„Otto-motor” változatai közötti eltérés

Laptörténet interaktív böngészése

[nem ellenőrzött változat]

← Régebbi szerkesztés Újabb szerkesztés →

Tartalom törölve Tartalom hozzáadva

VizuálisWikiszöveges

Sorban

A lap 2007. december 5., 09:45-kori változata

Ez a technikai tárgyú lap egyelőre csonk (erősen hiányos). Segíts te is, hogy igazi szócikk lehessen belőle!

Sablon:Termodinamikus körfolyamatok

Az Otto-motor (vagy négyütemű benzinmotor) belsőégésű motor, jelenleg a leggyakrabban ezt használják járművek hajtására és más ipari erőforrásként (gépkocsik, vontatók, generátorok hajtására). Koncepcióját egy francia mérnök, Alphonse Beau de Rochas 1862-ben, valamint tőle függetlenül egy német mérnök, Nicolaus Otto 1876-ban alkotta meg. A négyütemű motor üzeme sokkal kevesebb üzemanyagot igényel és tisztábban égeti el azt, mint a kétütemű motoré, de sokkal több mozgó alkatrészt és bonyolultabb gyártást igényel, többhengeres kivitelben a négyütemű motor könnyebben készíthető el, mint a kétütemű, emiatt igen jól alkalmazható nagyobb teljesítmények esetén, például gépkocsik hajtására. A később feltalált Wankel-motor szintén négyütemű Otto-ciklust valósít meg, de a motor mechanizmusa forgódugattyús szemben a hagyományos forgattyús hajtóművel.

Az Otto-motort meghatározza a négy ütem, ami a dugattyú egy-egy löketét jelenti a hengerben fel, illetve le. Ez az Otto-körfolyamat:

Szívás
Sűrítés
Munkaütem, vagy terjeszkedés (üzemanyag égése)
Kipufogás

Az Otto-körfolyamat, az Otto-ciklus

Az első ütem: a szívás

A lefelé haladó dugattyú maga után szívja a porlasztóból a benzin-levegő keveréket. A porlasztó által elporlasztott levegővel összekevert benzin a szívócsövön keresztül áramlik a henger belsejébe.

Amikor a dugattyú az alsó helyzetbe ér, a dugattyú fölötti hengertér teljesen feltöltődik a benzin-levegő keverékkel. A dugattyú a legfelső helyzetről (felső holtpont) a legalsó helyzetre (alsó holtpont) való mozgáskor a forgattyútengely fél fordulattal elfordult. Ettől a pillanattól kezdődik a második ütem.

A második ütem: a sűrítés

A vezérműtengely által vezérelt szívószelep elzárja a szívócső furatát. A forgattyútengely további forgása következtében a dugattyú lentről felfelé halad.

Az előző ütemben beszívott benzin-levegő keverék nem tud kiáramlani a hengerből (a kipufogószelep szintén zárva van). A dugattyú tehát a fölötte lévő keveréket erősen összenyomja (összesűríti). Attól a pillanattól kezdve, hogy a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, kezdődik a harmadik ütem.

A harmadik ütem: a terjeszkedés (munkavégzés)

Amikor a dugattyú a legfelső helyzetet eléri, a gyújtógyertya elektródái között villamos szikra ugrik át. Ez a szikra meggyújtja az égéstérben összesűrített benzin-levegő keveréket, ami robbanásszerűen elég

A terjeszkedő gázok óriási nyomása a dugattyút fentről lefelé löki. A dugattyú a hajtórúdon keresztül fél fordulattal elfordítja a forgattyútengelyt, aminek e fél fordulattal az esetben a motor hasznos munkája. A keletkező égésterméket el kell távolítani a hengerből. Ez már a negyedik ütem alatt zajlik le.

A negyedik ütem: a kipufogás

A dugattyú a legalsó helyzetből – ahová az előző ütemben került – ismét felfelé halad. Ekkor viszont nyitva van a kipufogószelep, és a dugattyú kitolja maga előtt a kipufogócsőbe az égésterméket.

Miután a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, záródik a kipufogószelep, nyílik a szívószelep, és az egész folyamat kezdődik elölről.

