marea majoritate a vehiculelor (autoturisme și vehicule comerciale) care sunt vândute astăzi sunt echipate cu motoare cu ardere internă. În acest articol vom descrie cum funcționează un motor cu combustie internă în patru timpi.
un motor cu ardere internă este clasificat ca motor termic. Se numește intern deoarece arderea amestecului aer-combustibil are loc în interiorul motorului, într-o cameră de ardere, iar unele dintre gazele arse fac parte din noul ciclu de ardere.
practic, un motor cu ardere internă transformă energia termică a amestecului aer-combustibil arzător în energie mecanică. Se numește 4 curse, deoarece este nevoie de 4 curse pentru ca pistonul să execute un ciclu complet de ardere. Numele complet pentru un motor care alimentează un autoturism este: motor cu combustie internă cu piston în 4 timpi, abreviat ICE (motor cu combustie internă).
acum să examinăm care sunt componenta principală a unui ICE.
imagine: Piese motor cu ardere internă (DOHC) |
Legenda:
TDC – centru mort superior BDC – centru mort inferior |
chiulasa (8) conține de obicei arborele(arborii) cu came, supapele, gălețile supapelor, arcurile de retur ale supapei, bujiile/bujiile incandescente și injectoarele (pentru motoare cu injecție). Prin capul cilindrului curge lichidul de răcire al motorului.
în interiorul blocului motor (12) găsim pistonul, Biela și arborele cotit. În ceea ce privește chiulasa, prin blocul motor curge lichidul de răcire pentru a ajuta la controlul temperaturii motorului.
pistonul se deplasează în interiorul cilindrului de la BDC la TDC. Camera de ardere este volumul creat între piston, chiulasă și blocul motor atunci când pistonul este aproape de TDC.
în Figura 1 putem examina setul complet de componente mecanice ale unui ICE. Unele dintre componente sunt fixe (de exemplu, chiulasă, bloc cilindru), iar unele dintre ele sunt în mișcare. În figura de mai jos vom arunca o privire asupra părții principale în mișcare a unui ICE, care transformă presiunea gazului din cilindru în putere mecanică.
imagine: motor cu ardere internă Piese Mobile
legendă:
- pinionul arborelui cu came
- piston
- arbore cotit
- bielă
- supapă
- găleată supapă
- arbore cu came
rotația arborelui cu came este sincronizată cu rotirea arborelui cotit printr-o centură sau lanț dințat. Poziția supapelor de admisie și evacuare trebuie sincronizată cu poziția pistonului, pentru a permite ciclurilor de ardere să aibă loc în mod corespunzător.
un ciclu complet al motorului pentru un ICE în 4 timpi are următoarele faze (curse):
- admisie
- compresie
- putere (expansiune)
- evacuare
o cursă este mișcarea pistonului între cele două centre moarte (de jos și de sus).
acum, că știm care sunt componentele unui ICE, putem examina ce se întâmplă în fiecare cursă a ciclului motorului. În tabelul de mai jos veți vedea poziția pistonului la începutul fiecărei curse și detaliile privind evenimentele care au loc în cilindru.
Cursa 1-admisie
Cursa de admisie a motorului cu ardere internă |
la începutul cursei de admisie, pistonul este aproape de TDC. Supapa de admisie este deschisă, pistonul începe să se deplaseze spre BDC. Aerul (sau amestecul aer-combustibil) este tras în cilindru. Această cursă se numește admisie, deoarece aerul/amestecul proaspăt este luat în motor. Cursa de admisie se termină când pistonul se află la BDC.
în timpul cursei de admisie, motorul consumă energie (arborele cotit se rotește datorită inerției componentelor). |
Cursa 2-compresie
Cursa de compresie a motorului cu ardere internă |
Cursa de compresie începe cu pistonul la BDC, după terminarea cursei de admisie. În timpul cursei de compresie, ambele supape, admisie și evacuare, sunt închise, iar pistoanele se deplasează spre TDC. Cu ambele supape închise, aerul / amestecul este comprimat, atingând presiunea maximă atunci când pistonul este aproape de TDC.
înainte ca pistonul să ajungă la TDC (dar foarte aproape de acesta), în timpul cursei de compresie:
în timpul cursei de compresie, motorul consumă energie (arborele cotit se rotește datorită inerției componentelor), mai mult decât cursa de admisie. |
Cursa 3-putere
Cursa de putere a motorului cu ardere internă |
Cursa de putere începe cu pistonul la TDC. Ambele supape, admisie și evacuare, sunt încă închise. Arderea amestecului aer-combustibil a început la sfârșitul cursei de compresie, ceea ce determină o creștere semnificativă a presiunii în interiorul cilindrului. Presiunea din interiorul cilindrului împinge pistonul în jos, spre BDC.
numai în timpul cursei de putere motorul produce energie. |
Cursa 4-evacuare
Cursa de evacuare a motorului cu ardere internă |
Cursa de evacuare începe cu pistonul de la BDC, după terminarea cursei de putere. În timpul acestei curse, supapa de evacuare este deschisă. Mișcarea pistonului de la BDC spre TDC împinge majoritatea gazelor de eșapament din cilindru, în conductele de evacuare.
în timpul cursei de evacuare, motorul consumă energie (arborele cotit se rotește datorită inerției componentelor). |
după cum puteți vedea, pentru a avea un ciclu complet de combustie (motor), pistonul trebuie să efectueze 4 curse. Acest lucru înseamnă că un ciclu de motor are două rotații complete ale arborelui cotit (720 la sută).
singura cursă care produce cuplu (energie) este cursa de putere, toate celelalte consumă energie.
mișcarea liniară a pistonului este transformată în mișcare de rotație a arborelui cotit prin bielă.
pentru o mai bună înțelegere, rezumăm poziția inițială a pistonului, poziția supapei și echilibrul energetic pentru fiecare cursă.
| comanda cursei | numele cursei | poziția inițială a pistonului | starea supapei de admisie | starea supapei de evacuare | echilibrul energetic |
| 1 | admisie | TDC | deschis | închis | consumă |
| 2 | comprimare | BDC | închis | închis | consumă |
| 3 | putere | TDC | închis | închis | produce |
| 4 | evacuare | BDC | închis | deschis | consumă |
în animația de mai jos puteți vedea clar cum funcționează motorul cu ardere internă. Acordați atenție poziției pistonului, poziției supapei, momentului în care are loc aprinderea și succesiunii cursei.
animație motor cu ardere internă