A Négyütemű Négyhengeres Motor Vezérlésének Működése
Sokan hallották már, hogyan „dörren” fel egy motor, de kevesen tudják, mi történik pontosan a motor belsejében.
Ebben a cikkben egyszerűen, lépésről lépésre mutatjuk be a robbanómotor működését, hogy mindenki megérthesse a belső égés titkait.
A modern kori közlekedés és ipar sarokkövei közé tartozik a belső égésű motor, amely nélkülözhetetlen szerepet játszik mindennapi életünkben.
Ezen belül is kiemelkedő jelentőséggel bír a négyütemű Otto motor, amely évszázados fejlesztés eredményeként vált a személygépjárművek és számos más berendezés legelterjedtebb hajtóművévé.
A belső égésű motorok kategóriájába tartozó Otto motor a nevét Nicolaus August Otto német feltalálóról kapta, aki az 1870-es években tökéletesítette a négyütemű működési ciklust.
Ez a ciklus, melyet ma már széles körben ismerünk, forradalmasította a motorgyártást és elindította a robbanásszerű fejlődést a motorizáció területén.
A motor hatékonysága, viszonylagos megbízhatósága és a benzin, mint könnyen hozzáférhető üzemanyag, hozzájárult ahhoz, hogy az Otto motor váljon a XX.
A következőkben részletesen bemutatjuk a négyütemű Otto motor működését, alapvető jellemzőit, részegységeit, valamint a fejlődését befolyásoló technológiai újításokat.
A Belsőégésű Motor Története
A belső égésű motorok története a 17. századig nyúlik vissza, amikor Christiaan Huygens holland fizikus elkészítette az első puskaporral működő motort.
Azonban a gyakorlatban is használható, folyamatosan működő motorok kifejlesztésére a 19. századig kellett várni.
Gyújtógyertya hézag beállítása Briggs motoroknál - lépésről lépésre
Az igazi áttörést Etienne Lenoir érte el 1860-ban, amikor megépítette az első működőképes, kettős működésű gázmotort.
Ez a motor még kétütemű volt, és viszonylag alacsony hatásfokkal működött, de bebizonyította a belső égésű motorok létjogosultságát.
Otto szabadalma, melyet 1877-ben kapott meg, a négyütemű ciklus alapjait rögzítette. Bár később kiderült, hogy Alphonse Beau de Rochas már 1862-ben leírt egy hasonló elméletet, Otto volt az, aki először valósította meg azt gyakorlatban.
Az Otto motor további fejlődése szorosan összefonódott az autóiparral. Karl Benz és Gottlieb Daimler az 1880-as években alkalmazták először az Otto motort járműveikben, megalapozva ezzel a modern autógyártást.
A Négyütemű Otto Motor Működése
A négyütemű Otto motor működése egy ciklikus folyamaton alapul, amely négy különálló, de egymásra épülő ütemből áll.
Dio 4T karbantartás lépésről lépésre
Ezek az ütemek a dugattyú két fordulatának, azaz a főtengely két teljes körbefordulásának felelnek meg.
A motor alapvető célja, hogy a benzinben tárolt kémiai energiát égés útján hőenergiává alakítsa, majd ezt a hőenergiát mechanikai munkává konvertálja.
A motor főbb mozgó alkatrészei a dugattyú, a hajtókar és a főtengely. A dugattyú a hengerben lineárisan mozog fel-le, a hajtókar ezt a lineáris mozgást alakítja át a főtengely forgó mozgásává.
Ezek az ütemek folyamatosan ismétlődnek, biztosítva a motor folyamatos működését és a mechanikai energia termelését.
A négyütemű Otto motor működésének megértéséhez elengedhetetlen az egyes ütemek alapos ismerete.
1. Szívás
A ciklus első üteme a szívás ütem, melynek során a henger feltöltődik friss, éghető keverékkel.
Ez az ütem akkor kezdődik, amikor a dugattyú a felső holtpontról (FHP) lefelé, az alsó holtpont (AHP) felé mozdul el. Ahogy a dugattyú lefelé mozog, vákuum keletkezik a hengerben, ami szívóhatást eredményez.
