Fire-takts motor

Power output limitationsEdit

Den maksimale mængde strøm genereret af en motor, der er bestemt af den maksimale mængde luft, der er indtaget., Mængden af effekt genereret af en stempelmotor er relateret til dens størrelse (cylindervolumen), uanset om det er en totaktsmotor eller firetaktsdesign, volumetrisk effektivitet, tab, luft-til-brændstofforhold, brændværdi af brændstoffet, iltindhold i luften og hastighed (RPM). Hastigheden er i sidste ende begrænset af materialestyrke og smøring. Ventiler, stempler og forbindelsesstænger lider alvorlige accelerationskræfter. Ved høj motorhastighed kan der forekomme fysisk brud og stempelringfladder, hvilket resulterer i effekttab eller endda ødelæggelse af motoren., Stempelringfladder opstår, når ringene svinger lodret inden i stempelrillerne, de befinder sig i. Ringfladder kompromitterer tætningen mellem ringen og cylindervæggen, hvilket medfører tab af cylindertryk og effekt. Hvis en motor drejer for hurtigt, kan ventilfjedre ikke virke hurtigt nok til at lukke ventilerne. Dette kaldes almindeligvis ‘ventilflåd’, og det kan resultere i stempel til ventilkontakt, hvilket alvorligt beskadiger motoren. Ved høje hastigheder har smøring af stempelcylindervæggrænsefladen en tendens til at bryde ned., Dette begrænser stempel hastighed for industrielle motorer til omkring 10 m/s.

Indsugning/udstødning port flowEdit

output strøm på en motor er afhængig af, at indtag (luft–brændstof-blanding) og udstødning noget til at bevæge sig hurtigt gennem ventilen havne, typisk placeret i topstykket. For at øge en Motors udgangseffekt kan uregelmæssigheder i indsugnings-og udstødningsveje, såsom støbefejl, fjernes, og ved hjælp af en luftstrømsbænk kan radierne i ventilportens sving og ventilsædekonfiguration ændres for at reducere modstanden., Denne proces kaldes porting, og det kan gøres manuelt eller med en CNC-maskine.

Spildvarmegenvinding af en forbrændingsmotorden

en forbrændingsmotor er i gennemsnit i stand til kun at omdanne 40-45% af den tilførte energi til mekanisk arbejde. En stor del af affaldsenergien er i form af varme, der frigives til miljøet gennem kølevæske, finner osv. Hvis vi på en eller anden måde kunne genvinde spildvarmen, kan vi forbedre motorens ydelse. Det har vist sig, at selv om 6% af den helt spildte varme genvindes, kan det øge motorens effektivitet meget.,

mange metoder er blevet udtænkt for at udtrække spildvarme ud af en motorudstødning og bruge den yderligere til at udtrække noget nyttigt arbejde, hvilket reducerer udstødningsforurenende stoffer på samme tid. Brug af Rankine cyklus, turboladning og termoelektrisk generation kan være meget nyttigt som et spildvarmegenvindingssystem.

SuperchargingEdit

en måde at øge motoreffekten på er at tvinge mere luft ind i cylinderen, så der kan produceres mere effekt fra hvert strømbeslag., Dette kan gøres ved hjælp af en type luftkomprimeringsenhed kendt som en supercharger, som kan drives af motorens krumtapaksel.

Supercharging øger effektgrænserne for en forbrændingsmotor i forhold til dens forskydning. Oftest kører superchargeren altid, men der har været design, der gør det muligt at skære det ud eller køre med forskellige hastigheder (i forhold til motorhastigheden)., Mekanisk drevet trykladning har den ulempe, at nogle af de udgangseffekt bruges til at drive kompressoren, mens der er strøm til spilde i den høje pres udstødning, som luften er blevet komprimeret to gange, og derefter får flere potentielle volumen i forbrændingen, men det er kun udvidet i én etape.

Turboladeredit

en turbolader er en supercharger, der drives af motorens udstødningsgasser ved hjælp af en turbine. En turbolader er indbygget i udstødningssystemet i et køretøj for at gøre brug af den udstødte udstødning., Den består af en todelt højhastighedsturbineenhed med den ene side, der komprimerer indsugningsluften, og den anden side, der drives af udstødningsgasudstrømningen.

ved tomgang og ved lave til moderate hastigheder producerer turbinen lidt strøm fra det lille udstødningsvolumen, turboladeren har ringe effekt, og motoren fungerer næsten på en naturlig aspireret måde., Når der kræves meget mere effekt, øges motorhastigheden og gashåndteringsåbningen, indtil udstødningsgasserne er tilstrækkelige til at ‘spole op’ turboladerens turbine for at begynde at komprimere meget mere luft end normalt ind i indsugningsmanifolden. Således udvises yderligere effekt (og hastighed) gennem funktionen af denne turbine.

