Viertaktmotor

vermogen uitgangsgrensdedit

De de maximale hoeveelheid vermogen die door een motor wordt opgewekt, wordt bepaald door de maximale hoeveelheid opgenomen lucht., De hoeveelheid vermogen die wordt opgewekt door een zuigermotor is gerelateerd aan de grootte (cilindervolume), of het nu een tweetaktmotor of viertaktontwerp is, volumetrische efficiëntie, verliezen, lucht-brandstofverhouding, de calorische waarde van de brandstof, zuurstofgehalte van de lucht en toerental (tpm). De snelheid wordt uiteindelijk beperkt door materiaalsterkte en smering. Kleppen, zuigers en drijfstangen lijden onder zware acceleratiekrachten. Bij hoog motortoerental kan fysieke breuk en flutter van de zuigerveer optreden, wat resulteert in vermogensverlies of zelfs motorvernietiging., De flutter van de zuigerring treedt op wanneer de ringen verticaal oscilleren binnen de zuigergroeven waarin zij zich bevinden. Ringflutter compromitteert de afdichting tussen de ring en de cilinderwand, wat een verlies van cilinderdruk en vermogen veroorzaakt. Als een motor te snel draait, kunnen de klepveren niet snel genoeg handelen om de kleppen te sluiten. Dit wordt vaak aangeduid als’ ventiel vlotter’, en het kan resulteren in zuiger naar klep contact, ernstige schade aan de motor. Bij hoge snelheden de smering van de zuiger cilinderwand interface heeft de neiging om af te breken., Dit beperkt het zuigertoerental voor industriële motoren tot ongeveer 10 m/s.

inlaat/uitlaatpoort debiet

het uitgangsvermogen van een motor is afhankelijk van het vermogen van de inlaat (lucht–brandstofmengsel) en uitlaatmateriaal om snel door kleppoorten te bewegen, die zich meestal in de cilinderkop bevinden. Om het uitgangsvermogen van een motor te verhogen, kunnen onregelmatigheden in de inlaat-en uitlaatpaden, zoals gietfouten, worden verwijderd en, met behulp van een luchtstroombank, kunnen de radii van de bochten van de kleppoort en de configuratie van de klepzetel worden gewijzigd om de weerstand te verminderen., Dit proces heet porten, en het kan worden gedaan met de hand of met een CNC-machine.

Afvalwartterugwinning van een verbrandingsmotor

een verbrandingsmotor kan gemiddeld slechts 40-45% van de geleverde energie omzetten in mechanische arbeid. Een groot deel van de afvalenergie is in de vorm van warmte die wordt afgegeven aan het milieu door middel van koelmiddel, vinnen etc. Als we op een of andere manier de afvalwarmte kunnen terugwinnen, kunnen we de prestaties van de motor verbeteren. Het is gebleken dat zelfs als 6% van de volledig verspilde warmte wordt teruggewonnen, het motorrendement sterk kan verhogen.,

Er zijn veel methoden ontwikkeld om afvalwarmte uit een uitlaatgas van de motor te halen en deze verder te gebruiken om nuttig werk te onttrekken, waarbij tegelijkertijd de verontreinigende stoffen in de uitlaatgassen worden verminderd. Gebruik van de Rankine cyclus, Turbo en thermo-elektrische opwekking kan zeer nuttig zijn als een afval warmteterugwinningssysteem.

Drukvullendedit

een manier om het motorvermogen te verhogen is door meer lucht in de cilinder te duwen zodat bij elke krachtslag meer vermogen kan worden geproduceerd., Dit kan worden gedaan met behulp van een soort luchtcompressie-apparaat bekend als een supercharger, die kan worden aangedreven door de motor krukas.

Supercharging verhoogt de vermogensgrenswaarden van een verbrandingsmotor ten opzichte van zijn verplaatsing. Meestal loopt de supercharger altijd, maar er zijn ontwerpen die het mogelijk maken om te worden uitgesneden of draaien bij verschillende snelheden (ten opzichte van het motortoerental)., Mechanisch aangedreven supercharging heeft het nadeel dat een deel van het uitgangsvermogen wordt gebruikt om de supercharger aan te drijven, terwijl het vermogen wordt verspild in de hogedrukuitlaat, omdat de lucht tweemaal is samengeperst en vervolgens meer potentieel volume krijgt in de verbranding, maar het wordt slechts in één fase uitgebreid.

Turbocompressorbedit

een turbocompressor is een supercharger die wordt aangedreven door de uitlaatgassen van de motor, door middel van een turbine. Een turbocompressor is in het uitlaatsysteem van een voertuig ingebouwd om gebruik te maken van de uitgestoten uitlaat., Het bestaat uit een tweedelige, high-speed turbine assemblage met een kant die de inlaatlucht comprimeert, en de andere kant die wordt aangedreven door de uitlaatgasafvoer.

bij stationair draaien en bij lage tot matige toerentallen produceert de turbine weinig vermogen door het kleine uitlaatvolume, heeft de turbocompressor weinig effect en werkt de motor bijna met een natuurlijke aanzuiging., Wanneer er veel meer vermogen nodig is, worden het motortoerental en de gasopening verhoogd totdat de uitlaatgassen voldoende zijn om de turbine van de turbocompressor op te spoelen om veel meer lucht dan normaal in het inlaatspruitstuk te comprimeren. Zo wordt extra vermogen (en snelheid) uitgestoten door de functie van deze turbine.

