Motor în patru timpi

Putere de ieșire limitationsEdit

valoarea maximă a puterii generate de un motor este determinată de cantitatea maximă de aer ingerate., Cantitatea de putere generată de un motor cu piston este legată de dimensiunea sa (Volumul cilindrului), indiferent dacă este un motor în doi timpi sau un design în patru timpi, eficiența volumetrică, pierderile, raportul aer-combustibil, valoarea calorică a combustibilului, conținutul de oxigen al aerului și viteza (RPM). Viteza este în cele din urmă limitată de rezistența materialului și de lubrifiere. Supapele, pistoanele și tijele de legătură suferă forțe de accelerație severe. La turația mare a motorului, se poate produce ruperea fizică și flutterul inelului pistonului, ceea ce duce la pierderea puterii sau chiar distrugerea motorului., Flutterul inelului pistonului apare atunci când inelele oscilează vertical în canelurile pistonului în care se află. Flutterul inelului compromite sigiliul dintre inel și peretele cilindrului, ceea ce provoacă o pierdere a presiunii și puterii cilindrului. Dacă un motor se învârte prea repede, arcurile de supapă nu pot acționa suficient de repede pentru a închide supapele. Acest lucru este denumit în mod obișnuit „plutitor de supapă” și poate duce la contactul pistonului cu supapa, dăunând grav motorului. La viteze mari, lubrifierea interfeței peretelui cilindrului pistonului tinde să se descompună., Acest lucru limitează piston de viteză pentru motoare industriale de la aproximativ 10 m/s.

Admisie/evacuare flowEdit

putere de ieșire al unui motor este dependentă de capacitatea de admisie (amestec aer–combustibil) și de evacuare materia să se deplaseze rapid prin supapa de porturi, de obicei, situat în chiulasă. Pentru a crește puterea de ieșire a motorului, neregularitățile căilor de admisie și evacuare, cum ar fi defectele de turnare, pot fi îndepărtate și, cu ajutorul unui banc de curgere a aerului, razele rotirilor portului supapei și configurația scaunului supapei pot fi modificate pentru a reduce rezistența., Acest proces se numește portare și se poate face manual sau cu o mașină CNC.

recuperarea căldurii reziduale a unui motor cu ardere internădit

un motor cu ardere internă este în medie capabil să transforme doar 40-45% din energia furnizată în lucru mecanic. O mare parte din energia reziduală este sub formă de căldură care este eliberată în mediu prin lichid de răcire, aripioare etc. Dacă am putea recupera cumva căldura reziduală am putea îmbunătăți performanța motorului. S-a constatat că, chiar dacă 6% din căldura irosită în întregime este recuperat poate crește eficiența motorului foarte mult.,multe metode au fost concepute pentru a extrage căldura reziduală dintr-o evacuare a motorului și a o folosi în continuare pentru a extrage unele lucrări utile, reducând în același timp poluanții de evacuare. Utilizarea ciclului Rankine, turbocompresia și generarea termoelectrică pot fi foarte utile ca sistem de recuperare a căldurii reziduale.o modalitate de a crește puterea motorului este de a forța mai mult aer în cilindru, astfel încât să se poată produce mai multă putere din fiecare cursă de putere., Acest lucru se poate face folosind un tip de dispozitiv de compresie a aerului cunoscut sub numele de turbocompresor, care poate fi alimentat de arborele cotit al motorului.supraalimentarea crește limitele de putere ale unui motor cu ardere internă în raport cu deplasarea acestuia. Cel mai frecvent, compresorul funcționează întotdeauna, dar au existat modele care îi permit să fie tăiat sau rulat la viteze diferite (în raport cu turația motorului)., Supraalimentarea acționată mecanic are dezavantajul că o parte din puterea de ieșire este utilizată pentru a conduce supraalimentatorul, în timp ce puterea este irosită în evacuarea de înaltă presiune, deoarece aerul a fost comprimat de două ori și apoi câștigă mai mult volum potențial în ardere, dar este extins doar într-o singură etapă.un turbocompresor este un turbocompresor care este acționat de gazele de eșapament ale motorului, cu ajutorul unei turbine. Un turbocompresor este încorporat în sistemul de evacuare al unui vehicul pentru a face uz de evacuare expulzat., Se compune dintr-un ansamblu de turbină de mare viteză din două piese, cu o parte care comprimă aerul de admisie, iar cealaltă parte care este alimentată de ieșirea gazelor de eșapament.la ralanti și la viteze mici până la moderate, turbina produce puțină putere din volumul mic de evacuare, turbocompresorul are un efect redus și motorul funcționează aproape în mod natural aspirat., Când mult mai mult puterea de ieșire este necesar, turația motorului și deschiderea clapetei de accelerație sunt crescut până în gazele de evacuare sunt suficiente pentru a ‘blank’ turbinei turbine pentru a începe comprimarea mult mai mult aer decât în mod normal în galeria de admisie. Astfel, puterea suplimentară (și viteza) sunt expulzate prin funcția acestei turbine.Turbocompresia permite o funcționare mai eficientă a motorului, deoarece este acționată de presiunea de evacuare care altfel ar fi (mai ales) irosită, dar există o limitare de proiectare cunoscută sub numele de turbo lag., Puterea crescută a motorului nu este disponibilă imediat din cauza necesității de a crește brusc turația motorului, de a crește presiunea și de a roti turbo-ul, înainte ca turbo să înceapă să facă orice compresie utilă a aerului. Volumul crescut de admisie provoacă o evacuare crescută și învârte turbo mai repede și așa mai departe până când se atinge o funcționare constantă de mare putere. O altă dificultate este că presiunea de evacuare mai mare determină gazul de evacuare să transfere mai multă căldură către părțile mecanice ale motorului.,

