Motor în patru timpi
Motorul în patru timpi este cel mai cunoscut motor termic din lume, utilizat în mod obișnuit la mașini ; există diferite tipuri, capabile să ardă multe tipuri de combustibili fosili sau naturali, precum benzină , motorină , metan , GPL , metanol , E85 și E95 .
Introducere
Acest tip de motor, precum și în mașini, este răspândit pe motociclete și mai recent pe multe modele de scutere , dar mai ales în camioanele cu tonaj redus sau chiar în mașinile de tuns iarba.
Termenul „patru timpi” derivă din faptul că arderea are loc în patru etape succesive , cu unele diferențe între motorul cu aprindere pozitivă și motorul cu aprindere prin compresie :
- Aspirație : există introducerea aerului sau a unui amestec de aer-combustibil în cilindru;
- Compresie : amestecul aer-combustibil este comprimat volumetic, în general în această fază începe arderea;
- Expansiune : există expansiunea volumetrică a gazelor arse, în general în primele faze de expansiune are loc sfârșitul arderii;
- Eșapament : gazele de ardere sunt expulzate din motor.
Istorie
Dându-și seama de posibilitatea de a obține muncă dintr-un amestec chimic , Eugenio Barsanti , profesor de fizică , a construit și a prezentat elevilor săi un dispozitiv rudimentar prin care, dacă un amestec este intrus și se aprinde o scânteie, el transformă explozia în forță de muncă. Perfecționând-o, a construit împreună cu ing. Felice Matteucci un motor monocilindric cu piston vertical. Mai târziu, în 1861, inginerul german Nikolaus August Otto a experimentat primul său motor pe gaz în 4 timpi pe care a trebuit să îl abandoneze din cauza dificultăților tehnologice. În 1867 însuși Otto și compatriotul său Langen au conceput un motor pe gaz în 4 timpi, cu aprinderea amestecului comprimat, prezentat anul următor la Paris. Marea intuiție a lui Otto a constat în a face scânteia să aprindă mai degrabă cu un amestec comprimat decât cu un singur aspirat, sporind astfel eficiența motorului.
Funcționarea / fazele ciclului
1 = PMS
2 = IMM-uri
A = Aspiratie;
B = compresie;
C = Extindere;
D = Descărcare;
Ciclul termodinamic al motorului în patru timpi, așa cum se știe, se dezvoltă complet în două rotații ale arborelui cotit, acest lucru se datorează faptului că pistonul îndeplinește o funcție dublă, așa cum se explică mai bine mai jos.
Aspiraţie
La motoarele cu aprindere prin scânteie, supapele de admisie sunt deschise pentru a permite intrarea încărcăturii, care la motoarele cu injecție directă este doar combustie (de obicei aer), în timp ce pentru motoarele cu injecție indirectă sau carburatoare constă în amestecul preformat de combustibil-combustibil. Pistonul coboară de la punctul mort superior (TDC) la punctul mort inferior (PMI): în timpul acestei călătorii biela face 1 cursă și manivela se rotește cu 180 ° . Coborând, cei doi creează o depresiune puternică în camera de ardere, datorită căreia, împreună cu injecția de combustibil de către un injector, camera se umple cu cantitatea de combustibil calculată de unitatea de comandă electronică pe baza presiunii pe pedala de accelerație. .
Pentru motoarele diesel există doar admisie de aer și injecție directă .
Comprimare
Supapele de admisie se închid și pistonul se ridică de la PMI la TDC , comprimând sarcina în camera de ardere .
La motoarele diesel , aerul este comprimat, iar presiunile atinse la sfârșitul acestei faze sunt mai mari decât cele ale motoarelor cu aprindere pozitivă . Temperatura ridicată aprinde combustibilul injectat la sfârșitul fazei de compresie.
 |
| 2. Compresie |
Aprindere și dilatare
Pe măsură ce pistonul crește, acesta comprimă aerul din interiorul cilindrului: odată ajuns la sfârșitul cursei sale, bujia aprinde amestecul producând expansiunea amestecului care, acum detonat, împinge pistonul în jos.
