„Otto-motor” változatai közötti eltérés
[ellenőrzött változat] | [nem ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Visszavontam 195.199.213.210 (vita) szerkesztését (oldid: 19851261) Címke: Visszavonás |
A lap tartalmának cseréje erre: bolyong a dugattyú. A dugattyú három csúcsa mindig érintkezik a dugattyú falával, a köpennyel, hiszen ez zárja el a különböző ütemeket egymástól.… Címkék: Oldal nagy része eltávolítva Vizuális szerkesztés |
||
1. sor: | 1. sor: | ||
bolyong a dugattyú. A dugattyú három csúcsa mindig érintkezik a dugattyú falával, a köpennyel, hiszen ez zárja el a különböző ütemeket egymástól. |
|||
{{lektor}} |
|||
{{Termodinamikai körfolyamatok}} |
|||
Az '''Otto-motor''' az első megvalósított négyütemű belső égésű motor, amelyet [[Nikolaus August Otto]] készített [[1876]]-ban. Világviszonylatban ez a [[belső égésű motor]] terjedt el leginkább és üzemanyaga, a [[benzin]] miatt hívják sokkal inkább '''benzinmotornak'''. |
|||
[[Kép:4-Stroke-Engine.gif|framed|jobbra| Otto-motor]] |
|||
== A motor működése == |
|||
'''Az első ütem: a szívás''' |
|||
A lefelé haladó dugattyú maga után szívja (fizikailag a dugattyú fölött keletkező térbe a normál külső légköri nyomás által beáramlik) a porlasztóból a benzin-levegő keveréket. A porlasztó által elporlasztott üzemanyaghoz megfelelő mennyiségű levegőt keverve, a kész elegy 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 mozgásakor a [[forgattyús tengely]] 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 forgattyús tengely 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: expanzió''' |
|||
Amikor a dugattyú a felső holtponttól visszaszámított 2 mm-t eléri (itt keletkezik a megfelelő levegő-benzin keverék), 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, ezt nevezzük terjeszkedésnek (expanziónak). A dugattyú a hajtórúdon keresztül fél fordulattal elfordítja a forgattyútengelyt, amely fél fordulat gyakorlatilag a motor hasznos munkája. (A további fordulatok csak a működés járulékos veszteségeként foghatók fel.) A robbanás nyomán 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. A folyamat termodinamikai modellje az [[Otto-ciklus]] vagy Otto-körfolyamat. |
|||
=== Megvalósított motorok === |
|||
A vázolt eredeti Otto-körfolyamat csak a korai, lassújárású motoroknál volt jellemző. 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 korszerű motoroknál 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 vezérműtengely, más néven bütyköstengely végzi. A szelep zárását és zárva tartását erős acélrugóval oldják meg (konstrukciótól függően csavarrugó 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, illetve 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 nagy fordulatszámú 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. |
|||
=== Olajozás === |
|||
==== Szóróolajozás ==== |
|||
Főleg a régebbi típusú négyütemű motoroknál találunk ilyet. |
|||
Legelterjedtebb az a megoldás, amikor a szivattyú egy kis olajat szállít a forgattyúsházba. Forgás közben a hajtókar felszórja az olajat a hengerfalra, és a szétszórt olajköd keni a motor többi alkatrészét. |
|||
A vezérműlánc is segít, hogy a szelepek megfelelő kenést kapjanak. Egyes helyekre furatokon jut el az olaj. Ez az olajozási mód kedvezőbb abból a szempontból, hogy mindig friss olajat kap a motor, de hátránya, hogy nem nagy nyomással kerül az egyes helyekre, és a hűtés nagyon kicsi. Az olajtartályból csak egy cső vezet a motorba. |
|||
==== Cirkuláris nyomóolajozás ==== |
|||
