İçten yanmalı motor - Internal combustion engine

Üstten kamlı 4 zamanlı benzinli motorlarda bulunan bir silindir diyagramı:
Carnot tarafından ideal yanma döngüsünü açıklayan diyagram

Bir içten yanmalı motor ( ICE ) a nın ısı motoru olan yanma a yakıt bir ile ortaya çıkan oksitleyici bir (genellikle hava) , yanma odasının entegre bir parçası olan çalışma sıvısı akış devresi. Bir içten yanmalı motorda, yanma ile üretilen yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı gazların genleşmesi , motorun bazı bileşenlerine doğrudan kuvvet uygular . Kuvvet tipik olarak pistonlara , türbin kanatlarına , bir rotora veya bir memeye uygulanır . Bu kuvvet, bileşeni belirli bir mesafe boyunca hareket ettirir, kimyasal enerjiyi faydalı kinetik enerjiye dönüştürür ve motora bağlı olan her şeyi itmek, hareket ettirmek veya çalıştırmak için kullanılır. Bu, motorun ağırlığının veya boyutunun önemli olduğu uygulamalar için harici yanmalı motorun yerini aldı .

İlk ticari olarak başarılı içten yanmalı motor 1860 civarında Étienne Lenoir tarafından yaratıldı ve ilk modern içten yanmalı motor 1876'da Nicolaus Otto tarafından yaratıldı (bkz. Otto motoru ).

Terimi, içten yanmalı motor , genellikle yanma olan bir motor ifade eder aralıklı gibi daha tanıdık olarak, dört zamanlı ve iki zamanlı gibi varyantları ile birlikte piston motorları altı inme pistonlu motor ve Wankel motoruna . İkinci bir içten yanmalı motor sınıfı sürekli yanma kullanır: gaz türbinleri , jet motorları ve çoğu roket motoru , bunların her biri daha önce tarif edildiği gibi aynı prensipte içten yanmalı motorlardır. Ateşli silahlar da içten yanmalı motorun bir şeklidir, ancak genellikle ayrı bir kategori olarak ele alınacak kadar özelleşmiş bir türdür.

Buna karşılık, buhar veya Stirling motorları gibi harici yanmalı motorlarda , enerji yanma ürünlerinden oluşmayan, bunlarla karışmayan veya bu ürünlerle kirlenmeyen bir çalışma sıvısına verilir. Dıştan yanmalı motorlar için çalışma sıvıları arasında bir kazanda ısıtılan hava, sıcak su, basınçlı su ve hatta sıvı sodyum bulunur .

ICE'ler genellikle benzin veya dizel yakıt gibi enerji yoğun yakıtlar , fosil yakıtlardan türetilen sıvılar tarafından çalıştırılır . Birçok sabit uygulama olsa da, çoğu ICE mobil uygulamalarda kullanılır ve otomobil, uçak ve tekne gibi araçlar için baskın güç kaynağıdır .

ICE'ler tipik olarak doğal gaz gibi fosil yakıtlar veya benzin , dizel yakıt veya akaryakıt gibi petrol ürünleri ile çalıştırılır . Biyodizel gibi yenilenebilir yakıtlar , sıkıştırma ateşlemeli (CI) motorlarda ve buji ateşlemeli (SI) motorlarda biyoetanolden üretilen biyoetanol veya ETBE (etil tert-bütil eter) kullanılır. Yenilenebilir yakıtlar genellikle fosil yakıtlarla karıştırılır. Nadiren kullanılan hidrojen , fosil yakıtlardan veya yenilenebilir enerjiden elde edilebilir.

Tarih

İçten yanmalı motorların geliştirilmesine çeşitli bilim adamları ve mühendisler katkıda bulunmuştur. 1791'de John Barber gaz türbinini geliştirdi . 1794 yılında Thomas Mead bir gaz motorunun patentini aldı . Ayrıca 1794'te Robert Street, aynı zamanda ilk sıvı yakıt kullanan içten yanmalı bir motorun patentini aldı ve o sıralarda bir motor yaptı. 1798'de John Stevens , ilk Amerikan içten yanmalı motorunu yaptı. 1807'de Fransız mühendisler Nicéphore Niépce ( fotoğrafçılığı icat etmeye devam etti ) ve Claude Niépce , Napoleon Bonaparte tarafından patent verilen Pyréolophore kontrollü toz patlamaları kullanan bir prototip içten yanmalı motor çalıştırdı . Bu motor , Fransa'nın Saône nehrinde bir tekneye güç verdi . Aynı yıl, İsviçreli mühendis François Isaac de Rivaz hidrojen bazlı içten yanmalı bir motor icat etti ve motoru elektrik kıvılcımı ile çalıştırdı. 1808'de De Rivaz, buluşunu ilkel bir çalışan araca uyarladı - "dünyanın ilk içten yanmalı otomobili". 1823'te Samuel Brown , endüstriyel olarak uygulanacak ilk içten yanmalı motorun patentini aldı.

1854'te İngiltere'de, İtalyan mucitler Eugenio Barsanti ve Felice Matteucci , "Gazların Patlamasıyla Hareket Gücü Elde Etme" sertifikasını aldılar. 1857'de Büyük Mühür Patent Ofisi, "Gazlardan Hareket Gücü Elde Etmek İçin İyileştirilmiş Bir Aygıt"ın icadı için onlara 1655 numaralı patenti verdi. Barsanti ve Matteucci, 1857 ve 1859 yılları arasında Fransa, Belçika ve Piedmont'ta aynı buluş için başka patentler aldı. 1860'ta Belçikalı Jean Joseph Etienne Lenoir , gazla çalışan içten yanmalı bir motor üretti. 1864'te Nicolaus Otto ilk atmosferik gaz motorunun patentini aldı. 1872'de Amerikalı George Brayton , ilk ticari sıvı yakıtlı içten yanmalı motoru icat etti. 1876'da, Gottlieb Daimler ve Wilhelm Maybach ile birlikte çalışan Nicolaus Otto , sıkıştırılmış şarjlı dört zamanlı motorun patentini aldı. 1879'da Karl Benz , güvenilir bir iki zamanlı benzinli motorun patentini aldı . Daha sonra, 1886'da Benz, üç tekerlekli, dört zamanlı bir motor ve şasinin tek bir ünite oluşturduğu içten yanmalı motorla ilk ticari motorlu taşıt üretimine başladı. 1892'de Rudolf Diesel , ilk sıkıştırılmış şarjlı, sıkıştırma ateşlemeli motoru geliştirdi. 1926'da Robert Goddard ilk sıvı yakıtlı roketi fırlattı. 1939'da Heinkel He 178 dünyanın ilk jet uçağı oldu .

etimoloji

Bir zamanlar, kelime motoru (via Eski Fransızca , gelen Latince INGENIUM , "yetenek") herhangi bir parçası anlamına makine -a anlamda bu gibi ifadelerde devam ederse kuşatma motoru . Bir "motor" (Latince motordan "taşıyıcı") mekanik güç üreten herhangi bir makinedir . Geleneksel olarak, elektrik motorlarından "motor" olarak bahsedilmez; bununla birlikte, yanmalı motorlara genellikle "motorlar" denir. (Bir elektrik motoru , elektrikle çalışan bir lokomotifi ifade eder .)

Teknede, tekneye monte edilen içten yanmalı motora motor denir, ancak kıç yatırmasına oturan motorlara motor denir.

Uygulamalar

Bir arabanın pistonlu motoru
Yedek güç için dizel jeneratör

Pistonlu pistonlu motorlar, otomobiller , motosikletler , gemiler ve daha az ölçüde lokomotifler (bazıları elektriklidir, ancak çoğu Dizel motorları kullanır) dahil olmak üzere kara ve su taşıtları için açık ara en yaygın güç kaynağıdır . Wankel tasarımına sahip döner motorlar bazı otomobil, uçak ve motosikletlerde kullanılmaktadır. Bunlar topluca içten yanmalı motorlu araçlar (ICEV) olarak bilinir.

Yüksek güç-ağırlık oranlarının gerekli olduğu durumlarda, içten yanmalı motorlar, yanmalı türbinler veya Wankel motorları şeklinde ortaya çıkar . Güçle çalışan uçaklar tipik olarak pistonlu bir motor olabilen bir ICE kullanır. Uçaklar bunun yerine jet motorları kullanabilir ve helikopterler bunun yerine turboşaft kullanabilir ; her ikisi de türbin türleridir. Tahrik sağlamaya ek olarak, uçaklar yardımcı güç ünitesi olarak ayrı bir ICE kullanabilir . Wankel motorları birçok insansız hava aracına takılır .

ICE'ler, elektrik şebekelerine güç sağlayan büyük elektrik jeneratörlerini çalıştırır. Yaklaşık 100 MW aralığında tipik bir elektrik çıkışı olan yanma türbinleri şeklinde bulunurlar . Kombine çevrimli enerji santralleri , bir buhar türbinini çalıştırmak için su buharını kaynatmak ve kızdırmak için yüksek sıcaklıktaki egzozu kullanır . Bu nedenle verimlilik daha yüksektir çünkü yakıttan yalnızca yanmalı motorun çıkarabileceğinden daha fazla enerji elde edilir. Kombine çevrim santralleri %50 ile %60 aralığında verim sağlar. Daha küçük ölçekte, Gaz motoru veya Dizel jeneratörler gibi sabit motorlar , elektrik şebekesine bağlı olmayan alanlara yedekleme veya elektrik gücü sağlamak için kullanılır .

Küçük motorlar (genellikle 2 zamanlı benzinli/benzinli motorlar) çim biçme makineleri , tel düzelticiler , zincirli testereler , yaprak üfleyiciler , basınçlı yıkayıcılar , kar motosikletleri , jet skiler , dıştan takma motorlar , mopedler ve motosikletler için yaygın bir güç kaynağıdır .

sınıflandırma

İçten yanmalı motorları sınıflandırmanın birkaç olası yolu vardır.

karşılıklı

Vuruş sayısına göre:

Ateşleme türüne göre:

Mekanik/termodinamik çevrim ile (bu 2 çevrim tüm pistonlu motorları kapsamaz ve nadiren kullanılır):

Döner

Sürekli yanma

  • Gaz türbinli motor
    • Turbojet , bir sevk nozulu aracılığıyla
    • Turbofan , bir kanal fanı aracılığıyla
    • Turboprop , genellikle değişken hatveli, kanalsız bir pervane aracılığıyla
    • Turboşaft , itme yerine mekanik tork üretmek için optimize edilmiş bir gaz türbini
  • Ramjet , turbojet'e benzer, ancak havayı sıkıştırmak (rampa) için kompresör yerine araç hızını kullanır.
  • Scramjet , süpersonik yanma kullanan ramjetin bir çeşididir.
  • roket motoru

pistonlu motorlar

Yapı

Bir V8 motorunun çıplak silindir bloğu
Piston, segman, mafsal pimi ve biyel

Pistonlu içten yanmalı motorun temeli , tipik olarak dökme demirden (iyi aşınma direnci ve düşük maliyeti nedeniyle) veya alüminyumdan yapılmış motor bloğudur . İkinci durumda, silindir gömlekleri dökme demir veya çelikten veya nikasil veya alusil gibi bir kaplamadan yapılmıştır . Motor bloğu silindirleri içerir . Birden fazla silindirli motorlarda genellikle ya 1 sıra ( düz motor ) ya da 2 sıra ( boxer motor veya V motor ) olarak düzenlenirler; Çağdaş motorlarda ara sıra 3 sıra kullanılır ( W motor ) ve diğer motor konfigürasyonları mümkündür ve kullanılmıştır. Tek silindirli motorlar , motosikletlerde ve küçük makine motorlarında yaygındır. Silindirin dış tarafında, motor bloğuna dökülen soğutma sıvısı içeren geçitler bulunurken, bazı ağır hizmet motorlarında geçişler, değiştirilebilen çıkarılabilir silindir kovanları türüdür. Su soğutmalı motorlar, motor bloğunda soğutma sıvısının dolaştığı ( su ceketi ) geçitler içerir . Bazı küçük motorlar hava soğutmalıdır ve bir su ceketine sahip olmak yerine, silindir bloğu, ısıyı doğrudan havaya aktararak soğutmak için kanatçıklara sahiptir. Silindir duvarları genellikle , yağı daha iyi tutabilen bir çapraz kapak elde etmek için honlama ile tamamlanır . Çok pürüzlü bir yüzey, pistonda aşırı aşınma nedeniyle motora hızla zarar verir.

Pistonlar , motor çalışır durumda iken, içinde sürekli slayt conta basınçlı hava ve yanma ürünlerinin yüksek basınçtan silindirin bir ucu ve kısa silindirik parçalardır. Daha küçük motorlarda pistonlar alüminyumdan, daha büyük motorlarda ise dökme demirden yapılır. Pistonun üst çeper, adlandırılır taç ve tipik olarak düz ya da konkavdır. Bazı iki zamanlı motorlar, saptırıcı başlı pistonlar kullanır . Pistonların alt kısmı açık ve entegre bir takviye yapısı (piston ağı) dışında içi boş. Bir motor çalışırken, yanma odasındaki gaz basıncı, ağı aracılığıyla bir mafsal pimine aktarılan piston tepesine bir kuvvet uygular . Her pistonun çevresine, gazların kartere veya yağın yanma odasına sızmasını çoğunlukla önleyen halkalar vardır . Bir havalandırma sistemi , normal çalışma sırasında pistonlardan kaçan az miktardaki gazı (üfleme gazları) karterden dışarı atar, böylece yağı kirleten ve korozyona neden olan birikmez. İki zamanlı benzinli motorlarda, karter hava-yakıt yolunun bir parçasıdır ve sürekli akışı nedeniyle ayrı bir karter havalandırma sistemine ihtiyaç duymazlar.

Bir Dizel motor silindir kafasının üzerindeki valf treni. Bu motor külbütör kolları kullanır, ancak itme çubukları yoktur.

Silindir kafası çok sayıda motor bloğuna bağlı olduğu cıvata ya da saplamalar . Birkaç işlevi vardır. Silindir kafası, pistonların karşısındaki silindirleri sızdırmaz hale getirir; emme ve egzoz için kısa kanallar ( portlar ) ve silindirin temiz hava ile dolmasına izin vermek için açılan ilgili emme valfleri ve yanma gazlarının kaçmasına izin vermek için açılan egzoz valfleri içerir. Bununla birlikte, 2 zamanlı karter süpürmeli motorlar, gaz portlarını poppet valfler olmadan doğrudan silindir duvarına bağlar; piston bunun yerine bunların açılmasını ve kapanmasını kontrol eder. Silindir kafası de geçerli buji İçten yanmalı motorlarda ve enjektör doğrudan enjeksiyon kullanımı motorlar için. Tüm CI motorları, genellikle doğrudan enjeksiyon olan yakıt enjeksiyonunu kullanır, ancak bazı motorlar bunun yerine dolaylı enjeksiyon kullanır . SI motorları, port enjeksiyonu veya doğrudan enjeksiyon olarak bir karbüratör veya yakıt enjeksiyonu kullanabilir . Çoğu SI motorun silindir başına tek bir bujisi vardır, ancak bazılarında 2 tane vardır . Bir kapak contası , gazın silindir kapağı ile motor bloğu arasına sızmasını önler. Valflerin açılıp kapanması, bir veya birkaç eksantrik mili ve yay tarafından veya bazı motorlarda yay kullanmayan desmodromik bir mekanizma tarafından kontrol edilir . Eksantrik mili, doğrudan valf gövdesine basabilir veya yine doğrudan veya bir itme çubuğu aracılığıyla bir külbütör koluna etki edebilir .

Aşağıdan görülen motor bloğu. Silindirler, yağ püskürtme memesi ve ana yatakların yarısı açıkça görülebilir.

Karter, normal çalışma sırasında tekrar çevrim için düşen yağı toplayan bir karter ile alt kısımda sızdırmaz hale getirilmiştir. Silindir bloğu ve karter arasında oluşturulan boşluk , pistonların ileri geri hareketini dönme hareketine dönüştüren bir krank mili barındırır . Krank mili, dönmesine izin veren ana yataklar tarafından motor bloğuna göre yerinde tutulur . Karterdeki bölmeler, her ana yatağın yarısını oluşturur; diğer yarısı çıkarılabilir bir kapaktır. Bazı durumlarda , birkaç küçük kapak yerine tek bir ana yatak güvertesi kullanılır. Bir bağlantı çubuğu krank bölümlerini (ofset bağlanır crankpins bir ucu ve piston pimi yoluyla diğer ucunda pistona) ve böylece kuvvetini ve krank milinin dairesel harekete pistonların ileri-geri hareketini çevirir . Gudgeon pimine takılan bağlantı çubuğunun ucuna küçük ucu, krank miline bağlı olduğu diğer ucuna ise büyük ucu denir. Büyük uç, krank mili etrafında montaja izin vermek için çıkarılabilir bir yarıya sahiptir. Çıkarılabilir cıvatalarla bağlantı çubuğuna bir arada tutulur.

Silindir kafası, ilgili portlara bağlı bir emme manifolduna ve bir egzoz manifolduna sahiptir . Emme manifoldu doğrudan hava filtresine veya mevcut olduğunda bir karbüratöre bağlanır ve daha sonra hava filtresine bağlanır . Bu cihazlardan gelen havayı tek tek silindirlere dağıtır. Egzoz manifoldu, egzoz sistemindeki ilk bileşendir . Egzoz gazlarını silindirlerden toplar ve yoldaki bir sonraki bileşene sürer. Egzoz sistemi ve ICE de içerebilir katalitik konvertör ve susturucu 'yu . Egzoz gazlarının yolundaki son bölüm egzoz borusudur .

4 zamanlı motorlar

4 zamanlı bir SI motorunun çalışmasını gösteren diyagram. Etiketler:
1 - İndüksiyon
2 - Sıkıştırma
3 - Güç
4 - Egzoz

Üst ölü merkez , bir pistonun (TDC) bu vana en yakın olan pozisyondur; alt ölü nokta (BDC), onlardan en uzak olduğu zıt konumdur. Bir felç birlikte ilgili işlemle, tam tersi BDC veya yardımcısı için TDC bir pistonun bir harekettir. Bir motor çalışırken, krank mili sürekli olarak neredeyse sabit bir hızda döner . 4 zamanlı bir ICE'de, her piston aşağıdaki sırayla krank mili devri başına 2 strok yaşar. Açıklamaya TDC'den başlayarak, bunlar:

  1. Emme , indüksiyon veya emme : Kam lobunun valf gövdesine bastırması sonucu emme valfleri açılır. Piston aşağı doğru hareket ederek yanma odasının hacmini arttırır ve doğrudan enjeksiyon kullanmayan SI motorları durumunda bir CI motor veya bir hava-yakıt karışımı durumunda havanın girmesine izin verir . Hava veya hava-yakıt karışımına her durumda yük denir .
  2. Sıkıştırma : Bu strokta her iki valf de kapanır ve piston yukarı doğru hareket ederek piston TDC'deyken minimuma ulaşan yanma odası hacmini azaltır. Piston sıkıştırılırken yük üzerinde yapar ; sonuç olarak basıncı, sıcaklığı ve yoğunluğu artar; bu davranışa bir yaklaşım ideal gaz yasası tarafından sağlanır . Piston TDC'ye ulaşmadan hemen önce ateşleme başlar. Bir SI motor durumunda, buji, kendisine adını veren ve şarjı ateşleyen kıvılcımı oluşturan yüksek voltajlı bir darbe alır. Bir CI motor söz konusu olduğunda, yakıt enjektörü yakıtı hızlı bir şekilde sprey olarak yanma odasına enjekte eder; yakıt yüksek sıcaklık nedeniyle tutuşur.
  3. Güç veya çalışma stroku : Yanma gazlarının basıncı, pistonu aşağı doğru iter ve yükü sıkıştırmak için gerekenden daha fazla kinetik enerji üretir. Sıkıştırma strokunun tamamlayıcısı olarak yanma gazları genişler ve bunun sonucunda sıcaklıkları, basınçları ve yoğunlukları azalır. Piston BDC'ye yaklaştığında egzoz valfi açılır. Yanma gazları genişletmek tersinmez şekilde bağlı evlerde artık basınçla içinde aşırı basınçta , egzoz port- ilgili gösterge basıncı; buna blöf denir .
  4. Egzoz : Piston yukarı doğru hareket ederken yanma gazlarını dışarı atarken egzoz valfi açık kalır. Doğal emişli motorlar için, normal çalışma sırasında, piston yanma odasını tamamen kapatmadığından yanma gazlarının küçük bir kısmı silindirde kalabilir; bu gazlar bir sonraki şarjda çözülür. Bu strokun sonunda egzoz supabı kapanır, emme supabı açılır ve sıra bir sonraki çevrimde tekrarlanır. Daha iyi süpürme sağlamak için emme valfi, egzoz valfi kapanmadan önce açılabilir.

