Das Funktionsprinzip von Automotoren. Woraus besteht ein Automotor? Kombinierte Typen von Verbrennungsmotoren

Dies ist der einleitende Teil einer Reihe von Artikeln, die sich mit Verbrennungsmotor, das einen kleinen Exkurs in die Evolutionsgeschichte des Verbrennungsmotors darstellt. Außerdem wird der Artikel die ersten Autos berühren.

In den folgenden Abschnitten werden die verschiedenen ICEs detailliert beschrieben:

Pleuel-Kolben
Rotary
Turbojet
Reaktiv

Der Motor wurde auf einem Boot installiert, das den Sona River hinaufklettern konnte. Ein Jahr später erhielten die Brüder nach der Prüfung ein Patent für ihre Erfindung, unterzeichnet von Napoleon Bonopart, für einen Zeitraum von 10 Jahren.

Es wäre richtiger, diesen Motor als Strahltriebwerk zu bezeichnen, da seine Arbeit darin bestand, Wasser aus dem Rohr unter dem Boden des Bootes zu drücken ...

Der Motor bestand aus einer Zündkammer und einer Brennkammer, einem Faltenbalg zur Lufteinspritzung, einer Zapfsäule und einer Zündvorrichtung. Kohlenstaub diente als Treibstoff für den Motor.

Der Blasebalg injizierte einen mit Kohlenstaub vermischten Luftstrom in die Zündkammer, wo ein glimmender Docht das Gemisch entzündete. Danach gelangte das teilweise entzündete Gemisch (Kohlenstaub brennt relativ langsam) in die Brennkammer, wo es vollständig ausbrannte und sich ausdehnte.
Außerdem drückte der Druck der Gase das Wasser aus dem Auspuffrohr, was das Boot zwang, sich zu bewegen, woraufhin der Zyklus wiederholt wurde.
Der Motor arbeitete in einem gepulsten Modus mit einer Frequenz von ~ 12 und / Minute.

Nach einiger Zeit verbesserten die Brüder den Kraftstoff durch Zugabe von Harz, ersetzten ihn später durch Öl und entwickelten ein einfaches Einspritzsystem.
In den nächsten zehn Jahren erhielt das Projekt keine Entwicklung. Claude ging nach England, um die Idee des Motors zu fördern, verschwendete jedoch alles Geld und erreichte nichts, und Joseph nahm die Fotografie auf und wurde der Autor des weltweit ersten Fotos "Blick aus dem Fenster".

In Frankreich wird im Hausmuseum von Niepses eine Nachbildung von "Pyreolophore" ausgestellt.

Wenig später montierte de Riva seinen Motor auf einen vierrädrigen Wagen, der laut Historikern das erste Auto mit Verbrennungsmotor war.

Über Alessandro Volta

Volta war das erste Unternehmen, das Zink- und Kupferplatten in Säure versetzte, um einen kontinuierlichen elektrischen Strom zu erzeugen, wodurch die weltweit erste chemische Stromquelle entstand ("Volta-Säule").

1776 erfand Volta eine Gaspistole, die „Volta-Pistole“, bei der Gas aus einem elektrischen Funken explodierte.

1800 baute er eine chemische Batterie, die es ermöglichte, durch chemische Reaktionen Strom zu gewinnen.

Die Einheit zur Messung der elektrischen Spannung - Volt - ist nach Volta benannt.

EIN- Zylinder, B- "Zündkerze, C- Kolben, D- "Ballon" mit Wasserstoff, E- Ratsche, F- Abgasablassventil, g- Griff zur Ventilsteuerung.

Der Wasserstoff wurde in einem "Luft"-Ballon gespeichert, der durch ein Rohr mit einem Zylinder verbunden war. Die Zufuhr von Kraftstoff und Luft sowie die Zündung des Gemisches und das Ablassen der Abgase erfolgten manuell über Hebel.

Arbeitsprinzip:

Durch das Abgasauslassventil trat Luft in die Brennkammer ein.
Das Ventil war geschlossen.
Das Ventil zum Zuführen von Wasserstoff aus der Kugel wurde geöffnet.
Der Wasserhahn wurde geschlossen.
Durch Drücken des Knopfes wurde die "Kerze" elektrisch entladen.
Die Mischung blitzte auf und hob den Kolben an.
Das Abgasauslassventil öffnete sich.
Der Kolben fiel unter seinem Eigengewicht (er war schwer) und zog das Seil, das die Räder durch den Block drehte.

Danach wurde der Zyklus wiederholt.

1813 baute de Riva ein weiteres Auto. Es war ein etwa sechs Meter langer Wagen mit Rädern von zwei Metern Durchmesser und einem Gewicht von fast einer Tonne.
Das Auto konnte 26 Meter mit einer Ladung Steine ​​fahren (ungefähr 700 Pfund) und vier Mann, mit einer Geschwindigkeit von 3 km / h.
Mit jedem Zyklus bewegte sich das Auto 4-6 Meter.

Nur wenige seiner Zeitgenossen nahmen diese Erfindung ernst, und die Französische Akademie der Wissenschaften argumentierte, dass ein Verbrennungsmotor niemals in der Leistung mit einer Dampfmaschine konkurrieren würde.

Im Jahr 1833, der amerikanische Erfinder Lemuel Wellman Wright, hat ein Patent für einen wassergekühlten Zweitakt-Gas-Verbrennungsmotor angemeldet.
(siehe unten) in seinem Buch Gas and Oil Engines schrieb folgendes über den Wright-Motor:

„Die Motorzeichnung ist sehr funktional und die Details sind akribisch. Die Explosion des Gemisches wirkt direkt auf den Kolben, der die Kurbelwelle durch die Pleuelstange dreht. Im Aussehen ähnelt der Motor einer Hochdruckdampfmaschine, bei der Gas und Luft aus separaten Tanks gepumpt werden. Das Gemisch in den kugelförmigen Behältern wurde beim Anheben des Kolbens im OT (Oberer Totpunkt) gezündet und nach unten/oben gedrückt. Am Ende des Hubs würde sich das Ventil öffnen und die Abgase in die Atmosphäre ablassen.“

Es ist nicht bekannt, ob dieser Motor jemals gebaut wurde, aber es gibt eine Blaupause dafür:

Im Jahr 1838, erhielt der englische Ingenieur William Barnett ein Patent für drei Verbrennungsmotoren.

Der erste Motor ist ein einfachwirkender Zweitaktmotor (Kraftstoff verbrannt nur auf einer Seite des Kolbens) mit getrennten Pumpen für Gas und Luft. Das Gemisch wurde in einem separaten Zylinder gezündet und dann strömte das brennende Gemisch in den Arbeitszylinder. Der Ein- und Auslauf erfolgte über mechanische Ventile.

Der zweite Motor wiederholte den ersten, war jedoch doppelt wirkend, dh die Verbrennung erfolgte abwechselnd auf beiden Seiten des Kolbens.

Der dritte Motor war ebenfalls doppelt wirkend, hatte jedoch Einlass- und Auslassöffnungen in den Zylinderwänden, die sich öffneten, wenn der Kolben den Extrempunkt erreichte (wie bei modernen Zweitaktern). Dies ermöglichte es, die Abgase automatisch freizusetzen und eine neue Mischung des Gemischs zuzulassen.

Eine Besonderheit des Barnett-Motors war, dass das frische Gemisch vor der Zündung vom Kolben komprimiert wurde.

Blaupause für einen von Barnetts Motoren:

In den Jahren 1853-57, die italienischen Erfinder Eugenio Barzanti und Felice Matteucci haben einen Zweizylinder-Verbrennungsmotor mit einer Leistung von 5 l/s entwickelt und patentiert.
Das Patent wurde vom London Office erteilt, weil das italienische Recht keinen ausreichenden Schutz garantieren konnte.

Der Bau des Prototyps wurde Bauer & Co. von Mailand" (Helvetika), und Anfang 1863 fertiggestellt. Der Erfolg der Maschine, die viel effizienter war als die Dampfmaschine, war so groß, dass das Unternehmen Aufträge aus der ganzen Welt erhielt.

Früher Einzylinder-Barzanti-Matteucci-Motor:

Barzanti-Matteucci Zweizylinder-Motormodell:

Matteucci und Barzanti haben mit einem belgischen Unternehmen einen Vertrag über die Produktion des Motors geschlossen. Barzanti reiste nach Belgien, um die Arbeiten persönlich zu überwachen, und starb plötzlich an Typhus. Mit dem Tod von Barzanti wurden alle Arbeiten am Motor eingestellt und Matteucci kehrte zu seinem früheren Job als Wasserbauingenieur zurück.

