Inline engine: typen, apparaat, voor- en nadelen

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-19 18:13

Inline-verbrandingsmotor is een van de eenvoudigste motoren. Deze eenheden worden zo genoemd omdat de cilinders in een rij zijn gerangschikt. Zuigers laten een krukas draaien wanneer de motor draait. De lijnmotor was een van de eersten die op auto's werd geïnstalleerd. Ze werden ontworpen en gebouwd aan het begin van de auto-industrie.

Hoe is het allemaal begonnen?

De voorouder van de moderne in-line verbrandingsmotor was een eencilindermotor. Ontworpen en gebouwd door Etienne Lenoir in 1860. Het is algemeen aanvaard dat dit zo is, hoewel er al vóór Lenoir pogingen waren om octrooi op deze motor te verkrijgen. Maar juist de ontwikkeling ervan is zoveel mogelijk vergelijkbaar met de ontwerpen die momenteel onder de motorkap van de meeste goedkope serie-personenauto's worden geïnstalleerd.

De motor had maar één cilinder en het vermogen was gelijk aan 1,23 pk, enorm in die tijd. Ter vergelijking: de moderne "Oka" 1111 heeft twee cilinders en het vermogen varieert van 30 tot 53 pk.

Groter en krachtiger

Lenoirs idee bleek briljant. Veel ingenieurs en uitvindersbesteedde jaren en moeite om de motor zoveel mogelijk te verbeteren (uiteraard op het niveau van de technische mogelijkheden die op dat moment bestonden). De nadruk lag vooral op het vergroten van het vermogen.

In het begin was de aandacht geconcentreerd op een enkele cilinder - ze probeerden de maat te vergroten. Toen leek het voor iedereen dat je door het vergroten van de maat meer kracht kunt krijgen. En de volumeverhoging was toen het gemakkelijkst. Maar één cilinder was niet genoeg. Ik moest de rest van de details aanzienlijk vergroten - drijfstang, zuiger, blok.

Al die motoren bleken erg onstabiel, hadden een grote massa. Tijdens de werking van zo'n motor was er een enorm verschil in tijd tussen de ontstekingscycli van het mengsel. Letterlijk elk detail in zo'n unit rammelde en schudde, wat de ingenieurs dwong om een oplossing te bedenken. En ze rustten het systeem uit met een balancer.

Doodlopende weg

Het werd iedereen al snel duidelijk dat het onderzoek op een dood spoor was beland. De Lenoir-motor kon niet normaal en correct werken, omdat de verhouding tussen vermogen, gewicht en grootte verschrikkelijk was. Er was veel extra energie nodig om het volume van de cilinder weer te vergroten. Velen begonnen het idee om een motor te maken als een ineenstorting te beschouwen. En mensen zouden nog steeds op paarden en karren rijden, zo niet voor één technische oplossing.

Ontwerpers begonnen te beseffen dat het mogelijk is om de krukas niet alleen met één zuiger te draaien, maar met meerdere tegelijk. De eenvoudigste was de fabricage van een lijnmotor - ze voegden nog een paar cilinders toe.

Aan het einde van de 19e eeuw kon de wereld de eerste viercilindermotor zien. Het is onmogelijk om zijn vermogen te vergelijken met een moderne motor. In termen van efficiëntie was het echter hoger dan al zijn andere voorgangers. Het vermogen werd vergroot door het grotere werkvolume, dat wil zeggen door cilinders toe te voegen. Vrij snel waren specialisten van verschillende bedrijven in staat om meercilindermotoren tot 12-cilindermonsters te maken.

Werkingsprincipe

Hoe werkt ICE? Afgezien van het feit dat elke motor een ander aantal cilinders heeft, werkt een lijnmotor met zes of vier cilinders op dezelfde manier. Het principe is gebaseerd op de traditionele kenmerken van elke verbrandingsmotor.

Alle cilinders in het blok staan in één rij. De krukas, aangedreven door zuigers vanwege de energie van brandstofverbranding, is de enige voor alle delen van de cilinder-zuigergroep. Hetzelfde geldt voor de cilinderkop. Het is de enige voor alle cilinders. Van alle bestaande lijnmotoren zijn gebalanceerde en ongebalanceerde uitvoeringen te onderscheiden. We zullen beide opties hieronder bekijken.

