Reciprocerende verbrandingsmotor: definitie, classificatie en werkingsprincipe

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-19 18:14

Al meer dan honderd jaar in de wereld is de belangrijkste krachtbron in alle wielvoertuigen een verbrandingsmotor met zuigers. De verbrandingsmotor, die aan het begin van de 20e eeuw verscheen en de stoommachine vervangt, blijft in de 21e eeuw het meest winstgevende type motor in termen van zuinigheid en efficiëntie. Laten we eens nader bekijken hoe dit type verbrandingsmotor werkt, hoe het werkt, en ontdek wat andere zuigermotoren zijn.

Definitie, ICE-functies

Tijdens de ontwikkeling van wetenschap en technologie is het ontwerp van verbrandingsmotoren voortdurend verbeterd. De motoren wisten hun effectiviteit te bewijzen. Dit is hoe verbrandingsmotoren met zuigers verschenen en, als ondersoort, carburateur- en injectiemotoren. Dieselmotoren, roterende zuiger- en gasturbine-eenheden kunnen worden onderscheiden.

Benzine ICE's

Traditionele zuigermotor is uitgerust met een interne verbrandingskamer. Dit is de cilinder in het motorblok. Wanneer de brandstof verbrandt, komt er energie vrij, die vervolgens wordt omgezet in mechanische beweging van de krukas. Door de translatiebeweging van de zuigers, die inwerken op het systeem van drijfstangen en de krukas, wordt het vliegwiel geroteerd. U kunt meer te weten komen over het ontwerp in de bijbehorende GOST-zuigerverbrandingsmotor.

De verbrandingsmotor van de carburateur is anders doordat het werkmengsel van brandstof en lucht wordt bereid in een speciaal apparaat - een carburateur. Het mengsel wordt onder vacuüm in de cilinders gespoten. Het wordt dan ontstoken door de bougie.

Injection ICE heeft een moderner ontwerp. Hier heeft het voedingssysteem, in plaats van het traditionele mechanische apparaat, elektronische sproeiers. Ze zijn verantwoordelijk voor het injecteren van precieze hoeveelheden brandstof rechtstreeks in de cilinders van de motor.

Diesel ICE's

De verbrandingsmotor met dieselzuiger heeft bepaalde structurele en fundamentele verschillen met verbrandingsmotoren op benzine.

Als een vonk van een kaars wordt gebruikt voor ontsteking in een benzine-eenheid, dan werkt een ander principe in dieselmotoren en zijn er geen kaarsen behalve gloed. Dieselbrandstof komt de cilinders binnen via injectoren, vermengt zich met lucht en vervolgens wordt het hele mengsel gecomprimeerd, waardoor het opwarmt tot verbrandingstemperatuur.

Rotorzuiger

Roterende zuigermotor essentieelverschilt van traditionele ICE. Gassen werken in op speciale onderdelen en elementen. Dus onder invloed van gassen beweegt de beweegbare rotor in een speciale kamer in de vorm van een acht. De kamer vervult de functies van zuigers, timing en krukas. De camera heeft de vorm van een acht.

Gecombineerde eenheden

In gasturbine-verbrandingsmotoren wordt thermische energie omgezet in mechanische energie door de rotatie van een speciale rotor met speciale bladen. Deze rotor drijft de turbine-as aan.

Speciale zuigermotoren en gecombineerde verbrandingsmotoren (en dit zijn gasturbinemotoren en rotatiemotoren) kunnen veilig in het rode boek worden opgenomen. Tegenwoordig maakt alleen de Japanse Mazda een draaizuigermotor. Crysler produceerde ooit een experimentele serie interne verbrandingsmotoren voor gasturbines, maar dit was in de jaren 60 en geen van de autofabrikanten is tot op de dag van vandaag teruggekomen op deze kwestie.

In de Sovjet-Unie werden interne verbrandingsmotoren van gasturbines geïnstalleerd op tanks en landingsschepen, maar zelfs daar werd later besloten om eenheden van dit ontwerp te verlaten.

ICE-apparaat

De motor is een enkelvoudig mechanisme. Het bestaat uit een cilinderblok, onderdelen van het krukmechanisme, timingmechanisme, injectie- en uitlaatsystemen.

De verbrandingskamer bevindt zich in het cilinderblok, waar het brandstof-luchtmengsel direct wordt ontstoken en de verbrandingsproducten de zuigers aandrijven. Door middel van een slingermechanisme, wordt de energie van brandstofverbranding overgebracht naar de krukas. Het timingmechanisme is nodig om ervoor te zorgen dat de inlaat- en uitlaatkleppen tijdig worden geopend en gesloten.

