Motor cu combustie interna

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Modelul motorului Barsanti-Matteucci la observatorul Ximenian din Florența

Motorul cu ardere internă (MCI) sau motorul cu ardere internă necorespunzător este o mașină motrice pentru a converti energia termică , posedată de un flux gazos aer - combustibil , în lucrări mecanice puse la dispoziția arborelui cotit și utilizate pentru mișcare sau transformate în curent electric cu generator electric.

Conversia are loc în camera de ardere , unde gazele arse generează presiune ridicată și cresc volumul astfel încât împing pistonul în jos, iar pistonul, la rândul său, rotește arborele cotit și transmite lucrarea către arborele motor. Amestecul constă dintr-un combustibil (pot fi benzină , motorină , kerosen , GPL , gaz natural , alcool ), în timp ce oxigenul din aer funcționează ca un combustibil . Tipul de combustibil determină caracteristicile motorului și, prin urmare, aplicarea acestuia în diferite domenii.

Istorie

Motor cu ardere internă Barsanti și Matteucci, 1854 (reproducere înainte de 1962, Muzeul Național de Știință și Tehnologie Leonardo da Vinci , Milano). A fost primul exemplu de motor cu ardere internă utilizat pentru acționarea mașinilor-unelte.
Schema unui motor cu piston

Invenția datează de la Lucchesi Eugenio Barsanti și Felice Matteucci , în 1853 au detaliat funcționarea și construcția în documente și brevete depuse în diferite țări europene, cum ar fi Marea Britanie , Franța, Italia și Germania [1] .

În primele prototipuri lipsea faza de compresie , adică faza de admisie s-a încheiat prematur cu închiderea supapei de admisie înainte ca pistonul să atingă jumătatea cursei, după care scânteia a tras și arderea a împins pistonul pentru cursa rămasă, profitând apoi de reducerea presiunii pentru ao face să crească și acest ciclu a fost foarte ineficient.

Primele aplicații practice ale motoarelor cu ardere internă au fost ca motoare exterioare marine. Acest lucru se datorează faptului că principalul impediment în calea aplicării practice a motorului cu ardere internă la vehiculele terestre a fost faptul că, spre deosebire de motorul cu abur , acesta nu putea porni de la un punct mort. Motoarele marine nu sunt afectate de această problemă, deoarece elicele sunt libere de un moment semnificativ de inerție . După ani de experiență, abia în 1899 au apărut ambreiaje capabile să pornească un vehicul terestru din staționare fără a fi nevoie să-l împingă manual: acest lucru a dat adevăratul impuls dezvoltării mașinii .

Clasificare

Secțiunea unui motor Wankel

pe baza tipului, motoarele cu ardere internă sunt împărțite:

Motoarele cu piston în funcție de tipul ciclului termodinamic:

sau pe baza modului în care ciclul este împărțit pe mișcarea alternativă în motoare:

Motorul alternativ volumetric în patru timpi este motorul care furnizează energie mecanică aproape tuturor mijloacelor de transport rutier (cu excepția anumitor motociclete cu doi timpi, dar și a bărcilor cu motor (excluzând navele cu două timpi supraalimentate) și unor trenuri Este uneori folosit pe un avion cu elice mici și pentru a produce electricitate de joasă tensiune.

Principiile de funcționare

Motor termic controlat prin aprindere, cu toate sistemele la vedere

Motoarele cu ardere internă se bazează pe reacția chimică exotermă a combustiei : reacția unui combustibil cu un combustibil , de obicei aer. Vezi și stoichiometrie . În unele motoare, a fost introdus un nou tip de sistem care a îmbunătățit semnificativ consumul de combustibil, numit Lean Burn (combustie slabă), care a constat în injectarea aerului de înaltă presiune direct în camera de ardere pentru a optimiza explozia amestecului.

Motoarele cu ardere internă constau din diferite sisteme (instalații) care permit funcționarea lor, cum ar fi:

Combustibilii cei mai utilizați astăzi sunt compuși din hidrocarburi și sunt derivați din petrol . Recent au fost dezvoltate prototipuri care pot folosi și hidrogen (atât gazos, cât și lichid). Majoritatea motoarelor cu ardere internă proiectate să funcționeze pe benzină pot arde, de asemenea, metan sau GPL fără alte modificări decât cele necesare sistemului de alimentare cu combustibil.

Acestea sunt clasificate în funcție de sistemul de aprindere utilizat pentru a provoca arderea în:

  • Motoare cu aprindere pozitivă : În motoarele cu aprindere pozitivă, aprinderea este de obicei controlată de o scânteie de înaltă tensiune care trage în amestecul de aer-combustibil din interiorul cilindrului. Scânteia este produsă printr-un sistem de aprindere . În plus, pentru pornirea motorului în condiții de temperatură externă relativ scăzută și a motorului în sine, se utilizează un sistem pentru a asigura o pornire mai ușoară, numită sufocator .
  • motoare cu aprindere prin compresie : la motoarele cu aprindere prin compresie (numite și motoare diesel ) combustibilul este injectat în aerul comprimat în cilindrii motorului și arderea are loc spontan, datorită termopresorului favorabil condițiile de ardere.

Energia produselor de ardere , gazele de ardere , este mai mare decât energia inițială a aerului și a combustibilului (care avea o energie chimică mai mare) și se manifestă printr-o temperatură și o presiune ridicate care sunt transformate în lucru mecanic de către motor. La motoarele cu piston, presiunea gazelor de ardere este cea care împinge pistoanele în cilindrii motorului.

Odată recuperată energia, gazele de ardere sunt eliminate prin una sau două supape de evacuare. În motoarele cu ardere internă actuale, după ce au fost expulzate din cilindru, gazele de eșapament trec printr-o turbină cu gaz care recuperează energia reziduală a produselor de ardere, pentru a putea opera un compresor centrifugal (cu cheie pe același arbore al turbinei ), care comprimă aerul de ardere (supraîncărcarea cu ajutorul unui turbocompresor acționat de gazele de eșapament). La sfârșitul acestei faze, pistonul revine în poziția de centru mort superior (pms). Toată căldura care nu este transformată în lucru trebuie eliminată din motor printr-un sistem de răcire cu aer sau lichid.

Putere

Decupat al unui turboreactor General Electric J85-GE-17A

Puterea reală sau puterea mecanică a unui motor este puterea disponibilă pe arborele cotit considerată toate dispersiile. Una dintre formulele sale este „puterea termică” exprimată prin formula:

Unde variabilele formulei reprezintă:

este densitatea aerului, aproximativ egală, dar întotdeauna mai mică decât cea atmosferică la motoarele aspirate, mai mare la motoarele supraalimentate (în general cu 20-30%)
V este deplasarea
este nuanta termica
este indicele de aer (mai mare decât unul pentru amestecurile slabe, mai mic pentru amestecurile de grăsime)
uneori, de asemenea, a spus este coeficientul de umplere.
este eficiența în camera de ardere
este randamentul ideal
este randamentul indicat
este eficiența mecanică
n este viteza de rotație a arborelui cotit, exprimată ca număr de rotații pe secundă.
este numărul de curse ale motorului (2-4)

Notă

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 22633 · LCCN (RO) sh85067314 · GND (DE) 4062661-1 · BNF (FR) cb11932534n (data)