Saldo

Het is belangrijk vanwege het complexe ontwerp van de krukas. De noodzaak tot balanceren is afhankelijk van het aantal cilinders. Hoe meer van hen in een bepaalde ICE, hoe groter het saldo zou moeten zijn.

Een ongebalanceerde motor kan alleen dat ontwerp zijn, waar er niet meer dan vier cilinders zijn. Anders zullen tijdens het gebruik trillingen optreden, waarvan de kracht de krukas kan vernietigen. Zelfs goedkope zescilindermotorenmet een balancer is beter dan dure inline fours zonder balansassen. Dus, om de balans te verbeteren, kan het voor een inline-motor met vier zuigers soms ook nodig zijn om assen te installeren.

Motorpositie

Traditionele viercilindermotoren worden meestal in lengte- of dwarsrichting onder de motorkap van een auto gemonteerd. Maar de zescilindereenheid kan alleen in de lengterichting worden geïnstalleerd en niets meer (met uitzondering van sommige Volvo-modellen en Chevrolet Epica-auto's).

De in-line verbrandingsmotor, die een asymmetrisch ontwerp heeft ten opzichte van de krukas, heeft ook kenmerken. Vaak is de as gemaakt van compenserende gietstukken - deze gietstukken moeten de traagheidskracht die het gevolg is van de werking van het zuigersysteem dempen.

Inline-six is tegenwoordig al minder populair - allemaal te wijten aan een aanzienlijk brandstofverbruik en grote totale afmetingen. Maar ondanks het lange cilinderblok is de motor perfect uitgebalanceerd.

Voor- en nadelen van het apparaat

Afgezien van enkele nuances hebben in-line verbrandingsmotoren dezelfde voordelen en dezelfde nadelen als de meeste V-motoren en motoren van andere ontwerpen. De viercilindermotor is de meest voorkomende, is de eenvoudigste en meest betrouwbare. De massa is relatief licht, de reparatiekosten zijn relatief laag. Het enige nadeel is het ontbreken van balansassen in het ontwerp. Dit is de beste verbrandingsmotor voor moderne auto's, zelfs voor de middenklasse. Er zijn ook lijnmotoren met een kleine capaciteit met minderhet aantal cilinders. Als voorbeeld de zuinige tweecilinder SeAZ Oka 1111.

Zescilinderaggregaten hebben een perfecte balans en hier wordt het ontbreken van een "vier" gecompenseerd. Maar er is een prijs om te betalen voor balans. Daarom, ondanks de aanzienlijk betere eigenschappen in vergelijking met de "vier", komen deze verbrandingsmotoren met een in-line opstelling van cilinders in de motor minder vaak voor. De krukas is lang, de productiekosten zijn vrij hoog en de afmetingen zijn relatief groot.

Technische limiet

Nu is het niet de 19e eeuw, maar moderne krachtbronnen zijn nog verre van technische perfectie. En hier zullen zelfs moderne turbines en brandstof met een hoog octaangeh alte niet helpen. Het rendement van een verbrandingsmotor is ongeveer 20%, en alle andere energie wordt besteed aan wrijving, traagheid en detonatie. Slechts een vijfde van benzine of diesel gaat naar nuttig werk.

Reeds de basiseigenschappen van motoren ontwikkeld met de grootste efficiëntie. Tegelijkertijd hebben de verbrandingskamers en de zuigergroep aanzienlijk kleinere volumes en afmetingen. Door het compacte formaat hebben de onderdelen minder traagheid - dit verkleint de kans op schade door detonatie.

De ontwerpkenmerken van compacte zuigers brengen bepaalde beperkingen met zich mee. Met een hoge mate van compressie, vanwege de kleine afmeting, wordt de overdracht van zuigerdruk op de drijfstang verminderd. Als de zuigers een grotere diameter hebben, is het vanwege de enorme complexiteit onmogelijk om een nauwkeurig uitgebalanceerd werk te krijgen. Zelfs een moderne BMW-motor heeft dezetekortkomingen, hoewel het is ontwikkeld door Duitse ingenieurs.

Conclusie

Helaas heeft de motorbouw zijn technologische limiet bereikt. Het is onwaarschijnlijk dat wetenschappers serieuze technische ontdekkingen zullen doen en een grotere efficiëntie zullen halen uit een verbrandingsmotor. Dus iedereen hoopt dat het tijdperk van elektrische voertuigen zal komen.