Werkingsprincipe

Wanneer de motor wordt gestart, wordt een mengsel van brandstof en lucht via de inlaatklep in de cilinders gespoten en ontstoken door een vonk op de bougie die wordt gegenereerd door het ontstekingssysteem. Bij de verbranding ontstaan gassen. Wanneer thermische uitzetting optreedt, zorgt de overdruk ervoor dat de zuiger beweegt, waardoor de krukas roteert.

De werking van zuigermotoren is cyclisch. In de cyclus van een verbrandingsmotor met zuiger kunnen er twee tot vier cycli zijn. Cycli tijdens de werking van de motor worden in één minuut enkele honderden keren herhaald. De krukas kan dus continu draaien.

Tweetakt ICE

Wanneer de motor start, wordt de zuiger aangedreven door de rotatie van de krukas. Wanneer de zuiger het onderste dode punt bereikt en omhoog begint te bewegen, wordt de cilinder voorzien van een brandstof-luchtmengsel.

Als je omhoog beweegt, begint de zuiger het mengsel samen te drukken. Wanneer de zuiger zijn bovenste positie bereikt, wordt een vonk gegenereerd. Het brandstof-luchtmengsel zal ontbranden. Uitzettend, zullen de gassen de zuiger naar beneden duwen.

Op dit moment gaat de uitlaatklep open, waardoor de verbrandingsproducten de kamer kunnen verlaten. Als de zuiger dan weer het onderste dode punt bereikt, begint hij aan zijn reis naar BDP. Al deze processen vinden plaats in één omwenteling van de krukas.

Wanneerde zuiger begint een nieuwe beweging, de inlaatklep gaat open en een nieuw deel van het brandstof-luchtmengsel zal de uitlaatgassen vervangen. Het hele proces zal opnieuw beginnen. Een tweetakt-zuigermotor met verbrandingsmotor maakt minder bewegingen dan een viertaktmotor. Minder wrijvingsverlies maar genereert meer warmte.

Het gasdistributiemechanisme is vervangen door een zuiger. Terwijl de zuiger beweegt, openen en sluiten de inlaat- en uitlaatpoorten in het cilinderblok. In vergelijking met een viertaktmotor is de gasuitwisseling in een tweetaktmotor een groot nadeel. Efficiëntie en vermogen gaan verloren wanneer uitlaatgassen vrijkomen.

Ondanks dit nadeel van verbrandingsmotoren met tweetaktzuigers, worden ze gebruikt in bromfietsen, scooters, als buitenboordmotoren, in kettingzagen.

Viertakt verbrandingsmotor

Viertakt ICE heeft geen nadelen van een tweetakt motor. Dergelijke motoren zijn op de meeste auto's en andere apparatuur geïnstalleerd. De in- en uitlaat van uitlaatgassen is een apart proces en wordt niet gecombineerd met compressie, hoewel de verbrandingsmotor met zuiger werkt vanuit de ontsteking van het mengsel. De werking van de motor wordt gesynchroniseerd door het gasdistributiemechanisme - de kleppen openen en sluiten synchroon met de snelheid van de krukas. De inname van het brandstofmengsel wordt pas uitgevoerd nadat de uitlaatgassen volledig zijn afgevoerd.

Voordelen van verbrandingsmotoren

Het is de moeite waard om te beginnen met de meest populaire motoren - in-lineviercilindermotoren. Enkele voordelen zijn compactheid, lichtgewicht, één cilinderkop, hoge onderhoudbaarheid.

Onder alle typen verbrandingsmotoren kunnen ook boxermotoren worden onderscheiden. Ze zijn niet erg populair vanwege het complexere ontwerp. Ze worden voornamelijk gebruikt in racewagens. Een van de voordelen - uitstekende primaire en secundaire balancering, en dus het zachte werk. Er komt minder spanning op de krukas. Hierdoor is er weinig vermogensverlies. De motor heeft een laag zwaartepunt en de auto rijdt beter.

Inline zescilindermotoren zijn perfect uitgebalanceerd en de unit zelf loopt erg soepel. Ondanks het grote aantal cilinders zijn de productiekosten niet erg hoog. U kunt ook onderhoudbaarheid benadrukken.

Nadelen van verbrandingsmotoren

Het grootste nadeel van zuigermotoren met inwendige verbranding is nog steeds niet de toxiciteit en het lawaai, maar de slechte efficiëntie. In een verbrandingsmotor wordt slechts 20% van de energie besteed aan het eigenlijke mechanische werk. Al het andere wordt besteed aan verwarming en andere processen. Motoren brengen ook schadelijke stoffen in de atmosfeer, zoals stikstofoxiden, koolmonoxide en verschillende aldehyden.