Im Jahr 1877 behauptete Matteucci, dass er und Barzanti die wichtigsten Schöpfer des Verbrennungsmotors waren, und der von August Otto gebaute Motor war dem Barzanti-Matteucci-Motor sehr ähnlich.

Die Dokumente zu den Patenten von Barzanti und Matteucci werden im Archiv der Bibliothek des Museo Galileo in Florenz aufbewahrt.

Die wichtigste Erfindung von Nikolaus Otto war der Motor mit Viertaktzyklus- der Otto-Zyklus. Dieser Kreislauf ist bis heute das Herzstück der meisten Gas- und Benzinmotoren.

Der Viertaktmotor war Ottos größte technische Errungenschaft, doch bald stellte sich heraus, dass wenige Jahre vor seiner Erfindung exakt das gleiche Motorprinzip von dem französischen Ingenieur Beau de Roche beschrieben wurde. (siehe oben)... Eine Gruppe französischer Industrieller hat Ottos Patent vor Gericht angefochten, das Gericht fand ihre Argumente überzeugend. Ottos Rechte aus seinem Patent wurden erheblich eingeschränkt, einschließlich der Aufhebung seines Monopols auf das Viertaktrad.

Trotz der Tatsache, dass Wettbewerber die Produktion von Viertaktmotoren etabliert haben, war das nach langjähriger Erfahrung erarbeitete Otto-Modell immer noch das beste, und die Nachfrage danach hörte nicht auf. Bis 1897 wurden etwa 42.000 dieser Motoren mit unterschiedlichen Kapazitäten hergestellt. Die Tatsache, dass ein Leuchtgas als Brennstoff verwendet wurde, schränkte jedoch den Anwendungsbereich stark ein.
Die Zahl der Beleuchtungs- und Gasfabriken war selbst in Europa unbedeutend, während es in Russland nur zwei gab - in Moskau und St. Petersburg.

Im Jahr 1865, erhielt der französische Erfinder Pierre Hugo ein Patent für eine Maschine, die ein vertikaler, doppelt wirkender Einzylindermotor war, der zwei Gummipumpen verwendet, die von einer Kurbelwelle angetrieben wurden, um das Gemisch zu fördern.

Hugo entwarf später einen Horizontalmotor ähnlich dem Lenoir-Motor.

Wissenschaftsmuseum, London.

Im Jahr 1870, konstruierte der österreichisch-ungarische Erfinder Samuel Marcus Siegfried einen mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor und installierte ihn auf einem vierrädrigen Karren.

Heute ist dieses Auto als "The first Marcus Car" bekannt.

1887 baute Markus in Zusammenarbeit mit Bromovsky & Schulz einen zweiten Wagen, den Second Marcus Car.

Im Jahr 1872, ein amerikanischer Erfinder patentierte einen Zweizylinder-Verbrennungsmotor mit konstantem Druck, der mit Kerosin betrieben wird.
Brighton nannte seinen Motor "Ready Motor".

Der erste Zylinder diente als Kompressor, der Luft in die Brennkammer presste, in die ständig Kerosin zugeführt wurde. In der Brennkammer wurde das Gemisch entzündet und gelangte durch den Spulenmechanismus in den zweiten - den Arbeitszylinder. Ein wesentlicher Unterschied zu anderen Motoren bestand darin, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch allmählich und bei konstantem Druck ausbrannte.

Wer sich für die thermodynamischen Aspekte des Motors interessiert, kann sich über den Brighton-Zyklus informieren.

Im Jahr 1878, schottischer Ingenieur Sir (zum Ritter geschlagen 1917) entwickelte den ersten Zweitaktmotor mit Druckluftzündung. Er ließ es 1881 in England patentieren.

Der Motor funktionierte auf kuriose Weise: Luft und Kraftstoff wurden dem rechten Zylinder zugeführt, dort wurde es gemischt und dieses Gemisch wurde in den linken Zylinder gedrückt, wo das Gemisch aus der Kerze gezündet wurde. Expansion erfolgte, beide Kolben gingen nach unten, vom linken Zylinder (durch das linke Abzweigrohr) Abgase wurden ausgestoßen und eine neue Portion Luft und Kraftstoff wurde in den rechten Zylinder gesaugt. Der Trägheit folgend, stiegen die Kolben und der Zyklus wurde wiederholt.

Im Jahr 1879, baute ein absolut zuverlässiges Benzin Zweitakt Motor und erhielt ein Patent dafür.

Das wahre Genie von Benz manifestierte sich jedoch darin, dass er in Folgeprojekten verschiedene Geräte kombinieren konnte. (Gas, Batterie Funkenzündung, Zündkerze, Vergaser, Kupplung, Getriebe und Kühler) auf ihre Produkte, die wiederum zum Standard für den gesamten Maschinenbau wurden.

1883 gründete Benz die Firma Benz & Cie zur Herstellung von Gasmotoren und 1886 patentiert Viertakt der Motor, den er in seinen Autos verwendet hat.

Dank des Erfolgs von Benz & Cie konnte Benz mit der Konstruktion von pferdelosen Kutschen beginnen. Zusammen mit seiner Erfahrung im Motorenbau und seinem langjährigen Hobby, dem Fahrradbau, baute er bis 1886 sein erstes Automobil und nannte es "Benz Patent Motorwagen".

Das Design erinnert stark an ein Dreirad.

Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit einem Arbeitsvolumen von 954 cm3. Benz Patent-Motorwagen".

Der Motor war mit einem großen Schwungrad (nicht nur für die gleichmäßige Drehung, sondern auch zum Starten), einem 4,5-Liter-Gastank, einem Vergaser vom Verdunstungstyp und einem Schieber ausgestattet, durch den Kraftstoff in die Brennkammer gelangte. Die Zündung erfolgte mit einer Benz-eigenen Zündkerze, deren Spannung von der Rumkorf-Spule zugeführt wurde.

Die Kühlung war Wasser, aber kein geschlossener Kreislauf, sondern verdampfend. Der Dampf entwich in die Atmosphäre, so dass das Auto nicht nur mit Benzin, sondern auch mit Wasser betankt werden musste.

Der Motor leistete 0,9 PS. bei 400 U/min und beschleunigte das Auto auf 16 km/h.

Karl Benz fährt sein Auto.

Wenig später, 1896, erfand Karl Benz den Boxermotor (oder Boxermotor), bei dem die Kolben gleichzeitig den oberen Totpunkt erreichen und sich dadurch gegenseitig ausbalancieren.

Mercedes-Benz-Museum Stuttgart.

Im Jahr 1882, der englische Ingenieur James Atkinson erfand den Atkinson-Zyklus und den Atkinson-Motor.

Der Atkinson-Motor ist im Wesentlichen ein Viertaktmotor Otto-Zyklus, jedoch mit modifiziertem Kurbeltrieb. Der Unterschied bestand darin, dass beim Atkinson-Motor alle vier Hübe in einer Umdrehung der Kurbelwelle erfolgten.

Die Verwendung des Atkinson-Zyklus im Motor reduzierte den Kraftstoffverbrauch und die Geräuschentwicklung während des Betriebs aufgrund des niedrigeren Abgasdrucks. Darüber hinaus benötigte dieser Motor kein Getriebe zum Antrieb des Gasverteilungsmechanismus, da das Öffnen der Ventile die Kurbelwelle antrieb.

Trotz vieler Vorteile (einschließlich Umgehung von Otto-Patenten) der Motor wurde aufgrund der Komplexität der Herstellung und einiger anderer Nachteile nicht weit verbreitet.
Der Atkinson-Zyklus bietet eine bessere Umweltleistung und Wirtschaftlichkeit, erfordert jedoch hohe Drehzahlen. Bei niedrigen Drehzahlen gibt es ein relativ kleines Drehmoment ab und kann abwürgen.

Jetzt wird der Atkinson-Motor in Hybridautos Toyota Prius und Lexus HS 250h verwendet.

Im Jahr 1884, britischer Ingenieur Edward Butler, zeigte auf der Londoner Fahrradausstellung "Stanley Cycle Show" Zeichnungen eines dreirädrigen Autos mit Benzin-Verbrennungsmotor, und 1885 baute er es und zeigte es auf der gleichen Ausstellung unter dem Namen "Velocycle". Außerdem war Butler der erste, der das Wort benutzte Benzin.

Das Velocycle wurde 1887 patentiert.

