Motorul pe combustie interna
Motorul cu ardere interna este motorul care transforma energia chimica a combustibilului prin intermediul enegiei termice de ardere, in interiorul motorului, in energie mecanica. Caldura degajata in camera de ardere se trasnforma prin intermediul presiunii (energiei potentiale) applicate pistonului in miscare mecanica ciclica, de obicei rectilinie, dupa care in miscare de rotatie uniforma, obtinuta de obicei in arborele cotit.
Clasificarea motoarelor cu ardere internă
După natura combustibilului
motoare la care se întrebuințează drept combustibil benzina, au carburator sau pompă de injecție
motoare la care se întrebuințează drept combustibil motorina, au pompă de injecție
motoare cu gaz la care se întrebuințează drept combustibil un combustibil gazos, de obicei gaz natural sau un amestec de combustibil
După numărul de curse simple efectuate de piston într-un ciclu ( sau numărul de timpi):
Motoare in doi timpi
Motoare in patru timpi
După așezarea cllindrilor sunt
motoare cu cilindrii în linie.
motoare cu cilindrii în V.
motoare cu cilindrii în W.
motoare cu cilindrii și pistoanele opuse, boxer.
motoare înclinate, la care cilindrii au axele situate în același plan, însă înclinat față de planul vertical.
motoare cu cilindrii așezati în stea, utilizate cu precădere unde este nevoie de un raport putere/greutate mare, de exemplu în aviație și în marina militară (vedete).
După felul aprinderii amestecului carburant:
Motor cu aprindere prin scânteie (prescurtat MAS). După admisia și comprimarea amestecului carburant în cilindrii motorului, în apropierea PMI(punctul mort interior) al pistonului, are loc aprinderea. Aceasta se realizează prin producerea unei scântei între electrozii bujiei, care aprinde amestecul carburant. Arderea are loc într-un interval de timp relativ scurt, în care presiunea și temperatura gazelor din cilindru cresc repede până la presiunea de 30 - 40 daN/cm³ și temperatura de 1800 – 2.000 °C. Datorită presiunii gazelor din cilindru, care acționează asupra pistonului, acesta se deplasează spre PME (punctul mort exterior), și rotește prin intermediul sistemului biela-manivela, arborele motor. Această cursă a pistonului, se mai numește și cursă activă sau cursă motoare.
Motor cu aprindere prin comprimare (prescurtat MAC sau Diesel). La sfârșitul compresiei, combustibilul este introdus sub presiune în cilindru, fiind pulverizat foarte fin cu ajutorul injectorului, montat în chiulasă. Datorită contactului cu aerul fierbinte din interiorul cilindrului, particulele pulverizate se aprind și ard, iar presiunea din cilindru crește, moderat, menținându-se relativ constantă pe durata arderii. Gazele rezultate în urma arderii apasă asupra pistonului, determinând deplasarea acestuia spre PMI, efectuând cursa activă. Supapele rămân închise până aproape de sfârșitul acestei curse.
Caracteristici:
Un motor cu ardere internă este caracterizat printr-o serie de parametri:
Punct mort interior (PMI) este poziția pistonului care corespunde volumului minim ocupat de fluidul motor în cilindru. La motoarele cu mecanism bielă-manivela, arbore cotit și chiulasă (motorul Wankel n-are nimic din astea, dar are PMI) este poziția pistonului când aceasta se găsește - în timpul deplasării sale - la cea mai mare distanță posibilă față de axa arborelui cotit; această poziție coincide cu distanța minimă a pistonului față de chiulasă și este determinată de montajul pistonului în ansamblul mecanismului bielă-manivelă.
Punct mort exterior (PME) este poziția pistonului care corespunde volumului maxim ocupat de fluidul motor în cilindru. La motoarele cu mecanism bielă-manivelă, arbore cotit și chiulasă este poziția pistonului când aceasta se găsește - în timpul deplasării sale - la cea mai mică distanță posibilă față de axa arborelui cotit; această poziție coincide cu distanța maximă a pistonului.
Motorul Otto
Nikolaus August Otto a fost inventatorul german al primului motor cu combustie internă care ardea în mod eficient combustibilul direct într-o cameră cu piston. Deși au mai fost inventate și alte motoare cu combustie internă (de exemplu, de către Etienne Lenoir), acestea nu s-au bazat pe patru timpi separați. Conceptul de patru timpi este posibil să fi fost deja discutat la data invenției lui Otto, dar el a fost primul care l-a pus în practică.
Motorul Otto a fost conceput ca un motor de staționare și în acțiunea motorului, timpul este mișcarea în sus sau jos a unui piston într-un cilindru. Utilizat mai târziu, într-o formă adaptată ca un motor de automobil, sunt implicați patru timpi sus-jos:
Timpul 1 (Admisia):
În timpul 1 se deschide supapa de admisie, iar în timp ce pistonul se deplasează înspre punctul mort inferior, în cilindru este absorbit amestecul de vapori de benzină şi aer (realizat în carburator) datorită depresiunii formate.