Megvalósított motorok

A vázolt eredeti Otto-körfolyamat csak az első, lassújárású motoroknál volt megvalósítva. Hamar rájöttek arra, hogy nagyobb fordulatszámnál (100 fordulat/perc felett) a dugattyú mozgása egyedül nem tudja elég gyorsan megfordítani a gáz áramlását, amikor a szívószelepek kinyitnak. Ezért a korszerű motoroknál a dugattyú felső holtpontja közelében a szívó- és kipufogószelepek egymásba nyitnak kissé. A kipufogószelepen kiáramló gázok magukkal ragadják a szívószelepen keresztül a beáramló üzemanyag-levegő keveréket és így javítják a szívást. Természetesen a távozó füstgázokkal együtt egy kevés friss keverék is távozik, ami rontja a motor hatásfokát. Versenymotoroknál ezzel a kis kiáramló hideg keverékkel a szelepeket hűtik. A kipufogószelepeket is kb. húsz fokkal az alsó holtpont elérése előtt már kezdik nyitni, hogy az égéstermékeknek elég idejük legyen távozni. A gyújtás sem a felső holtpontban történik, hanem a motor fordulatszámától, és leggyakrabban a szívócsőben uralkodó nyomástól függően előgyújtást alkalmaznak.

A szelepek mozgatását általában bütykökkel ellátott vezértengely vezérli, a szelep zárását és zárva tartását erős acélrugó végzi (konstrukciótól függően tekercsrugó vagy hajtűrugó). Mivel mind a kipufogószelep, mind a szívószelep egy négyütemű ciklus alatt (vagyis két motorfordulat alatt) egyszer kell, hogy nyisson, a vezértengely fordulatszáma a motor fordulatszámának pontosan fele kell legyen. Ebben a konstrukcióban a motor fordulatszámát a szelep zárási sebessége határolja be. A zárási sebességét pedig a szelep és a hozzá tartozó mechanizmus (szelephimba, rúd stb.) tömege ill. a rugó keménysége határozza meg. Minél kisebb a tömeg és minél keményebb a rugó, annál gyorsabban zár a szelep, azonban a túl erős rugó a kopást növeli. Újabb nagyfordulatszámú konstrukciókban (például versenyautókban, motorkerékpárokban) légrugózású szelepet, illetve kényszerzárású szelepet használnak. Ez utóbbinál a szelep zárásának folyamata pontosan megtervezhető. A kényszerzárású szelepek abban különböznek a hagyományos zárásúaktól, hogy itt a zárást nem rugó, hanem egy másik bütyök végzi, ennek köszönhető a pontosabb működés.

Összefoglalásként megállapítható, hogy a tényleges tervezési paraméterek meghatározása csak kompromisszum eredménye lehet.

A hagyományos Otto-motor szerkezeti elemei

Henger
Dugattyú
Forgattyús mechanizmus:
- Csapszeg
- Hajtórúd
- Forgattyús tengely
- Lendítőkerék
Szelepvezérlés
- Vezértengely (bütykös tengely)
- Szelepek
Gyújtás rendszere
- Gyujtógyertya
- Elektromos szikrát előállító szerkezet
Porlasztó vagy üzemanyag befecskendező szerkezet

A motorok felosztása

A motor egy- vagy többhengeres. Ma csak az egészen kisteljesítményű motorok készülnek egy hengerrel.
A többhengeres motorok hengerei igen változatos elrendezésűek lehetnek:

Soros (a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egy irányban dolgoznak)
Boxer (a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, két irányban dolgoznak)
V (a hengerek két szöget bezáró egyenes mentén, soronként párhuzamosan és egy irányban dolgoznak, két-két dugattyú kapcsolódik egy hajtókarcsaphoz)
H
Csillag (a hengerek egy körvonal kerületén egyenlő távolságban taláhatóak. A főtengely a középontba van szerelve, valamennyi dugattyú egy hajtókarcsaphoz kapcsolódik)

