Motorul diesel foloseste ciclul diesel (denumit dupa Dr. Rudolf Diesel).Motoarele diesel au cea mai mare eficienta termica,din cauza coeficientului de compresie.
Motoarele diesel sunt fabricate in versiuni de doi timpi si patru timpi.Ele au fost folosite mai demult pentru inlocuirea mai eficienta a motoarelor cu aburi stationare.De la inceputul anilor 1910 ele au fost folosite pentru propulsarea vapoarelor si a submarinelor.Apoi a urmat folosirea or in locomotive,camioane mari,si centrale electrice.Incepand din anii 1930 s-a raspandit folosirea lor si in automobile.In 2007,aproximativ 50% din masinile noi vandute in Europa sunt cu motor diesel.
Istorie
Rudolf Diesel,de
nationalitate germana,s-a nascut in anul1858 in paris,unde parintii lui
erau imigranti Bavarezi.Educatia a primit-o la Munich Politechnic.Dupa
absolvire s-a angajat ca si inginer frigotehnic,insa i-a placut foarte
mult proiectarea de motoare.Diesel a proiectat multe motoare
termice,inclusiv un motor cu aer,propulsat cu ajutorul caldurii
soarelui.In anul 1893,a publicat un articol despre un motor care are
combustia in interiorul cilindrului-motorul cu combustie interna.In 1894
a aplicat pentru patentarea unei noi inventii,motorul diesel.Motorul
lui a fost primul care a dovedit faptul ca combustibilul se poate
aprinde si fara scanteie.El a pus in functiune primul motor reusit in
anul 1897.In 1898,Diesel a primit patentul "U.S. Patent 608,845" pentru "motorul cu combustie interna".
Desi cel mai cunoscut este pentru inventia motorului termic cu aprindere prin compresie (motorul diesel) care ii poarta si numele,Rudolf Diesel a fost de asemenea un inginer termic apreciat,si un teoretician social.Inventiile lui Diesel au trei lucruri comune:
- au la baza transferul de energie termica prin intermediul legilor si proceselor fizice;
- implica un design mecanic deosibit si creativ;
- si au fost motivate in special de conceptul inventatorului asupra nevoilor sociale;
In data de 10 August,in Augsburg,Primul model al lui Rudolf Diesel,un cilindru de fier cu lungimea de 3 metri,cu un volant la baza,a functionat pentru prima data folosind compresia pentru a aprinde combustibilul.A| mai durat inca 2 ani pana Diesel a imbunatatind motorul,iar in 1896 a facut demonstratie cu un alt model,care avea eficienta de 75%,fata de cele 10% la motorul cu aburi.
In 1898,Diesel a devenit milionar.Motoarele lui au fost folosite pentru propulsarea centralelor electrice,pentru pomparea apei,masini,camioane,si nave maritime.La scurt timp dupa,au inceput sa fie folosite in industria miniera,extractia de petrol,fabrici,si in transportul maritim transoceanic.
Motoarele diesel folosesc injectia directa--motorina este injectata direct in camera de combustie.
Injectorul unui motor diesel este una din cele mai complexe piese al motorului si a fost subiectul multor experimente.
Injectorul trebuie sa reziste temperaturii si presiunii inalte din cilindru,dar in acelasi timp sa furnizeze combustibilul intr-o cantitate si atomizare potrivita.
Distribuirea uniforma a combustibilului in camera de combustie poate fi de asemenea o problema,asa ca unele motoare folosesc valve speciale de inductie,camere de pre-combustie,sau alte dispozitive pentru a distribui aerul in cilindru.
Motoarele diesel contin de obiciei bujii incandescente.Cand motorul este rece,procesul de compresie s-ar putea sa nu poata ridica temperatura aerului indeajuns pentru a aprinde motorina.Aceasta bujie este de fapt un fir electric care se incalzeste cand trece curent prin el,care incalzeste camera de combustie cand motorul este rece,pentru a putea avea loc combustia.
Insa in motorul modern totul este controlat de calculator,care colaboreaza cu o multime de senzori,care masoara tot,de la turatia motorului,temperatura motorului,temperatura uleiului,si chiar pozitia pistoanelor.
Bujiile sunt mai rar folosite in motorul modern,mai ales in cele mari.
Calculatorul sesizeaza temperatura ambienta,si intarzie injectia de motorina cu fractiuni de secunda in cazul in care este mai frig afara.Astfel aerul din cilindru este comprimat mai mult,rezultand o temperatura mai mare in cilindru.
Motoarele mai mici care nu au asemenea controale avansate de computer mai folosesc bujia incandescenta pentru a rezolva problema pornirii "la rece".
Cum functioneaza Motorul Diesel
Teoretic,motoarele diesel si cele pe benzina sunt aproape identice.Ambele sunt motoare cu combustie interna,proiectate sa transforme energia chimica din combustibil in energie mecanica.Aceasta energie mecanica misca pistonul in sus si jos in cilindru.Pistoanele sunt conectate la arborele cotit,si miscarea sus-jos al pistoanelor,numita si miscare lineara,creeaza miscarea rotativa necesara pentru a roti rotiile masinii.
Ambele tipuri de motoare convertesc combustibilul in energie printr-o serie de explozii sau combustii.
Diferenta majora dintre aceste motoare este modul in care se produce combustia.
In motorul pe benzina combustibilul este amestecat cu aer,comprimat de piston,si este aprins de o scanteie generata de bujie.
In motorul diesel in schimb mai intai aerul este comprimat,iar dupa aceea este injectat combustibilul.Din cauza ca aerul se incalzeste cand este comprimat,combustibilul se aprinde.
Motorul diesel foloseste ciclul de patru timpi ,ca si motorul pe benzina.
