mikä on polttomoottori & miten se toimii?

mikä on polttomoottori?

polttomoottori (ICE) on lämpömoottori, jossa polttoaineen palaminen hapettimella (yleensä ilma) tapahtuu polttokammiossa, joka on olennainen osa työnesteen virtauspiiriä.

polttomoottorissa palamisen tuottamien korkean lämpötilan ja korkeapaineen kaasujen laajeneminen vaikuttaa suoraan joihinkin moottorin osiin. Voima kohdistuu tyypillisesti mäntiin, turbiinin lapoihin, roottoriin tai suuttimeen.

tämä voima liikuttaa komponenttia jonkin matkan päähän, muuntaa kemiallisen energian käyttökelpoiseksi liike-energiaksi ja sitä käytetään mihin tahansa moottoriin kiinnitettyyn moottoriin. Tämä korvaa ulkoisen polttomoottorin sovelluksissa, joissa moottorin painolla tai koolla on merkitystä.

termillä polttomoottori tarkoitetaan yleensä moottoria, jossa palaminen on jaksoittaista, kuten suositummissa neli-ja kaksitahtimoottoreissa sekä muunnelmissa, kuten kuusitahtimäntämoottorissa ja kiertävässä Wankelmoottorissa.

toinen polttomoottoriluokka käyttää jatkuvaa polttoa: kaasuturbiineja, suihkumoottoreita ja useimmat rakettimoottorit, joista jokainen on polttomoottori samalla periaatteella kuin aiemmin on kuvattu. Tuliaseet ovat myös polttomoottorin muoto, joskin ne ovat niin erikoistuneita, että niitä käsitellään yleensä omana luokkanaan.

sen sijaan ulkoisissa polttomoottoreissa, kuten höyry-tai Stirling-moottoreissa, energia luovutetaan työaineelle, joka ei koostu palamistuotteista, sekoittuu niihin tai saastuu niistä. Ulkoisten polttomoottoreiden käyttönesteitä ovat ilma, kuuma vesi, paineistettu vesi tai jopa kattilassa kuumennettava nestemäinen natrium.

Lue lisää: Mikä on ulkoinen polttomoottori?

ICEs käyttää yleensä energiatiheitä polttoaineita, kuten bensiiniä tai dieselpolttoainetta, fossiilisista polttoaineista valmistettuja nesteitä. Vaikka on olemassa monia kiinteitä sovelluksia, useimmat ICEs käytetään mobiilisovelluksissa ja ovat hallitseva virtalähde ajoneuvojen, kuten autojen, lentokoneiden ja veneiden.

Kuka keksi polttomoottorin?

Vuonna 1823 Samuel Brown patentoi ensimmäisen polttomoottorin, jota käytettiin teollisesti Yhdysvalloissa; yksi hänen moottoreistaan pumppasi vettä Croydonin kanavassa vuosina 1830-1836.

ensimmäisen kaupallisesti menestyneen polttomoottorin loi Étienne Lenoir vuoden 1860 tienoilla ja ensimmäisen nykyaikaisen polttomoottorin loi Nicolaus Otto vuonna 1876. Yhdysvaltalainen George Brayton keksi vuonna 1872 ensimmäisen kaupallisen nestekäyttöisen polttomoottorin.

Étienne Lenoir syntyi Mussy-la-Villessä vuonna 1822, joka oli tuolloin Luxemburgissa, mutta on nykyään osa Belgiaa. 1850-luvun alussa hän muutti Pariisiin, Ranskaan, jossa hän työskenteli insinöörinä ja kokeili sähköä.

vuonna 1860 hän patentoi kaasukäyttöisen yksisylinterisen polttomoottorin, jonka hän asensi kolmipyöräisiin vaunuihin. Vaikka se toimi kohtuullisen hyvin, se ei ollut polttoainetaloudellinen, piti paljon ääntä ja ylikuumeni usein. Moottori sammuisi kokonaan, jos sen jäähdyttämiseksi ei olisi vettä, ja kaasumaista polttoainetta varten tarvittaisiin säiliö.