Das Velocycle war mit einem Einzylinder-Viertakt-Benzinmotor mit Zündspule, Vergaser, Drosselklappe und Flüssigkeitskühlung ausgestattet. Der Motor entwickelte eine Leistung von ca. 5 PS. mit einem Volumen von 600 cm3 und beschleunigte das Auto auf 16 km / h.

Im Laufe der Jahre verbesserte Butler die Leistung seines Fahrzeugs, wurde jedoch aufgrund des "Gesetzes der roten Flagge" daran gehindert, es zu testen. (veröffentlicht 1865), wonach Fahrzeuge eine Geschwindigkeit von mehr als 3 km/h nicht überschreiten dürfen. Außerdem mussten drei Personen im Auto anwesend sein, von denen einer mit der roten Flagge vor das Auto gehen musste. (das sind die Sicherheitsmaßnahmen) .

In der Zeitschrift English Mechanic von 1890 schrieb Butler: "Die Behörden verbieten die Verwendung des Autos auf der Straße, weshalb ich mich weigere, mich weiterzuentwickeln."

Aufgrund mangelnden öffentlichen Interesses an dem Auto zerlegte Butler es zur Verschrottung und verkaufte die Patentrechte an Harry J. Lawson. (Fahrradhersteller), der den Motor weiterhin für den Einsatz auf Booten herstellte.

Butler selbst baute Stationär- und Schiffsmotoren.

Im Jahr 1891, Herbert Aykroyd Stewart baute in Zusammenarbeit mit Richard Hornsby and Sons den Hornsby-Akroyd-Motor, bei dem Kraftstoff (Kerosin) unter Druck eingespritzt wurde zusätzliche Kamera (aufgrund seiner Form wurde es "heißer Ball" genannt), am Zylinderkopf montiert und durch einen schmalen Durchgang mit dem Brennraum verbunden. Der Kraftstoff wurde durch die heißen Wände der Zusatzkammer entzündet und strömte in die Brennkammer.

1. Zusätzliche Kamera (heiße Kugel).
2. Zylinder.
3. Kolben.
4. Carter.

Zum Anlassen des Motors wurde eine Lötlampe verwendet, mit der eine zusätzliche Kammer beheizt wurde. (nach dem Start wurde es durch Abgase erhitzt)... Aus diesem Grund ist der Hornsby-Akroyd-Motor das war der Vorgänger des Dieselmotors von Rudolf Diesel, oft als "Halbdiesel" bezeichnet. Doch ein Jahr später verbesserte Aykroyd seinen Motor, indem er ihm einen "Wassermantel" (Patent vom 1892) hinzufügte, der durch Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses die Temperatur im Brennraum erhöhte, und nun war keine zusätzliche Heizquelle erforderlich.

Im Jahr 1893 Rudolph Diesel erhielt Patente für eine Wärmekraftmaschine und einen modifizierten "Carnot-Zyklus" namens "Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung hoher Temperatur in Arbeit".

1897 im "Augsburger Maschinenbauwerk" (seit 1904 MAN), unter finanzieller Beteiligung der Firmen Friedrich Krupp und der Gebrüder Sulzer entstand der erste funktionsfähige Dieselmotor von Rudolf Diesel
Die Motorleistung betrug 20 PS bei 172 U/min, der Wirkungsgrad 26,2 % bei einem Gewicht von fünf Tonnen.
Damit wurden bestehende Ottomotoren mit einem Wirkungsgrad von 20 % und Schiffsdampfturbinen mit einem Wirkungsgrad von 12 % weit übertroffen, was in verschiedenen Ländern auf reges Interesse in der Industrie stieß.

Der Dieselmotor war ein Viertakter. Der Erfinder hat herausgefunden, dass der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors durch Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses des brennbaren Gemischs erhöht wird. Es ist jedoch unmöglich, das brennbare Gemisch stark zu verdichten, da dann Druck und Temperatur steigen und es sich vorzeitig spontan entzündet. Daher entschied sich Diesel, kein brennbares Gemisch, sondern saubere Luft zu verdichten und am Ende der Verdichtung Kraftstoff unter starkem Druck in den Zylinder einzuspritzen.
Da die Temperatur der Druckluft 600-650 ° C erreichte, entzündete sich der Kraftstoff spontan und die sich ausdehnenden Gase bewegten den Kolben. So gelang es dem Diesel, die Effizienz des Motors deutlich zu steigern, das Zündsystem loszuwerden und anstelle des Vergasers eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu verwenden.
1933 schrieb Elling prophetisch: „Als ich 1882 mit der Arbeit an der Gasturbine begann, war ich fest davon überzeugt, dass meine Erfindung in der Flugzeugindustrie gefragt sein würde.“

Leider starb Elling 1949, nie vor der Ära der Turbojet-Luftfahrt.

Das einzige Foto, das wir gefunden haben.

Vielleicht findet jemand im "Norwegischen Technikmuseum" etwas zu dieser Person.

1903, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, veröffentlichte in der Zeitschrift "Scientific Review" einen Artikel "Investigation of world space by jet devices", in dem er erstmals bewies, dass ein Gerät, das einen Weltraumflug durchführen kann, eine Rakete ist. Der Artikel schlug auch das erste Projekt einer Langstreckenrakete vor. Sein Körper war eine längliche Metallkammer, ausgestattet mit Flüssigkeitsstrahltriebwerk (das ist auch ein Verbrennungsmotor)... Er schlug vor, flüssigen Wasserstoff und Sauerstoff als Brennstoff bzw. Oxidationsmittel zu verwenden.

Wahrscheinlich auf dieser Raketen- und Weltraumnote lohnt es sich, den historischen Teil zu beenden, da das 20. Jahrhundert gekommen ist und überall mit der Produktion von Verbrennungsmotoren begonnen wurde.

Philosophisches Nachwort ...

K. E. Tsiolkovsky glaubte, dass die Menschen in absehbarer Zeit lernen werden zu leben, wenn nicht für immer, dann zumindest für sehr lange Zeit. In dieser Hinsicht wird es auf der Erde nur wenig Platz (Ressourcen) geben und Schiffe werden benötigt, um auf andere Planeten umzusiedeln. Leider ging etwas auf dieser Welt schief, und mit Hilfe der ersten Raketen beschlossen die Menschen, einfach ihre eigene Art zu zerstören ...

Danke an alle die es gelesen haben.

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Teil 1. MOTOR UND SEINE MECHANISMEN

Der Motor ist eine Quelle mechanischer Energie.

Die überwiegende Mehrheit der Autos verwendet einen Verbrennungsmotor.

Ein Verbrennungsmotor ist ein Gerät, bei dem die chemische Energie eines Kraftstoffs in mechanische Nutzarbeit umgewandelt wird.

Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren werden klassifiziert:

Nach der Art des verwendeten Kraftstoffs:

Leichtflüssigkeit (Gas, Benzin),

Schwere Flüssigkeiten (Diesel).

Benzinmotoren

Benzinvergaser.Kraftstoff-Luft-GemischVorbereitung in Vergaser oder im Saugrohr mittels Spritzdüsen (mechanisch oder elektrisch), dann wird das Gemisch in den Zylinder geleitet, verdichtet und dann mit Hilfe eines zwischen den Elektroden schlüpfenden Funkens gezündet Kerzen .

BenzineinspritzungDie Vermischung erfolgt durch Einspritzen von Benzin in den Ansaugkrümmer oder direkt in den Zylinder mit Spray Injektoren ( Injektor S). Es gibt Einpunkt- und Mehrpunkteinspritzsysteme verschiedener mechanischer und elektronischer Systeme. Bei mechanischen Einspritzsystemen erfolgt die Kraftstoffzumessung über eine Kolben-Hebel-Mechanik mit der Möglichkeit der elektronischen Einstellung der Gemischzusammensetzung. In elektronischen Systemen erfolgt die Gemischbildung unter der Steuerung einer elektronischen Steuereinheit (ECU) Einspritzung, die elektrische Benzinventile steuert.

Gasmotoren

Der Motor verbrennt gasförmige Kohlenwasserstoffe als Kraftstoff. Am häufigsten werden Gasmotoren mit Propan betrieben, aber es gibt auch andere, die mit assoziiertem (Öl), Flüssig-, Hochofen-, Generator- und anderen Arten von gasförmigem Brennstoff betrieben werden.