Ennek következtében a külső levegő, amelyhez az üzemanyag-ellátó rendszer (akár karburátor, akár befecskendező rendszer) már hozzáadta a megfelelő mennyiségű üzemanyagot, beáramlik a hengerbe a nyitott szívószelepen keresztül.
A beáramló keverék mennyiségét a fojtószelep szabályozza, amely a gázpedál állásának megfelelően nyit vagy zár.
A szívószelep általában kissé korábban nyit, mielőtt a dugattyú elérné a FHP-t, és valamivel később zár, miután a dugattyú már túlhaladt az AHP-n.
Ezt a jelenséget szelepátfedésnek nevezzük, és célja a henger minél hatékonyabb feltöltése, kihasználva a gázok tehetetlenségét és a szívócsőben keletkező nyomáslökéseket.
A szívás ütem befejezése után, amikor a dugattyú eléri az alsó holtpontot, a szívószelep bezárul. Ekkor már mindkét szelep (szívó és kipufogó) zárva van, és a henger hermetikusan lezáródik.
2. Sűrítés
Ebben az ütemben a dugattyú az alsó holtpontról felfelé mozog, a felső holtpont (FHP) felé. Miközben felfelé halad, a hengerben lévő üzemanyag-levegő keveréket egyre kisebb térfogatba préseli össze.
A keverék sűrítése során a nyomás és a hőmérséklet is jelentősen megnő.
A sűrítési viszony (kompressziós arány) az egyik legfontosabb paraméter, amely jellemzi a motort.
Ez az arány a henger teljes térfogatának (amikor a dugattyú az AHP-n van) és a sűrítési térfogatnak (amikor a dugattyú az FHP-n van) az arányát fejezi ki.
Minél nagyobb a sűrítési viszony, annál nagyobb a motor termikus hatásfoka, és annál nagyobb teljesítményt képes leadni.
Azonban a túl magas sűrítési viszony növelheti az öngyulladás (kopogás) kockázatát, amikor a keverék a gyújtógyertya szikrája előtt, a sűrítés hatására magától begyullad.
3. Munka (Égés)
A sűrítés ütem végén, amikor a dugattyú megközelíti a felső holtpontot, a gyújtógyertya szikrát ad.
Ez a szikra begyújtja a már nagy nyomású és hőmérsékletű üzemanyag-levegő keveréket.
Az égés a gyújtógyertya környékén kezdődik, majd égési frontként terjed szét a henger teljes térfogatában.
Ez a rendkívül gyors égési folyamat hirtelen és drámai nyomásnövekedést okoz a hengerben, mivel az égéstermékek sokkal nagyobb térfogatot foglalnak el magas hőmérsékleten. Ez az erő löki lefelé a dugattyút az alsó holtpont (AHP) felé.
A dugattyú lefelé mozgása a hajtókar és a főtengely segítségével forgatónyomatékká alakul, ami végül a kerekekhez jut, és mozgásba hozza a járművet.
4. Kipufogás
A munka ütem befejezése után, amikor a dugattyú már túlhaladt az alsó holtponton (AHP) és a kipufogószelep kinyit, megkezdődik a kipufogás ütem.
A dugattyú az alsó holtpontról felfelé, a felső holtpont (FHP) felé mozog. Ahogy felfelé halad, kinyomja a hengerből az égés során keletkezett égéstermékeket, azaz a kipufogógázokat.
A kipufogószelep általában kissé korábban nyit, mielőtt a dugattyú elérné az AHP-t, és kissé később zár, miután a dugattyú már túlhaladt az FHP-n.
Ez a szelepátfedés a szívás ütemhez hasonlóan itt is a hatékonyabb gázcserét szolgálja.
A kipufogórendszer nem csupán az égéstermékek elvezetéséért felel, hanem a zaj csillapításáért (hangtompító) és a károsanyag-kibocsátás csökkentéséért is (katalizátor).
A Négyütemű Otto Motor Alkatrészei
A négyütemű Otto motor számos precízen illesztett alkatrészből épül fel, amelyek mindegyike kulcsfontosságú szerepet játszik a motor működésében.
- Motorblokk: A motor alapváza, amelyben a hengerek furatai találhatók. Hagyományosan öntöttvasból, modern motorokban alumíniumból készül.