Timpul 2 (Compresia):
După ce pistonul a ajuns în punctul mort inferior, supapa de admisie se închide. Supapa de evacuare este şi ea închisă. În deplasarea pistonului înspre punctul mort superior, acesta comprimă amestecul din cilindru până la o rată de 9:1.
Timpul 3 (Aprinderea):
La sfârşitul compresiei, când pistonul a ajuns la punctul mort superior şi ambele supape sunt închise, se produce o scânteie electrică între electrozii bujiei. Scânteia aprinde amestecul carburant care începe să ardă progresiv. Pe măsură ce pistonul coboară, gazele se destind - are loc detenta. Acum este singurul moment când se produce lucru mecanic.
Timpul 4 (Evacuarea):
Supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă, permiţând gazelor arse din cilindru să fie împinse afară din cilindru de pistonul care se deplasează de la punctul mort inferior spre punctul mort superior.
Motorul Diesel
Motorul Diesel si-a primit numele dupa inginerul german Rudolf Diesel, care era sa moara in anii 1890 cand a explodat un model de proba. Motoarele Diesel actioneaza multe tipuri de vehicule, generatoare si diferite utilaje agricole si industriale. Motorul Diesel este o forma a motorului cu ardere interna. Aceasta inseamna ca in interiorul sau arde combustibilul pentru a produce energie mecanica - energie de miscare. Ca si intr-un motor tipic cu benzina, un amestec exploziv de combustibil vaporizat si aer impinge unul sau mai multe pistoane in jos prin cilindri. Pistoanele revin in mod repetat in pozitiile lor initiale si apoi sunt din nou impinse in jos. O serie de manivele si un arbore cotit transforma miscarile de "du-te-vino" ale pistoanelor intr-o miscare circulara sau de rotatie.
Fiecare piston, pe rand, impune arborelui cotit o miscare de rotatie si un volant greu echilibreaza forta produsa. Motoarele Diesel sunt folosite pe scara larga de autovehiculele pentru transport in comun, inclusiv pentru autobuzele supraetajate din Londra. Asemenea motoare sunt mai grele si mai costisitor de produs decat motoarele cu benzina. Dar ele sunt mai fiabile, mai eficiente si putin mai ieftin de folosit decat motoarele cu benzina.
Motorul Wankel
Motorul Wankel este un tip de motor cu ardere internă inventat de inginerul german Felix Wankel, la care mișcarea de rotație se obține nu printr-un mecanism bielă-manivelă, ci cu ajutorul unui piston rotativ de formă triunghiulară. La motorul Wankel ciclul de patru timpi se desfășoară în spațiul dintre interiorul unui cilindru de formă aproximativ ovală și un rotor similar ca formă triunghiului Reuleaux, cu deosebirea că laturile sunt mai aplatizate.
În comparație cu motorul cu ardere internă cu piston, avantajele motorului Wankel sunt compactitatea și vibrațiile mai reduse. Dezavantajele acestui motor sunt randamentul mai mic ceea ce duce la un consum de combustibil mai mare pentru aceeași putere furnizată, emisia sporită de poluați, ceea ce duce la necesitatea instalațiilor de denoxare mai complexe și uzinarea și întreținerea pretențioase, deci mai scumpe.
"Motorul" Carnot
In termodinamica, ciclul Carnot este un ciclu teroretic, propus in 1820 de inginerul francez Nicolas Leonard Said Carnot, ciclu destinate compararaii randamentului termic al masinilor termice. Este un ciclu reversibil efectuat de o “masina Carnot” legata la doua surse de temperature diferite. Foloseste ca agent de lucru un gaz ideal prin transformarile caruia se obtine lucru mecanic.
Vehiculul Hibrid
Un vehicul hibrid este un vehicul care are mai multe sisteme de propulsie, spre deosebire de vehiculele convenționale (cu motor cu ardere internă), cele electrice sau cele cu pile de combustie, care au câte un singur sistem de propulsie. Pot fi impartite in doua categorii, dupa doua criterii: in functie de arhitectura sau in functie de modul de incarcare al acumulatorului.
Dupa arhitectura, vehiculele hibride pot fi:
Hibrid paralel: Este cel mai comun tip de mașini hibride, la care ambele sisteme de propulsie – cel electric și cel cu ardere internă-pot actiona rotile
Hibrid in serie: Pentru acest tip de hibrid, unul din sistemele de propulsie produce o formă de energie pe care celălalt o utilizează. Spre exemplu, motorul cu ardere internă poate antrena generatorul electric, care la rândul lui alimentează motorul electric de tracțiune
Hibrid serie-paralel: îți permite să comuți, după nevoie, între sistemul serie și cel paralel.
După modul de încărcare al acumulatorilor, mașinile hibride se împart în:
Obisnuite: în această situație acumulatorii se încarcă doar de la sistemele proprii, folosind sursele de energie de la bord
Plug-in: în cazul acestui hibrid, acumulatorii pot fi încărcați atât de la sistemele proprii, cât și de la rețeaua electrică, prin cuplarea la o priză.