Cum functioneaza un motor de masina ?

Ghid de functionare al unui motor de masina

Se numeste motor cu combustie interna orice dispozitiv care obtine energie mecanica direct din energie chimica prin arderea unui combustibil intr-o camera de combustie care este parte integranta a motorului (spre deosebire de motoarele cu ardere externa unde arderea are loc in afara motorului.).

Exista de fapt patru tipuri de baza de motoare cu ardere interna dupa cum urmeaza: motorul Otto,motorul Diesel, motorul cu turbina pe gaz si motorul rotativ.

Partile esentiale ale unui motor Otto si Diesel coincid. Camera de ardere este formata dintr-un cilindru inchis la un capat si un piston care aluneca de sus in jos. Printr-un sistem biela manivela pistonul este legat de un arbore cotit care transmite lucrul mecanic spre exterior (de obicei cu ajutorul unei cutii de viteze). Rolul arborelui cotit este acela de a transforma miscarea de “du-te vino” a pistonului in miscare de rotatie.

Un motor poate avea de la unu pana la 28 de cilindri (pistoane) care pot fi asezate asa zis in linie sau in V. Sistemul de alimentare cu combustibil consta dintr-un rezervor o pompa si un sistem pentru vaporizarea combustibilului care l-a motorul Otto poate fi carburator sau la masinile de constructie recenta sisteme de injectie. Aceste sisteme de injectie sunt gestionate electronic iar eficienta lor a facut ca ele sa fie folosite pe majoritatea automobilelor

Aerul din ametecul carburant precum si gazele evacuate sunt gestionate de supape actionate mecanic de un ax cu came.

La toate motoarele este necesar un sistem de aprindere a combustibilului care la motorul Otto este o bujie. Conform principiului al doilea al termodinamicii un motor trebuie sa cedeze caldura; in general acest lucru este realizat in doua moduri, prin evacuarea gazelor rezultate din arderea carburantului si prin folosirea unui radiator.

In timpul deplasarii unui vehicul echipat cu un motor cu ardere interna simpla deplasare genereaza un flux de aer rece suficient pentru a asigura mentinerea temperaturii motorului in limite acceptabile dar pentru ca motorul sa poata functiona si cand vehiculul sta, radiatorul este echipat cu unul sau mai multe ventilatoare. De asemenea se mai folosesc si sisteme de racire cu apa mai ales pentru barci.

Timpul 1:Admisie pistonul porneste de la capatul superior al cilindrului si in cilindru este aspirat amestecul de aer si benzina deoarece supapa de admisie este deschisa la sfarsitul acestui timp pistonul ajunge la capatul inferior si supapa de admisie este inchisa.

Timpul 2:Compresie adiabatica, amestecul se incalzeste pana cind pistonul ajunge la capatul superior.

Timpul 3:Ardere si destindere adiabatica; o descarcare electrica a bujiei aprinde amestecul carburant a carui ardere are loc rapid, ca o explozie. De aici provine si denumirea alternativa de motor cu explozie. Presiunea si temperatura in cilindru cresc brusc si pistonul este impins. Timpul 3 este timpul motor, in care se efectueaza lucru mecanic asupra pistonului. La sfarsitul acestui timp se deschide supapa de evacuare

Timpul 4: Evacuarea gazelor arse in atmosfera in atmosfera incepe printr-un proces de racire izocora, pana cand gazele ajung la presiunea atmosferica. Pistonul se ridica si gazele sunt evacuate supapa de evacuare fiind deschisa. La capatul ciclului supapa de evacuare se inchide supapa de admisie se deschide si incepe un nou ciclu.

Randamentul mecanic efectiv al unui motor Otto modern este de circa 20-25%

Motoarele diesel in 4 timpi sunt folosite la masini,locomotive,vapoare etc. Principala diferenta fata de un motor pe benzina in 4 timpi e faptul ca combustibilul e injectat in cilindru si nu intra in amestec cu aerul prin supapa de admisie.Iata ciclul de functionare al unui motor diesel in 4 timpi:

Timpul 1-Admisia

Prin deschiderea supapei de admisie, pistonul se duce in jos deplasandu-se de la punctul mort superior in punctul mort inferior si se introduce aer in cilindru.

Timpul 2-Compresia

Dupa inchiderea supapelor, pistonul incepe sa se deplaseze dinspre punctul mort inferior spre cel superior comprimand aerul din piston. La un anumit moment al compresiei, prin injector este introdus, in cilindru, combustibilul pulverizat.

Timpul 3-Arderea si detenta

Amestecul de aer cu vapori de motorina, comprimat intr-un timp foarte scurt, explodeaza, impingand pistonul din punctul mort superior in punctul mort inferior.

Timpul 4-Evacuarea

Supapa de evacuare se deschide, iar cea de admisie ramane inchisa si, prin deplasarea pistonului din punctul mort inferior in cel superior, sunt evacuate gazele arse din cilindru.

Pe durata timpilor 1, 2 si 4 miscarea este transmisa de la arborele cotit la piston, iar pe durata timpului 3, miscarea este transmisa de la piston la arborele cotit, fiind de fapt cea care genereaza functionarea motorului.

Pentru o mai buna intelegere a modului de functionare a motorului diesel (motor cu aprindere prin compresie) vom explica mai amanuntit fenomenele care se petrec pe durata timpilor 2 si 3.

Combustibilul, introdus prin injectare in cilindru, se autoaprinde venind in contact cu aerul, comprimat in prealabil in cilindrul motorului, datorita temperaturii inalte realizate prin comprimare.

Presiunea aerului comprimat este cuprinsa intre 30 si 60 at. si temperatura 500°C si 700°C, corespunzator unui raport volumetric de comprimare cuprins intre 12:1 si 22:1. Introducerea (pulverizarea) combustibilului in cilindru se face cu ajutorul injectorului.

Presiunea necesara pentru pulverizarea combustibilului se realizeaza cu o pompa de injectie. Randamentul total (efectiv) al motorului diesel este cuprins intre 0.28 si 0.40. Motoarele diesel se folosesc in centrale termoelectrice, pe nave, locomotive, autovehicule etc.

Mai jos aveti si o demonstratie 3D a functionarii unui motor de masina.