turboladning giver mulighed for mere effektiv motordrift, fordi den drives af udstødningstryk, der ellers (for det meste) ville være spildt, men der er en designbegrænsning kendt som turbo lag., Den øgede motoreffekt er ikke umiddelbart tilgængelig på grund af behovet for kraftigt at øge motorens omdrejningstal, opbygge tryk og dreje turboen, før turboen begynder at udføre nogen nyttig luftkomprimering. Det øgede indtagsvolumen forårsager øget udstødning og spinder turboen hurtigere og så videre, indtil stabil høj effektdrift er nået. En anden vanskelighed er, at det højere udstødningstryk får udstødningsgassen til at overføre mere af sin varme til motorens mekaniske dele.,

stang og stempel-til-slag ratioEdit

stang-til-slag-forholdet er forholdet mellem længden af forbindelsesstangen og længden af stempelslaget. En længere stang reducerer sideværts tryk på stemplet på cylindervæggen og spændingskræfterne, hvilket øger motorens levetid. Det øger også omkostningerne og motorens højde og vægt.

en “firkantet motor” er en motor med en borediameter svarende til dens slaglængde., En motor, hvor boringen diameter er større end længden er en oversquare motor, omvendt, en motor med en huldiameter, der er mindre end længden er en undersquare motor.

ventil trainEdit

ventilerne betjenes typisk af en knastaksel, der roterer med halv krumtapakselens hastighed. Den har en række knaster langs dens længde, hver designet til at åbne en ventil under den passende del af et indsugnings-eller udstødningsslag. En tappet mellem ventil og cam er en kontaktflade, hvorpå knasten glider for at åbne ventilen., Mange motorer bruger en eller flere knastaksler “over” en række (eller hver række) cylindre, som på illustrationen, hvor hver knastaksel direkte aktiverer en ventil gennem en flad tappet. I andre designs knast er i krumtaphuset, i hvilket tilfælde hvert cam normalt kontakter en stødstang, som kontakter en rocker arm, der åbner en ventil, eller i tilfælde af en flad motor en stødstang er ikke nødvendigt. Overhead cam design tillader typisk højere motorhastigheder, fordi det giver den mest direkte vej mellem cam og ventil.,

ventilklaringdit

Ventilafstand refererer til det lille mellemrum mellem en ventilløfter og en ventilstamme, der sikrer, at ventilen lukker helt. På motorer med mekanisk ventiljustering forårsager overdreven afstand støj fra ventiltoget. En for lille ventilafstand kan resultere i, at ventilerne ikke lukker ordentligt. Dette resulterer i et tab af ydeevne og muligvis overophedning af udstødningsventiler. Typisk skal afstanden justeres hver 20.000 miles (32.000 km) med en følermåler.,

de fleste moderne produktionsmotorer bruger hydrauliske løftere til automatisk at kompensere for slid på ventiltoget. Beskidt motorolie kan forårsage løfterfejl.

energibalanceedit

Otto-motorer er omkring 30% effektive; med andre ord omdannes 30% af den energi, der genereres ved forbrænding, til nyttig rotationsenergi ved motorens udgangsaksel, mens resten er tab som følge af spildvarme, friktion og motortilbehør. Der er en række måder at genvinde noget af den energi, der går tabt for at spilde varme., Brugen af en turbolader i dieselmotorer er meget effektiv ved at øge det indkommende lufttryk og giver faktisk den samme stigning i ydelsen som at have mere forskydning. Mack Truck company udviklede for årtier siden et turbinesystem, der konverterede spildvarme til kinetisk energi, som det førte tilbage til motorens transmission. I 2005 annoncerede BM.udviklingen af turbosteamer, et to-trins varmegenvindingssystem svarende til Mack-systemet, der genvinder 80% af energien i udstødningsgassen og øger effektiviteten af en Otto-motor med 15%., I modsætning hertil kan en seks-takts motor reducere brændstofforbruget med så meget som 40%.

moderne motorer er ofte med vilje bygget til at være lidt mindre effektive, end de ellers kunne være. Dette er nødvendigt for emissionskontrol som udstødningsgasrecirkulation og katalysatorer, der reducerer smog og andre atmosfæriske forurenende stoffer. Effektivitetsreduktioner kan modvirkes med en motorstyringsenhed ved hjælp af lean burn-teknikker.

I Usa, Virksomhedernes Gennemsnitlige brændstoføkonomi mandater, at køretøjer skal opnå et gennemsnit af 34.9 mpg‑USA (6.7 L/100 km; 41.,9 MPG-imp) sammenlignet med den nuværende standard på 25 mpg‑US (9, 4 l/100 km; 30, 0 mpg‑imp). Da bilproducenter ser ud til at opfylde disse standarder inden 2016, skal nye måder at konstruere den traditionelle forbrændingsmotor (ICE) overvejes. Nogle potentielle løsninger til at øge brændstofeffektiviteten for at imødekomme nye mandater inkluderer fyring, efter at stemplet er længst fra krumtapakslen, kendt som top dead Center, og anvendelse af Miller-cyklussen. Sammen kan denne redesign reducere brændstofforbruget betydeligt og ingen
emissions-emissioner.,