Külső hivatkozások

@@ 1. sor: / 1. sor: @@
+{{csonk-dátum|csonk-tech|2006 januárjából}}
+{{Termodinamikus körfolyamatok}}
+Az Otto-motor (vagy négyütemű benzinmotor) belsőégésű motor, jelenleg a leggyakrabban ezt használják járművek hajtására és más ipari erőforrásként (gépkocsik, vontatók, generátorok hajtására). Koncepcióját egy francia mérnök, [[Alphonse Beau de Rochas]] 1862-ben, valamint tőle függetlenül egy német mérnök, [[Nicolaus Otto]] 1876-ban alkotta meg. A négyütemű motor üzeme sokkal kevesebb üzemanyagot igényel és tisztábban égeti el azt, mint a [[kétütemű motor]]é, de sokkal több mozgó alkatrészt és bonyolultabb gyártást igényel, többhengeres kivitelben a négyütemű motor könnyebben készíthető el, mint a kétütemű, emiatt igen jól alkalmazható nagyobb teljesítmények esetén, például gépkocsik hajtására. A később feltalált [[Wankel-motor]] szintén négyütemű Otto-ciklust valósít meg, de a motor mechanizmusa forgódugattyús szemben a hagyományos forgattyús hajtóművel.
+[[Image:4-Stroke-Engine.gif|framed|right| Otto-motor]]
+Az Otto-motort meghatározza a négy ütem, ami a [[dugattyú]] egy-egy löketét jelenti a [[henger]]ben fel, illetve le. Ez az Otto-körfolyamat:
+# Szívás
+# Sűrítés
+# Munkaütem, vagy terjeszkedés (üzemanyag égése)
+# Kipufogás
+==Az Otto-körfolyamat, az Otto-ciklus==
+'''Az első ütem: a szívás'''
+A lefelé haladó dugattyú maga után szívja a porlasztóból a benzin-levegő keveréket. A porlasztó által elporlasztott levegővel összekevert benzin a szívócsövön keresztül áramlik a henger belsejébe.
+Amikor a dugattyú az alsó helyzetbe ér, a dugattyú fölötti hengertér teljesen feltöltődik a benzin-levegő keverékkel. A dugattyú a legfelső helyzetről (felső holtpont) a legalsó helyzetre (alsó holtpont) való mozgáskor a forgattyútengely fél fordulattal elfordult. Ettől a pillanattól kezdődik a második ütem.
+'''A második ütem: a sűrítés'''
+A vezérműtengely által vezérelt szívószelep elzárja a szívócső furatát. A forgattyútengely további forgása következtében a dugattyú lentről felfelé halad.
+Az előző ütemben beszívott benzin-levegő keverék nem tud kiáramlani a hengerből (a kipufogószelep szintén zárva van). A dugattyú tehát a fölötte lévő keveréket erősen összenyomja (összesűríti). Attól a pillanattól kezdve, hogy a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, kezdődik a harmadik ütem.
+'''A harmadik ütem: a terjeszkedés (munkavégzés)'''
+Amikor a dugattyú a legfelső helyzetet eléri, a gyújtógyertya elektródái között villamos szikra ugrik át. Ez a szikra meggyújtja az égéstérben összesűrített benzin-levegő keveréket, ami robbanásszerűen elég
+A terjeszkedő gázok óriási nyomása a dugattyút fentről lefelé löki. A dugattyú a hajtórúdon keresztül fél fordulattal elfordítja a forgattyútengelyt, aminek e fél fordulattal az esetben a motor hasznos munkája.
+A keletkező égésterméket el kell távolítani a hengerből. Ez már a negyedik ütem alatt zajlik le.
+'''A negyedik ütem: a kipufogás'''
+A dugattyú a legalsó helyzetből – ahová az előző ütemben került – ismét felfelé halad. Ekkor viszont nyitva van a kipufogószelep, és a dugattyú kitolja maga előtt a kipufogócsőbe az égésterméket.
+Miután a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, záródik a kipufogószelep, nyílik a szívószelep, és az egész folyamat kezdődik elölről.
+===Megvalósított motorok===
+A vázolt eredeti Otto-körfolyamat csak az első, lassújárású motoroknál volt megvalósítva. Hamar rájöttek arra, hogy nagyobb fordulatszámnál (100 fordulat/perc felett) a dugattyú mozgása egyedül nem tudja elég gyorsan megfordítani a gáz áramlását, amikor a szívószelepek kinyitnak. Ezért a korszerű motoroknál a dugattyú felső holtpontja közelében a szívó- és kipufogószelepek egymásba nyitnak kissé. A kipufogószelepen kiáramló gázok magukkal ragadják a szívószelepen keresztül a beáramló üzemanyag-levegő keveréket és így javítják a szívást. Természetesen a távozó füstgázokkal együtt egy kevés friss keverék is távozik, ami rontja a motor hatásfokát. Versenymotoroknál ezzel a kis kiáramló hideg keverékkel a szelepeket hűtik.