2 zamanlı motorlar

Bu tür bir motorun belirleyici özelliği, her pistonun her krank mili devrinde bir çevrimi tamamlamasıdır. Emme, sıkıştırma, güç ve egzoz olmak üzere 4 işlem sadece 2 strokta gerçekleşir, bu nedenle her biri için özel bir strok ayırmak mümkün değildir. TDC'den başlayarak döngü şunlardan oluşur:

  1. Güç : Piston aşağı inerken, 4 zamanlı bir motorda olduğu gibi yanma gazları üzerinde iş yapar. Genleşmeyle ilgili aynı termodinamik düşünceler geçerlidir.
  2. Süpürme : BDC'den önce yaklaşık 75° krank mili dönüşü egzoz valfi veya portu açılır ve blöf meydana gelir. Kısa bir süre sonra emme valfi veya transfer portu açılır. Gelen şarj, kalan yanma gazlarını egzoz sistemine taşır ve şarjın bir kısmı egzoz sistemine de girebilir. Piston BDC'ye ulaşır ve yönü tersine çevirir. Piston silindirin içine doğru kısa bir mesafe kat ettikten sonra egzoz valfi veya portu kapanır; kısa süre içinde giriş valfi veya transfer portu da kapanır.
  3. Sıkıştırma : Hem emme hem de egzoz kapalıyken piston, yükü sıkıştırarak ve üzerinde bir çalışma yaparak yukarı doğru hareket etmeye devam eder. 4 zamanlı bir motor durumunda olduğu gibi, ateşleme, piston TDC'ye ulaşmadan hemen önce başlar ve şarj üzerindeki sıkıştırmanın termodinamiği üzerindeki aynı değerlendirme.

4 zamanlı bir motor , 4 stroktan 2'sini alarak temizleme işlemini gerçekleştirmek için pozitif deplasmanlı bir pompa olarak pistonu kullanırken, 2 zamanlı bir motor, birleşik emme ve egzoz için güç strokunun son bölümünü ve sıkıştırma strokunun ilk bölümünü kullanır. . Doldurma ve egzoz gazlarını boşaltmak için gereken iş, ya karterden ya da ayrı bir üfleyiciden gelir. Temizleme, yanmış gazın dışarı atılması ve taze karışımın girişi için iki ana yaklaşım tanımlanmıştır: Döngü temizleme ve Tek akışlı temizleme. 2010'larda yayınlanan SAE haberleri, 'Loop Scavenging'in her koşulda Uniflow Scavenging'den daha iyi olduğunu bildirdi.

Karter temizlendi

Çalışır durumda olan bir karter süpürmeli 2 zamanlı motorun şeması

Bazı SI motorları karterden arındırılır ve popet valfleri kullanmaz. Bunun yerine karter ve silindirin pistonun altındaki kısmı pompa olarak kullanılır. Giriş portu, motor tarafından tahrik edilen bir dilli valf veya döner diskli bir valf vasıtasıyla kartere bağlanır . Her silindir için bir transfer portu bir uçta krank karterine ve diğer uçta silindir duvarına bağlanır. Egzoz portu doğrudan silindir duvarına bağlıdır. Transfer ve egzoz portu piston tarafından açılıp kapatılır. Karter basıncı giriş basıncının biraz altına düştüğünde, yeni bir şarjla doldurulmasını sağlamak için dilli valf açılır; bu, piston yukarı doğru hareket ederken olur. Piston aşağı doğru hareket ettiğinde karterdeki basınç artar ve reed valf hemen kapanır, ardından karterdeki şarj sıkıştırılır. Piston yukarı doğru hareket ederken egzoz portunu ve transfer portunu açığa çıkarır ve karterdeki yükün daha yüksek basıncı transfer portundan silindire girmesini sağlayarak egzoz gazlarını üfler. Yağlama, yakıta küçük oranlarda 2 zamanlı yağ ilave edilerek gerçekleştirilir . Petrol , benzinin yukarıda belirtilen yağ ile karışımını ifade eder. Bu tür 2 zamanlı motorlar, karşılaştırılabilir 4 zamanlı motorlardan daha düşük verimliliğe sahiptir ve aşağıdaki koşullar için daha kirletici egzoz gazları yayar :

  • Onlar kullanmak toplam kaybı yağlama sistemi : tüm yağlama yağı sonunda yakıtla birlikte yakılır.
  • Süpürme için çelişkili gereksinimler vardır: Bir tarafta, hemen hemen tüm yanma gazlarının yerini alacak kadar her döngüde yeterli miktarda taze yük verilmesi gerekir, ancak bunun çok fazla verilmesi, bir kısmının egzoza girmesi anlamına gelir.
  • Transfer port(lar)ını dikkatli bir şekilde tasarlanmış ve yerleştirilmiş bir nozul olarak kullanmalı, böylece yanma gazlarını dışarı atmak için egzoz portuna ulaşmadan önce tüm silindiri süpürecek şekilde bir gaz akımı oluşturulmalı, ancak miktarı en aza indirilmelidir. şarj bitti. 4 zamanlı motorlar, egzoz sırasında yanma odası minimum hacmine indirildiğinden, neredeyse tüm yanma gazlarını zorla dışarı atma avantajına sahiptir. Karter süpürmeli 2 zamanlı motorlarda, egzoz ve emme çoğunlukla aynı anda ve yanma odası maksimum hacmindeyken gerçekleştirilir.

Bu tip 2 zamanlı motorların ana avantajı, mekanik basitlik ve 4 zamanlı muadillerine göre daha yüksek güç-ağırlık oranıdır . Çevrim başına iki kat daha fazla güç strokuna sahip olmasına rağmen, pratikte karşılaştırılabilir 4 zamanlı bir motorun iki katından daha az güç elde edilebilir.

ABD'de kirlilik nedeniyle karayolu taşıtlarında 2 zamanlı motorlar yasaklandı. Yalnızca arazi motosikletleri hala genellikle 2 zamanlı, ancak nadiren yollarda yasaldır. Bununla birlikte, binlerce 2 zamanlı çim bakım motoru kullanılmaktadır.

Üfleyici süpürüldü

Tek akışlı atma şeması

Ayrı bir üfleyici kullanmak, daha yüksek maliyet ve bakım gereksiniminde artış anlamına gelen artan karmaşıklık pahasına, karter temizlemenin birçok dezavantajını ortadan kaldırır. Bu tip bir motor, egzoz için portları da kullanabilen zıt pistonlu motorlar hariç, emme için portlar veya valfler ve egzoz için valfler kullanır . Üfleyici genellikle Roots tipindedir ancak başka tipler de kullanılmıştır. Bu tasarım CI motorlarında yaygındır ve ara sıra SI motorlarında kullanılmıştır.

Bir üfleyici kullanan CI motorları tipik olarak tek akışlı süpürme kullanır . Bu tasarımda silindir duvarı, BDC'de piston tacının ulaştığı konumun hemen üzerinde çevre boyunca eşit aralıklarla yerleştirilmiş birkaç giriş portu içerir. Bir egzoz valfi veya 4 zamanlı motorlarınkine benzer birkaç valf kullanılır. Emme manifoldunun son kısmı, emme portlarını besleyen bir hava manşonudur. Giriş portları, yanmayı iyileştirmek için gelen yüke bir girdap vermek için silindir duvarına yatay bir açıyla (yani: piston tepesi düzlemindedirler) yerleştirilir. En büyük pistonlu IC, bu tipteki düşük hızlı CI motorlarıdır; deniz tahriki (bkz. deniz dizel motoru ) veya elektrik enerjisi üretimi için kullanılırlar ve her türden içten yanmalı motorlar arasında en yüksek termal verimliliği sağlarlar. Bazı Dizel-elektrikli lokomotif motorları 2 zamanlı çevrimde çalışır. Bunların en güçlüsü 4,5 MW veya 6.000  HP civarında bir fren gücüne sahiptir  . Merck SD90MAC lokomotiflerin sınıfı, bir örneğidir. Ana taşıyıcısı hemen hemen aynı fren gücüne sahip olan karşılaştırılabilir sınıf GE AC6000CW , 4 zamanlı bir motor kullanır.

Bu tip motora bir örnek, büyük konteyner gemilerinde kullanılan Wärtsilä-Sulzer RT-flex96-C turboşarjlı 2 zamanlı Dizel'dir . %50'nin üzerinde ısıl verimi ile dünyanın en verimli ve güçlü pistonlu içten yanmalı motorudur . Karşılaştırma için, en verimli küçük dört zamanlı motorlar termal olarak yaklaşık %43 verimlidir (SAE 900648); boyut, hacmin yüzey alanına oranındaki artış nedeniyle verimlilik için bir avantajdır.

2 zamanlı, optik olarak erişilebilir bir motosiklet motorunda silindir içi yanma videosu için harici bağlantılara bakın .

Tarihsel tasarım

Dugald Clerk 1879'da ilk iki zamanlı motoru geliştirdi. Yakıt karışımını silindire aktarmak için pompa işlevi gören ayrı bir silindir kullandı.

1899'da John Day , Clerk'in tasarımını bugün çok yaygın olarak kullanılan 2 zamanlı motor tipine basitleştirdi. Gündüz çevrimli motorlar, karterden arındırılır ve liman zamanlıdır. Karter ve silindirin egzoz portunun altındaki kısmı pompa olarak kullanılır. Gündüz çevrimli motorun çalışması, krank mili döndürüldüğünde başlar, böylece piston BDC'den yukarıya (başa doğru) hareket eder ve karter/silindir alanında bir vakum oluşturur. Karbüratör daha sonra yakıt karışımını bir dil valfi veya bir döner disk valfi (motor tarafından tahrik edilen) aracılığıyla kartere besler . Karterden silindirdeki bağlantıya emme sağlamak için kanallar ve egzoz ağzından egzoz borusuna giden kanallar vardır. Silindirin uzunluğuna göre bağlantı noktasının yüksekliğine "port zamanlaması" denir.