Der grundlegende Unterschied zwischen Gasmotoren und Benzin- und Dieselmotoren liegt in einem höheren Verdichtungsverhältnis. Die Verwendung von Gas ermöglicht es, unnötigen Verschleiß von Teilen zu vermeiden, da die Verbrennungsvorgänge des Luft-Kraftstoff-Gemisches aufgrund des anfänglichen (gasförmigen) Zustands des Kraftstoffs korrekter ablaufen. Außerdem sind Gasmotoren sparsamer, da Gas billiger als Öl und leichter zu fördern ist.

Zu den unbestrittenen Vorteilen von Gasmotoren gehören Sicherheit und rauchfreie Abgase.

Gasmotoren an sich werden selten in Massenproduktion hergestellt, meistens treten sie nach der Änderung traditioneller Verbrennungsmotoren auf, indem sie mit einer speziellen Gasausrüstung ausgestattet werden.

Dieselmotoren

Spezieller Dieselkraftstoff wird an einem bestimmten Punkt (vor Erreichen des oberen Totpunkts) unter hohem Druck über einen Injektor in den Zylinder eingespritzt. Beim Einspritzen des Kraftstoffs bildet sich direkt im Zylinder ein brennbares Gemisch. Die Bewegung des Kolbens in den Zylinder bewirkt eine Erwärmung und anschließende Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches. Dieselmotoren sind langsam und haben ein hohes Drehmoment auf der Motorwelle. Ein weiterer Vorteil eines Dieselmotors besteht darin, dass er im Gegensatz zu Fremdzündungsmotoren keinen Strom benötigt (bei Kfz-Dieselmotoren wird das Bordnetz nur zum Starten verwendet) und dadurch weniger wasserscheu ist.

Nach Zündmethode:

Funke (Benzin)

Kompression (Diesel).

Nach Anzahl und Anordnung der Zylinder:

Im Einklang,

Entgegengesetzt,

V-förmig,

VR - geformt,

W - geformt.

Reihenmotor

Dieser Motor ist seit den Anfängen des Automobilmotorenbaus bekannt. Die Zylinder befinden sich in einer Reihe senkrecht zur Kurbelwelle.

Würde:Einfachheit des Designs

Mangel:bei einer großen Anzahl von Zylindern erhält man eine sehr lange Einheit, die nicht quer zur Fahrzeuglängsachse positioniert werden kann.

Boxermotor

Boxermotoren haben eine geringere Kopffreiheit als Reihen- oder V-Motoren, was den Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs verringert. Geringes Gewicht, kompakte Bauweise und symmetrischer Aufbau reduzieren das Giermoment des Fahrzeugs.

V-förmiger Motor

Um die Länge der Motoren zu reduzieren, hat dieser Motor Zylinder mit einem Winkel zwischen 60 und 120 Grad, wobei die Längsachsen der Zylinder durch die Längsachse der Kurbelwelle verlaufen.

Würde:relativ kurzer Motor

Nachteile:der Motor ist relativ breit, hat zwei separate Blockköpfe, erhöhte Herstellungskosten, zu großer Hubraum.

VR-Engines

Auf der Suche nach einer Kompromisslösung für die Leistungsfähigkeit von Motoren für Mittelklasse-Pkw kamen sie zur Entwicklung von VR-Motoren. Sechs Zylinder bei 150 Grad bilden einen relativ schmalen und allgemein kurzen Motor. Außerdem hat ein solcher Motor nur einen Blockkopf.

W-Motoren

Bei den Motoren der W-Familie sind zwei Zylinderbänke in VR-Bauweise in einem Motor verbunden.

Die Zylinder jeder Reihe stehen in einem Winkel von 150 zueinander und die Zylinderreihen selbst befinden sich in einem Winkel von 720.

Ein Standard-Automobilmotor hat zwei Mechanismen und fünf Systeme.

Motormechanismen

Kurbelmechanismus,

Gasverteilungsmechanismus.

Motorsysteme

Kühlsystem,

Schmiersystem,

Versorgungs System,

Zündanlage,

Abgassystem.

Kurbelmechanismus

Der Kurbeltrieb soll die Hin- und Herbewegung des Kolbens im Zylinder in die Drehbewegung der Motorkurbelwelle umwandeln.

Der Kurbeltrieb besteht aus:

Zylinderblock mit Kurbelgehäuse,

Zylinderköpfe,

Ölwanne,

Kolben mit Ringen und Stiften,

Schatunow,

Kurbelwelle,

Schwungrad.

Zylinderblock

Es ist ein einteiliges Teil, das die Motorzylinder vereint. Der Zylinderblock hat Auflageflächen zur Aufnahme der Kurbelwelle, der Zylinderkopf ist meist am Blockoberteil befestigt, das Unterteil ist Teil des Kurbelgehäuses. Somit ist der Zylinderblock die Basis des Motors, an dem die restlichen Teile aufgehängt sind.

Es wird in der Regel - aus Gusseisen, seltener - aus Aluminium gegossen.

Blöcke aus diesen Materialien sind in ihren Eigenschaften keineswegs gleich.

Somit ist der Gusseisenblock am steifsten, was bedeutet, dass er unter sonst gleichen Bedingungen den höchsten Belastungen standhält und am wenigsten anfällig gegen Überhitzung ist. Die Wärmekapazität von Gusseisen ist etwa halb so groß wie die von Aluminium, was bedeutet, dass ein Motor mit Gusseisenblock schneller auf Betriebstemperatur erwärmt wird. Gusseisen ist jedoch sehr schwer (2,7-mal schwerer als Aluminium), korrosionsanfällig und seine Wärmeleitfähigkeit ist etwa 4-mal niedriger als die von Aluminium, daher arbeitet das Kühlsystem bei einem Motor mit einem gusseisernen Kurbelgehäuse in intensiveren Modus.

Aluminium-Zylinderblöcke sind leichter und kühlen besser, aber in diesem Fall gibt es ein Problem mit dem Material, aus dem die Zylinderwände direkt hergestellt sind. Wenn die Kolben eines Motors mit einem solchen Block aus Gusseisen oder Stahl bestehen, verschleißen sie sehr schnell die Aluminium-Zylinderwände. Wenn die Kolben aus weichem Aluminium bestehen, "greifen" sie einfach an den Wänden und der Motor blockiert sofort.

Die Zylinder im Zylinderblock können entweder Teil des Zylinderblockgussteils oder separate austauschbare Buchsen sein, die "nass" oder "trocken" sein können. Neben dem erzeugenden Teil des Motors trägt der Zylinderblock weitere Funktionen, wie die Grundlage des Schmiersystems - durch die Bohrungen im Zylinderblock wird Öl unter Druck zu den Schmierstellen und bei flüssigkeitsgekühlten Motoren zugeführt die Grundlage des Kühlsystems - durch die gleichen Löcher zirkuliert die Flüssigkeit durch den Zylinderblock.

Die Wände des Innenhohlraums des Zylinders dienen auch als Führungen für den Kolben, wenn er sich zwischen den Extrempositionen bewegt. Daher wird die Länge der Zylindergeneratrix durch die Länge des Kolbenhubs vorgegeben.

Der Zylinder arbeitet unter den Bedingungen variabler Drücke im Hohlraum über dem Kolben. Seine Innenwände stehen in Kontakt mit Flammen und heißen Gasen, die auf Temperaturen von 1500-2500 ° C erhitzt werden. Darüber hinaus erreicht die durchschnittliche Gleitgeschwindigkeit des Kolbensatzes entlang der Zylinderwände bei Automobilmotoren bei unzureichender Schmierung 12-15 m / s. Daher muss das für die Herstellung von Zylindern verwendete Material eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen und die Struktur der Wände selbst muss eine erhöhte Steifigkeit aufweisen. Zylinderwände müssen einem guten Abrieb bei begrenzter Schmierung standhalten und insgesamt eine hohe Beständigkeit gegen andere mögliche Verschleißarten aufweisen

Diesen Anforderungen entsprechend wird als Hauptwerkstoff für die Zylinder perlitischer Grauguss mit geringen Zusätzen von Legierungselementen (Nickel, Chrom etc.) verwendet. Auch hochlegierte Guss-, Stahl-, Magnesium- und Aluminiumlegierungen kommen zum Einsatz.

Zylinderkopf

Es ist die zweitwichtigste und größte Komponente des Motors. Der Kopf enthält Brennräume, Ventile und Zylinderkerzen, in denen eine Nockenwelle mit Nocken auf Lagern rotiert. Genau wie im Zylinderblock befinden sich in seinem Kopf Wasser- und Ölkanäle sowie Hohlräume. Der Kopf ist am Zylinderblock befestigt und bildet bei laufendem Motor mit dem Block ein Ganzes.