vuonna 1863 hän rakensi kolmipyöräiset vaunut, jotka kulkivat bensiinillä. Pariisissa järjestetyssä mielenosoituksessa auto kulki 11 kilometrin matkan noin kolmessa tunnissa,mikä vastaa kolmen kilometrin tuntinopeutta.

ei liian kovaa ollenkaan! Mikä vaunuissa oli niin vaikuttavaa kuin hidas liikkuminen? Se, että sen voimanlähteenä oli moottori eikä hevonen tai muuli, teki siitä todellisen innovaation. Hänen moottorinsa menestyivät suhteellisen hyvin, sillä moottoreita rakennettiin yhteensä noin 500 kappaletta, mutta ne jättivät selvästi parantamisen varaa.

Lenoir sai Ranskan kansalaisuuden vuonna 1870 autettuaan ranskalaisia Ranskan-Preussin sodassa. Vuonna 1881 hän sai Légion d ’ honneur, Award for excellence, hänen ennakot telegraphy. Vaikka Lenoir käytännössä keksi auton, oli Lenoir myöhempinä vuosinaan rutiköyhä. Hän kuoli Ranskassa vuonna 1900.

miten polttomoottori toimii?

polttomoottorissa (ICE) polttoaineen syttyminen ja palaminen tapahtuu itse moottorin sisällä. Palaminen, joka tunnetaan myös nimellä polttaminen, on peruskemiallinen prosessi energian vapauttamiseksi polttoaine-ilma-seoksesta. Tämän jälkeen moottori muuntaa osan palamisen energiasta työksi.

moottori koostuu kiinteästä sylinteristä ja liikkuvasta männästä. Laajenevat palamiskaasut työntävät mäntää, joka vuorostaan pyörittää kampiakselia. Männän puristettua polttoaine-ilma-seosta kipinä sytyttää sen aiheuttaen palamisen. Palamiskaasujen laajeneminen työntää mäntää voimansiirron aikana.

Viime kädessä voimalaitteen hammaspyöräjärjestelmän kautta tämä liike ohjaa ajoneuvon pyöriä.

tuotannossa on tällä hetkellä kahdenlaisia polttomoottoreita: kipinäsytytteinen bensiinimoottori ja puristussytytteinen Dieselmoottori. Useimmat niistä ovat nelitahtisia, eli kierron suorittamiseen tarvitaan neljä männäniskua. Sykli käsittää neljä eri prosessia: imu -, puristus -, poltto-ja voimanosto sekä pakokaasu.

kipinäsytytteiset bensiini-ja puristussytytteiset dieselmoottorit eroavat toisistaan siinä, miten ne tuottavat ja sytyttävät polttoainetta. Kipinäsytytteisessä moottorissa polttoaine sekoitetaan ilmaan ja imetään sylinteriin imuprosessin aikana. Männän puristettua polttoaine-ilma-seosta kipinä sytyttää sen ja aiheuttaa palamisen.

palamiskaasujen laajeneminen työntää mäntää voimansiirron aikana. Dieselmoottorissa ilma vain vedetään moottoriin ja sitten puristetaan. Tämän jälkeen dieselmoottorit suihkuttavat sopivan määrän polttoainetta kuumaan paineilmaan, jolloin se syttyy palamaan.

polttomoottoreiden Sovellukset

polttomoottorit ovat laajimmin nykyisin käytössä olevia ja laajimmin käytettyjä sähköntuotantolaitteita. Esimerkkejä ovat bensiinimoottorit, dieselmoottorit, kaasuturbiinimoottorit ja rakettipropulsiojärjestelmät.