turbolading maakt een efficiëntere werking van de motor mogelijk omdat de motor wordt aangedreven door uitlaatdruk die anders (meestal) verloren zou gaan, maar er is een ontwerpbeperking die bekend staat als turbo lag., Het verhoogde motorvermogen is niet direct beschikbaar vanwege de noodzaak om het motortoerental sterk te verhogen, druk op te bouwen en de turbo te laten draaien, voordat de turbo nuttige luchtcompressie begint te doen. Het verhoogde inlaatvolume veroorzaakt verhoogde uitlaat en draait de turbo sneller, enzovoort tot een constante hoog vermogen werking wordt bereikt. Een ander probleem is dat de hogere uitlaatdruk ervoor zorgt dat het uitlaatgas meer warmte naar de mechanische delen van de motor overbrengt.,

staaf en zuiger-slagverhouding

De Staaf-slagverhouding is de verhouding tussen de lengte van de drijfstang en de lengte van de zuigerslag. Een langere staaf vermindert de zijdelingse druk van de zuiger op de cilinderwand en de spanningskrachten, waardoor de levensduur van de motor toeneemt. Het verhoogt ook de kosten en de motor hoogte en gewicht.

een “vierkante motor” is een motor met een boringsdiameter gelijk aan de slaglengte., Een motor met een diameter groter dan zijn slaglengte is een oversquare Motor, omgekeerd is een motor met een diameter kleiner dan zijn slaglengte een onderquare Motor.

Kleptrainedit

De kleppen worden doorgaans bediend door een nokkenas die roteert met de helft van de snelheid van de krukas. Het heeft een reeks Nokken langs zijn lengte, elk ontworpen om een klep te openen tijdens het juiste deel van een inlaat-of uitlaatslag. Een tappet tussen klep en NOK is een contactoppervlak waarop de nok glijdt om de klep te openen., Veel motoren gebruiken een of meer nokkenassen “boven” een rij (of elke rij) van cilinders, zoals in de afbeelding, waarbij elke Nokken direct een klep via een platte tappet in werking stelt. In andere motorontwerpen zit de nokkenas in het carter, waarbij elke NOK meestal contact maakt met een duwstang, die contact maakt met een tuimelarm die een klep opent, of in het geval van een platte motor is een duwstang niet nodig. Het ontwerp van de bovenliggende Nokken zorgt meestal voor hogere motortoerentallen omdat het de meest directe weg biedt tussen nokken en kleppen.,

klepklaring

Klepklaring verwijst naar de kleine spleet tussen een klepheffer en een klepsteel die ervoor zorgt dat de klep volledig sluit. Bij motoren met mechanische klepverstelling veroorzaakt overmatige speling geluid van de kleptrein. Een te kleine klepspeling kan ertoe leiden dat de kleppen niet goed sluiten. Dit resulteert in een verlies van prestaties en mogelijk oververhitting van uitlaatkleppen. Typisch, de speling moet worden aangepast elke 20.000 mijl (32.000 km) met een voeler meter.,

De meeste moderne productiemotoren gebruiken hydraulische lifters om de slijtage van kleptreincomponenten automatisch te compenseren. Vuile motorolie kan een lifterstoring veroorzaken.

energiebalans

Otto motoren zijn ongeveer 30% efficiënt; met andere woorden, 30% van de door verbranding opgewekte energie wordt omgezet in nuttige rotatie-energie aan de uitgaande as van de motor, terwijl de rest verliezen zijn als gevolg van afvalwarmte, wrijving en motoraccessoires. Er zijn een aantal manieren om een deel van de energie verloren aan afvalwarmte terug te winnen., Het gebruik van een turbocompressor in dieselmotoren is zeer effectief door het stimuleren van de inkomende luchtdruk en in feite, zorgt voor dezelfde toename van de prestaties als het hebben van meer verplaatsing. De Mack Truck company, decennia geleden, ontwikkelde een turbine systeem dat afvalwarmte omgezet in kinetische energie die het terugvoert in de transmissie van de motor. In 2005 kondigde BMW de ontwikkeling aan van de turbosteamer, een tweetraps warmteterugwinningssysteem vergelijkbaar met het Mack-systeem dat 80% van de energie in het uitlaatgas terugwint en de efficiëntie van een Otto-motor met 15% verhoogt., Een zestaktmotor daarentegen kan het brandstofverbruik met maar liefst 40% verminderen.

moderne motoren zijn vaak opzettelijk gebouwd om iets minder efficiënt te zijn dan ze anders zouden kunnen zijn. Dit is noodzakelijk voor emissiebeheersing, zoals de recirculatie van uitlaatgassen en katalysatoren die smog en andere luchtverontreinigende stoffen verminderen. Vermindering van de efficiëntie kan worden tegengegaan met een motorbesturingseenheid met behulp van technieken voor “lean burn”.

in de Verenigde Staten verplicht het gemiddelde brandstofverbruik van de bedrijven dat voertuigen een gemiddelde van 34,9 mpg‑VS (6,7 L/100 km; 41) moeten halen.,9 mpg-imp) vergeleken met de huidige standaard van 25 mpg-US (9,4 L / 100 km; 30,0 mpg-imp). Als autofabrikanten kijken om te voldoen aan deze normen in 2016, nieuwe manieren van engineering van de traditionele verbrandingsmotor (ijs) moeten worden overwogen. Enkele mogelijke oplossingen om de brandstofefficiëntie te verhogen om aan nieuwe mandaten te voldoen, zijn het afvuren nadat de zuiger het verst van de krukas staat, bekend als top dead centre, en het toepassen van de Miller-cyclus. Samen zou dit herontwerp het brandstofverbruik en de no
X-emissies aanzienlijk kunnen verminderen.,