Ölwanne

Es verschließt den Boden des Motorkurbelgehäuses (als Einheit mit dem Zylinderblock geformt) und dient als Vorratsbehälter für Öl und schützt Motorteile vor Verschmutzung. Unten in der Ölwanne befindet sich eine Motoröl-Ablassschraube. Die Palette ist mit dem Kurbelgehäuse verschraubt. Um ein Auslaufen von Öl zu verhindern, ist zwischen ihnen eine Dichtung installiert.

Kolben

Ein Kolben ist ein zylindrisches Teil, das sich in einem Zylinder hin- und herbewegt und dazu dient, eine Änderung des Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsdrucks in mechanische Arbeit umzuwandeln oder umgekehrt - eine Hin- und Herbewegung in eine Druckänderung.

Der Kolben ist in drei Teile mit unterschiedlichen Funktionen unterteilt:

Unterseite,

Dichtungsteil,

Führungsteil (Rock).

Die Form des Bodens hängt von der Funktion des Kolbens ab. Bei Verbrennungsmotoren hängt die Form beispielsweise von der Position der Kerzen, Einspritzdüsen, Ventile, der Motorkonstruktion und anderen Faktoren ab. Mit der konkaven Form des Bodens wird die rationellste Brennkammer gebildet, aber die Rußablagerungen sind darin intensiver. Bei einem konvexen Boden erhöht sich die Festigkeit des Kolbens, aber die Form der Brennkammer verschlechtert sich.

Der Boden und das Dichtteil bilden den Kolbenboden. Kompressions- und Ölabstreifringe befinden sich im Dichtteil des Kolbens.

Der Abstand vom Kolbenboden bis zur Nut des ersten Kompressionsrings wird als Kolbenfeuergürtel bezeichnet. Je nach Material, aus dem der Kolben gefertigt ist, hat der Feuergurt eine minimal zulässige Höhe, deren Verringerung zum Durchbrennen des Kolbens entlang der Außenwand sowie zur Zerstörung des Sitzes des oberen Kompressionsrings führen kann.

Die von der Kolbengruppe übernommenen Dichtungsfunktionen sind für den normalen Betrieb von Kolbenmotoren von großer Bedeutung. Der technische Zustand des Motors wird anhand der Dichtfähigkeit der Kolbengruppe beurteilt. Bei Automotoren ist es beispielsweise nicht erlaubt, dass der Ölverbrauch aufgrund seines Abfalls durch übermäßiges Eindringen (Ansaugen) in den Brennraum 3% des Kraftstoffverbrauchs überschreitet.

Der Kolbenschaft (Kolbenschaft) ist sein Führungsteil beim Einfahren im Zylinder und hat zwei Nasen (Höcker) zum Einbau des Kolbenbolzens. Um die Temperaturbelastungen des Kolbens von beiden Seiten, wo sich die Naben befinden, zu reduzieren, wird Metall von der Oberfläche des Schafts bis zu einer Tiefe von 0,5-1,5 mm entfernt. Diese Vertiefungen, die die Schmierung des Kolbens im Zylinder verbessern und die Bildung von Riefen durch thermische Verformung verhindern, werden als „Kühler“ bezeichnet. An der Unterseite der Schürze kann sich auch ein Ölabstreifring befinden.

Zur Herstellung von Kolben werden Grauguss und Aluminiumlegierungen verwendet.

Gusseisen

Vorteile:Gusseisenkolben sind langlebig und verschleißfest.

Aufgrund ihres geringen Längenausdehnungskoeffizienten können sie mit relativ kleinen Spielräumen arbeiten und bieten eine gute Zylinderabdichtung.

Nachteile:Gusseisen hat ein ziemlich großes spezifisches Gewicht. Dabei ist der Einsatzbereich von Gusskolben auf relativ langsamlaufende Motoren beschränkt, bei denen die Trägheitskräfte der hin- und hergehenden Massen ein Sechstel der Gasdruckkraft auf den Kolbenboden nicht überschreiten.

Gusseisen hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, daher erreicht die Erwärmung des Bodens von Gusseisenkolben 350-400 ° C. Eine solche Erwärmung ist insbesondere bei Vergasermotoren unerwünscht, da sie eine Glühzündung verursacht.

Aluminium

Die überwiegende Mehrheit der modernen Automobilmotoren hat Aluminiumkolben.

Vorteile:

Geringes Gewicht (mindestens 30% weniger im Vergleich zu Gusseisen);

Hohe Wärmeleitfähigkeit (3-4 mal höher als die Wärmeleitfähigkeit von Gusseisen), die eine Erwärmung des Kolbenbodens von nicht mehr als 250 ° C gewährleistet, was zu einer besseren Füllung der Zylinder beiträgt und eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses bei Benzin ermöglicht Motoren;

Gute Gleiteigenschaften.

Pleuelstange

Die Pleuelstange ist ein Teil, das verbindet Kolben (durchKolbenbolzen) und PleuelzapfenKurbelwelle... Dient zur Übertragung von Hubbewegungen vom Kolben auf die Kurbelwelle. Für weniger Verschleiß an den Pleuelzapfen der Kurbelwelle, aspezielle Liner mit Anti-Friction-Beschichtung.

Kurbelwelle

Die Kurbelwelle ist ein komplexes Teil mit Zapfen zur Befestigung Stäbe verbinden , aus dem es Anstrengungen wahrnimmt und in . umwandelt Drehmoment .

Kurbelwellen werden aus Kohlenstoff, Chrom-Mangan, Chrom-Nickel-Molybdän und anderen Stählen sowie aus hochfestem Spezialguss hergestellt.

Die Hauptelemente der Kurbelwelle

Wurzelhals- Wellenstütze in der Hauptleitung liegend Lager gehostet in Kurbelgehäuse Motor.

Pleuellagerzapfen- eine Stütze, mit der die Welle verbunden ist Stäbe verbinden (zum Schmieren der Pleuellager sind Ölkanäle vorhanden).

Wangen- Haupt- und Pleuellagerzapfen verbinden.

Vorderer Abtriebsteil der Welle (Nase) - der Teil der Welle, auf dem die Ausrüstung oder Rolle Nebenantrieb für AntriebGasverteilungsmechanismus (Timing)sowie diverse Nebenaggregate, Systeme und Baugruppen.

Abtriebswelle hinten (Schaft) - Teil der Welle, die mit verbunden ist Schwungrad oder ein massives Hauptabtriebsgetriebe.

Gegengewichte- Entlastung der Hauptlager von den Fliehkräften der Trägheit erster Ordnung der Unwuchtmassen der Kurbel und des unteren Teils der Pleuelstange.

Schwungrad

Massive Zahnscheibe. Das Hohlrad wird zum Starten des Motors benötigt (das Anlasserzahnrad greift in das Schwungradzahnrad ein und dreht die Motorwelle). Außerdem dient das Schwungrad dazu, die Ungleichmäßigkeit der Kurbelwellendrehung zu reduzieren.

Gasverteilungsmechanismus

Konzipiert für die rechtzeitige Aufnahme des brennbaren Gemisches in die Zylinder und die Freisetzung von Abgasen.

Die Hauptbestandteile des Gasverteilungsmechanismus sind:

Nockenwelle,

Einlass- und Auslassventile.

Nockenwelle

Motoren unterscheiden sich durch die Lage der Nockenwelle:

Mit einer Nockenwelle in Zylinderblock (Cam-in-Block);

Mit einer Nockenwelle im Zylinderkopf (Cam-in-Head).

Bei modernen Automobilmotoren befindet es sich normalerweise oben am Kopf des Blocks Zylinder und verbunden mit Rolle oder ein Zahnkranz Kurbelwelle Riemen bzw. Steuerkette und dreht sich mit halber Frequenz (bei 4-Takt-Motoren).

Integraler Bestandteil der Nockenwelle ist ihre Nocken , deren Zahl der Zahl der Ein- und Ausgänge entspricht Ventile Motor. Somit hat jedes Ventil einen individuellen Nocken, der das Ventil durch Auflaufen auf den Hebel des Ventilstößels öffnet. Wenn der Nocken aus dem Hebel „entweicht“, wird das Ventil durch eine starke Rückstellfeder geschlossen.

Motoren mit einer Reihenanordnung von Zylindern und einem Ventilpaar pro Zylinder haben normalerweise eine Nockenwelle (bei vier Ventilen pro Zylinder zwei) und V-förmige und gegenüberliegende - entweder eine im Zusammenbruch des Blocks, oder zwei, eine für jeden Halbblock (in jedem Blockkopf). Motoren mit 3 Ventilen pro Zylinder (meistens zwei Einlass- und ein Auslass) haben normalerweise eine Nockenwelle pro Zylinderkopf, während Motoren mit 4 Ventilen pro Zylinder (zwei Einlass und 2 Auslass) 2 Nockenwellen in jedem Zylinderkopf haben.

Moderne Motoren verfügen manchmal über variable Ventilsteuerungssysteme, d Arbeitsmischung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.

Ventil

Das Ventil besteht aus einem flachen Kopf und einer Stange, die durch einen glatten Übergang verbunden sind. Um die Zylinder besser mit einem brennbaren Gemisch zu füllen, ist der Durchmesser des Kopfes der Einlassventile viel größer als der Durchmesser des Auslasses. Da die Ventile bei hohen Temperaturen arbeiten, werden sie aus hochwertigen Stählen hergestellt. Die Einlassventile sind aus Chromstahl, die Auslassventile sind hitzebeständig, da diese mit brennbaren Abgasen in Kontakt kommen und sich auf 600 - 800 0 erhitzen.

So funktioniert der Motor

Grundlegendes Konzept

Oberer Totpunkt - die oberste Position des Kolbens im Zylinder.

Unterer Totpunkt - die unterste Position des Kolbens im Zylinder.

Kolbenhub- der Weg, den der Kolben von einem Totpunkt zum anderen zurücklegt.

Die Brennkammer- der Raum zwischen Zylinderkopf und Kolben im oberen Totpunkt.

Zylinderhubraum - der Raum, der durch den Kolben frei wird, wenn er sich vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt.

Hubraum - die Summe der Arbeitsvolumina aller Zylinder des Motors. Es wird in Litern ausgedrückt, daher wird es oft als Hubraum bezeichnet.

Volles Zylindervolumen - die Summe aus dem Volumen der Brennkammer und dem Arbeitsvolumen des Zylinders.

Kompressionsrate- zeigt an, wie oft das Gesamtvolumen des Zylinders größer ist als das Volumen des Brennraums.

Kompression-Druck im Zylinder am Ende des Kompressionshubs.

Takt- ein Vorgang (Teil des Arbeitszyklus), der während eines Kolbenhubs im Zylinder abläuft.

Einschaltdauer des Motors

1. Takt - Aufnahme... Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, entsteht im Zylinder ein Unterdruck, unter dessen Wirkung durch das geöffnete Einlassventil ein brennbares Gemisch (ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft) in den Zylinder gelangt.

2. Takt - Kompression ... Der Kolben bewegt sich unter der Wirkung von Kurbelwelle und Pleuel nach oben. Beide Ventile werden geschlossen und das brennbare Gemisch wird komprimiert.

3. Zyklus - Arbeitshub ... Am Ende des Verdichtungstaktes entzündet sich das brennbare Gemisch (bei einem Dieselmotor durch die Kompression, bei einem Benzinmotor durch einen Funken). Unter dem Druck der expandierenden Gase bewegt sich der Kolben nach unten und treibt über die Pleuelstange die Kurbelwelle in Rotation.

4. Takt - Loslassen ... Der Kolben bewegt sich nach oben und Abgase entweichen durch das geöffnete Auslassventil.

Verbrennungsmotor (ICE)- die häufigste Art von Pkw-Motor. Der Betrieb eines derartigen Motors beruht auf der Eigenschaft von Gasen, sich bei Erwärmung auszudehnen. Die Wärmequelle im Motor ist ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft (brennbares Gemisch).

Es gibt zwei Arten von Verbrennungsmotoren: Benzin und Diesel. Bei einem Ottomotor wird ein brennbares Gemisch (Benzin mit Luft) im Zylinder durch einen an der Zündkerze 3 erzeugten Funken gezündet (Abb. 3). Bei einem Dieselmotor wird das brennbare Gemisch (Dieselkraftstoff mit Luft) durch Kompression gezündet und es werden keine Zündkerzen verwendet. Bei beiden Motortypen steigt der Druck des bei der Verbrennung gebildeten brennbaren Gasgemisches an und wird auf den Kolben 7 übertragen. Der Kolben bewegt sich nach unten und wirkt über die Pleuelstange 8 auf die Kurbelwelle 11 und zwingt sie, sich zu drehen. Um Ruckbewegungen und eine gleichmäßigere Drehung der Kurbelwelle zu glätten, ist an ihrem Ende ein massives Schwungrad 9 eingebaut.

Abb. 3. Einzylinder-Motordiagramm.

Betrachten wir die Grundkonzepte des Verbrennungsmotors und das Funktionsprinzip.

In jedem Zylinder 2 ist Kolben 1 eingebaut (Abb. 4), seine äußerste obere Position wird als oberer Totpunkt (OT) und seine äußerste untere als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Der Weg, den der Kolben von einem Totpunkt zum anderen zurücklegt, wird als Kolbenhub bezeichnet. Bei einem Kolbenhub dreht sich die Kurbelwelle eine halbe Umdrehung.

Abb. 4. Zylinderdiagramm

Brennkammer (Kompression) ist der Abstand zwischen Zylinderkopf und Kolben bei OT.

Zylinderhubraum- der Raum, den der Kolben beim Übergang vom OT zum UT freigibt.

Hubraum ist das Arbeitsvolumen aller Motorzylinder. Es wird in Litern ausgedrückt, daher wird es oft als Hubraum bezeichnet.

Volles Zylindervolumen- die Summe aus dem Volumen der Brennkammer und dem Arbeitsvolumen des Zylinders.

Das Verdichtungsverhältnis gibt an, wie oft das Gesamtvolumen des Zylinders größer ist als das Volumen des Brennraums. Das Verdichtungsverhältnis für einen Benzinmotor beträgt 8 ... 10, für einen Hesel-Motor - 20 ... 30.

Die Kompression sollte vom Kompressionsverhältnis unterschieden werden.

Kompression- dieser Druck im Zylinder am Ende des Verdichtungstaktes charakterisiert den technischen Zustand (Verschleißgrad) des Motors. Wenn die Verdichtung größer oder numerisch gleich dem Verdichtungsverhältnis ist, kann der Motorzustand als normal angesehen werden.

Motorleistung- ein Wert, der angibt, welche Art von Arbeit der Motor pro Zeiteinheit verrichtet. Die Leistung wird in Kilowatt (kW) oder PS (PS) gemessen, wobei eine PS etwa 0,74 kW entspricht.

Das Motordrehmoment ist numerisch gleich dem Produkt der Kraft, die während der Expansion von Gasen im Zylinder auf den Kolben wirkt, auf den Arm seiner Wirkung (der Kurbelradius ist der Abstand von der Achse des Hauptzapfens zur Achse des Pleuelzapfens der Kurbelwelle). Das Drehmoment bestimmt die Zugkraft an den Rädern des Autos: Je höher das Drehmoment, desto besser die Beschleunigungsdynamik des Autos.

Die maximale Leistung und das maximale Drehmoment werden vom Motor bei bestimmten Drehzahlen der Kurbelwelle entwickelt (in den technischen Eigenschaften jedes Autos angegeben).

Takt- ein Vorgang (Teil des Arbeitszyklus), der während eines Kolbenhubs im Zylinder abläuft. Ein Motor, dessen Arbeitszyklus in vier Kolbenhüben abläuft, wird unabhängig von der Anzahl der Zylinder als Viertakt bezeichnet.

Einschaltdauer eines Viertakt-Vergasermotors. Es fließt in einem Zylinder in folgender Reihenfolge (Abb. 5):

Abb. 5. Einschaltdauer eines Viertaktmotors

Abb. 6. Das Schema des Vierzylindermotors

1. Takt - Aufnahme. Wenn sich der Kolben 3 im Zylinder nach unten bewegt, entsteht ein Unterdruck, unter dessen Wirkung ein brennbares Gemisch (ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft) durch das geöffnete Einlassventil 1 in den Zylinder aus dem Stromversorgungssystem in den Zylinder eintritt. Das brennbare Gemisch bildet zusammen mit den Restgasen in der Flasche ein Arbeitsgemisch und nimmt das volle Volumen der Flasche ein;

2. Maßnahme - Kompression. Der Kolben bewegt sich unter der Wirkung von Kurbelwelle und Pleuel nach oben. Beide Ventile werden geschlossen und das Arbeitsgemisch wird auf das Volumen der Brennkammer verdichtet;

3. Zyklus - Arbeitshub oder Verlängerung. Am Ende des Verdichtungstaktes wird zwischen den Elektroden der Zündkerze ein elektrischer Funke erzeugt, der das Arbeitsgemisch zündet (bei einem Dieselmotor entzündet sich das Arbeitsgemisch spontan). Unter dem Druck der expandierenden Gase bewegt sich der Kolben nach unten und treibt über die Pleuelstange die Kurbelwelle in Rotation;

4. Takt - Loslassen. Der Kolben bewegt sich nach oben und Abgase entweichen aus dem Zylinder durch das geöffnete Auslassventil 4.

