Frem- og tilbagegående forbrændingsmotor: Hvad er dens typer?
En frem- og tilbagegående forbrændingsmotor er en type forbrændingsmotor udstyret med et stempel, hvis opgave er at formidle omdannelsen af termisk energi genereret af en kemisk reaktion til motorens mekaniske arbejde.
Under begrebet stempelforbrændingsmotor kan vi forestille os en klassisk motor med frem- og tilbagegående bevægelse af stemplet eller en mindre brugt motor med roterende stempel og dermed Wankelmotoren.
Indholdsfortegnelse
- Stempel forbrændingsmotor
- Motorer med ekstern forbrænding og retlinet stempelbevægelse
- Motorer med forbrænding og roterende bevægelse af stemplet
- Motorer med forbrænding og retlinet stempelbevægelse
- Frem- og tilbagegående forbrændingsmotor og dens konstruktion
- Enkeltakslede motorer
- Flerakslede motorer
- Inddeling af stempelforbrændingsmotorer efter distributionstype
- Grundlæggende parametre for en stempelforbrændingsmotor
Stempel forbrændingsmotor
1. Ifølge det sted, hvor forbrændingen finder sted:
- En forbrændingsmotor (f.eks. en benzin eller diesel motor)
- En ekstern forbrændingsmotor (f.eks. en Stirling motor)
2. En motor med en intermitterende driftscyklus, enten:
3. I henhold til stemplets bevægelse:
- Motor med frem- og tilbagegående stempelbevægelse
- Motor med roterende stempelbevægelse (Wankel-motor)
For at kvalificere en motor som en frem- og tilbagegående forbrændingsmotor skal den dog opfylde mindst én betingelse fra hvert af disse tre punkter. I øjeblikket er den mest udbredte type stempelforbrændingsmotor firetakts- og totaktsmotor med intern forbrænding og retlinet frem- og tilbagegående bevægelse.
Andre typer stempelforbrændingsmotorer bruges ikke længere eller bruges kun minimalt.
Motorer med ekstern forbrænding og retlinet stempelbevægelse
Denne type motor er den mindst anvendte blandt stempelforbrændingsmotorer. Stirling-motor bruger varme fra en ekstern kilde til at skabe energi til arbejdscyklussen.
Stirling-motor: Hvad er dens fordele?
Stirling-motoren bruger kemisk energi fra afbrænding af brændstof til at opvarme et isoleret arbejdsstof, som udfører arbejde i motoren. Forbrænding sker altid uden for motoren, og det isolerede arbejdsstof er ofte gas.
Motorer med forbrænding og roterende bevægelse af stemplet
Denne kategori omfatter Wankel-motoren, nogle gange kaldet en roterende motor. Det er en forbrændingsmotor med et roterende stempel, der omdanner tryk til roterende bevægelse. I modsætning til en klassisk stempelforbrændingsmotor roterer alle dele af en Wankel-motor i én retning.
Wankelmotor: Hvordan fungerer det, og hvad er dets fordele?
Firetaktscyklussen: indsugning, kompression, forbrænding og udstødning sker mellem det ovale indvendige hus og det trekantede roterende stempel.
Stemplerne roterer rundt om en aksel, kaldet den excentriske aksel, og passerer gennem midten af rotoren. Et stort tandhjul giver stemplets cirkulære bevægelse med indvendige tænder, placeret i midten af rotoren (stemplet). Et lille gear, der går i indgreb med rotorgearet, er stift fastgjort til akslen.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
På de steder, hvor det roterende stempel møder den indvendige skal af motordækslet, sikrer en tætning, at der skabes tre isolerede mellemrum mellem rotoren og skallen. Når stemplet roterer, bevæger disse rum sig i rotationsretningen og øges og falder i volumen.
Motorer med forbrænding og retlinet stempelbevægelse:
Stempel-forbrændingsmotoren med forbrænding og frem- og tilbagegående bevægelse af stemplet hører til de mest udbredte motorer, der bruges til at drive biler, motorcykler, skibe og små fly.
Forbrændingsmotor: Hvordan fungerer det?
Det er derfor den mest talrige repræsentant, ikke kun for stempelforbrændingsmotorer, men også for alle andre forbrændingsmotorer.
Vi kan inkludere disse motorer i kategorien:
- To-takts benzinmotorer (disse er små motorer, der hovedsageligt bruges til at drive motorcykler)
- To-takts dieselmotorer (disse er motorer, der oftest bruges i industrien, såsom backup generatorer til produktion af elektricitet)
- Fire- takts benzinmotorer (disse er motorer af forskellig volumen, som oftest bruges til at køre biler)
- Firetakts dieselmotorer (disse er motorer af forskellig volumen, som oftest bruges til at køre biler, busser, varebiler eller lastbiler og andre tunge maskiner)
Konceptet for denne motor i en nøddeskal:
En stempel-forbrændingsmotor med intern forbrænding omdanner kemisk energi til mekanisk energi ved at brænde blandingen. Efter antændelse af blandingen i forbrændingskammeret, som skal være perfekt forseglet, skabes der et stort tryk, som virker på motorens stempel og flytter det.