IC-moottorilla on monia sovelluksia, kuten,

• bensiinimoottorit: autoteollisuus, merenkulku, ilma-alukset
• kaasumoottorit: Teollisuusteho
• dieselmoottorit: autoteollisuus, rautatiet, teho, merenkulku
• kaasuturbiinit: teho, ilma-alukset, teollisuus, merenkulku

polttomoottoreiden luokitus

tuotannossa on tällä hetkellä kahdenlaisia polttomoottoreita: kipinäsytytteinen bensiinimoottori ja puristussytytteinen diesel moottori. Useimmat näistä ovat nelitahtisia syklimoottoreita, eli syklin suorittamiseen tarvitaan neljä männäniskua.

IC-moottorit voidaan luokitella käytetyn polttoaineen, termodynaamisen syklin, sytytystyypin, Jäähdytysjärjestelmän tyypin, sylinterijärjestelyn, latausmenetelmän jne.perusteella. Nyt tutkimme sitä yksityiskohtaisesti.

1) toimintasyklin mukaan:

tiedämme IC-moottoreiden muuttavan kemiallisen energian mekaaniseksi energiaksi syklisessä käytössä. Termodynaamisia syklejä on monia, kuten Carnot ’ n sykli, Otto-sykli, Dieselkierto, Rankine-sykli jne. IC-moottorit toimivat kolmella syklillä Otto-ja Diesel-syklillä sekä Kaksoissyklillä. Sen mukaan IC-moottorit voidaan siis luokitella seuraaviin tyyppeihin.

1. Otto-Pyörämoottori:

se tunnetaan myös kipinäsytytteisenä moottorina tai vakiolämpömoottorina, Bensiinimoottorina jne. Tässä syklissä lämmönlisäys (polttoaineen polttaminen) ja hylkääminen (pakokaasu) tapahtuu vakiotilavuudella ja laajeneminen ja puristuminen tapahtuu isentrooppisella alueella. Nämä moottorit antavat alhaisen tehon suurella nopeudella.

2. Dieselmoottori

tätä kutsutaan puristussytytysmoottoriksi, dieselmoottoriksi, vakiopainemoottoriksi jne. Tässä syklissä lämmönlisäys (polttoaineen polttaminen) tapahtuu vakiopaineessa ja lämmön hylkääminen tapahtuu vakiotilavuudessa. Tämä moottori antaa suuren tehon alhaisella nopeudella.

3. Duel Cycle Engine:

dual cycle on Otto-syklin ja dieselmoottorin yhdistelmä. Tässä moottorissa lämmönlisäys tapahtuu sekä vakiotilavuudessa että vakiopaineessa jossain suhteessa.

jotkut moottorit toimivat Stirlingin ja Ericssonin syklillä, mutta niitä ei käytetä kaupallisesti.

2) Käytetyn polttoainetyypin mukaan:

useimmat meistä tietävät näistä moottoreista. Nämä ovat bensiini – ja dieselmoottoreita. Nykyään kaasumainen polttoaine, kuten nestekaasu, CNG, vety jne. käytetään myös IC-moottoreissa. Näitä moottoreita kutsutaan ei-perinteisiksi moottoreiksi.

3) lataustavan mukaan:

lataus tarkoittaa sitä, miten polttoaine-ilma-seoksen sisäänpääsy tapahtuu. Tämä voidaan luokitella seuraavasti.

1. Luonnollinen imumoottori:

tässä moottorissa ilma-polttoaineseoksen (SI-Moottori) tai pelkän ilman (PURISTUSSYTYTYSMOOTTORI) sisäänotto tapahtuu sylinterin sisäisen paine-eron ja ilmanpaineen vuoksi.

2. Ahdetut moottorit:

tässä moottorissa käytetään erillistä kompressoria, joka päästää latauksen sylinterin sisälle. Tämä kompressori ajetaan moottoriteholla (yhdistetty kampiakseliin hihnavoimalla).

3. Turboahdettu moottori:

tämä moottori käyttää turbiinia, joka vetää ilmaa sylinteriin ja toimii pakokaasuvoimalla. Se on myös kuin supercharge, mutta kompressoria pyörittää turbiini, jota pakokaasut pyörittävät.