Beim anschließenden Abwärtshub des Kolbens wird der Zylinder wieder mit dem Arbeitsgemisch gefüllt und der Zyklus wiederholt.

Typischerweise hat ein Motor mehrere Zylinder. Vierzylindermotoren werden normalerweise in inländischen Autos eingebaut (Zweizylindermotoren in Oka-Autos). Bei Mehrzylindermotoren folgen die Hübe der Zylinder in einer bestimmten Reihenfolge aufeinander. Der Wechsel von Arbeitshüben oder gleichnamigen Hüben in den Zylindern von Mehrzylindermotoren in einer bestimmten Reihenfolge wird als Betriebsreihenfolge der Motorzylinder bezeichnet. Die Betriebsreihenfolge der Zylinder in einem Vierzylindermotor wird am häufigsten I -3-4-2 oder seltener I -2-4-3 übernommen, wobei die Zahlen den Zylindernummern entsprechen, beginnend von der Vorderseite des Motor. Das Diagramm in Abb. 6 charakterisiert die in den Zylindern während der ersten halben Umdrehung der Kurbelwelle auftretenden Hübe. Für den korrekten Anschluss der Hochspannungskabel an die Zündkerzen beim Einstellen des Zündzeitpunkts und für die Reihenfolge der Einstellung des thermischen Spiels in den Ventilen ist die Vorgehensweise für den Motorbetrieb notwendig.

Tatsächlich ist jeder reale Motor viel komplexer als die vereinfachte Schaltung in Abb. 3. Berücksichtigen Sie die typischen Elemente des Motordesigns und die Prinzipien ihres Betriebs.

Einfach genug, trotz der vielen Details, die es ausmachen. Schauen wir uns das genauer an.

Allgemeines ICE-Gerät

Jeder der Motoren hat einen Zylinder und einen Kolben. Im ersten wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt, die ein Auto in Bewegung setzen kann. In nur einer Minute wiederholt sich dieser Vorgang mehrere hundert Mal, wodurch sich die aus dem Motor kommende Kurbelwelle kontinuierlich dreht.

Der Motor einer Maschine besteht aus mehreren Komplexen von Systemen und Mechanismen, die Energie in mechanische Arbeit umwandeln.

Seine Basis ist:

Gasverteilung;

Kurbelmechanismus.

Darüber hinaus arbeiten darin folgende Systeme:

• Zündung;

• Kühlung;

Kurbelmechanismus

Dank ihm wird die Hin- und Herbewegung der Kurbelwelle in eine Rotation umgewandelt. Letzteres wird leichter an alle Systeme übertragen als zyklisch, zumal die letzte Übertragungsstrecke die Räder sind. Und sie arbeiten durch Rotation.

Wenn das Auto kein Radfahrzeug wäre, wäre dieser Bewegungsmechanismus möglicherweise nicht erforderlich. Bei der Maschine ist die Kurbel-Pleuel-Betätigung jedoch völlig gerechtfertigt.

Gasverteilungsmechanismus

Dank des Zahnriemens gelangt das Arbeitsgemisch oder die Luft in die Zylinder (je nach Charakteristik der Gemischbildung im Motor), dann werden die Abgase und Verbrennungsprodukte entfernt.

Gleichzeitig erfolgt der Gasaustausch zum festgelegten Zeitpunkt in einer bestimmten Menge, ist in Zyklen organisiert und garantiert ein qualitativ hochwertiges Arbeitsgemisch sowie die größte Wirkung aus der freigesetzten Wärme.

Versorgungs System

Das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird in den Zylindern verbrannt. Das betrachtete System regelt deren Versorgung in strikter Menge und Proportion. Es findet eine äußere und innere Gemischbildung statt. Im ersten Fall werden Luft und Kraftstoff außerhalb des Zylinders vermischt, im anderen im Inneren.

Das Stromversorgungssystem mit externer Gemischbildung verfügt über ein spezielles Gerät namens Vergaser. Darin wird der Kraftstoff in der Luft zerstäubt und gelangt dann in die Zylinder.

Ein Auto mit einem internen Gemischbildungssystem wird Einspritzung und Diesel genannt. In ihnen sind die Zylinder mit Luft gefüllt, in die über spezielle Mechanismen Kraftstoff eingespritzt wird.

Zündanlage

Hier erfolgt die Zwangszündung des Arbeitsgemisches im Motor. Dieselaggregate brauchen dies nicht, da ihr Prozess durch hohe Luft erfolgt, die tatsächlich glühend heiß wird.

Eine funkenelektrische Entladung wird hauptsächlich in Motoren verwendet. Darüber hinaus können aber auch Zündrohre verwendet werden, die das Arbeitsgemisch mit einem brennenden Stoff entzünden.

Es kann auf andere Weise in Brand gesetzt werden. Am praktischsten ist heute jedoch das elektrische Funkensystem.

Start

Dieses System erreicht die Drehung der Motorkurbelwelle beim Starten. Dies ist für den Start der Funktion einzelner Mechanismen und des Motors selbst als Ganzes erforderlich.

Ein Anlasser wird hauptsächlich zum Starten verwendet. Dank ihm ist der Prozess einfach, zuverlässig und schnell. Es ist aber auch eine Variante einer Pneumatikeinheit möglich, die auf Lager in Sammelbehältern arbeitet oder mit einem elektrisch angetriebenen Kompressor versehen ist.

Das einfachste System ist die Kurbel, durch die die Kurbelwelle im Motor gedreht wird und der Betrieb aller Mechanismen und Systeme beginnt. Bis vor kurzem nahmen alle Fahrer sie mit. Von Bequemlichkeit konnte in diesem Fall jedoch nicht die Rede sein. Daher kann heute jeder ohne sie auskommen.

Kühlung

Die Aufgabe dieses Systems besteht darin, eine bestimmte Temperatur des Betriebsgerätes aufrechtzuerhalten. Tatsache ist, dass die Verbrennung in den Zylindern des Gemisches unter Freisetzung von Wärme erfolgt. Motorbaugruppen und -teile werden heiß und müssen für einen normalen Betrieb ständig gekühlt werden.

Am gebräuchlichsten sind Flüssigkeits- und Luftsysteme.

Damit der Motor ständig kühlt, wird ein Wärmetauscher benötigt. Bei Motoren mit flüssiger Version spielt ein Kühler seine Rolle, der aus vielen Rohren besteht, um ihn zu bewegen und Wärme an die Wände zu übertragen. Die Abluft wird durch den Lüfter, der neben dem Kühler verbaut ist, weiter erhöht.

Bei luftgekühlten Geräten wird die Berippung der Oberflächen der heißesten Elemente verwendet, wodurch die Wärmeübertragungsfläche deutlich erhöht wird.

Dieses Kühlsystem ist wirkungslos und wird daher bei modernen Autos selten verbaut. Es wird hauptsächlich bei Motorrädern und kleinen Verbrennungsmotoren verwendet, die keine schwere Arbeit erfordern.

Schmiersystem

Die Schmierung der Teile ist notwendig, um den Verlust an mechanischer Energie zu reduzieren, der im Kurbelmechanismus und in der Steuerzeit auftritt. Darüber hinaus trägt das Verfahren zu einem verringerten Verschleiß der Teile und einer gewissen Kühlung bei.

Die Schmierung in Automobilmotoren wird hauptsächlich unter Druck eingesetzt, wobei das Öl mittels einer Pumpe durch die Leitungen gefördert wird.

Einige Elemente werden durch Spritzen oder Eintauchen in Öl geschmiert.

Zweitakt- und Viertaktmotoren

Das Gerät des Motors eines Autos des ersten Typs wird derzeit in einem ziemlich engen Bereich verwendet: auf Mopeds, preiswerten Motorrädern, Booten und Gasmähern. Ihr Nachteil ist der Verlust des Arbeitsgemisches bei der Entfernung der Abgase. Außerdem sind Zwangsanblasung und erhöhte Anforderungen an die thermische Stabilität des Auslassventils der Grund für den Preisanstieg des Motors.

