Принцип рада бензинског мотора у основном аутомобилском инжењерству
Бензински мотор је врста мотора са унутрашњим сагоревањем који се најчешће користи у лаким возилима као што су мотоцикли и путнички аутомобили. У основама аутомобилског инжењерства, разумевање принципа рада бензинског мотора је суштинска основа пре него што се уђе у сложеније системе као што су електронско убризгавање горива, контрола емисија или дијагностика кварова. Овај чланак разматра кључне концепте бензинског мотора, његов радни циклус, критичне компоненте и факторе који утичу на његову ефикасност и перформансе.
Разумевање и основни концепти бензинских мотора
Бензински мотори раде тако што претварају хемијску енергију бензина у топлотну енергију путем сагоревања, а затим ову енергију претварају у механичку енергију у облику ротације радилице. Ова ротација се затим преноси на преносник снаге и точкове возила.
Карактеристична карактеристика бензинског мотора је да пали смешу ваздуха и горива помоћу варнице из свећице. Због тога се бензински мотори често називају мотори са паљењем помоћу варнице. За разлику од дизел мотора, који се пале због високе компресије, бензинским моторима је потребан систем паљења да би произвели варницу.
У основној аутомобилској пракси, бензински мотори се генерално налазе у два типа циклуса: четворотактни (4-тактни) и двотактни (2-тактни) мотори. Тренутно су четворотактни мотори доминантнији јер су ефикаснији и имају ниже емисије, док су двотактни мотори једноставнији, али расипни и више загађују.
Главне компоненте бензинског мотора
Да бисмо разумели принцип рада, потребно је да знамо главне компоненте које су директно укључене у циклус сагоревања:
1. Цилиндар и клип: где се одвијају процеси компресије и сагоревања. Клип се креће горе-доле унутар цилиндра.
2. Клипњача (клипњача): повезује клип са радилицом.
3. Радилица: претвара кретање клипа горе-доле у ротационо кретање.
4. Глава цилиндра: положај коморе за сагоревање, усисног вентила, издувног вентила, свећице и усисно-издувног канала.
5. Усисни и издувни вентили: регулишу проток смеше ваздуха и горива и издувних гасова сагоревања.
6. Брегаста осовина (брегаста осовина): прецизно регулише време отварања и затварања вентила помоћу механизма за мерење времена.
7. Систем горива: карбуратор или убризгавање, служи за стварање смеше ваздуха и бензина.
8. Систем паљења: производи високи напон за паљење свећице.
9. Систем подмазивања: смањује трење и хлади компоненте.
10. Систем хлађења: одржава стабилну радну температуру мотора.
Све ове компоненте раде као целина. Квар у било којој од њих може смањити перформансе, повећати потрошњу горива или проузроковати озбиљну штету.
Како функционише четворотактни бензински мотор
Четворотактни бензински мотор заврши један радни циклус за четири такта клипа и два обртаја радилице. Ова четири такта су:
1. Усисни ход
Клип се креће од горње мртве тачке (ГМТ) до доње мртве тачке (ДМТ). У овом тренутку, усисни вентил је отворен, а издувни вентил је затворен. Кретање клипа смањује притисак у цилиндру, омогућавајући смеши ваздуха и горива да уђе у комору цилиндра кроз усисни колектор.
Код модерних мотора са убризгавањем горива, ваздух улази кроз тело гаса, док бензин распршују инјектори према упутствима ECU-а. Код карбураторских мотора, смеша се формира разликама у притиску (вентуријев ефекат).
2. Компресиони ход
Клип се креће нагоре од доње доње тачке (НДЦ) до горње метке (ДМТ). И усисни и издувни вентили су чврсто затворени. Смеша ваздуха и горива се компримује, повећавајући њену температуру и притисак. Компресија је важна јер компримована смеша производи снажније сагоревање када се запали.
На крају такта компресије, непосредно пре него што клип достигне горњу мртву тачку (ГМТ), свећица се пали. Ово време се назива време паљења и значајно утиче на снагу и ефикасност мотора.
3. Снага/експанзијски ход
Након што се свећица упали, смеша ваздуха и горива се брзо пали, стварајући висок притисак. Овај притисак потискује клип надоле од горње главне до доње главне тачке. Ово је ход који производи примарну излазну снагу. Кретање клипа се преноси клипњачом на радилицу.
У овој фази, идеално сагоревање мора да се одвија на контролисан начин. Ако је сагоревање пребрзо и абнормално, може доћи до детонације, што је опасно за мотор.
4. Издувни ход
Клип се креће нагоре од доње доње тачке до горње тачке. Издувни вентил се отвара, док се усисни вентил затвара. Издувни гасови се истискују у издувни колектор и издувни систем. Након што се гасови испусте, циклус се враћа на усисни такт.
У стварном мотору постоји термин који се назива преклапање вентила, што се дешава када усисни вентил почне да се отвара док се издувни вентил није потпуно затворио. Преклапање помаже у испирању заосталих гасова и повећава волуметријску ефикасност при датом броју обртаја.
Како ради двотактни бензински мотор (кратак преглед)
Двотактни мотор завршава један радни циклус за два такта клипа и један обртај радилице. Процеси усисавања, компресије, снаге и издува се преклапају, обично користећи отворе у зиду цилиндра уместо вентила као код четворотактног мотора.
Предности: једноставна конструкција и релативно велика снага по запремини. Мане: често мешање уља са горивом, мање чисто сагоревање, већа потрошња горива и веће емисије. Због забринутости око емисија, двотактни мотори су све ређи у модерним возилима.
Фактори који утичу на перформансе бензинског мотора
У основном аутомобилском инжењерству, неки важни фактори који одређују перформансе и ефикасност бензинског мотора укључују:
1. Степен компресије
Виши степен компресије генерално побољшава термичку ефикасност, али може потенцијално изазвати детонацију ако октански број бензина није одговарајући.
2. Квалитет смеше ваздуха и горива (AFR)
Идеална (стехиометријска) смеша за бензин је око 14,7:1 (ваздух:гориво). Пребогата смеша је расипна и дими се, док превише сиромашна може проузроковати прегревање мотора и губитак снаге.
3. Време паљења
Прерано или прекасно паљење смањује снагу и повећава потрошњу горива. Модерни мотори ово електронски регулишу.
4. Стање система за паљење
Истрошене свећице, слабе завојнице или неисправно ожичење могу проузроковати прескакање паљења, повећану потрошњу горива и лоше емисије.
5. Механичко стање машине
Ниска компресија цилиндра због истрошених клипних прстенова или цурења вентила узроковаће слабу снагу и потешкоће са паљењем.
6. Систем хлађења и подмазивања
Прегревање може оштетити компоненте, док лоше подмазивање убрзава хабање.
Закључак
Принцип рада бензинског мотора је у суштини процес усисавања смеше ваздуха и горива, њеног компримовања, паљења свећицом ради производње снаге, а затим избацивања преосталих гасова сагоревања. Код четворотактног бензинског мотора, овај циклус се одвија кроз четири узастопна хода клипа: усис, компресија, снага и издув. Разумевање главних компоненти, редоследа циклуса и фактора који утичу на сагоревање је веома корисно у учењу основних аутомобилских техника - било да се ради о рутинском одржавању, подешавањима или решавању проблема.
Ако желите, могу додати једноставну илустрацију четворотактног циклуса, табелу упоређивања двотактних и четворотактних мотора или резиме материјала за учење са тачкама.