+A kipufogószelepeket is kb. húsz fokkal az alsó holtpont elérése előtt már kezdik nyitni, hogy az égéstermékeknek elég idejük legyen távozni.
+A gyújtás sem a felső holtpontban történik, hanem a motor fordulatszámától, és leggyakrabban a szívócsőben uralkodó nyomástól függően előgyújtást alkalmaznak.
+A szelepek mozgatását általában bütykökkel ellátott vezértengely vezérli, a szelep zárását és zárva tartását erős acélrugó végzi (konstrukciótól függően tekercsrugó vagy hajtűrugó). Mivel mind a kipufogószelep, mind a szívószelep egy négyütemű ciklus alatt (vagyis két motorfordulat alatt) egyszer kell, hogy nyisson, a vezértengely fordulatszáma a motor fordulatszámának pontosan fele kell legyen. Ebben a konstrukcióban a motor fordulatszámát a szelep zárási sebessége határolja be. A zárási sebességét pedig a szelep és a hozzá tartozó mechanizmus (szelephimba, rúd stb.) tömege ill. a rugó keménysége határozza meg. Minél kisebb a tömeg és minél keményebb a rugó, annál gyorsabban zár a szelep, azonban a túl erős rugó a kopást növeli. Újabb nagyfordulatszámú konstrukciókban (például versenyautókban, motorkerékpárokban) légrugózású szelepet, illetve kényszerzárású szelepet használnak. Ez utóbbinál a szelep zárásának folyamata pontosan megtervezhető. A kényszerzárású szelepek abban különböznek a hagyományos zárásúaktól, hogy itt a zárást nem rugó, hanem egy másik bütyök végzi, ennek köszönhető a pontosabb működés.
+Összefoglalásként megállapítható, hogy a tényleges tervezési paraméterek meghatározása csak kompromisszum eredménye lehet.
+===A hagyományos Otto-motor szerkezeti elemei===
+* Henger
+* Dugattyú
+* Forgattyús mechanizmus:
+** Csapszeg
+** Hajtórúd
+** Forgattyús tengely
+** Lendítőkerék
+* Szelepvezérlés
+** Vezértengely (bütykös tengely)
+** Szelepek
+* Gyújtás rendszere
+** Gyujtógyertya
+** Elektromos szikrát előállító szerkezet
+* Porlasztó vagy üzemanyag befecskendező szerkezet
+===A motorok felosztása===
+A motor egy- vagy többhengeres. Ma csak az egészen kisteljesítményű motorok készülnek egy hengerrel.<br>
+A többhengeres motorok hengerei igen változatos elrendezésűek lehetnek:
+* Soros (a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egy irányban dolgoznak)
+* Boxer (a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, két irányban dolgoznak)
+* V (a hengerek két szöget bezáró egyenes mentén, soronként párhuzamosan és egy irányban dolgoznak, két-két [[dugattyú]] kapcsolódik egy [[hajtókarcsap]]hoz)
+* H
+* Csillag (a hengerek egy körvonal kerületén egyenlő távolságban taláhatóak. A főtengely a középontba van szerelve, valamennyi [[dugattyú]] egy [[hajtókarcsap]]hoz kapcsolódik)
+==Külső hivatkozások==
+* [http://www.auto.bme.hu/segedletek BME Gépjárművek tanszék oktatási segédletei]
+* [http://www.keveney.com/otto.html Animált motorok: Otto-motor]
+[[Kategória:Járművek]]
+[[Kategória:Energetika]]
+[[en:Four-stroke cycle]] [[cs:Čtyřdobý spalovací motor]] [[da:Firetaktsmotor]] [[de:Viertaktmotor]] [[es:Ciclo de cuatro tiempos]] [[fi:Nelitahtimoottori]] [[fr:Cycle de Beau de Rochas]] [[he:מחזור ארבע פעימות]] [[id:Putaran empat-tak]] [[is:Fjórgengisvél]] [[it:Ciclo Otto]] [[ja:4サイクル機関]] [[nl:Viertaktmotor]] [[no:Firetaktsmotor]] [[pl:Silnik czterosuwowy]] [[pt:Ciclo de Otto]] [[sk:Štvortaktný spaľovací motor]] [[sl:Štiritaktni motor]] [[sv:Fyrtaktsmotor]] [[tr:4 Zamanlı motor]] [[zh:四冲程循环]]