Bei einem Viertaktmotor gibt es aufgrund des Vorhandenseins eines Gasverteilungsmechanismus keine derartigen Nachteile. Dieses System hat jedoch auch seine eigenen Probleme. Die beste Motorleistung wird in einem sehr engen Kurbelwellendrehzahlbereich erreicht.

Die Entwicklung von Technologien und das Aufkommen elektronischer Steuergeräte ermöglichten es, dieses Problem zu lösen. Die innere Struktur des Motors umfasst nun eine elektromagnetische Steuerung, mit deren Hilfe der optimale Gasverteilungsmodus ausgewählt wird.

Arbeitsprinzip

Der Verbrennungsmotor arbeitet wie folgt. Nachdem das Arbeitsgemisch in den Brennraum eingetreten ist, wird es verdichtet und durch einen Funken gezündet. Bei der Verbrennung wird im Zylinder ein superstarker Druck erzeugt, der den Kolben antreibt. Es beginnt sich in Richtung des unteren Totpunkts zu bewegen, dem dritten Takt (nach Ansaugen und Verdichten), der als Arbeitstakt bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich die Kurbelwelle dank des Kolbens zu drehen. Der Kolben bewegt sich wiederum zum oberen Totpunkt und drückt die Abgase aus, was der vierte Takt des Motors ist - Auspuff.

Alle Viertakt-Arbeiten sind ziemlich einfach. Um sowohl den allgemeinen Aufbau des Automotors als auch seinen Betrieb leichter zu verstehen, ist es praktisch, ein Video anzusehen, das den Betrieb des Verbrennungsmotors anschaulich demonstriert.

Abstimmung

Viele Autobesitzer, die an ihr Auto gewöhnt sind, wollen mehr herausholen, als es bieten kann. Daher wird der Motor oft zu diesem Zweck abgestimmt und seine Leistung erhöht. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen.

Chiptuning ist beispielsweise bekannt, wenn der Motor durch Computerumprogrammierung auf einen dynamischeren Betrieb abgestimmt wird. Diese Methode hat sowohl Befürworter als auch Gegner.

Die traditionellere Methode ist das Motortuning, bei dem einige Modifikationen am Motor vorgenommen werden. Dazu wird ein Austausch durch dafür geeignete Kolben und Pleuel vorgenommen; eine Turbine wird installiert; komplexe Manipulationen mit Aerodynamik durchgeführt werden, und so weiter.

Die Einrichtung eines Automotors ist nicht so kompliziert. Aufgrund der Vielzahl der darin enthaltenen Elemente und der Notwendigkeit, diese miteinander abzustimmen, ist jedoch eine hohe Professionalität der Person erforderlich, die sie durchführt, damit alle Änderungen das gewünschte Ergebnis haben. Bevor Sie sich dafür entscheiden, lohnt es sich daher, Anstrengungen zu unternehmen, um einen echten Meister seines Fachs zu finden.

Benzinmotor- eine spezielle Art von Kolben-Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine), bei der das Fahrzeug (ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft) in den Zylindern durch einen elektrischen Funken zwangsweise gezündet wird und Benzin als Kraftstoff verwendet wird.

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Arten von Benzinmotoren

Moderne Benzinmotoren lassen sich in mehrere Kategorien einteilen.

1. Durch die Anzahl der Zylinder - mit einem Zylinder, zwei Zylindern und mehreren Zylindern.
2. Nach Anordnung der Zylinder:
   • Reihenmotoren (Zylinder sind streng schräg oder vertikal hintereinander angeordnet);
   • V-förmige Motoren (Zylinder sind abgewinkelt);
   • W-Motoren (Zylinder sind vierreihig mit der Kurbelwelle abgewinkelt)
   • Boxermotoren (Zylinder um 180 Grad abgewinkelt)
3. Nach dem Verfahren zur Gewinnung des Kraftstoffgemisches - Einspritzung, Vergaser.
4. Durch die Art der Schmierung - getrennt (Öl befindet sich nur im Kurbelgehäuse), gemischt (Öl wird mit Kraftstoff vermischt).
5. Kühlmethode - Flüssigkeitskühlung, Luftkühlung.
6. Nach der Art der Zyklen - Zweitakt, Viertakt.
7. Durch die Art der Luftgemischzufuhr zu den Zylindern - druckbeaufschlagt, ohne Druckbeaufschlagung.

Das Funktionsprinzip eines Benzinmotors

Die Arbeit eines Ottomotors besteht wie bei jedem anderen Verbrennungsmotor darin, das Kraftstoffgemisch in einem geschlossenen Raum, in diesem Fall in einer Brennkammer, zu verbrennen. Wenn das Fahrzeug ausbrennt, wird eine große Menge an Wärmeenergie freigesetzt, die den mechanischen Betrieb des Hauptmotormechanismus startet.

Um einen konstanten mechanischen Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, muss eine ununterbrochene (zyklische) Versorgung des Fahrzeugs in den Brennraum erfolgen.

In den meisten Fällen handelt es sich bei Benzinmotoren um Viertaktmotoren mit einem Arbeitszyklus von vier Takten:

• Aufnahme;
• Kompression;
• Arbeitshub;
• Veröffentlichung

Mehr Details zu jedem der 4 Balken.

Einlass

Die Kolbenbewegung beginnt an einem Punkt (unten oder oben), gleichzeitig öffnet das Einlassventil und Kraftstoff wird dem Brennraum zugeführt. Nachdem der Kolben am entgegengesetzten Extrempunkt stoppt, werden alle Einlassventile geschlossen.

Kompression

Bei diesem Hub kehrt der Kolben zu seinem Ausgangspunkt zurück, komprimiert das einströmende Kraftstoffgemisch und erhöht seine Heiztemperatur. Nachdem der Kolben seinen Extrempunkt erreicht hat, wird das komprimierte Kraftstoffgemisch von der Zündkerze gezündet.

Arbeitshub

Bei der Verbrennung bildet das Kraftstoffgemisch Gase, deren Ausdehnung ein Herausdrücken des Kolbens bewirkt. Alle Ventile bleiben während der Fahrt vollständig geschlossen.

Veröffentlichung

Während sich die Kurbelwelle weiter dreht, bewegt sich der Kolben zum oberen Endpunkt. Zusammen mit ihm öffnet sich das Auslassventil, in dem der Kolben die Gase in das Gasverteilungssystem drückt. Nach Hubende sind alle Auslassventile geschlossen.

Der gesamte Workflow ist zyklisch, sodass nach Abschluss eines Zyklus der nächste Zyklus beginnt.

Die wichtigsten Elemente eines Benzinmotors

Kolben

Das Hauptarbeitselement des Verbrennungsmotors ist ein Kolben, der über eine spezielle Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist. Dieser bildet einen Kurbeltrieb, der die Hubbewegungen der Kolben in einen Arbeitshub (Rotation) der Kurbelwelle umsetzt.

Um die erforderliche Kompression in den Motorzylindern bereitzustellen, ist der Kolben mit gusseisernen Dichtringen ausgestattet. Bei modernen Benzinmotoren können schmale Ringe (maximal 2 mm Höhe) und breite Kolbenringe (bis 3 mm Höhe) verbaut werden.

Pleuelstange

Das Element, das Kolben und Kurbelwelle verbindet. Die Pleuel sind aus hochfestem Stahl, seltener aus Aluminium. Die Drehung der Arbeitspleuelstange erfolgt immer in zwei Richtungen.

Kurbelwelle

Die translatorischen Kolbenbewegungen werden in Rotationsbewegungen der Welle umgewandelt, die für die Drehung der Wagenräder verantwortlich ist.

Ventile

Der Verbrennungsmotor ist mit speziellen Ventilen ausgestattet - Einlass und Auslass. Sie sind für die Aufnahme von Luftmasse und die Abgabe von Abgasen ausgelegt, die bei der Verbrennung von Kraftstoff anfallen.

Zündkerze

Um den Zündvorgang des Fahrzeugs in der Kammer sicherzustellen, sind Benzinmotoren mit Zündkerzen ausgestattet. Die elektrische Kerze zündet das Fahrzeug in einem bestimmten Moment ihrer Zufuhr und des Durchgangs des Kolbens.

Benzinmotor-Hilfsarbeitssysteme

Der unterbrechungsfreie und effiziente Betrieb des Benzinmotors wird durch Hilfsarbeitssysteme gewährleistet - Starten des Verbrennungsmotors, Zünden, Zuführen eines Kraftstoff-Luft-Gemischs, Kühlen, Entfernen von Abgasen, Schmieren.