ce este un motor cu ardere internă și cum funcționează?

ce este motorul cu combustie internă?

un motor cu ardere internă (ICE) este un motor termic în care arderea unui combustibil cu un oxidant (de obicei aer) are loc într-o cameră de ardere care face parte integrantă din circuitul de curgere a fluidului de lucru.

într-un motor cu ardere internă, expansiunea gazelor de temperatură înaltă și de înaltă presiune produse prin ardere exercită o forță directă asupra unor componente ale motorului. Forța este aplicată de obicei pistoanelor, paletelor turbinei, unui rotor sau unei duze.

această forță deplasează componenta pe o distanță, transformă energia chimică în energie cinetică utilizabilă și este utilizată pentru a conduce, deplasa sau propulsa orice motor este atașat. Aceasta înlocuiește motorul cu ardere externă pentru aplicații în care greutatea sau dimensiunea motorului este importantă.

termenul motor cu combustie internă se referă de obicei la un motor în care arderea este intermitentă, cum ar fi cele mai populare motoare cu piston în patru timpi și în doi timpi, împreună cu variante precum motorul cu piston în șase timpi și motorul Wankel Rotativ.

a doua clasă de motoare cu combustie internă utilizează combustie continuă: turbine cu gaz, Motoare cu reacție și majoritatea motoarelor cu rachete, fiecare dintre acestea fiind un motor cu ardere internă pe același principiu descris anterior. Armele de foc sunt, de asemenea, o formă de motor cu ardere internă, deși sunt atât de specializate încât sunt de obicei tratate ca o categorie separată.

în schimb, în motoarele cu ardere externă, cum ar fi motoarele cu abur sau Stirling, energia este degajată unui fluid de lucru care nu constă din produse de ardere, este amestecat cu ele sau este contaminat de acestea. Fluidele de lucru pentru motoarele cu combustie externă includ aer, apă caldă, apă sub presiune sau chiar sodiu lichid care este încălzit într-un cazan.

Citește mai mult: Ce este motorul cu combustie externă?

ICEs sunt de obicei alimentate cu combustibili densi din punct de vedere energetic, cum ar fi benzina sau motorina, fluide obținute din combustibili fosili. Deși există multe aplicații staționare, majoritatea ICEs sunt utilizate în aplicații mobile și sunt sursa de alimentare dominantă pentru vehicule precum mașini, aeronave și bărci.

cine a inventat motorul cu combustie internă?

în 1823, Samuel Brown a brevetat primul motor cu combustie internă care a fost aplicat industrial în SUA; unul dintre motoarele sale a pompat apă pe canalul Croydon din 1830 până în 1836.

primul motor cu combustie interna de succes comercial a fost creat de catre compania Lenoir in jurul anului 1860, iar primul motor modern cu combustie interna a fost creat in 1876 de catre Nicolaus Otto. În 1872, americanul George Brayton a inventat primul motor comercial cu combustie internă alimentat cu lichid.

s-a născut la Mussy-La-Ville în 1822, la Luxemburg, dar acum face parte din Belgia. La începutul anilor 1850, a emigrat la Paris, Franța, unde a lucrat ca inginer și a experimentat electricitatea.

în 1860 a brevetat un motor cu combustie internă cu un singur cilindru, pe care l-a montat pe o trăsură cu trei roți. Deși a funcționat destul de bine, nu a fost eficient din punct de vedere al consumului de combustibil, a făcut mult zgomot și s-a supraîncălzit frecvent. Motorul s-ar opri complet dacă nu ar fi furnizată apă pentru a-l răci și ar fi necesar un rezervor pentru a reține combustibilul gazos.

în 1863 a construit o trăsură cu trei roți care funcționa pe benzină. În timpul unei demonstrații la Paris, mașina a parcurs o distanță de 11 km în aproximativ 3 ore, ceea ce corespunde unei viteze medii de 3 km / h.

nu prea repede! Ce a fost atât de impresionant la o trăsură decât să te miști atât de încet? Ei bine, faptul că a fost alimentat de un motor, mai degrabă decât de un cal sau catâr, a făcut-o o adevărată inovație. Motoarele sale au avut un succes relativ, cu un total de aproximativ 500 de motoare construite, dar au lăsat loc clar pentru multe îmbunătățiri.

Lenoir a devenit cetățean francez în 1870 pentru că i-a ajutat pe francezi în timpul războiului Franco-prusac. În 1881 a primit Premiul de Excelență pentru progresele sale în telegrafie. Deși Lenoir a inventat practic automobilul, Lenoir a fost lipsit în ultimii săi ani. A murit în Franța în 1900.

cum funcționează un motor cu ardere internă?