Stemplets glidende bevægelse overføres gennem plejlstangen til krumtapakslen og bliver dermed til en roterende, takket være hvilken føreren af en bil eller anden maskine er sikret.
En arbejdscyklus af motoren består af følgende faser:
- Indtag - fasen med at fylde cylinderen med en frisk ladning
- Kompression - fasen med at komprimere blandingen
- Forbrænding - forbrændingsfasen, hvor omdannelsen finder sted termisk energi til mekanisk arbejde
- Udstødning - fasen med at skubbe udstødningsgasser ud af cylinderen
Frem- og tilbagegående forbrændingsmotor og dens konstruktion:
Frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer med retlinet stempel-bevægelse og intern forbrænding kan opdeles i flere grupper i henhold til flere designtræk, nemlig:
Ifølge kølemetoden:
Vi opdeler stempelforbrændingsmotorer efter antallet og arrangementet af cylindre og krumtapaksler i:
Enkeltakslede motorer:
En enkeltakslet motor er en stempelforbrændingsmotor udstyret med kun én krumtapaksel. Denne motortype er den hyppigst repræsenterede i konstruktionen af stempelforbrændingsmotorer.
Gruppen af enkelt-akslede motorer inkluderer:
- Enkeltcylindrede motorer
- Rækkemotorer - henholdsvis enkeltrækkede, som har alle cylindre i én række
- Dobbeltrækkede motorer - V-motorer med V-formede cylindre, motorer med A-cylindre eller VR-motorer
- Tre-rækkede motorer - W-motorer
- Blæsermotorer
- Fire-rækkede motorer - X-motorer
- Radiale motorer - med cylindre placeret rundt om krumtapakslen
- Multi-radiale motorer - to-, tre-, firecylindrede radialmotorer og så videre
Ifølge antallet af cylindre tilhører nogle af de ovennævnte typer gruppen af flade motorer.
Flerakslede motorer:
En flerakslet motor er en stempelforbrændingsmotor udstyret med flere krumtapaksler. Ifølge antallet af aksler kaldes flerakslede motorer to-akslet, tre-akslet og så videre.
Krumtapaksel: Hvad er det til, og hvilke kræfter skal det modstå?
Flerakslet konstruktion af motoren muliggør realisering af enkelt-stempel-, to-stempel- og multi-stempel motorer.
Denne gruppe omfatter:
- Motorer med modsat roterende stempler
- Motorer med parallelle cylindre - U-motorer
- Trekantet motor
- Y-motorer
- Firkantet motor
- H-motorer
Ifølge antallet af cylindre tilhører nogle af de ovennævnte typer gruppen af flade motorer.
Inddeling af stempelforbrændingsmotorer efter distributionstype:
- Motor med kanalfordeling
- Motor med glidefordeling
- Motor med ventilfordeling:
- Ventilfordeling F - med en ventil på siden af cylinderen med den anden i hovedet (forældet design)
- Ventilfordeling SV (sideventil) - med en ventil på siden af cylinderen (forældet design)
- Ventilfordeling OHV (overliggende ventil) - med ventiler i topstykket
- OHC ventiltog (overliggende knastaksel) - med ventiler og en knastaksel i topstykket
- DOHC eller 2xOHC ventiltog - med to knastaksler i topstykket
- Motor med kombineret fordeling - en kanal, udløbet ved en ventil håndterer normalt blandingens indløb.
De karakteristiske parametre for en frem- og tilbagegående forbrændingsmotor med frem- og tilbagegående stempelbevægelse er:
- Slag - afstanden mellem nederste og øverste midten af stemplet
- Slagvolumen - forskellen i forbrændingskammerets volumener mellem bunden og øverste midte af stemplet i cm3
- Kompressionens volumen rum - det volumen, der er tilbage i cylinderen i cm3, når stemplet er i det øverste dødpunkt
- Kompressionsforhold - forholdet mellem cylinderens volumen, når stemplet er i det nederste dødpunkt, og volumen, når stemplet er i øverste dødpunkt
Grundlæggende parametre for en stempelforbrændingsmotor:
De grundlæggende tekniske parametre for en stempelforbrændingsmotor inkluderer kraft og drejningsmoment. Bilens maksimale hastighed og acceleration afhænger af disse parametre, brændstofforbrug eller evnen til at klatre op ad bakker.
Motoreffekt er angivet i kilowatt (kW) og hestekræfter (PS, HK, ks). Momentenheden er Newtonmeter (Nm) eller pund pr. fod (ft-lbs).