Motorun ilk yukarı strokunda, karter boş olduğu için silindire yakıt indüklenmeyecektir. Aşağı strokta, piston şimdi silindirdeki pistonu yağlayan yakıt karışımını ve buna eklenen yağ nedeniyle yatakları sıkıştırır. Piston aşağı doğru hareket ederken önce egzozu açar, ancak ilk strokta egzoza yanmış yakıt yoktur. Piston aşağı doğru hareket ettikçe, kartere giden bir kanala sahip olan giriş portunu ortaya çıkarır. Karterdeki yakıt karışımı basınç altında olduğundan karışım kanaldan silindire doğru hareket eder.

Piston, portu kapatacak kadar yükselmeden önce, yakıt silindirinde doğrudan egzoz portundan dışarı hareket etmesi için bir engel olmadığından, ilk motorlar yakıt akışını yavaşlatmak için yüksek kubbeli bir piston kullandı. Daha sonra yakıt, bir genleşme odası tasarımı kullanılarak silindire geri "rezonanslandı". Piston TDC'ye yaklaştığında, bir kıvılcım yakıtı ateşler. Piston güçle aşağı doğru hareket ettirildiğinden önce yanmış yakıtın yüksek basınç altında dışarı atıldığı egzoz portunu, ardından işlemin tamamlandığı emme portunu ortaya çıkarır ve tekrarlamaya devam eder.

Daha sonra motorlar, performansı artırmak için Deutz şirketi tarafından tasarlanan bir tür taşıma kullandı. Buna Schnurle Ters Akış sistemi adı verildi . DKW, bu tasarımı tüm motosikletleri için lisansladı. Bunların DKW'nin RT 125 bir sonucu olarak 100 üzerinden mpg elde etmek için ilk motorlu araçların oldu.

Ateşleme

İçten yanmalı motorlar, karışımın kıvılcım ateşlemesi (SI) veya sıkıştırma ateşlemesi (CI) ile ateşlenmesini gerektirir . Güvenilir elektrik yöntemlerinin icadından önce sıcak tüp ve alev yöntemleri kullanılıyordu. Lazer ateşlemeli deneysel motorlar yapılmıştır.

Kıvılcım ateşleme süreci

Bosch manyetosu
Noktalar ve bobin ateşlemesi

Kıvılcım ateşlemeli motor, Sıcak Tüp ateşlemesini kullanan ilk motorların geliştirilmiş haliydi. Bosch manyetoyu geliştirdiğinde, bir bujiye enerji vermek için elektrik üreten birincil sistem haline geldi. Birçok küçük motor hala manyeto ateşlemeyi kullanıyor. Küçük motorlar, bir geri tepmeli marş veya el krank kullanılarak elle marş ile çalıştırılır . Delco'nun otomotiv marş motorunu geliştirmesinden Charles F. Kettering'den önce tüm benzinli motorlu otomobiller bir el krankı kullanıyordu.

Daha büyük motorlar, tipik olarak , bir kurşun-asit aküde depolanan elektrik enerjisini kullanarak marş motorlarına ve ateşleme sistemlerine güç sağlar . Akünün şarj durumu, bir otomotiv alternatörü veya (önceden) elektrik enerjisi depolaması oluşturmak için motor gücünü kullanan bir jeneratör tarafından korunur .

Akü, motorda bir marş motoru sistemine sahip olduğunda marş için elektrik gücü sağlar ve motor kapalıyken elektrik gücü sağlar. Akü ayrıca, alternatörün 13,8 volttan fazlasını koruyamadığı nadir çalışma koşulları sırasında elektrik gücü sağlar (ortak bir 12V otomotiv elektrik sistemi için). Alternatör voltajı 13,8 voltun altına düştüğünde, kurşun asitli akü, elektrik yükünü giderek daha fazla alır. Normal rölanti koşulları da dahil olmak üzere neredeyse tüm çalışma koşulları sırasında, alternatör birincil elektrik gücü sağlar.

Bazı sistemler, geniş açık gaz kelebeği koşulları sırasında alternatör alanı (rotor) gücünü devre dışı bırakır. Alanı devre dışı bırakmak, alternatör kasnağı mekanik yükünü neredeyse sıfıra indirerek krank mili gücünü en üst düzeye çıkarır. Bu durumda, pil tüm birincil elektrik gücünü sağlar.

Benzinli motorlar, hava ve benzin karışımını alır ve yakıt maksimum sıkıştırmadayken pistonun alt ölü noktadan üst ölü noktaya hareketi ile sıkıştırır. Silindirin süpürülen alanının boyutundaki azalma ve yanma odasının hacmi dikkate alındığında bir orantı ile tanımlanır. İlk motorların sıkıştırma oranları 6'ya 1 idi. Sıkıştırma oranları arttıkça motorun verimliliği de arttı.

Erken endüksiyon ve ateşleme sistemlerinde sıkıştırma oranlarının düşük tutulması gerekiyordu. Yakıt teknolojisindeki ve yanma yönetimindeki gelişmeler sayesinde, yüksek performanslı motorlar 12:1 oranında güvenilir bir şekilde çalışabilir. Düşük oktanlı yakıtta, sıcaklık artışına bağlı olarak yakıt tutuşurken sıkıştırma oranı arttıkça bir sorun ortaya çıkar. Charles Kettering , kısmen kurşun zehirlenmesi endişeleri nedeniyle 1970'lerden itibaren otomotiv kullanımı için aşamalı olarak terk edilen daha yüksek sıkıştırma oranlarına izin veren bir kurşun katkı maddesi geliştirdi .

Yakıt karışımı, silindir içindeki pistonun farklı ilerlemelerinde ateşlenir. Düşük devirde, kıvılcım, üst ölü merkeze ulaşan pistona yakın olacak şekilde zamanlanır. Daha fazla güç üretmek için devir yükseldikçe piston hareketi sırasında kıvılcım daha erken ilerletilir. Kıvılcım, devir sayısı arttıkça yakıt kademeli olarak daha fazla sıkıştırılmaktayken meydana gelir.

Gerekli yüksek voltaj, tipik olarak 10.000 volt, bir endüksiyon bobini veya transformatör tarafından sağlanır . Endüksiyon bobini, bir tür senkronize kesici aracılığıyla elektrik birincil sistem akımının kesilmesini kullanan bir geri dönüş sistemidir. Kesici, kontak noktaları veya bir güç transistörü olabilir. Bu tür ateşlemeyle ilgili sorun, RPM arttıkça elektrik enerjisinin kullanılabilirliğinin azalmasıdır. Bu özellikle bir problemdir, çünkü daha yoğun bir yakıt karışımını tutuşturmak için gereken enerji miktarı daha fazladır. Sonuç genellikle yüksek devirli bir teklemeydi.

Kondansatör deşarj ateşlemesi geliştirildi. Bujiye gönderilen yükselen bir voltaj üretir. CD sistem voltajları 60.000 volta ulaşabilir. CD ateşlemeleri, yükseltici transformatörler kullanır . Yükseltici transformatör, elektrik kıvılcımı oluşturmak için bir kapasitansta depolanan enerjiyi kullanır . Her iki sistemde de mekanik veya elektrik kontrol sistemi, uygun silindire dikkatle zamanlanmış yüksek voltaj sağlar. Bu kıvılcım, buji aracılığıyla motorun silindirlerindeki hava-yakıt karışımını ateşler.

Benzinli içten yanmalı motorların soğuk havada çalıştırılması dizel motorlara göre çok daha kolay olsa da, aşırı koşullar altında yine de soğuk havada çalıştırma sorunları yaşayabilirler. Yıllarca çözüm, arabayı ısıtılmış alanlara park etmekti. Dünyanın bazı bölgelerinde, yağ gerçekten boşaltıldı ve gece boyunca ısıtıldı ve soğuk çalıştırma için motora geri gönderildi. 1950'lerin başında, soğuk hava başladığında ham benzinin yakıtın bir kısmının yakıldığı birime yönlendirildiği ve diğer kısmın doğrudan emme valfi manifolduna gönderilen sıcak bir buhar haline geldiği benzin Gazlaştırıcı ünitesi geliştirildi. Bu ünite, soğuk iklimlerde satılan benzinli motorlarda elektrikli motor bloğu ısıtıcıları standart hale gelene kadar oldukça popülerdi .

Sıkıştırma ateşleme işlemi

Dizel, PPC ve HCCI motorları, ateşleme için yalnızca motorun sıkıştırma işleminde yarattığı ısı ve basınca güvenir. Meydana gelen sıkıştırma seviyesi genellikle bir benzinli motorun iki katı veya daha fazladır. Dizel motorlar sadece hava alır ve en yüksek sıkıştırmadan kısa bir süre önce, yakıtın anında tutuşmasını sağlayan bir yakıt enjektörü aracılığıyla silindire az miktarda dizel yakıt püskürtür. HCCI tipi motorlar hem hava hem de yakıt alır, ancak daha yüksek basınç ve ısı nedeniyle yardımsız bir otomatik yanma sürecine güvenmeye devam eder. Bu nedenle dizel ve HCCI motorlar, bir kez çalıştırıldıktan sonra soğuk havada da aynı şekilde çalışmasına rağmen, soğuk çalıştırma sorunlarına daha duyarlıdır. Otomobillerde ve hafif kamyonlarda dolaylı enjeksiyonlu hafif hizmet dizel motorları , soğuk havalarda çalışmama koşullarını azaltmaya başlamadan hemen önce yanma odasını önceden ısıtan kızdırma bujileri (veya diğer ön ısıtma: bkz. Cummins ISB#6BT ) kullanır . Çoğu dizelde ayrıca bir akü ve şarj sistemi bulunur; bununla birlikte, bu sistem ikincildir ve üreticiler tarafından çalıştırma, yakıtı açıp kapama (bir anahtar veya mekanik aparat aracılığıyla da yapılabilir) ve yardımcı elektrikli bileşenleri ve aksesuarları çalıştırmak için bir lüks olarak eklenir. Çoğu yeni motor, verimliliği artırmak ve emisyonları azaltmak için yanma sürecini de ayarlayan elektrikli ve elektronik motor kontrol ünitelerine (ECU) güveniyor .

Yağlama

Basınçlı yağlama kullanan bir motorun şeması

Diğer yüzeylerle temas halinde olan ve göreceli hareket halindeki yüzeyler, aşınmayı, gürültüyü azaltmak ve sürtünmenin üstesinden gelmede güç kaybını azaltarak verimliliği artırmak veya mekanizmayı tamamen çalıştırmak için yağlama gerektirir . Ayrıca, kullanılan yağlayıcı aşırı ısıyı azaltabilir ve bileşenlere ek soğutma sağlayabilir. En azından, bir motor aşağıdaki parçaların yağlanmasını gerektirir:

  • Pistonlar ve silindirler arasında
  • Küçük rulmanlar
  • Büyük uç yatakları
  • Ana yataklar
  • Valf dişlisi (Aşağıdaki elemanlar mevcut olmayabilir):
    • iticiler
    • Rocker kolları
    • itme çubukları
    • Zamanlama zinciri veya dişliler. Dişli kayışlar yağlama gerektirmez.

2 zamanlı karter süpürmeli motorlarda, karterin içi ve dolayısıyla krank miline, biyel koluna ve pistonların tabanına hava-yakıt-yağ karışımındaki 2 zamanlı yağ püskürtülür ve ardından yakıtla birlikte yakılır. . Valf dizisi, yağ pompası gerekmeyecek şekilde yağ ile doldurulmuş bir bölmede bulunabilir .

Bir de sıçratmalı kayganlaştırma sistemi bir yağ pompası kullanılır. Bunun yerine krank mili karterdeki yağın içine dalar ve yüksek hızından dolayı krank miline, biyel kollarına ve pistonların alt kısmına sıçrar. Bu etkiyi arttırmak için biyel kolu büyük uç kapaklarına bağlı bir kepçe bulunabilir. Valf dizisi ayrıca su basmış bir bölmede kapatılabilir veya sıçrayan yağı alacak ve kartere geri akmasına izin verecek şekilde krank miline açılabilir. Çarpmayla yağlama, küçük 4 zamanlı motorlarda yaygındır.

Bir de zorunlu (aynı zamanda basınçlı ) yağlama sistemi , yağlama taşıyan bir kapalı devre içinde gerçekleştirilir motor yağı sistemi tarafından hizmet verilen yüzeylere ve daha sonra bir hazneye yağ verir. Bir motorun yardımcı ekipmanına tipik olarak bu döngü tarafından servis yapılmaz; örneğin, bir alternatör kendi yağlayıcıları ile sızdırmaz hale getirilmiş bilyalı rulmanlar kullanabilir . Yağın rezervuarı genellikle karterdir ve bu durumda buna ıslak karter sistemi denir . Farklı bir yağ deposu olduğunda, karter yine de onu yakalar, ancak özel bir pompa tarafından sürekli olarak boşaltılır; buna kuru karter sistemi denir .

Alt kısmında, karter, bir yağ pompasına ve ardından karterin dışındaki bir yağ filtresine bağlanan bir ağ filtre ile kaplanmış bir yağ girişi içerir , buradan krank mili ana yataklarına ve valf grubuna yönlendirilir. Karter , yağ filtresinden yağın verildiği en az bir yağ galerisi (bir karter duvarının içindeki bir kanal) içerir. Ana yataklar, çevresinin tamamı veya yarısı boyunca bir oluk içerir; yağ bu oluklara yağ galerisine bağlı kanallardan girer. Krank milinde, bu oluklardan yağı alan ve büyük uç yataklarına ileten delikler bulunur. Tüm büyük uç yatakları bu şekilde yağlanır. Tek bir ana yatak, 0, 1 veya 2 büyük uç yatak için yağ sağlayabilir. Benzer bir sistem, pistonu, itme pimini ve biyel kolunun küçük ucunu yağlamak için kullanılabilir; bu sistemde biyel kolu büyük ucunda krank milinin etrafında bir oluk ve oluğa bağlı bir deliği vardır ve bu oluğa yağı oradan pistonun dibine ve oradan da silindire dağıtır.

Silindir ve pistonu yağlamak için başka sistemler de kullanılır. Biyel kolu, silindire ve pistonun tabanına bir yağ jeti atmak için bir ağızlığa sahip olabilir. Bu nozül, yağladığı silindire göre hareket halindedir, ancak her zaman kendisine veya ilgili pistona dönüktür.

Tipik olarak, bir zorlamalı yağlama sistemleri, soğutmaya yardımcı olmak için tatmin edici bir şekilde yağlamak için gerekenden daha yüksek bir yağ akışına sahiptir. Spesifik olarak, yağlama sistemi, sıcak motor parçalarından ısıyı soğutma sıvısına (su soğutmalı motorlarda) veya kanatçıklara (hava soğutmalı motorlarda) taşımaya yardımcı olur ve daha sonra onu çevreye aktarır. Yağlayıcı, kimyasal olarak kararlı olacak ve motorda karşılaştığı sıcaklık aralığında uygun viskoziteleri koruyacak şekilde tasarlanmalıdır.

Silindir konfigürasyonu

Yaygın silindir konfigürasyonları, düz veya sıralı konfigürasyonu , daha kompakt V konfigürasyonunu ve daha geniş fakat daha pürüzsüz düz veya boxer konfigürasyonunu içerir . Uçak motorları ayrıca daha etkili soğutma sağlayan radyal bir konfigürasyon benimseyebilir . H , U , X ve W gibi daha sıra dışı konfigürasyonlar da kullanılmıştır.

Bazı popüler silindir konfigürasyonları:
a – düz
b – V
c – zıt
d – W

Çok silindirli motorların valf düzeneği ve krank mili, pistonlar çevrimlerinin farklı bölümlerinde olacak şekilde yapılandırılmıştır. Özellikle zorlamalı endüksiyon motorlarında piston döngülerinin eşit aralıklarla (buna eşit ateşleme olarak adlandırılır ) sahip olması arzu edilir ; Bu tork pulsasyonu azaltır ve içi motorları statik fazla 3 silindir dengeli birincil kuvvetlerinde. Bununla birlikte, bazı motor konfigürasyonları , çift ateşleme ile mümkün olandan daha iyi bir denge elde etmek için tek ateşleme gerektirir. Örneğin, 4 zamanlı bir I2 motor , krank pimleri arasındaki açı 180° olduğunda daha iyi bir dengeye sahiptir, çünkü pistonlar zıt yönlerde hareket eder ve atalet kuvvetleri kısmen ortadan kalkar, ancak bu, bir silindirin 180° krank mili dönüşünü ateşlediği garip bir ateşleme modeli verir. birbiri ardına 540° boyunca hiçbir silindir ateşlemez. Eşit bir ateşleme düzeniyle, pistonlar uyum içinde hareket edecek ve ilgili kuvvetler artacaktır.

Çoklu krank mili konfigürasyonları mutlaka bir silindir kapağına ihtiyaç duymaz çünkü bunun yerine silindirin her iki ucunda karşıt piston tasarımı olarak adlandırılan bir piston bulunabilir . Yakıt girişleri ve çıkışları silindirin karşıt uçlarında konumlandırıldığından, tek akışlı süpürme elde edilebilir, bu da dört zamanlı motorda olduğu gibi çok çeşitli motor devirlerinde verimlidir. Silindir kapaklarının olmaması nedeniyle termal verimlilik artırıldı. Bu tasarım, tek bir silindir dizisinin her iki ucunda iki krank mili kullanılarak Junkers Jumo 205 dizel uçak motorunda ve en dikkat çekici şekilde Napier Deltic dizel motorlarında kullanıldı. Bunlar , köşelerde krank milleri ile eşkenar üçgen şeklinde düzenlenmiş üç çift ​​uçlu silindir sırasına hizmet etmek için üç krank mili kullandı . Tek sıralı lokomotif motorlarında da kullanılmış ve hala deniz tahrik motorlarında ve deniz yardımcı jeneratörlerinde kullanılmaktadır.

Dizel çevrimi

İdeal Dizel çevrimi için PV diyagramı . Döngü, 1-4 arasındaki sayıları saat yönünde izler.

Çoğu kamyon ve otomotiv dizel motoru, dört zamanlı bir çevrimi andıran bir çevrim kullanır, ancak ayrı bir ateşleme sistemine ihtiyaç duymak yerine, sıkıştırma ısıtması ateşlemeye neden olur. Bu varyasyona dizel çevrimi denir. Dizel çevriminde, dizel yakıt doğrudan silindire enjekte edilir, böylece piston hareket ettikçe yanma sabit basınçta gerçekleşir.

Otto döngüsü

Otto çevrimi , yakıt olarak benzin kullanarak çalışan içten yanmalı motorların çoğu için tipik bir çevrimdir. Otto çevrimi, dört zamanlı motor için açıklananla tamamen aynıdır. Aynı ana adımlardan oluşur: Emme, sıkıştırma, ateşleme, genişleme ve egzoz.

Beş zamanlı motor

1879'da Nicolaus Otto , düşük basınçlı daha büyük bir silindirin her iki tarafında iki küçük silindir bulunan bir çift genleşmeli motor üretti ve sattı (ikili ve üçlü genleşme ilkeleri buhar motorlarında geniş bir kullanıma sahipti), egzoz strok gazının ikinci bir genleşmesi gerçekleşti; sahibi, performansın düşük olduğunu iddia ederek iade etti. 1906'da konsept, EHV ( Eisenhuth Horseless Vehicle Company ) tarafından yapılan bir arabaya dahil edildi ; ve 21. yüzyılda Ilmor , yüksek güç çıkışı ve düşük SFC'ye (Özgül Yakıt Tüketimi) sahip 5 zamanlı çift genleşmeli içten yanmalı bir motor tasarladı ve başarıyla test etti.

Altı zamanlı motor

Altı zamanlı motor her üç krank ateş, normal bir silindir (Griffin altı felç, Bajulaz altı felç, Velozeta altı inme ve Crower altı inme) düzenli bir pistonu kullanmaktadır altı inme 1883. dört çeşit icat devrimler. Bu sistemler , hava veya su enjeksiyonu ile dört zamanlı Otto çevriminin boşa harcanan ısısını yakalar .

Beare Baş ve "Piston şarj" motorları olarak faaliyet karşı piston motorlar daha düzenli bir dört zamanlı ve benzeri gibi oldukça her iki devir ateş, tek bir silindir içindeki iki piston,.

Diğer döngüler

İlk içten yanmalı motorlar karışımı sıkıştırmadı. Piston aşağı strokunun ilk kısmı bir yakıt-hava karışımını çekti, ardından giriş valfi kapandı ve aşağı strokun geri kalanında yakıt-hava karışımı ateşlendi. Piston yukarı strok için egzoz valfi açıldı. Buhar makinesi prensibini taklit etmeye yönelik bu girişimler çok verimsizdi. Bu döngülerin bir dizi varyasyonu vardır, özellikle de Atkinson ve Miller döngüleri . Dizel çevrimi biraz farklıdır.

Bölünmüş çevrimli motorlar, emme, sıkıştırma, yanma ve egzozdan oluşan dört vuruşu iki ayrı ancak eşleştirilmiş silindire ayırır. İlk silindir emme ve sıkıştırma için kullanılır. Sıkıştırılmış hava daha sonra sıkıştırma silindirinden bir çapraz geçiş yoluyla yanma ve egzozun meydana geldiği ikinci silindire aktarılır. Bölünmüş çevrimli bir motor, bir tarafında gerçekten bir hava kompresörü ve diğer tarafında bir yanma odasıdır.

Önceki bölünmüş çevrim motorlarının iki büyük sorunu vardı: yetersiz nefes alma (hacimsel verimlilik) ve düşük termal verimlilik. Ancak, bu sorunları çözmeye çalışan yeni tasarımlar tanıtılmaktadır.

Scuderi'nin Motor çeşitli turbo şarj teknikler sayesinde piston ve silindir kafası arasındaki açıklığı azaltarak solunum problemi giderir. Scuderi tasarımı, valflerin müdahalesi olmadan pistonun silindir kapağına çok yakın hareket etmesini sağlayan dışa doğru açılan valflerin kullanılmasını gerektirir. Scuderi, düşük termal verimliliği, üst ölü noktadan sonra (ATDC) ateşleme yoluyla ele alır.

ATDC ateşlemesi, güç silindirinde sonik akış ve yüksek türbülans oluşturmak için transfer geçidinde yüksek basınçlı hava kullanılarak gerçekleştirilebilir.

yanma türbinleri

Jet motoru

turbofan jet motoru

Jet motorları, havayı sıkıştırmak için bir dizi fan kanadı kullanır, bu hava daha sonra yakıtla (tipik olarak JP yakıtı) karıştırıldığı ve daha sonra ateşlendiği bir yakıcıya girer . Yakıtın yanması, daha sonra motordan atılan havanın sıcaklığını yükselterek itme yaratır. Modern bir turbofan motoru %48'e varan verimlilikte çalışabilir.

Bir turbofan motorunun altı bölümü vardır:

  • Fan
  • Kompresör
  • yakıcı
  • türbin
  • karıştırıcı
  • meme

Gaz türbinleri

Türbin santrali

Bir gaz türbini havayı sıkıştırır ve türbini döndürmek için kullanır . Esasen çıkışını bir mile yönlendiren bir jet motorudur. Bir türbinin üç aşaması vardır: 1) sıkıştırma nedeniyle sıcaklığın arttığı bir kompresörden hava çekilir, 2) yakıcıya yakıt eklenir ve 3) sıcak hava, türbine bağlı bir şaftı döndüren türbin kanatlarından dışarı atılır. kompresör.

Gaz türbini, prensipte buhar türbinine benzer bir döner makinedir ve üç ana bileşenden oluşur: kompresör, yanma odası ve türbin. Hava kompresörde sıkıştırıldıktan sonra içindeki yakıt yakılarak ısıtılır. Isıtılmış hava ve yanma ürünleri bir türbinde genleşerek iş çıktısı üretir. İşin yaklaşık 23'ü kompresörü çalıştırır: geri kalanı (yaklaşık 13 ) faydalı iş çıktısı olarak mevcuttur.

Gaz Türbinleri, en verimli içten yanmalı motorlar arasındadır. General Electric 7HA ve 9HA türbin kombine çevrim elektrik santralleri %61'in üzerinde verimlilikle derecelendirilmiştir.

Brayton döngüsü

Brayton döngüsü

Bir gaz türbini, prensipte bir buhar türbinine biraz benzeyen döner bir makinedir. Üç ana bileşenden oluşur: kompresör, yanma odası ve türbin. Hava, sıcaklık artışının meydana geldiği kompresör tarafından sıkıştırılır. Sıkıştırılmış hava, havayı genişleten yanma odasında enjekte edilen yakıtın yakılmasıyla daha da ısıtılır. Bu enerji, kompresöre mekanik bir bağlantı yoluyla güç sağlayan türbini döndürür. Sıcak gazlar daha sonra itme sağlamak için tükenir.

Gaz türbinli çevrim motorları, motorun farklı yerlerinde aynı anda sıkıştırma, yanma ve genleşmenin meydana geldiği ve sürekli güç veren sürekli bir yanma sistemi kullanır. Özellikle, yanma, Otto çevrimi sabit hacim yerine sabit basınçta gerçekleşir.

Wankel motorları

Wankel döner çevrimi. Mil, rotorun lob etrafındaki her dönüşü için üç kez ve eksantrik mil etrafındaki her yörünge dönüşü için bir kez döner .

Wankel motorunda (döner motor) piston strokları yoktur. Fazlar, motorda ayrı yerlerde yer aldığı dört zamanlı motorla aynı faz ayrımı ile çalışır. Gelen termodinamik açıdan bu şu Otto motoru böylece bir "dört aşamalı" motoru düşünülebilir döngüsünü. Rotorun eksantrik miline 3:1 devir oranı nedeniyle, tipik olarak rotor devri başına üç güç darbesinin meydana geldiği doğru olsa da, gerçekte mil devri başına sadece bir güç darbesi meydana gelir. Tahrik (eksantrik) şaftı, Otto çevriminde olduğu gibi iki (krank mili) yerine her güç stroku sırasında bir kez dönerek pistonlu motorlardan daha büyük bir güç-ağırlık oranı sağlar. Bu motor türü en çok Mazda RX-8 , önceki RX-7 ve diğer araç modellerinde kullanılmıştır. Motor ayrıca küçük boyut ve ağırlığın ve yüksek güç-ağırlık oranının avantajlı olduğu insansız hava araçlarında da kullanılıyor.

Zorla indüksiyon

Zorlanmış indüksiyon, içten yanmalı bir motorun girişine basınçlı hava verme işlemidir. Zorlanmış bir endüksiyon motoru , havanın basıncını, sıcaklığını ve yoğunluğunu artırmak için bir gaz kompresörü kullanır . Zorla endüksiyonu olmayan bir motor, doğal emişli bir motor olarak kabul edilir .

Motor gücünü ve verimliliğini artırmak için otomotiv ve havacılık endüstrisinde cebri indüksiyon kullanılır. Yüksek irtifada çalışması gerektiğinden özellikle havacılık motorlarına yardımcı olur.

Zorlanmış indüksiyon, kompresörün doğrudan motor şaftından veya turboşarjda motor egzozundan güç alan bir türbinden güç aldığı bir süper şarj cihazı ile sağlanır .

Yakıtlar ve oksitleyiciler

Tüm içten yanmalı motorlar , tipik olarak havadaki oksijen ile bir kimyasal yakıtın yanmasına bağlıdır (ancak aynı şeyi daha fazlasını yapmak ve bir güç artışı elde etmek için nitröz oksit enjekte etmek mümkündür ). Yakma işlemi tipik olarak büyük miktarda ısının yanı sıra çok yüksek sıcaklıkta buhar ve karbon dioksit ve diğer kimyasalların üretilmesiyle sonuçlanır; ulaşılan sıcaklık, yakıtın ve oksitleyicilerin kimyasal yapısı (bkz. stokiyometri ) ve ayrıca sıkıştırma ve diğer faktörler tarafından belirlenir.

yakıtlar

En yaygın modern yakıtlar hidrokarbonlardan oluşur ve çoğunlukla fosil yakıtlardan ( petrol ) elde edilir. Fosil yakıtlar arasında dizel yakıt , benzin ve petrol gazı ve daha nadir kullanılan propan bulunur . Yakıt dağıtım bileşenleri dışında, benzin kullanımı için tasarlanmış çoğu içten yanmalı motor, büyük değişiklikler olmaksızın doğal gaz veya sıvılaştırılmış petrol gazları üzerinde çalışabilir. Büyük dizeller, gazlarla karıştırılmış hava ve bir pilot dizel yakıt ateşleme enjeksiyonu ile çalışabilir. Etanol ve biyodizel ( soya fasulyesi yağı gibi trigliserit veren mahsullerden üretilen bir dizel yakıt türü) gibi sıvı ve gazlı biyoyakıtlar da kullanılabilir. Uygun modifikasyonlara sahip motorlar ayrıca hidrojen gazı, odun gazı veya odun kömürü gazı ile ve ayrıca diğer uygun biyokütleden yapılan üretici gazla da çalışabilir . Magnezyum enjeksiyon döngüsü gibi toz halindeki katı yakıtlar kullanılarak da deneyler yapılmıştır .

Halen, kullanılan yakıtlar şunları içerir:

Akışkanlaştırılmış metal tozları ve patlayıcılar bile bir miktar kullanım gördü. Yakıt olarak gaz kullanan motorlara gaz motorları, sıvı hidrokarbon kullanan motorlara ise petrol motorları denir; bununla birlikte, benzinli motorlara halk dilinde "gaz motorları" (" Kuzey Amerika dışında " benzinli motorlar ") da denir .

Yakıtlara başlıca kısıtlamaları içinden kolay taşınabilir olmalıdır olan yakıt sisteminde için yanma odasına ve yakıt yeterli serbest bırakır enerji şeklinde ısı üzerine yanma motorunun pratik kullanımı için.

Dizel motorlar genellikle benzinli motorlardan daha ağır, daha gürültülü ve daha düşük hızlarda daha güçlüdür . Ayrıca çoğu durumda yakıt açısından daha verimlidirler ve ağır karayolu taşıtlarında, bazı otomobillerde ( benzinli motorlara göre artan yakıt verimliliği nedeniyle giderek daha fazla), gemilerde, demiryolu lokomotiflerinde ve hafif uçaklarda kullanılırlar . Benzinli motorlar, çoğu otomobil, motosiklet ve moped dahil olmak üzere diğer çoğu karayolu taşıtında kullanılır . O Not Avrupa'da , sofistike dizel otomobillerde 1990'lardan beri pazarın yaklaşık% 45 devraldık. Hidrojen , metanol , etanol , sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), biyodizel , parafin ve traktör buharlaştırma yağı (TVO) ile çalışan motorlar da bulunmaktadır .

Hidrojen

Hidrojen sonunda geleneksel içten yanmalı motorlarda geleneksel fosil yakıtların yerini alabilir . Alternatif olarak, yakıt hücresi teknolojisi sözünü yerine getirebilir ve içten yanmalı motorların kullanımı aşamalı olarak kaldırılabilir.

Serbest hidrojen üretmenin birden fazla yolu olmasına rağmen, bu yöntemler yanıcı moleküllerin hidrojene dönüştürülmesini veya elektrik enerjisinin tüketilmesini gerektirir. Elektrik yenilenebilir bir kaynaktan üretilmediği ve başka amaçlar için gerekli olmadığı sürece, hidrojen herhangi bir enerji krizini çözmez . Birçok durumda hidrojenin karbon yakıtlara göre dezavantajı , depolanmasıdır . Sıvı hidrojen son derece düşük yoğunluğa sahiptir (sudan 14 kat daha düşük) ve kapsamlı yalıtım gerektirirken gaz halindeki hidrojen ise ağır tanklar gerektirir. Sıvılaştırıldığında bile, hidrojen daha yüksek bir özgül enerjiye sahiptir, ancak hacimsel enerji depolaması hala benzinden kabaca beş kat daha düşüktür. Bununla birlikte, hidrojenin enerji yoğunluğu, elektrik pillerininkinden oldukça yüksektir ve bu da onu fosil yakıtların yerini alacak bir enerji taşıyıcısı olarak ciddi bir rakip haline getirmektedir. 'Talep Üzerine Hidrojen' işlemi (bkz. doğrudan borhidrit yakıt hücresi ) gerektiğinde hidrojen üretir, ancak hammadde olan sodyum borhidrürün yüksek fiyatı gibi başka sorunları da vardır .

oksitleyiciler

Tek silindirli benzinli motor, c.  1910

Toprağın yüzeyinde hava bol olduğu için, oksitleyici tipik olarak araç içinde depolanmama avantajına sahip olan atmosferik oksijendir. Bu, güç-ağırlık ve güç-hacim oranlarını artırır. Diğer malzemeler, genellikle güç çıkışını artırmak veya su altında veya uzayda çalışmayı sağlamak için özel amaçlar için kullanılır.

  • Sıkıştırılmış hava, torpidolarda yaygın olarak kullanılmaktadır .
  • Japon Tip 93 torpidoda sıkıştırılmış oksijen ve bir miktar sıkıştırılmış hava kullanıldı . Bazı denizaltılar saf oksijen taşır. Roketler sıklıkla sıvı oksijen kullanır .
  • Gücü artırmak ve yanmayı kontrol etmek için bazı yarış ve model yakıtlara nitrometan eklenir .
  • Azot oksit -ekstra benzinle birlikte- taktik uçaklarda ve aksi takdirde benzin ve hava ile çalışan motorlardan kısa süreli ek güç patlamalarına izin vermek için özel donanımlı arabalarda kullanılmıştır. Burt Rutan roket uzay aracında da kullanılır.
  • Alman İkinci Dünya Savaşı denizaltıları için hidrojen peroksit gücü geliştiriliyordu. Bazı nükleer olmayan denizaltılarda kullanılmış olabilir ve bazı roket motorlarında (özellikle Black Arrow ve Messerschmitt Me 163 roket avcı uçağı) kullanılmış olabilir.
  • Klor veya flor gibi diğer kimyasallar deneysel olarak kullanılmış, ancak pratik olarak bulunmamıştır.

Soğutma

Aşırı ısıyı gidermek için soğutma gereklidir; aşırı ısıtma, genellikle aşınmadan (ısı kaynaklı yağlama arızası nedeniyle), çatlama veya eğrilme nedeniyle motor arızasına neden olabilir. Motor soğutmanın en yaygın iki şekli hava soğutmalı ve su soğutmalıdır . Modern otomotiv motorlarının çoğu, su/sıvı-soğutma sıvısı hava soğutmalı kanatlara ve/veya fanlara taşındığı için hem su hem de hava soğutmalıdır, oysa daha büyük motorlar sabit oldukları ve sürekli bir beslemeye sahip oldukları için tek başına su soğutmalı olabilir. çoğu elektrikli el aleti motoru ve diğer küçük motorlar hava ile soğutulurken, su şebekesi veya tatlı su yoluyla sulanır. Bazı motorlarda (hava veya su soğutmalı) ayrıca bir yağ soğutucusu bulunur . Bazı motorlarda, özellikle türbin motoru kanat soğutması ve sıvı roket motoru soğutması için yakıt, bir yanma odasına enjekte edilmeden önce eş zamanlı olarak ön ısıtıldığı için soğutucu olarak kullanılır.

Başlangıç

Inle Gölü'nde ( Myanmar ) bir tekne dizel motoru elle çalıştırılıyor .
Otomobillerde kullanıldığı şekliyle elektrikli marş

İçten yanmalı motorların çevrimleri başlatılmalıdır. Pistonlu motorlarda bu, emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz döngülerini indükleyen krank milini (Wankel Rotor Mili) çevirerek gerçekleştirilir. İlk motorlar volanlarının döndürülmesiyle çalıştırılırken, ilk araç (Daimler Reitwagen) bir el krankı ile çalıştırıldı. Tüm ICE motorlu otomobiller, Charles Kettering otomobiller için elektrikli marş motorunu geliştirene kadar el kranklarıyla çalıştırıldı. Bu yöntem artık otomobil olmayanlar arasında bile en yaygın kullanılan yöntemdir.

Dizel motorlar büyüdükçe ve mekanizmaları ağırlaştıkça havalı marş motorları kullanılmaya başlandı . Bu, elektrikli marş motorlarındaki tork eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Havalı marş motorları, dönmeye başlamak için bir motorun silindirlerine basınçlı hava pompalayarak çalışır.

İki tekerlekli araçların motorları dört yoldan biriyle çalıştırılabilir:

  • Bisiklette olduğu gibi pedal çevirerek
  • Aracı iterek ve ardından "koş-çarpma başlatma" olarak bilinen debriyaja basarak
  • "Tekme başlatma" olarak bilinen tek bir pedala aşağı doğru tekme atarak
  • Arabalarda olduğu gibi elektrikli marş motoruyla

Bir yayın bir krank hareketiyle sıkıştırıldığı ve daha sonra bir motoru çalıştırmak için kullanıldığı marş motorları da vardır.

Bazı küçük motorlar, motoru çalıştırmak için dışarı çekildikten sonra halat kendini geri sardığından, "geri tepme başlatma" adı verilen bir çekme halatı mekanizması kullanır. Bu yöntem, yaygın olarak itilmiş çim biçme makinelerinde ve bir motoru döndürmek için yalnızca küçük bir miktar torkun gerekli olduğu diğer ayarlarda kullanılır.

Türbin motorları sıklıkla bir elektrik motoru veya basınçlı hava ile çalıştırılır.

Motor performansı ölçümleri

Motor tipleri bir dizi farklı şekilde büyük ölçüde değişir:

Enerji verimliliği

Bir kez ateşlenip yandığında, yanma ürünleri -sıcak gazlar- orijinal sıkıştırılmış yakıt-hava karışımından (daha yüksek kimyasal enerjiye sahip olan) daha fazla kullanılabilir termal enerjiye sahiptir . Mevcut enerji, motor tarafından kinetik enerjiye çevrilebilen yüksek sıcaklık ve basınç olarak kendini gösterir . Pistonlu bir motorda, silindirlerin içindeki yüksek basınçlı gazlar motorun pistonlarını çalıştırır.

Mevcut enerji çıkarıldıktan sonra, kalan sıcak gazlar havalandırılır (genellikle bir valf açılarak veya egzoz çıkışı açığa çıkarılarak) ve bu, pistonun önceki konumuna (üst ölü nokta veya TDC) dönmesine izin verir. Piston daha sonra motorlar arasında değişen döngüsünün bir sonraki aşamasına geçebilir. İşe dönüştürülmeyen herhangi bir ısı normalde atık ürün olarak kabul edilir ve motordan bir hava veya sıvı soğutma sistemi ile uzaklaştırılır.

İçten yanmalı motorlar ısı motorlarıdır ve bu nedenle teorik verimlilikleri idealize edilmiş termodinamik çevrimlerle yaklaşık olarak hesaplanabilir . Teorik bir çevrimin termal verimliliği , verimliliği motorun alt ve üst çalışma sıcaklıkları arasındaki farkla belirlenen Carnot çevrimininkini aşamaz . Bir motorun üst çalışma sıcaklığı iki ana faktör tarafından sınırlandırılır; malzemelerin termal çalışma limitleri ve yakıtın kendiliğinden tutuşma direnci. Tüm metallerin ve alaşımların bir termal çalışma limiti vardır ve daha yüksek termal kararlılık ve istenen yapısal özelliklerle yapılabilecek seramik malzemeler konusunda önemli araştırmalar vardır . Daha yüksek termal kararlılık, daha düşük (ortam) ve üst çalışma sıcaklıkları arasında daha büyük bir sıcaklık farkı sağlar, dolayısıyla daha büyük termodinamik verimlilik. Ayrıca, silindir sıcaklığı arttıkça motor otomatik ateşlemeye daha yatkın hale gelir. Bu, silindir sıcaklığı şarjın parlama noktasına yaklaştığında ortaya çıkar. Bu noktada, buji ateşlemeden önce kendiliğinden ateşleme meydana gelebilir ve aşırı silindir basıncına neden olabilir. Kendiliğinden tutuşma, yüksek kendiliğinden tutuşma direncine ( oktan derecesi ) sahip yakıtlar kullanılarak azaltılabilir , ancak yine de izin verilen en yüksek silindir sıcaklığına bir üst sınır koyar.

Termodinamik limitleri sonsuz kez bir sürtünmesiz dünyada, ideal gazlar, mükemmel izolatör ve operasyon: Motor ideal koşullarda çalıştığını varsayalım. Gerçek dünya uygulamaları, verimliliği azaltan karmaşıklıklar sunar. Örneğin, gerçek bir motor, güç bandı olarak adlandırılan belirli bir yükte en iyi şekilde çalışır . Otoyolda seyreden bir arabadaki motor, hızlı hızlanma için gereken daha yüksek yükler için tasarlandığından, genellikle ideal yükünün önemli ölçüde altında çalışır. Ek olarak, rüzgar direnci gibi faktörler genel sistem verimliliğini azaltır. Motor yakıt ekonomisi , galon başına mil veya 100 kilometrede litre olarak ölçülür . Hidrokarbonun hacmi standart bir enerji içeriği olduğunu varsayar.

Çoğu demir motorun termodinamik sınırı %37'dir. Turboşarjlar ve stok verimliliği yardımcıları ile desteklendiğinde bile, çoğu motor yaklaşık %18-20 ortalama verimliliği korur . Bununla birlikte, Formula 1 motorlarındaki en son teknolojiler , termal verimlilikte %50'yi aşan bir artış gördü. IC motorlarının verimliliğini artırmayı amaçlayan birçok icat var. Genel olarak, pratik motorlar verimlilik, ağırlık, güç, ısı, tepki, egzoz emisyonları veya gürültü gibi farklı özellikler arasındaki dengelerden her zaman ödün verir. Bazen ekonomi, yalnızca motorun üretim maliyetinde değil, aynı zamanda yakıtın üretilmesi ve dağıtılmasında da rol oynar. Motorun verimliliğini artırmak, daha iyi yakıt ekonomisi sağlar, ancak yalnızca enerji içeriği başına yakıt maliyeti aynıysa.

Yakıt verimliliği ve itici yakıt verimliliği ölçüleri

Pervaneli motorlar dahil sabit ve şaftlı motorlar için, yakıt tüketimi, üretilen güce bölünen yakıt tüketiminin kütle akış oranını ölçen frene özgü yakıt tüketiminin hesaplanmasıyla ölçülür .

Jet motorları şeklinde, içten yanmalı motorlar için, çıkış gücü hava hızı ile büyük ölçüde değişir ve daha az değişken bir ölçüsü kullanılır: itme özgü yakıt tüketimi oluşturmak için gerekli itici gaz kütlesi (TSFC), darbeleri her pound için ölçülür kuvvet-saati veya bir kilonewton-saniyeyi ölçen bir darbe oluşturmak için gereken itici gazın gramı.

Roketler için TSFC kullanılabilir, ancak tipik olarak, özgül darbe ve etkin egzoz hızı gibi diğer eşdeğer önlemler geleneksel olarak kullanılır .

Hava ve gürültü kirliliği

Hava kirliliği

Pistonlu içten yanmalı motorlar gibi içten yanmalı motorlar , karbonlu yakıtın eksik yanması nedeniyle hava kirliliği emisyonları üretir . Sürecin ana türevleri karbondioksit CO'dur.
2
, su ve biraz kurum — ayrıca partikül madde (PM) olarak da adlandırılır . Partikül maddelerin solunmasının etkileri insanlarda ve hayvanlarda incelenmiştir ve astım, akciğer kanseri, kardiyovasküler sorunlar ve erken ölümü içermektedir. Bununla birlikte, çalışma koşullarına ve yakıt-hava oranına bağlı olarak, nitrojen oksitler ve kükürt ve bazı yanmamış hidrokarbonları içeren yanma işleminin bazı ek ürünleri vardır .

Yakıtın tamamı yanma işlemi tarafından tamamen tüketilmez. Yanma sonrasında az miktarda yakıt bulunur ve bir kısmı formaldehit veya asetaldehit gibi oksijenatlar veya giriş yakıt karışımında orijinal olarak bulunmayan hidrokarbonlar oluşturmak üzere reaksiyona girer . Eksik yanma genellikle mükemmel stokiyometrik oranı elde etmek için yetersiz oksijenden kaynaklanır . Alev, nispeten soğuk silindir duvarları tarafından "söndürülür" ve geride egzozla dışarı atılan reaksiyona girmemiş yakıt bırakır. Daha düşük hızlarda çalışırken, doğal gazla çalışan dizel (sıkıştırma ateşlemeli) motorlarda su verme yaygın olarak görülür. Söndürme verimliliği azaltır ve vuruntuyu artırır, bazen motorun durmasına neden olur. Eksik yanma ayrıca karbon monoksit (CO) üretimine de yol açar . Salınan diğer kimyasallar , aynı zamanda tehlikeli hava kirleticileri olan benzen ve 1,3-bütadiendir .

Motordaki hava miktarının arttırılması, tamamlanmamış yanma ürünlerinin emisyonlarını azaltır, ancak aynı zamanda havadaki oksijen ve nitrojen arasındaki reaksiyonu nitrojen oksitler ( NO) üretmek için teşvik eder.
x
). NUMARA
x
hem bitki hem de hayvan sağlığına zararlıdır ve ozon (O 3 ) üretimine yol açar . Ozon doğrudan yayılmaz; daha ziyade, atmosferde
NO reaksiyonu ile üretilen ikincil bir hava kirleticidir.
x
ve güneş ışığının varlığında uçucu organik bileşikler . Yer seviyesindeki ozon insan sağlığına ve çevreye zararlıdır. Aynı kimyasal madde olmasına rağmen, yer seviyesindeki ozon, stratosferik ozon veya dünyayı zararlı ultraviyole ışınlarından koruyan ozon tabakası ile karıştırılmamalıdır .

Karbon yakıtları, kükürt ve sonuçta üreten yabancı maddeleri içeren kükürt monoksit (SO) ve sülfür dioksit (SO 2 teşvik egzoz olarak) asit yağmuru .

Amerika Birleşik Devletleri'nde nitrojen oksitler, PM, karbon monoksit, kükürt dioksit ve ozon, Temiz Hava Yasası kapsamında hava kirletici kriterleri olarak insan sağlığının ve refahının korunduğu düzeylerde düzenlenir. Benzen ve 1,3-bütadien gibi diğer kirleticiler, teknolojik ve pratik hususlara bağlı olarak emisyonları mümkün olduğunca düşürülmesi gereken tehlikeli hava kirleticileri olarak düzenlenir .

NUMARA
x
, karbon monoksit ve diğer kirleticiler, egzozun bir kısmını motor girişine geri döndüren egzoz gazı devridaimi ve egzoz kimyasallarını zararsız kimyasallara dönüştüren katalitik konvertörler aracılığıyla sıklıkla kontrol edilir .

Yol dışı motorlar

Birçok ülke tarafından kullanılan emisyon standartlarının , kamuya açık yollarda çalıştırılmayan ekipman ve araçlar tarafından kullanılan karayolu dışı motorlar için özel gereksinimleri vardır. Standartlar karayolu taşıtlarından ayrılmıştır.

Gürültü kirliliği

İçten yanmalı motorlar gürültü kirliliğine önemli katkılar sağlamaktadır . Otoyollarda ve cadde sistemlerinde çalışan otomobil ve kamyon trafiği, jet gürültüsü, özellikle süpersonik yetenekli uçaklar nedeniyle uçak uçuşlarında olduğu gibi gürültü üretir. Roket motorları en yoğun gürültüyü yaratır.

rölanti

İçten yanmalı motorlar rölantideyken yakıt tüketmeye ve kirletici maddeler yaymaya devam eder, bu nedenle rölanti sürelerinin minimumda tutulması arzu edilir. Artık birçok otobüs şirketi, otobüs bir terminalde beklerken sürücülere motoru kapatmaları talimatını veriyor.

İngiltere'de, Karayolu Trafiği Araç Emisyonları Sabit Ceza Düzenlemeleri 2002 ( Kanuni Belge 2002 No. 1808), " durağan rölanti suçu " kavramını getirmiştir . Bu, bir sürücüye " yetkili bir kişi tarafından ... yetkisinin kanıtlanması üzerine, o aracın motorunu durdurmasını talep edebileceği " ve " buna uymayan bir kişinin ... cezalandırılacağı" anlamına gelir. bir suçtan suçlu ve standart ölçekte 3. seviyeyi aşmayan bir para cezasına mahkumiyetten sorumlu olacak ". Bunlardan biri Oxford Kent Konseyi olmak üzere, yalnızca birkaç yerel makam düzenlemeleri uygulamıştır .

Birçok Avrupa ülkesinde, rölanti, varsayılan olarak dur-kalk sistemleri tarafından devre dışı bırakılmıştır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

daha fazla okuma

  • Şarkıcı, Charles Joseph; Rapçi, Richard (1978). Charles, Şarkıcı; ve diğerleri (ed.). Teknoloji Tarihi: İçten Yanmalı Motor . Clarendon Basın. s. 157–176. ISBN'si 978-0-19-858155-0.
  • Setright, LJK (1975). Bazı olağandışı motorlar . Londra: Makine Mühendisleri Enstitüsü. ISBN'si 978-0-85298-208-2.
  • Suzuki, Takashi (1997). Motorların Romantizmi . ABD: Otomotiv Mühendisleri Derneği. ISBN'si 978-1-56091-911-7.
  • Hardenberg, Horst O. (1999). İçten Yanmalı Motorun Orta Çağı . ABD: Otomotiv Mühendisleri Derneği.
  • Gunston, Bill (1999). Pistonlu Aero Motorların Geliştirilmesi . PSL. ISBN'si 978-1-85260-619-0.

Dış bağlantılar