- Hengerfej: A motorblokk tetejére van szerelve, lezárja a hengereket. Ebben találhatók a szelepek és a gyújtógyertyák.
- Dugattyú: A hengerben mozog fel-le, az égés során keletkező nyomást veszi fel. Alumíniumötvözetből készül.
- Hajtókar: Összeköti a dugattyút a főtengellyel.
- Főtengely: A motor legfontosabb forgó alkatrésze. A hajtókarok adják át az erőt, ami a főtengely forgását eredményezi.
- Szelepek (szívó- és kipufogószelepek): Szabályozzák a gázok be- és kiáramlását a hengerekbe.
- Vezérműtengely: A szelepek nyitását és zárását vezérli.
- Gyújtási rendszer: Felelős a sűrített üzemanyag-levegő keverék begyújtásáért.
- Üzemanyag-ellátó rendszer: Felelős az üzemanyag tárolásáért, szállításáért és a megfelelő mennyiségű, porlasztott üzemanyag-levegő keverék előkészítéséért.
- Hűtőrendszer: A motorban keletkező hő egy részét elvezeti.
- Kenési rendszer: Biztosítja a motor mozgó alkatrészeinek kenését.
- Kipufogórendszer: Elvezeti az égéstermékeket a motorból, csillapítja a zajt és csökkenti a károsanyag-kibocsátást.
A Négyütemű Otto Motor Jellemzői
A négyütemű Otto motorok számos paraméter alapján jellemezhetők, amelyek meghatározzák teljesítményüket, hatásfokukat és alkalmazási területeiket.
- Lökettérfogat: Az összes hengerben a dugattyú alsó és felső holtpontja közötti elmozdulás során kiszorított térfogat összege (cm³ vagy L).
- Hengerek száma és elrendezése: Különböző elrendezések léteznek (soros, V-, boxer).
- Teljesítmény: A motor munkavégző képességének mértéke (kW vagy LE).
- Nyomaték: A motor forgatóereje (Nm).
- Sűrítési viszony: A henger teljes térfogatának és a sűrítési térfogatnak az aránya.
- Üzemanyag-fogyasztás: A motor gazdaságossági mutatója (L/100km vagy MPG).
- Termikus hatásfok: Az üzemanyagban tárolt kémiai energia hány százaléka alakul át mechanikai munkává.
- Károsanyag-kibocsátás: A motor által kibocsátott káros anyagok mennyisége (CO2, NOx, részecskék).
Technológiai Fejlesztések
Az Otto motorok működése során égéstermékek keletkeznek, amelyek egy része káros a környezetre és az emberi egészségre.
- Feltöltés (turbófeltöltő, kompresszor): Növeli a motorba jutó levegő mennyiségét, ezáltal a teljesítményt.
- Közvetlen befecskendezés (GDI, FSI, TFSI): Az üzemanyagot közvetlenül az égéstérbe fecskendezik be, ami pontosabb üzemanyag-adagolást és hatékonyabb égést tesz lehetővé.
- Változó szelepvezérlés (VVT): Lehetővé teszi a szelepek nyitási és zárási idejének optimalizálását.
- Hibrid rendszerek: A benzinmotor egy vagy több elektromos motorral és egy akkumulátorcsomaggal dolgozik együtt.
Pro A 4 ütemű Otto motor működése
A modern autóiparban az Otto motorok egyre gyakrabban válnak a hibrid hajtásláncok részévé. Egy hibrid járműben a benzinmotor egy vagy több elektromos motorral és egy akkumulátorcsomaggal dolgozik együtt.
A Négyütemű Otto Motor Jövője
A négyütemű Otto motorok fejlesztésének egyik legfontosabb mozgatórugója az elmúlt évtizedekben a szigorodó környezetvédelmi szabályozás.
- Alternatív üzemanyagok: Etanol (E85), sűrített földgáz (CNG), cseppfolyósított propán-bután gáz (LPG), hidrogén.
- Hibridizáció: A benzinmotor és az elektromos hajtás kombinálása.
tags: #negyütemű #négyhengeres #motor #vezérlés #működése