrjen na koncu ročične gredi, in požene vztrajnik in ročično gred v vrtenje. S tem se pa tudi ojnice in bati premikajo gor in dol.
-Vztrajnik izravnava sunke, ki jih povzročajo bati v delovnem taktu, in skrbi za enakomerno vrtenje ročične gredi.
-Zgorevanje ustvarja tako visoke temperature, da bi se kovinski deli pregreli in pokvarili. Zato ima motor dvojne stene, med katerimi se pretaka voda. Od tod teče voda v hladilnik, kjer odda toploto v okolico. Hlajenje pospešuje ventilator, ki poganja zrak skozi hladilnik. Pri nekaterih motorjih zrak neposredno hladi motor.
-Mazanje zmanjšuje drgnjenje med gibljivimi deli motorja in skrbi za dodatno hlajenje. Zaradi tega oljna črpalka med tekom motorja ves čas dovaja olje iz oljne kadi oz. karterja, ki je pod valji, k mazalnim mestom v motorju.
-== Najvažnejši deli štirivaljnega motorja ==
-Motor je sestavljen iz dveh osnovnih sestavnih sklopov: zgornji je glava motorja, spodnji pa blok motorja. Izdelana sta iz sive litine, pa tudi iz zlitin lahkih kovin, da zmanjšajo težo motorja in zboljšajo odvajanje toplote.
-Ventili so nameščeni v glavi tako, da visijo. Takim motorjem pravimo tudi motorji z zgornjim krmiljenjem.
-V glavi motorja so za vsak valj po en zgorevalni prostor in običajno po dve odprtini ventilov in po dva ventila.
-Blok motorja in ohišje ročičja sta običajno združena v enem odlitku, v katerem so valji in ležaji ročične gredi. Ročično gred in bate povezujejo ojnice. Tudi odmična gred, ki vodi krmiljenje ventilov, je lahko nameščena v bloku.
-Pri drugačnem načinu gradnje je odmična gred nameščena v glavi motorja; tedaj govorimo o motorju z odmično gredjo v glavi.
-V glavi in bloku motorja so pri vodnohlajenih motorjih pretočni kanali za hladilno vodo, tako imenovani vodni plašč.
-Oljna kad (karter), v kateri je za mazanje potrebno olje, je izdelana iz jeklene pločevine ali pa iz aluminijeve ali magnezijeve litine in privita na spodnji konec ohišja ročičja.
-Pokrov ventilov na glavi, nad napravami za krmiljenje ventilov, je običajno narejen iz iste snovi kot oljna kad; ščiti krmiljenje ventilov pred umazanijo in preprečuje iztekanje olja.
-== Zgorevanje goriva - toplota se spremeni v mehansko delo ==
-Toplotna energija, ki nastane z zgorevanjem goriva in zraka, se s posredovanjem batov, ojnic ročične gredi pretvori v mehansko delo. Stopnja učinka motorja je odvisna od tega, kolikšen del te energije se porabi.
-Čim več zmesi zraka in goriva valji vsesajo in čim bolj jo komprimirajo, tem bolj bo efektivna moč motorja.
-Prostorninsko razmerje plinov v valjih pred komprimiranjem in po njem imenujemo kompresijsko razmerje. Običajni avtomobilski motorji imajo kompresijsko razmerje
-: 1, kar pomeni, da je zmes stisnjena na devetino prvotne prostornine.
-Stisnjena zmes mora po vžigu hitro, vendar ne preburno zgoreti z enakomernim širjenjem plamena nad čelom bata.
-Če je kompresijsko razmerje za določeno gorivo preveliko, se širi čelo plamena neenakomerno. Deli zmesi, ki so daleč od svečke, se vžgejo sami od sebe in zgorijo eksplozivno. Tak potek zgorevanja slišimo kot klenkanje motorja. Pri klenkanju motor izgublja moč, se pogreva in- če je prepogosto- tudi poškoduje. Do podobnih izgub moči pride tudi zaradi samovžigov  pred trenutkom vžiga na svečki. Vzroki za take samovžige so pogosto pokvarjene ali neustrezne svečke ali žareči ostanki v valju. Večina avtomobilskih motorjev je štiritaktnih, kar pomeni, da je le vsak četrti takt delovni takt. Pri prvem vrtljaju ročične gredi se bat pomika navzdol (sesanje), in spet navzgor (kompresijski takt), pri drugem vrtljaju potiskajo zgoreli plini bat navzdol (delovni takt), pri ponovnem pomiku navzgor pa bat izrine zgorele pline na prosto (izpušni takt). Ker mora biti v enem delovnem procesu vsak ventil odprt vsaj enkrat, ročična gred pa v štirih taktih naredi dva vrtljaja, se odmična gred vrti s polovičnimi vrtljaji ročične gredi.