raportul tijă și piston-cursă

raportul tijă-cursă este raportul dintre lungimea tijei de conectare și lungimea cursei pistonului. O tijă mai lungă reduce presiunea laterală a pistonului pe peretele cilindrului și forțele de stres, crescând durata de viață a motorului. De asemenea, crește costul și înălțimea și greutatea motorului.

un „motor pătrat” este un motor cu un diametru alezajului egal cu lungimea cursei sale., Un motor în care diametrul alezajului este mai mare decât lungimea cursei este o oversquare engine, dimpotrivă, un motor cu un diametru alezaj este mai mică decât lungimea cursei este o undersquare motor.supapele sunt de obicei acționate de un arbore cu came care se rotește la jumătate din viteza arborelui cotit. Are o serie de came de-a lungul lungimii sale, fiecare concepută pentru a deschide o supapă în timpul părții corespunzătoare a unei curse de admisie sau evacuare. Un robinet între supapă și camă este o suprafață de contact pe care glisează cama pentru a deschide supapa., Multe motoare folosesc unul sau mai mulți arbori cu came „deasupra” unui rând (sau a fiecărui rând) de cilindri, ca în ilustrație, în care fiecare camă acționează direct o supapă printr-un tapet plat. În alte modele ale motorului, arborele cu came se află în carter, caz în care fiecare camă Contactează de obicei o tijă de împingere, care contactează un braț basculant care deschide o supapă sau, în cazul unui motor cu cap plat, nu este necesară o tijă de împingere. Designul camelor aeriene permite de obicei viteze mai mari ale motorului, deoarece oferă cea mai directă cale între camă și supapă.,

Supapa clearanceEdit

Supapei se referă la diferența mică între un tachetului de supapă și supapă stem care asigură supapa se închide complet. La motoarele cu reglare mecanică a supapei, clearance-ul excesiv provoacă zgomot din trenul supapei. O distanță prea mică a supapei poate duce la închiderea corectă a supapelor. Acest lucru duce la o pierdere de performanță și, eventual, supraîncălzirea supapelor de evacuare. În mod obișnuit, clearance-ul trebuie reajustat la fiecare 20.000 de mile (32.000 km) cu un ecartament.,majoritatea motoarelor moderne de producție folosesc elevatoare hidraulice pentru a compensa automat uzura componentelor trenului de supapă. Uleiul de motor murdar poate provoca defectarea liftului.motoarele Otto sunt de aproximativ 30% eficiente; cu alte cuvinte, 30% din energia generată de ardere este transformată în energie de rotație utilă la arborele de ieșire al motorului, în timp ce restul fiind pierderi datorate căldurii reziduale, frecării și accesoriilor motorului. Există o serie de modalități de a recupera o parte din energia pierdută din căldura reziduală., Utilizarea unui turbocompresor în motoarele diesel este foarte eficientă prin creșterea presiunii aerului de intrare și, de fapt, asigură aceeași creștere a performanței ca și o deplasare mai mare. Compania de camioane Mack, cu zeci de ani în urmă, a dezvoltat un sistem de turbină care a transformat căldura reziduală în energie cinetică pe care a alimentat-o înapoi în transmisia motorului. În 2005, BMW a anunțat dezvoltarea turbosteamer, un sistem de recuperare a căldurii în două etape similar cu sistemul Mack care recuperează 80% din energia din gazele de eșapament și crește eficiența unui Motor Otto cu 15%., În schimb, un motor în șase timpi poate reduce consumul de combustibil cu până la 40%.motoarele moderne sunt adesea construite în mod intenționat pentru a fi puțin mai eficiente decât ar putea fi altfel. Acest lucru este necesar pentru Controlul emisiilor, cum ar fi recircularea gazelor de eșapament și convertoarele catalitice care reduc smogul și alți poluanți atmosferici. Reducerea eficienței poate fi contracarată cu o unitate de control a motorului utilizând tehnici de ardere slabă.în Statele Unite, economia medie de combustibil corporativ mandatele pe care vehiculele trebuie să atingă o medie de 34.9 mpg‑SUA (6.7 l/100 km; 41.,9 mpg-imp) comparativ cu standardul actual de 25 mpg-US (9,4 l/100 km; 30,0 mpg‑imp). Pe măsură ce producătorii auto încearcă să îndeplinească aceste standarde până în 2016, trebuie luate în considerare noi modalități de Inginerie a motorului tradițional cu ardere internă (ICE). Unele soluții potențiale pentru a crește eficiența consumului de combustibil pentru a îndeplini noile mandate includ arderea după ce pistonul este cel mai îndepărtat de arborele cotit, cunoscut sub numele de centru mort superior și aplicarea ciclului Miller. Împreună, această reproiectare ar putea reduce semnificativ consumul de combustibil și nu
X emisii.,