Cei patru timpi sunt:
- Admisia:Valva de admisie se deschide,lasand aerul sa intre in cilindru si miscand pistonul in jos
- Compresia:Pistonul se misca in sus,comprimand aerul
- Combustia:Cum pistonul ajunge in partea de sus,combustibilul este introdus exact in momentul oportun si aprins,fortand pistonul in jos
- Evacuarea:Pistonul se misca in sus,fortand gazele care au rezultat din combustie sa iasa prin supapa de avacuare
Tineti minte ca motorul diesel nu aprinde motorina prin scanteie,acesta este aprins de aerul fierbinte rezultat din compresie.De asemenea,combustibilul este injectat direct in camera de combustie(injectie directa).
Motorul Otto
- Motorul cu ardere interna in 4 timpi transformă energia chimică a combustibilului în energie termică (prin ardere, în interiorul camerei de ardere a motorului) si apoi în energie mecanică, prin deplasarea unui piston. Explozia gazelor în camera de ardere aplică o presiune pistonului, care se va deplasa împingand tija (biela) care la randul ei invarte arborele cotit. Mecanismul de transmitere a miscării pistonului la arborele cotit poartă numele de mecanism bielă-manivelă.
- 1
Scurt istoric al motorului cu ardere interna pe benzina- 1877 - a fost inventat motorul in 4 timpi
Nikolaus August Otto s-a născut în anul 1832 în localitatea Holzhasen din Germania.
A absolvit cursurile politehnice, obţinând diploma de inginer.
În 1867, împreună cu inginerul Eugen Langen (1833-1895), Otto a construit un motor termic cu ardere internă, cu piston în patru timpi, care folosea combustibil gazos.
În anul 1878, Nikolaus Otto, a pus la punct un motor în 4 timpi alimentat cu combustibil lichid (benzină) cu un randament de 22%. O contribuţie însemnată la perfecţionarea motorului cu ardere internă, cu aprindere prin scânteie electrică, au adus-o inventatorii germani Karl Benz şi Gottlieb Daimler, care au realizat primele automobile acţionate cu astfel de motoare.
Nikolaus August Otto a murit în anul 1891, la Koln.
- 2Componentele motorului OTTO
Figura din stânga prezintă principalele părţi componente ale unui motor cu adere internă, în 4 timpi, cu aprindere prin scânteie:
Cilindrul- Reprezintă componenta în care culisează pistonul. Motorul descris aici are un singur cilindru, dar majoritatea motoarelor au mai mulţi cilindrii (4, 6 sau 8).
Pistonul- Este o piesă din mecanismul bielă-manivelă, confecţionat din aliaj de aluminiu, turnat, având formă cilindrică, care culisează în cilindru.
Segmenţii- Sunt inele elastice, montate pe piston în canale executate pe suprafaţa cilindrică exterioară a pistonului, care au următoarele roluri:
- de a proteja ceilalţi segmenţi în momentul exploziei (segment de foc)
- de etanşare a jocului dintre cilindru şi piston
- de ungere şi radere (raclare) a uleiului depus pe peretele interior a cilindrului.
Supape- Au rolul de a deschide şi închide orificiile prin care se realizează admisia combustibilului în cilindru şi evacuare gazelor arse. Supele execută o mişcare de translaţie, fiind comandate de camele de pe axul cu came (ca în animaţia alăturată, unde axul cu came are culoarea verde)
Camera de ardere- Reprezintă locul unde are loc compresia şi arderea amestecului de aer cu combustibil. Camera de ardere îşi schimbă volumul odată cu mişcarea pistonului. Capacitatea camerei de ardere oferă de obicei o idee asupra puterii motorului.
Biela- Este de forma unei tije sau a unei bare. Face legătura dintre piston şi arborele cotit. Ea este legată articulat la ambele capete de piston şi respectiv braţul arborelui cotit, astfel încât, împreună cu arborele cotit, transformă mişcarea alternativă de translaţie a pistonului în mişcarea de rotaţie a arborelui cotit.
Arborele cotit- El este cel care, împreună cu biela, transformă mişcarea de translaţie care vine de la piston, într-o mişcare circulară. - Timpii de functionare ai motorului OTTO in 4 timpi
Timpul 1- AbsorbţiaTimpii de funcţionare ai unui motor cu ardere internă şi aprindere prin scânteie sunt:
1- Absorbţia
2- Compresia
3- Aprinderea
4- Evacuarea
În timpul 1 se deschide supapa de admisie, iar în timp ce pistonul se deplasează înspre punctul mort inferior, în cilindru este absorbit amestecul de vapori de benzină şi aer (realizat în carburator) datorită depresiunii formate.
Timpul 2- Compresia
După ce pistonul a ajuns în punctul mort inferior, supapa de admisie se închide. Supapa de evacuare este şi ea închisă. În deplasarea pistonului înspre punctul mort superior, acesta comprimă amestecul din cilindru până la o rată de 9:1.
Timpul 3-Aprinderea
La sfârşitul compresiei, când pistonul a ajuns la punctul mort superior şi ambele supape sunt închise, se produce o scânteie electrică între electrozii bujiei. Scânteia aprinde amestecul carburant care începe să ardă progresiv. Temperatura rezultată este de circa 2000°C şi presiunea de aproximativ 25 atm. Gazele produc o forţă mare de apăsare asupra pistonului împingâdu-l spre punctul mort inferior. Pe măsură ce pistonul coboară, gazele se destind - are loc detenta. Acum este singurul moment când se produce lucru mecanic.
Timpul 4- Evacuarea
Supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă, permiţând gazelor arse din cilindru să fie împinse afară din cilindru de pistonul care se deplasează de la punctul mort inferior spre punctul mort superior.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu