Motor s unutrašnjim sagorijevanjem

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži

Motor s unutrašnjim sagorijevanjem (SUS motor) je motor kod kojeg se sagorijevanje goriva (obično fosilnih goriva) odvija u komori za sagorijevanje. Kod ovih motora, toplotna energija goriva se kroz proces sagorijevanja u cilindru motora prvo pretvara u toplotnu energiju a potom se toplotna energija pretvara u mehanički rad koji se manifestuje kretanjem klipa unutar cilindra. Prvi SUS motor je napravio Étienne Lenoir.[1][2][3][4]

Pojam ‘’motor s unutrašnjim sagorijevanjem‘’ se obično odnosi na SUS motori kod kojih se process sagorijevanja obavlja s prekidima. Osim ovih motora, postoje i motori s unutrašnjim sagorijevanjem kod kojih se proces sagorijevanja obavlja kontinuirano i takvi motori su: plinske turbine, mlazni motori (reaktivni motori), i većina raketnih motora. Ovi SUS motori s kontinuiranim procesom sagorijevanja rade na istom principu kao i prethodno opisani. [1][2][3][4]

Primjena[uredi | uredi izvor]

Motor s unutrašnjim sagorijevanjem se najčešće koristi za pogon automobila, građevinskih, poljoprivrednih i prenosnih mašina i najveći broj vozila. Najveća prednost ovih izvora energije je relativno dobar omjer težina – snaga motora. Općenito koristeći fosilna goriva, ovi motori su našli široku primjenu kod gotovo svih vozila (automobili, kamioni, motocikli, brodovi i neki tipovi aviona i lokomotiva). U slučajevima gdje je potrebna velika snaga uz malu težinu motora koriste se plinske turbine. Takve primjene nalazimo kod aviona, helikoptera, velikih brodova i sl.

Podjela[uredi | uredi izvor]

Podjela motora sa unutrašnim sagorijevanjem se može napraviti na više načina.

Podjela po hodnji je na:

sporohodne
srednjehodne
brzohodne

Prema vrsti goriva i procesu sagorijevanja:

benzinski (Otto-motor)
dizelski motor

Prema taknosti:

Po konstrukciji:

  • Redni motori
  • V-motori
  • Bokser motori (motori s protuhodnim klipovima)
  • Wankelovi motori
  • Zvijezda motori

Prema broju okretaja (ili kretnosti):

sporokretne
srednjekretne
brzokretne

Prema radnosti motora:

jednoradne
dvoradne

Podjela po taktnosti[uredi | uredi izvor]

Dvotaktni motori[uredi | uredi izvor]

Princip rada dvotaktnog motora je jednostavan. Dvotaktni motor ima dva takta, prvi takt sadrži usisavanje i komprimiranje zraka, dok je drugi takt radni, odnosno sadrži ekspanziju i izbacivanje sagorijelih plinova. Kretanjem klipa iz donje mrtve tačke (u daljnjem tekstu DMT) započinje prvi takt. Na donjem dijelu zida cilindra nalaze se usisni kanali za usisavanje svježeg zraka kojeg potiskuje punjač. Prolaskom klipa iznad usisnih kanala prestaje dotok svježeg zraka i počinje komprimiranje zraka. Klip se kreće prema gornjoj mrtvoj tački (u daljnjem tekstu GMT). Kada klip stigne u GMT započinje radni takt. Međutim, ubrizgavanje goriva započinje nekoliko stepeni prije GMT. Ubrizgavanjem goriva u prostor cilindra, ono se samozapaljuje zbog visoke temperature komprimiranog zraka i fino raspršenogt goriva. Gorivo se ubrizgava pod pritiskom od oko 150 bara. Nakon ekspanzije klip kreće prema DMT i okreće vratilo na koje je spojen. Izbacivanjne sagorijelih plinova počinje kada klip svojim kretanjem prema DMT otvori ispušne kanale na zidu cilindra, koji su smješteni iznad usisnih kanala tako da većina izgorene smjese iziđe van prostora cilindra, tako da kad klip otvori usisne kanale svježi zrak pomogne ispiranju cilindra od izgorene smjese. Dolaskom klipa u DMT završava radni takt i započinje prvi.

Gornji opis je opis dvotaktnog diesel motora, a za benzinske motore postoji par razlika. U cilindar se ubacuje smjesa zraka i goriva, koja se tlači, a zatim, nekoliko stupnjeva prije GMT se pali iskrom iz svijećice.

Četverotaktni motori[uredi | uredi izvor]

Princip rada četverotaktnih motora je malo složeniji od rada dvotaktnog motora. Četverotaktni motor ima četiri takta. Prvi takt je usis gorive smjese ili zraka. Kretnjom klipa iz GMT prema DMT otvara se usisni ventil koji se zatvara nešto prije dolaska kilpa u DMT. Slijedi drugi takt ili komprimiranje smjese (zraka). Kretnjom klipa iz DMT prema GMT klip komprimira smjesu (zrak) koja se pali nekoliko stepeni prije GMT. Kod benzinskih motora svjećica pali smjesu zraka i benzina, a kod dizel motora gorivo se ubrizgava u cilindar u kojem je sabijeni zrak visoke temperature i ono se samozapaljuje. Treći takt je ekspanzija koja je radni takt. Klip se kreće iz GMT prema DMT eksplozijom nastalom zapaljivanjem smjese. Nešto prije DMT otvara se ispušni ventil i klip svojim kretanjem prema GMT istiskuje izgorenu smjesu izvan cilindra. Nešto prije GMT otvara se usisni ventil koji dodatno pospješuje ispiranje cilindra. Dolaskom klipa u GMT zatvara se ispušni ventil i završava ispušni takt, te proces počinje ispočetka.

Podjela po vrsti izrade[uredi | uredi izvor]

Redni motori[uredi | uredi izvor]

Redni motori su motori s unutarnjim sagorijevanjem u kojima su dva ili više cilindara (najčešće 4) postavljeni u jednom redu.

V-motor[uredi | uredi izvor]

Proizvode se s2, 4, 6, 8, 10 ili 12 cilindara (paran broj cilindara od 2 naviše). Postavljaju se pod uglom od max. 60 stepeni čime se štedi na veličini motora.

Bokserski motor[uredi | uredi izvor]

Bokserski-motor je motor s unutarnjim sagorijevanjem kod kojeg su cilindri smješteni jedan nasuprot drugom u jednoj horizonalnoj ravnini (pod uglom od 180°). Obično imaju paran broj cilindara: 2,4 ili 6. Prvi i najpoznatiji proizvođač je Porsche, koji je prvi konstruirao i upotrebio u svojim automobilima pri kraju 2. svjetskog rata (1946. godine).

U brodskoj primjeni tj. za velike motore izrađivao se Doxford motor.

VR motori[uredi | uredi izvor]

Kombinacija 'rednog' i 'V motora'

Zvijezda motor[uredi | uredi izvor]

Zvijezda motori su motori sa unutarnjim sagorijevanjem kod kojih su cilindri raspoređeni zvijezdasto sa radilicom u sredini. Osnovna primjena im je u avijaciji, a ponekad su se ugrađivali i u tenkove. Specifičnost rasporeda cilindara omogućava vrlo učinkovito hlađenje zračnom strujom, pa samim time kod upotrebe u avionima nikakav dodatni sistem hlađenja nije potreban te se tako ostvaruje i ušteda na težini. Slijedeća ušteda na težini je i u obliku izlaznog vratila - radilice, koja je izvedena sa samo jednom koljenom, za razliku od svih ostalih konstrukcija gdje je potrebno po jedno koljeno za svaki cilindar kod rednih ili po jedno koljeno za svaki par cilindara kod V motora.

Princip rada[uredi | uredi izvor]

4-taktni ciklus SUS motora (ili Otto ciklus)
1. Usisavanje
2. Sabijanje
3. Sagorijevanje
4. Izduvavanje

U zavisnosti od broja radnih ciklusa ili taktova imamo i različite principe rada motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Ovdje će se ukratko opisati princip rada 4-taktnog klipnog SUS motora.

Svaki 4-taktni SUS motor u toku svog rada mora da obavi slijedeća 4 takta:

  1. takt usisavanja,
  2. takt sabijanja (kompresije),
  3. takt sagorijevanja, odnosno širenje (ekspanzija) i
  4. takt izduvavanja.

Razlike između pojedinih vrsta SUS motora su u vremenu, mjestu i načinu vršenja ovih procesa. Neki motori vrše sve procese istovremeno, ali na različitim mjestima u motoru (npr. mlazni motor), dok neki vrše procese na istom mjestu, ali u različito vrijeme (npr. klipni Otto i dizel motori).

Takt usisavanja[uredi | uredi izvor]

Prvi radni takt u toku rada SUS motora je takt usisavanja. Za veijeme ovog radnog takta smjesa zraka i goriva se usisava u motor (kod motora sa spoljašnjim obrazovanjem smjese, npr. Otto motor sa karburatorom) ili se usisava samo zrak, a gorivo se ubrizgava pod pritiskom (Otto motor sa direktnim ubrizgavanjem). Kod nekih motora se gorivo ubrizgava tek u taktu kompresije (Dizel motor). Zadatak procesa usisavanja jeste da motor obezbijedi smjesu goriva ili samo vazduh za kasniji radni takt u toku kojeg se vrši sagorijevanje te smjese. Za vrijeme trajanja ovog radnog takta klip se kreće iz gornje mrtve tačke (GMT) ka donje mrtve tačke (DMT) pri čemu je otvoren usisni a zatvoren izduvni ventil.

Takt sabijanja[uredi | uredi izvor]

Takt kompresije je vrlo bitan takt, jer se u njemu obezbjeđuju uslovi za sagorijevanje smjese u cilindru motora.. U ovom procesu motor sabija usisanu smjesu, ili samo zrak, povećavajući joj pritisak i temperaturu. Veći pritisak omogućava brže i eksplozivnije sagorijevanje, jer su molekuli kiseonika iz zraka i goriva zbijeni i gorivo mnogo brže "pohvata" molekule kiseonika, brže reaguje sa njima pri sagorijevanju. Kod dizel motora, pri kraju takta sabijanja se ubrizgava gorivo i obrazuje se goriva smjesa. U toku ovog takta klip se kreće u suprotnom pravcu tj. od DMT prema GMT. I usisni i izduvni ventili su zatvoreni.

Takt sagorijevanja (ekspanzije)[uredi | uredi izvor]

Za vrijeme takta sagorijevanja smjesa goriva i zraka se pali i sagorijeva oslobađajući ogromnu količinu energije. Gasovi nastali kao proizvod sagorijevanja su pod znatno većim pritiskom i temperaturom nego smjesa i imaju ogromnu potencijalnu energiju. Energija ostvarena u ovom radnom taktu ustvari vrši koristan mehanički rad. Svi ostali taktovi su u stvari u službi ovog takta, odnosno u službi stvaranja energije koja potiskuje klip u klipnom motoru, pokreće rotor u vankel motoru i turbinu u mlaznom motoru ili stvara direktan potisak u potisnom mlaznom motoru. Način paljenja i sagorijevanja se razlikuje u zavisnosti od vrste motora. U toku ovog takta klip se kreće od GMT do DMT a oba ventila su zatvorena.

Izduvavanje[uredi | uredi izvor]

Kad sagorjeli gasovi svoju potencijalnu energiju pretvore u mehanički rad, postaju beskorisni i moraju se izbaciti iz cilindra motora.. To se obavlja u radnom taktu izduvavanja, pri čemu se klip kreće od DMT prema GMT pri čemu je usisni ventil zatvoren a izduvni ventil otvoren preko kojeg se beskorisni gasovi izbacuju u atmosferu. Kod klipnih motora, zbog brzine odvijanja ovih procesa i inercije gasova, često se 2 radna takta obavljaju istovremeno (sljedeći počne prije nego što se prethodni završio). Npr. proces sagorievanja kod četvorotaktnih Otto i dizel motora se često "preklapa" sa taktovima sabijanja i sagorijevanja.