într-un motor cu ardere internă (ICE), aprinderea și arderea combustibilului au loc în interiorul motorului însuși. Arderea, cunoscută și sub numele de ardere, este procesul chimic de bază pentru eliberarea energiei dintr-un amestec combustibil-aer. Motorul transformă apoi o parte din energia din combustie în lucru.

motorul este format dintr-un cilindru fix și un piston în mișcare. Gazele de ardere în expansiune împing pistonul, care la rândul său rotește arborele cotit. După ce pistonul comprimă amestecul combustibil-aer, scânteia îl aprinde, provocând arderea. Extinderea gazelor de ardere împinge pistonul în timpul cursei de putere.

în cele din urmă, printr-un sistem de angrenaje în grupul motopropulsor, această mișcare conduce roțile vehiculului.

două tipuri de motoare cu combustie internă sunt în prezent în producție: motorul pe benzină cu aprindere prin scânteie și motorul diesel cu aprindere prin compresie. Cele mai multe dintre ele sunt în patru timpi, ceea ce înseamnă că este nevoie de patru curse cu piston pentru a finaliza un ciclu. Ciclul cuprinde patru procese diferite: admisie, compresie, combustie și cursă de putere și evacuare.

motoarele diesel cu aprindere prin scânteie pe benzină și cu aprindere prin compresie diferă în modul în care furnizează și aprind combustibilul. Într-un motor cu aprindere prin scânteie, combustibilul este amestecat cu aer și apoi aspirat în cilindru în timpul procesului de admisie. După ce pistonul comprimă amestecul combustibil-aer, scânteia îl aprinde și provoacă arderea.

expansiunea gazelor de ardere împinge pistonul în timpul cursei de putere. Într-un motor diesel, aerul este doar atras în motor și apoi comprimat. Motoarele Diesel pulverizează apoi combustibilul într-o cantitate adecvată, măsurată, în aerul comprimat fierbinte, care îl aprinde.

aplicațiile motoarelor cu ardere internă

motoarele cu ardere internă sunt cele mai utilizate și utilizate dispozitive generatoare de energie existente în prezent. Exemplele includ motoare pe benzină, motoare diesel, motoare cu turbină cu gaz și sisteme de propulsie cu rachete.

motorul IC are multe aplicații precum,

• motoare pe benzină: Automobile, Marine, aeronave
• motoare pe gaz: putere industrială
• motoare Diesel: Automobile, Căi Ferate, putere, Marine
• turbine cu gaz: Putere, aeronave, industriale, Marine

Clasificarea motoarelor cu ardere internă

există două tipuri de motoare cu ardere internă în prezent în producție: motorul pe benzină cu aprindere prin scânteie și motorul diesel cu aprindere prin compresie motor. Cele mai multe dintre acestea sunt motoare cu ciclu în patru timpi, ceea ce înseamnă că sunt necesare patru curse cu piston pentru a finaliza un ciclu.

motoarele IC pot fi clasificate în funcție de combustibilul utilizat, ciclul termodinamic, tipul de aprindere, tipul sistemului de răcire, dispunerea cilindrilor, metoda de încărcare etc. Acum o studiem în detaliu.

1) în funcție de ciclul de funcționare:

știm că motoarele IC transformă energia chimică în energie mecanică în funcționare ciclică. Există multe cicluri termodinamice, de exemplu ciclul Carnot, ciclul Otto, ciclul Diesel, ciclul Rankine etc. Motoarele IC funcționează pe trei cicluri ciclul Otto și ciclul Diesel și ciclul Dual. Deci, potrivit acestuia, motoarele IC pot fi clasificate în următoarele tipuri.

1. Otto ciclu motor:

este, de asemenea, cunoscut ca un motor cu aprindere prin scânteie sau volum constant de căldură plus motor, motor pe benzină, etc. În acest ciclu adăugarea de căldură (arderea combustibilului) și respingerea (evacuarea) are loc la volum constant, iar expansiunea și compresia au loc la izentrop. Aceste motoare dau putere redusă la viteză mare.

2. Motor cu ciclu Diesel

acesta este cunoscut sub numele de motor cu aprindere prin compresie, motor diesel, motor cu presiune constantă etc. În acest ciclu adăugarea de căldură (arderea combustibilului) are loc la presiune constantă, iar respingerea căldurii are loc la volum constant. Acest motor oferă o putere mare la viteză mică.

3. Motor cu ciclu Duel:

ciclul dublu este o combinație între ciclul Otto și ciclul diesel. În acest motor, adăugarea de căldură are loc atât la volum constant, cât și la presiune constantă într-un anumit raport.

unele motoare funcționează pe ciclul Stirling și ciclul Ericsson, dar acestea nu sunt utilizate comercial.

2) în funcție de tipul de combustibil utilizat:

majoritatea dintre noi știm despre aceste motoare. Acestea sunt motoare pe benzină și motoare diesel. În zilele noastre combustibil gazos precum GPL, GNC, hidrogen etc. este, de asemenea, utilizat în motoarele IC. Aceste motoare sunt numite motoare netradiționale.

3) conform metodei de încărcare:

încărcarea înseamnă modul în care are loc admiterea amestecului combustibil-aer. Acest lucru poate fi clasificat după cum urmează.

1. motor aspirat Natural:

în acest motor, admisia amestecului aer-combustibil (motor SI) sau a aerului singur (motor CI) are loc din cauza diferenței de presiune din interiorul cilindrului și a presiunii atmosferice.

2. Motoare supraalimentate:

în acest motor, un compresor separat este utilizat pentru admiterea încărcăturii în interiorul cilindrului. Acest compresor este rulat folosind puterea motorului (conectat la arborele cotit cu transmisie cu curea).

3. Motor turbo:

acest motor utilizează o turbină care atrage aer în cilindru și funcționează utilizând puterea gazelor de eșapament. Este, de asemenea, ca supercharge, dar compresorul este condus de o turbină care este rotit de gazele de eșapament.

4) în funcție de aprindere:

în IC aprinderea motorului de încărcare poate avea loc în două moduri. În primul, o bujie separată sau orice alt dispozitiv este utilizat pentru aprinderea combustibilului (motor cu aprindere prin scânteie), iar celălalt este aprinderea combustibilului din cauza căldurii generate în timpul compresiei sau a combustibilului (motor cu aprindere prin compresie).

deci, conform acestor metode, sunt disponibile două motoare motor cu aprindere prin scânteie sau motor SI (motor pe benzină) și motor cu aprindere prin compresie sau motor CI (motor Diesel).

5) Conform unui tip de sistem de aprindere:

la motoarele pe benzină, am folosit o bujie pentru a aprinde combustibilul. Această scânteie la bujie, produce printr-un sistem de aprindere. Conform sistemului de aprindere, există două tipuri de motoare. Primul este motorul cu aprindere a bateriei (utilizați o baterie pentru a genera scânteie) și altul este un motor cu aprindere magneto (utilizați un generator mic pentru a genera scânteie).

6) în funcție de proiectarea motorului:

1. motor cu piston:

în acest tip de motor, se folosește un piston care se mișcă în mișcare alternativă folosind forța de presiune generată de arderea combustibilului. Arborele cotit transformă această mișcare alternativă în mișcare rotativă. Majoritatea motoarelor auto sunt de tip alternativ.

Citeste mai mult: Ce este motorul cu piston?

2. Motor rotativ:

într-un motor rotativ, se utilizează un rotor. Forța de presiune generată de arderea combustibilului se exercită asupra acestui rotor, care rotește în continuare roata. Motorul Wankel este un tip de motor rotativ. Aceste motoare nu sunt utilizate în prezent în motoarele auto.

7) în funcție de răcire:

două tipuri de răcire sunt utilizate în motoarele IC, răcirea cu aer și răcirea cu apă. Deci motoarele sunt motoare răcite cu aer sau motoare răcite cu apă. Ambele sisteme de răcire au propriile avantaje, pe care le vom discuta mai târziu. Uleiul de motor servește și ca mediu de răcire.

8) conform cursei motorului:

știm că cursa este distanța maximă pe care un piston o poate parcurge în interiorul unui cilindru sau între TDC și BDC. Dacă un motor se deplasează de la TDC la BDC, se numește o cursă. Dacă se întoarce la BDC, se numește două lovituri. Un arbore cotit face o rotație în două curse. Potrivit acestuia, au fost inventate trei tipuri de motoare.

1. Motor în doi timpi:

în acest motor, arborele cotit face o rotație într-o singură cursă de putere. Acest motor oferă mai multă putere în comparație cu altele. Se folosește la împușcături, nave, generatoare etc.

Citește mai mult: Ce este motorul în doi timpi? și ce este un motor în patru timpi?

2. Motoare în patru timpi:

acest motor oferă două rotații ale arborelui cotit într-o singură cursă de putere. Ele dau putere redusă, dar eficiență ridicată. Se folosește în mașini, camioane, biciclete etc.

3. Motoare în șase timpi:

aceste motoare sunt în proces de dezvoltare. După cum sugerează și numele, va da trei arbori cotiți rotație într-o singură cursă de putere.

9) în funcție de dispunerea motorului:

aceste motoare pot fi mai bine înțelese prin diagrame în comparație cu cuvintele.

Întrebări frecvente.