 |  |
| 3.1 Combustie | 3.2 Extindere |
Motoare cu aprindere pozitivă
La motoarele cu aprindere prin scânteie, arderea are loc datorită aprinderii generate de scânteia care lovește între electrozii uneia sau mai multor bujii. Scânteia se declanșează la momentul dorit (datorită semnalului senzorului de fază) după comprimare și chiar înainte de atingerea TDC. Este important să subliniem că în această fază în interiorul camerei de ardere nu există deflagrație , ci combustie . Arderea continuă foarte rapid și trebuie finalizată fără a da naștere unei explozii (care ar provoca așa-numita lovitură în cap ), deoarece în acest caz tensiunile, depășind cu mult parametrii de proiectare, ar duce rapid la ruperea mecanică . Această fază este singura fază „activă” a întregului ciclu, deoarece este singura fază în care se produce o muncă utilă (pistonul este împins spre PMI de energia produsă de combustie). Celelalte trei faze sunt numite „pasive”. Energia necesară în aceste faze este furnizată de volant, care stochează o parte din energia produsă în faza activă sub formă de energie cinetică și apoi o returnează în celelalte trei faze.
Motoare cu aprindere prin compresie
La motoarele cu aprindere prin compresie ( diesel ), arderea combustibilului injectat la sfârșitul fazei de compresie are loc datorită atingerii temperaturii de autoaprindere a combustibilului, această creștere a temperaturii este o consecință a creșterii puternice a presiunii generate de compresie. Arderea generează o creștere ridicată a entalpiei , fluidul motorului utilizează „conținutul său de entalpie” pentru a efectua lucrările de expansiune împingând pistonul până la PMI.
Descarc
Supapa de evacuare se deschide înainte ca pistonul să ajungă la PMI, această fază se numește „ Eșapament liber ” , când coboară la PMI se ridică din nou datorită mișcării celorlalte pistoane sau prin efectul maselor volantului în motoare cu cilindru „ Eșapament forțat ” , expulzând gazele cauzate de ardere prin deschiderea supapelor de evacuare , care evacuează gazul ars din cilindru, pregătindu-l pentru un nou ciclu, în timp ce reziduurile de ardere sunt introduse în colectorul de evacuare , conectat la sistemul de evacuare, alcătuit din convertorul catalitic , de la amortizorul de zgomot și, în unele cazuri, ca la motorul diesel , de asemenea, de lafiltrul activ de particule , filtrând gazele și evacuându-le în aer. Dimensiunile acestor din urmă componente sunt proporționale cu cilindrata motorului.
Precauții
La motoarele în patru timpi există câteva trucuri pentru a îmbunătăți funcționalitatea diferitelor faze și eficiența generală a motorului:
- Trecerea supapelor : la trecerea de la evacuare la faza de admisie, această tehnică face posibilă exploatarea inerției gazelor expulzate pentru a facilita admisia gazelor proaspete în cilindru.
- Întârziere admisie: este o tehnică care constă în a face supapele de admisie să se închidă târziu, care în loc să se închidă când pistonul ajunge la PMI, se închide când pistonul crește; acest lucru este necesar pentru a îmbunătăți umplerea, deoarece gazele proaspete au o inerție care împiedică umplerea ideală.
- Eșapament anticipat: este o tehnică care constă în deschiderea anticipată a supapelor de eșapament, unde deschiderea supapelor are loc înainte ca pistonul să ajungă la PMI, acest lucru este necesar pentru a evita ca în caz contrar pistonul să irosească prea multă energie pentru a expulza aceste gaze .
- Sistem variabil de sincronizare a supapei : sistem care permite adaptarea acționării supapei mai mult sau mai puțin marcat pentru a extinde intervalul optim de funcționare a motorului.
- Supapă de administrare : această supapă este guvernată de un motor electric, comandat la rândul său de o unitate de control ; această soluție este adoptată deoarece distribuția fazelor are limite de operabilitate, unde valorile de setare sunt optime pentru o anumită situație de operare. Poate fi de două tipuri:
- La admisie, cu această supapă este posibilă reducerea rezistenței la admisie și astfel optimizarea umplerii cilindrului în diverse situații, compensând întârzierea în închidere și evitând fenomenele de reflux de aer, totul în avantajul eficienței.
- La evacuare, cu această supapă este posibil să se reducă rezistența la evacuare și, prin urmare, efectul avansului evacuării, limitând pierderile de presiune la deschiderea acesteia și pierderile de aer din evacuare, îmbunătățind astfel eficiența.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre motorul în patru timpi
linkuri externe
- Motor în 4 timpi , pe negusweb.it .