Két csővezeték vezet a tartálytól a forgattyúsházig. Az olajat az olajszivattyú tartja keringésben. A szivattyú mindig újabb és újabb olajmennyiséget szállít, és az olajat nyomással kényszeríti a furatokon keresztül a kenésre váró helyekre. Mivel az olaj állandóan kering, mindig új olaj érkezik, a régi használt olaj a csapágyakból kifolyik, és a forgó hajtórúd felhordja a hengerfalra. A hengerfal tehát mindig ''szóróolajozást'' kap és a dugattyún lévő középső ''olajlehúzó gyűrű'' a felesleges olajat lehúzza a henger faláról. |
|||
A visszacsepegő olajat a forgattyús tengely szétveri, és a forgattyúsházban lévő ''olajköd'' keni a motor kisebb alkatrészeit és végül az olaj visszakerül a forgattyúsházba. |
|||
Ez az olajozás kétféle kivitelben készül: |
|||
* nedves karteres olajozás |
|||
** Az olajat a forgattyúsházban tároljuk, ilyenkor egy szivattyú is elég, mert a visszafolyó olaj mindig összegyűl a kartertér alján, és azt a szivattyú újból átnyomja a furaton a kenésre kerülő helyekre. Ilyenkor a forgattyúsházban tároljuk az olajat. |
|||
* száraz karteres olajozás |
|||
** Ennél a megoldásnál az olajat külön tartályban tároljuk, és két csővezeték vezet a tartálytól a forgattyúsházig. ilyen esetben két olajszivattyút építenek be, az egyik az olajat a szükséges helyekre nyomja, a másik mindig visszanyomja a forgattyúsház aljáról az olajtartályba. Két szivattyús megoldás esetében nem kell nagyra méretezni a karterteret. |
|||
=== Vezérlés === |
|||
Felépítése szerint három típust különböztetünk meg: |
|||
* '''Alulvezérelt oldalszelepelt''' '''SV''' (Standing Valve = állószelepes) |
|||
A bütyköstengely alul van, a szelepek a hengerhez viszonyítva oldalt. Építés szempontjától ez a legkedvezőbb, de nagy hátránya, hogy az égéstér nagyobb része nem a henger (dugattyú) felett van, hanem a szelepek felett. A kedvezőtlen égéstér miatt manapság már nem, vagy csak igen ritkán készítik. |
|||
* '''Alulvezérelt felülszelepelt''' '''OHV''' (Overhead Valve = hengerfej feletti szelep) |
|||
A bütykös tengely alul van, de a szelepeket a legkedvezőbb égéstér kialakítás miatt felül helyezik el. |
|||
Felülszelepelt motor esetében a teljesítmény az SV-hez képest nagyobb. A szelepek mozgatása az alul lévő bütyköstengely által himba segítségével történik. A bütyök felnyomja a tolórudat, a himba egyik felét, a másik fele lenyomja a szelepet, és a szelep kinyit. Ha a bütyök elfordul, a rugó a szelepet visszahúzza. Ez a kialakítás helykihasználás szempontjából ugyan jobb, de a vezérlés többletsúlya miatt (a tolórudak és himbák tetemes súlytöbbletet, az egész vezérlés súlyának 15%-át is jelenthetik) nagyobb a teljesítményveszteség, azaz kevésbé hatékony. |
|||
* '''Felülvezérelt felülszelepelt''' '''OHC''' (Overhead Camshaft = felülfekvő vezérműtengely) |
|||
Felül helyezkedik el a szelep és a bütyköstengely is. Ez a legpontosabb és legelterjedtebb megoldás is. A bütyköstengely hajtása a forgattyús tengelyről függőleges tengellyel ''(királytengely)'' vagy ''vezérműlánccal'', ''fogasszíjjal'' készül. Vezérműtengelyek száma szerint lehet: |
|||
:* ''Egy vezérműtengelyes'' '''SOHC''' (Single Overhead Camshaft = hengerfej feletti vezérműtengely) |
|||
Itt a vezérműtengely a hengerfejben helyezkedik el, így a motor nyomatékának nem kell egy tolórúd többletsúlyát is legyőznie. Egy ilyen vezérlésnél a vezérműtengely bütykei vagy közvetlenül, vagy egy himbán keresztül működtetik a szelepeket. A legtöbb SOHC blokk hengerenként kétszelepes, de vannak gyártók, akik készítenek hengerenként négyszelepes SOHC blokkokat is. Fontos belegondolni, hogy az SOHC blokkok hengerfejenként rendelkeznek egy vezérműtengellyel, így egy V8-as SOHC blokknak például két vezérműtengelye van. |
|||
:* ''Két vezérműtengelyes'' '''DOHC''' (Double Overhead Camshaft = hengerfej feletti dupla vezérműtengely) |
|||
