Was sind die Grundlagen des Verbrennungsmotors?


Antwort 1:

Ich möchte das Konzept in Laienbegriffen unter Verwendung des menschlichen Körpers als analog zu einem Verbrennungsmotor erklären

Die Antwort wird etwas länger dauern, es ist besser, ein Popcorn mitzunehmen

Wenn sich jemand mit den Grundlagen des Menschen und eines Verbrennungsmotors befasst, sieht es ähnlich aus

  • Sowohl Menschen als auch Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen - da beide Systeme Wärmeenergie in nützliche Arbeit umwandeln. In einem Verbrennungsmotor wird Wärme durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt, wodurch eine große Wärmemenge freigesetzt wird, wodurch sich das Gemisch ausdehnt. Dies bewegt den Kolben nach unten und erzeugt Arbeit.
  • Beide benötigen eine Art Kraftstoff, um unter Arbeitsbedingungen zu leben. Menschen benötigen Wasser und Nahrung, während Verbrennungsmotoren Benzin, Diesel, CNG, Nitromethan usw. als Kraftstoff verwenden
  • Sie benötigen nicht nur Kraftstoff, sondern auch Luft zum Überleben. In einem Verbrennungsmotor wird Luft (Sauerstoff) für die Verbrennung benötigt.
  • Menschen verwenden den Mund, um die aufgenommenen Lebensmittel zu zerbrechen, und helfen beim Mischen der Lebensmittel mit Speichel usw. Im Verbrennungsmotor wird der Kraftstoff mithilfe eines Vergasers oder von Kraftstoffinjektoren in feine Tröpfchen zerlegt. Sie helfen auch beim Mischen mit Luft
  • Die Verdauung findet im Verdauungssystem statt. Die Verbrennung des Verbrennungsmotors findet in einem Zylinder statt
  • Beide Systeme können nicht den gesamten als Nutzarbeit aufgenommenen Kraftstoff umwandeln. Bei Verbrennungsmotoren geht Energie als Wärmeverlust durch Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung verloren. Zu den mechanischen Verlusten zählen Reibungsverluste.
  • Wie ein menschliches Gehirn steuert ein Motorsteuergerät (ECU) alle Aktionen des Motors.

Nun zu den Grundlagen von Verbrennungsmotoren

  • Verbrennungsmotoren werden im Allgemeinen in Ottomotoren und Selbstzündungsmotoren eingeteilt.
  • Ferner werden sie als Zweitakt- und Viertaktmotor klassifiziert.

Benzinmotoren

  • Benzinmotoren arbeiten im Otto-Zyklus
  • 1-2 ist isentropische Kompression, 2-3 Wärmezugabe mit konstantem Volumen, 3-4 isentropische Expansion, 4-1 Wärmeabgabe mit konstantem Volumen
  • Lassen Sie sich nicht verwirren, denn Isentrop bedeutet, dass es sich um einen reversiblen Prozess handelt (bei der Komprimierung geht keine Energie verloren) und keine Wärmeübertragung vom System zum System (adiabatisch) erfolgt.
  • Wärmezufuhr mit konstantem Volumen (bei Verbrennung von Benzinmotoren wird die Verbrennung durch die Zündkerze eingeleitet), sodass Sie dem System kein Volumen hinzufügen.
  • Die blauen Linien zeigen die Luftmasse an, die während des Absaugens in den Zylinder eintritt, und die grünen Linien zeigen das Abgas an, das das System verlässt
  • Das Luft-Kraftstoff-Gemisch tritt während des Ansaugtakts in den Zylinder ein.

Dieselzyklus

  • Dieselmotor arbeitet im Dieselmotor
  • Der Dieselkreislauf unterscheidet sich im Allgemeinen nur durch die Wärmezufuhr vom Otto-Kreislauf. Beim Dieselmotor wird Wärme mit konstantem Druck zugeführt (wenn Diesel in Zylinder eingespritzt wird, um die Verbrennung einzuleiten).
  • Während des Ansaugtakts tritt nur Luft in den Zylinder ein

Teile des Motors

Schlaganfall

Das Grundwort, das wir hier haben, ist zunächst Schlaganfall

. Der Hub ist die vom Kolben zurückgelegte Strecke vom oberen Totpunkt zum oberen Totpunkt oder umgekehrt.

Verdrängungsvolumen

Hubraumvolumen (als Kubikzentimeter CC des Motors bezeichnet)

Wenn jemand ein Fahrrad oder ein Auto kauft, als erstes eine zweite Person

fragt, was ist sein CC

. Bei einem Mehrzylindermotor ist die Gesamtverdrängung die Summe des Hubvolumens jedes Zylinders.

Zum Beispiel

1200 ccm = 1,2 Liter

Freigabevolumen

  • Das Erfordernis des Spielvolumens besteht darin, zu verhindern, dass der Kolben auf die Ventile oder die Einspritzdüsen trifft
  • Es gibt auch eine Begrenzung für das Kompressionsvolumen von Luft. Weil die potentielle Energie der Luft der Kompression widersteht.

Luft-Kraftstoff-Verhältnis

Dies ist als stöchiometrisches Verhältnis bekannt und bezeichnet die Luftmenge, die für die vollständige Verbrennung von Kraftstoff erforderlich ist. Das stöchiometrische Verhältnis für Benzin beträgt 14,7: 1 und für Diesel 14,5: 1

.

Moderne Dieselmotoren (Direkteinspritzung folgt nicht solchen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen, sie nehmen blind eine gewisse Luftmasse auf, basierend auf der Ventilsteuerung. Dies liegt daran, dass Dieselmotoren heterogen sind

,

Kraftstoff und Luft werden vor dem Ende der Kompression gemischt.