-Le redke avtomobile še poganjajo dvotaktni motorji, pri katerih je delovni takt ob vsakokratnem pomiku bata navzdol. Delovni proces dvotaktnega motorja je načeloma sicer enostavnejši kot pri štiritaktnem motorju, vendar pa ima nekatere pomanjkljivosti.
-== Štirje takti Ottovega štiritaktnega motorja ==
-# takt: sesanje. Izpušni ventil je zaprt. Navzdol gibajoči se bat sesa zmes bencina in zraka skozi sesalni ventil. Takoj zatem se ventil zapre.
-# takt: kompresija. Izpušni in sesalni ventil sta zaprta. Pri gibanju navzgor bat stiska (komprimira) zmes v zgorevalni prostor, zaradi toplote pri stiskanju se kapljice goriva povsem uplinijo.
-# takt: delo. Oba ventila ostaneta zaprta. Iskra s svečke vžge komprimirano zmes. Zgoreti plini se širijo in potiskajo bat navzdol. Na koncu tega takta se izpušni ventil odpre.
-# takt: izpuh. Sesalni ventil je zaprt. Bat potiska med gibanjem navzgor ostanke zgorevanja skozi odprti izpušni ventil. Na koncu tega takta se sesalni ventil odpre, izpušni ventil pa zapre. Vse se začne znova s prvim taktom.
-== Zgorevalni prostor motorja ==
-Oblika zgorevalnih prostorov je za zmogljivosti motorja z notranjim zgorevanjem odločilnega pomena. Zgorevalni prostor mora biti majhen in imeti mora čim manjšo površino, da se izgubi čim manj toplote v hlajenje. Teoretično bi bil najboljši okroglast, ki bi imel svečko v središču. V tem primeru bi se fronta plamena ob vžigu enakomerno širila na vse strani. Tudi izgube toplote na stenah izgorevalnega prostora bi bile v tem primeru najmanjše. Žal pa taki izgorevalni prostori pri avtomobilskem motorju ne pridejo v poštev. Najboljši približek kroglastemu je polkroglast zgorevalni prostor.
-Sodobne oblike zgorevalnih prostorov je moč razvrstiti v štiri skupine: polkroglaste, kadne, klinaste in zgorevalne prostore v batih. Nadaljni obliki, ki ju le še redko uporabljajo, sta L-glava in F-glava.
-Večina sodobnih motorjev ima zgorevalne prostore v eni od teh štirih glavnih oblik. Zahtevnejše in dražje polkroglaste zgorevalne prostore imajo povsem športni in dirkalni motorji.
-Polkroglasta oblika je zaradi svojih kompaktnih razmer zelo smotrna. Od drugih oblik pa ima zgorevalni prostor oblikovan v čelu bata, konstrukcijsko prednost zaradi zgorevalne oblike.
-Najcenejši so motorji s stoječimi ventili (L-glava), kakršne so izdelovali včasih. Pri teh motorjih pa kompresijsko razmerje ne more biti dosti večje od 6: 1, kar je za dobre zmogljivosti in varčnost pri gorivu premalo. F-glava pa ima stoječe in viseče ventile: izpušni ventili visijo v glavi. Tudi pri tej obliki zgorevalnih prostorov je kompresijsko razmerje omejeno.
 {{commons|Category:Internal combustion engine}}
 == Glej tudi ==
+*[[Ottov motor]]
-* [[avtomobilski katalizator]]
+*[[Dieselski motor]]
-* [[Dieselski motor]]
+*[[Wanklov motor]]
+*[[Štiritaktni motor]]
+*[[Avtomobilski katalizator]]
-* [[Wanklov motor]]
-[[Kategorija:Motorji|Notranje izgorevanje]]
+[[Kategorija:Motorji|Notranje zgorevanje]]
 [[af:Binnebrandmotor]]