4) sytytyksen mukaan:

IC-moottorissa varauksen syttyminen voi tapahtua kahdella tavalla. Ensimmäisessä käytetään erillistä sytytystulppaa tai muuta laitetta polttoaineen sytyttämiseen (Kipinäsytytysmoottori) ja toisessa polttoaineen syttymiseen puristuksessa tai polttoaineessa syntyvän lämmön vuoksi (Puristussytytysmoottori).

joten näiden menetelmien mukaan on saatavilla kaksi moottoria kipinäsytytysmoottori tai SI-Moottori (bensiinimoottori) ja puristussytytysmoottori tai CI-Moottori (Dieselmoottori).

5) sytytysjärjestelmän tyypin mukaan:

bensiinimoottoreissa käytettiin sytytystulppaa polttoaineen sytyttämiseen. Tämä kipinä sytytystulpan, tuottaa Sytytysjärjestelmä. Sytytysjärjestelmän mukaan moottoreita on kahdenlaisia. Ensimmäinen on akun sytytysmoottori (käytä akkua kipinän tuottamiseen) ja toinen on magneto-sytytysmoottori (käytä pientä generaattoria kipinän tuottamiseen).

6) Moottorin rakenteen mukaan:

1. mäntämoottori:

tämäntyyppisessä moottorissa käytetään mäntää, joka liikkuu edestakaisin polttoaineen palamisesta syntyvän painevoiman avulla. Kampiakseli muuttaa tämän edestakaisen liikkeen pyöriväksi liikkeeksi. Suurin osa autojen moottoreista on mäntämoottorityyppisiä.

Lue lisää: Mikä on mäntämoottori?

2. Pyörivä moottori:

pyörivässä moottorissa käytetään roottoria. Polttoaineen palamisesta syntyvä painevoima kohdistuu tähän roottoriin, joka pyörittää pyörää edelleen. Wankel-moottori on yksi pyörimismoottorityyppi. Näitä moottoreita ei tällä hetkellä käytetä autojen moottoreissa.

7) jäähdytyksen mukaan:

IC-moottoreissa käytetään kahta jäähdytystyyppiä, ilmajäähdytystä ja vesijäähdytystä. Moottorit ovat siis ilmajäähdytteisiä tai vesijäähdytteisiä. Molemmilla jäähdytysjärjestelmillä on omat etunsa, joista keskustelemme myöhemmin. Moottoriöljy toimii myös jäähdytysaineena.

8) Moottorin iskunpituuden mukaan:

tiedämme, että iskunpituus on suurin etäisyys, jonka mäntä voi kulkea sylinterin sisällä tai TDC: n ja BDC: n välillä. Jos moottori siirtyy TDC: stä BDC: hen, sitä kutsutaan yhdellä iskulla. Jos se palaa BDC sitä kutsutaan kaksi lyöntiä. Kampiakseli tekee yhden kierroksen kahdella vedolla. Sen mukaan on keksitty kolmenlaisia moottoreita.

1. Kaksitahtimoottori:

tässä moottorissa kampiakseli tekee yhden kierroksen yhdellä tehotahdilla. Tämä moottori antaa enemmän tehoa muihin verrattuna. Sitä käytetään ampujissa, laivoissa, generaattoreissa jne.

Lue lisää: Mikä on kaksitahtimoottori? Entä mikä on nelitahtimoottori?

2. Nelitahtimoottorit:

tämä moottori antaa kaksi kampiakselin kierrosta yhdellä tehotahdilla. Ne antavat alhaisen tehon, mutta korkean hyötysuhteen. Sitä käytetään autoissa, kuorma-autoissa, polkupyörissä jne.

3. Kuusitahtimoottorit:

nämä moottorit ovat kehitysvaiheessa. Kuten nimikin kertoo, se antaa kolme kampiakselia pyörimään yhdellä tehoniskulla.

9) Moottorin järjestelyn mukaan:

näitä moottoreita voidaan ymmärtää paremmin diagrammeilla sanoihin verrattuna.

Usein kysyttyä.