Wenn ein Motor läuft, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis häufig von der ECU geändert, um den Kraftstoffverbrauch zu regulieren

(Benzinmotor)

  • Fettes Gemisch: Hier ist die aufgenommene Kraftstoffmenge höher als das stöchiometrische Verhältnis. 11: 1 oder 12: 1
  • Mageres Gemisch: Hier ist die zugeführte Kraftstoffmenge geringer als das stöchiometrische Verhältnis. 15: 1, 16: 1
  • Staring-Mischung: Zum Starten eines Motors (Kaltstart) wird eine Mischung von ca. 7: 1 befolgt
  • Kommen wir nun zum Thema, wenn sie verwendet werden: Das fette Gemisch wird beim Beschleunigen oder bei steigender Motorlast verwendet, während das magere Gemisch zum Ausrollen und / oder Bremsen verwendet wird

Viertakt-Benzinmotor

-In einem Viertaktmotor wird ein Zyklus in einem Viertakt abgeschlossen, dh 2 Umdrehungen der Kurbelwelle

.

- -

Alle 2 Umdrehungen der Kurbelwelle erfolgt ein Krafthub

.

Viertakt-Dieselmotor

Zweitaktmotor

- Bei einem Zweitaktmotor wird der Arbeitszyklus in zwei Takten abgeschlossen, 1 Umdrehung der Kurbelwelle. - Ein Arbeitstakt für jede Umdrehung der Kurbel.

Kühlung von Motoren

- -

Da große Wärmemengen abgeführt werden, muss die Wärme ständig abgeführt werden, da dies sonst zu Fehlzündungen führen kann oder den Motor stark thermisch belastet

.

Motorschmierung

  • Da das Schmieröl allen Teilen des Motors zugeführt wird, die sich in Relativbewegung befinden
  • Schmiermethoden - Trockensumpf, Schaufelmethode, Nebeltyp, mit Pumpen

Teile des Motors

  • Kurbelwelle, Nockenwelle, Ventile, Kolben, Kolbenringe, Pleuel, Schwungrad, Verteiler, Vergaser oder Einspritzdüsen
  • Kolbenringe werden verwendet, um die Brennkammer und den Raum unter dem Kolben abzudichten. Im Allgemeinen werden zwei Kompressionsringe und ein Ölring verwendet.
  • Der Ölring wird zum Verschrotten der Schmierung in den Zylindern verwendet

Kompressionsrate

Kompressionsverhältnis = (V1 + V2) / V1

  • Die Komprimierung eines Kraftstoffs wird durch die Oktanzahl des Kraftstoffs für einen Benzinmotor und die Cetanzahl für Dieselmotoren bestimmt. Kraftstoffe mit höheren Zahlen können in Benzinmotoren verwendet werden, und solche mit einer höheren Cetanzahl können in Dieselmotoren verwendet werden.

Tatsächliche Arbeitsweise der Motoren

  • Der volumetrische Wirkungsgrad des Motors ist ein definiertes Verhältnis von Ladungsvolumen und Hubvolumen
  • Der volumetrische Wirkungsgrad des Motors beträgt immer weniger als 1.
  • In tatsächlichen Arbeitszyklen ist ein Hub nicht abgeschlossen, wenn die Kurbel um 180 'gedreht wird. Um den volumetrischen Wirkungsgrad zu erhöhen, öffnen die Einlassventile früher (vor dem oberen Totpunkt) und schließen nach dem oberen Totpunkt.
  • Kraftstoff wird auch gezündet oder eingespritzt, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht
  • Dies wird durch ein Ventilsteuerungsdiagramm gezeigt

Aktuelle Arbeitszyklusdiagramme

Erzwungene Induktion

  • Dies ist eine Methode zur Erhöhung des volumetrischen Wirkungsgrads eines Motors. Die Methode ist einfach und liefert Luft unter Druck.
  • Turbolader und Lader sind der Schlüssel zu modernen Motoren
  • Wenn mehr Luft (Sauerstoff) in den Motor gegeben wird, entwickelt sich mehr Leistung, ohne den CC des Motors zu erhöhen

Turbolader (angetrieben durch Abgas)

  • Ein Turbolader kann eine höhere Drehzahl als die Motordrehzahl erreichen.
  • Es erhöht die Motorleistung um 25 bis 30%, wenn unter effektiven Bedingungen gearbeitet wird
  • Nicht parasitär als Lader
  • Die meisten Motoren verwenden nur Radialladegeräte
  • Turboverzögerung ist der Nachteil des Turboladers. Bei niedrigeren Drehzahlen produziert der Motor nicht genug, um die Turbine aufzuspulen. Daher tritt bei niedrigeren Drehzahlen eine Turboverzögerung auf (es gibt eine Zeitverzögerung zwischen dem Drücken des Gaspedals und der Leistungsabgabe).

Super-Ladegerät (vom Motor angetrieben)

  • Angetrieben vom Motor verbraucht ein Kompressor etwa 10-15% Leistung vom Motor und erzeugt 25-30% zusätzliche Leistung
  • Schrauben- und Flügelladegeräte werden hauptsächlich aufgrund ihrer Kompaktheit verwendet

Doppelladegeräte

Dinge zu beachten: P.

  • Die Kraft wird nur während des Krafthubs erzeugt, der Rest der Hübe wird vom Schwungrad angetrieben.
  • Das Schwungrad ist ein Rad mit hohem Trägheitsmoment, das mechanische Energie (wie die Feder) speichern kann, während die Feder potenzielle Energie speichert. Das Schwungrad speichert kinetische Energie. Diese gespeicherte Energie kann bei Bedarf abgegeben werden

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