A DOHC kialakítás a hengerenként négyszelepes elrendezés előnyeit használja ki. Viszont van hátránya is: előállítási költségek (több alkatrész, magasabb ár), a rosszabb helykihasználás (a több tengelynek és szelepnek több hely is kell) és a szervizelés (kétszer annyi szelepet kell beállítani). |
|||
=== A hagyományos Otto-motor szerkezeti elemei === |
|||
* Henger |
|||
* Dugattyú |
|||
* Forgattyús mechanizmus: |
|||
** Csapszeg |
|||
** Hajtórúd |
|||
** Forgattyús tengely |
|||
** Lendítőkerék |
|||
* Szelepvezérlés |
|||
** Vezértengely (bütykös tengely) |
|||
** Szelepek |
|||
* Gyújtás rendszere |
|||
** [[Gyújtógyertya]] (alternatívája a [[lézeres gyújtás]]) |
|||
** Elektromos szikrát előállító szerkezet |
|||
* Porlasztó, karburátor vagy üzemanyag-befecskendező szerkezet |
|||
A teljesítménynövelés és hatásfokjavítás idővel további alkatrészekkel bővítette a szerkezetet, pl. [[turbófeltöltő]]. |
|||
=== A motorok felosztása === |
|||
A motor egy- vagy többhengeres. Ma csak az egészen kis teljesítményű motorok készülnek egy hengerrel.<br /> |
|||
A többhengeres motorok hengerei igen változatos elrendezésűek lehetnek: |
|||
* '''Soros''' – a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egy irányban dolgoznak. A legtöbb motor ilyen, főleg a kis lökettérfogatúak. |
|||
* '''Bokszer'''<!-- lásd OH. 527. o, "bokszermotor" ksz-szel --> – a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egymásnak háttal dolgoznak. Középen a főtengely és a dugattyúk két irányba dolgoznak. Így a rezonanciát is hatékonyan oltják ki. A legismertebb gyártó a [[Porsche]] és a [[Subaru]], motorkerékpároknál a [[BMW]].<ref>[http://m.cdn.blog.hu/ca/carevolution/201401/Subaru/Boxer%20engine/02.jpg Boxer]</ref> |
|||
* '''V''' – a hengerek két szöget bezáró egyenes mentén, soronként párhuzamosan és egy irányban dolgoznak, két-két [[dugattyú]] kapcsolódik egy [[hajtókarcsap]]hoz. Általában nagyobb lökettérfogatú motorokra jellemző. |
|||
* '''Kiforgatott''' – ránézésre soros vagy V motor (hengerszögtől függ, hogy egy vagy két hengerfejet alkalmaznak), de az egymással szemben lévő dugattyúk külön hajtókarcsapokra dolgoznak, lényegében a boxer motor is ez.<ref>[http://m.cdn.blog.hu/ca/carevolution/201401/Subaru/Boxer%20engine/02.jpg Boxer 2]</ref> |
|||
* '''W''' – 2 db V-motor, egymás mögött elhelyezve. 12 vagy 16 hengeres kocsikban alkalmazzák; például a [[Volkswagen]] konszernnél. Folynak kísérletek egy főtengelyes, 3 sorban elhelyezett dugattyús motorral is. |
|||
* '''[[csillagmotor|Csillag]]''' – a hengerek egy körvonal kerületén egyenlő távolságban találhatóak. A főtengely a középpontba van szerelve, valamennyi [[dugattyú]] egy [[hajtókarcsap]]hoz kapcsolódik. Főleg kisebb [[repülőgép]]ekben alkalmazzák. Egyik jeles gyártója a [[Bentley]]. |
|||
* '''[[Wankel-motor|Wankel]]''' – bolygódugattyús motornak is hívják. A dugattyúk háromszög alakúak, az élük íves. A henger (köpeny) formája úgy néz ki, mint egy nulla, ebben egy excenter tengely segítségével bolyong a dugattyú. A dugattyú három csúcsa mindig érintkezik a dugattyú falával, a köpennyel, hiszen ez zárja el a különböző ütemeket egymástól. |
|||
== Források == |
== Források == |
||
<references/> |
<references group="asd" /> |
||
* [http://www.auto.bme.hu/segedletek BME Gépjárművek tanszék oktatási segédletei] |
* [http://www.auto.bme.hu/segedletek BME Gépjárművek tanszék oktatási segédletei] |
||
* [http://www.animatedengines.com/otto.html Animált motorok: Otto-motor] |
* [http://www.animatedengines.com/otto.html Animált motorok: Otto-motor] |
A lap 2018. április 19., 11:40-kori változata
bolyong a dugattyú. A dugattyú három csúcsa mindig érintkezik a dugattyú falával, a köpennyel, hiszen ez zárja el a különböző ütemeket egymástól.