Osnovni dijelovi klipnih SUS motora[uredi | uredi izvor]

Osnovni dijelovi motora zavise o izvedbi i veličini motora. Osnovni dijelovi SUS motora su uglavnom: nosač motora, blok motora, koljenasto vratilo, klip, klipnjača, cilindar, glava motora, izduvni i usisni ventili, rasplinjač i pumpa visokog pritiska za ubrizgavanje goriva kod dizel motora ili karburator i svjećica kod Otto motora, itd

Nosač motora[uredi | uredi izvor]

Nosač motora je donji dio motora na kojem je smješten cijeli motor sa svim njegovim dijelovima. S donje strane nosača motora nalazi se rezervoar koji služi kao spremište za ulje za podmazivanje kod manjih motora, a kod većih motora ovaj rezervoar služi za sakupljanje a potom za odvođenje ulja u poseban rezervoar.

Blok motora[uredi | uredi izvor]

Blok motora je ustvari kućište motora u kojem ili na se praktično nalazi svi dijelovi motora. U njemu se nalaze i cilindri motora kao i otvori za hlađenje motora kojima cirkuliše rashladno sredstvo. Blok motora kod automobila najćešće se izrađuje od lake legure zbog smanjenja cijelokupne mase automobila. Blokovi velikih motora (kao što su brodski) izrađuju se livenjem.

Koljenasto vratilo[uredi | uredi izvor]

Glavni zadatak koljenastog vratilo ili radilice je da pravolinijsko kretanje klipa pretvori u rotirajuće kretanje na izlazu iz motora, tj da energiju koja je nastala u cilindru tokom procesa sagorijevanja, preko niza elemenata motora (klipa, klipnjače) prenese na izlaznu osovinu. Preko koljenastog vratila ta energija se dalje predaje točkovima vozila, odnosno osovini brodskog vijka ili osovini voza. Koljenasto vratilo sastoji se od niza koljena a njihov broj zavisi od broja cilindara SUS motora.

Klipnjača[uredi | uredi izvor]

Klipnjača je elemenat koji se nalazi unutar cilindra i spojni je elemenat između klipa i koljenastog vratila kod malih motora, odnosno između glave motora i koljenastog vratila kod velikih brodskih motora. Klipnjača svojim pravolinijskim kretanjem učestuje u pretvaranju pravolinijskog kretanja klipa u obrtanje koljenastog vratili odnosno radilice. Obično se zrađuju se kovanjem ili livenjem.

Klip[uredi | uredi izvor]

Klip je dio motora koji se nalazi unutar cilindra motora i koji se kreće pravolinijski od GMT do DMT. Oslobođenu energiju u toku takta sagorijevanja klip prenosi preko klipnjače na koljenasto vratilo pri čemu se pravolinijsko kretanje klipa manifestuje obrtanjem koljenastog vratila.

Ventili[uredi | uredi izvor]

Usisni i izduvni ventili su najčešće smješteni u glavi cilindra, tj. na vrhu cilindra motora. Najčešća izvedba je od dva ventila po cilindru, kod većine četverotaktnih motora, dakle jedan usisni i jedan izduvni ventil. Kod novijih benzinskih motora pojavljuje se izvedba od četiri ventila po cilindru: dva usisna i dva izduvna. Rijetko se pojavljuje i izvedba s tri ventila po cilindru. Kod takve izvedbe jedan je usisni ventil, a dva su izduvna. Ventili se pogone bregastim vratilom koje je zupčastim remenom spojeno na koljenasto vratilo motora. Najvažnija stvar je usklađenost položaja bregastog vratila s položajem koljenastog vratila zbog pravovremenog otvaranja i zatvaranja usisnih i izduvnih ventila,i da se ne bi desilo da klip dođe u dodir s ventilima za vrijeme svog pravolinijskog kretanja u cilindru. Dvotaktni motori imaju samo izduvni ventil/e, dok se usisavanje obavlja pomoću kanala na košuljici cilindra.

Pumpa visokog pritiska za ubrizgavanje goriva[uredi | uredi izvor]

Pumpa visokog pritiska za ubrizgavanje goriva je uređaj za ubrizgavanje goriva a nalazi se samo kod dizel motora zbog drugačijeg procesa koji se odvija u cilindru motora. Naime kod dizel motora ne postoje svjećice koje iniciraju paljenje gorive smjese već se pri kraju takta sabijanja kada pritisak zraka u cilindru dostigne određeni pritisak i određenu temperature, u cilindar ubrizgava gorivo pod visokim pritiskom pri čemu dolazi do njegovog samozapaljenja usljed visokog pritiska i temperature sabijenog zraka koji se nalazi u cilindru. Pritisak ubrizgavanja je rastao tokom razvoja ove vrste motora te je danas dostigao vrijednost od 1200 bara.

Bregasto vratilo[uredi | uredi izvor]

Bregasto vratilo je specijalna vrsta vratilo koje na sebi ima tzv. brijegove koji prilikom obrtanja bregastog vratila otvaraju/zatvaraju usisne, odnosno izduvne ventile. Ovo vratilo je spojeno s koljenastim vratilom a veza između ova dva vratila se ostvaruje preko različitih prenosnih mehanizama: zupčastim prenosom (zupčastim remenom i zupčastim remenicama), lančanim prenosim.(lancem i lančanikom), i sl.

Karburator[uredi | uredi izvor]

Karburator je uređaj koji se nalazi ispred cilindra motora i u kojem se pravi smjesa zraka i goriva za motor s unutrašnjim sagorijevanjem. Karakteristika karburatora je ta da se koristi samo kod benzinskih motora jer služi za raspršavanje goriva u struji zraka prije nego se ta smjesa usisa u cilindar za vrijeme prvog radnog takta. Karburator je bio među prvim patentima Karla Benza, jer je on razvio motor s unutrašnjim sagorijevanjem i njegove djelove. 1885. godine Wilhelm Maybach i Gottlieb Daimler razvili su karburator za svoj motor, čiji rad se zasniva na principu brizganja brizgaljkama. Karburatori su bili uobičajeni dio benzinskih motora proizvedenih u većem dijelu SAD-a do kasnih 1980.-ih, kada je preovladao princip ubrizgavanje goriva u cilindre motora SUS. Većina proizvođača automobile i dalje je nastavila sa ugradnjom karburatora u automobilač zbog nižih troškova, ali od 2005. mnogi novi modeli uvode princip ubrizgavanja goriva.

Svjećica[uredi | uredi izvor]

Kod benzinskih motora SUS, za razliku od dizelskih se koristi svječica. Svječica je mali električni uređaj, koji visoki napon s magneta pretvara u iskru na njenom vrhu, za paljenje gorive smjese u cilindru motora SUS. Vrijeme paljenja iskre se događa na kraju takta sabijanja usljed čega dolazi do procesa sagorijevanja gorive smjese čime otpočinje radni takt sagorijevanje. Među prvim izumiteljima koji su patentirali svijećicu bili su Nikola Tesla, Richard Simms i Robert Bosch. Karl Benz je također značajno pridonio njezinom razvoju.

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Motori s unutrašnjim sagorijevanjem danas imaju vrlo široku primjenu. Glavni su pokretanje automobila, broda, voza, aviona, služe kao pogon za mnoge pumpe, generatore struje, i još mnogo drugih stvari. Različitih su vrsti izrade i veličina, od vrlo malih za pogon maketa do vrlo velikih brodskih motora.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]


Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: