6.3.2.2. Топлотни мотори са унутрашњим сагоревањем

Увод

Код мотора са унутрашњим сагоревањем процес сагоревања одвија се у самом мотору, односно у цилиндру мотора у комори за сагоревање. У пракси се највише користе клипни мотори са унутрашњим сагоревањем, и то две врсте мотора:..

1. Ото мотор, или бензински мотор, који је пронашао Николас Август Ото (Немац) који за гориво користи смешу бензина и ваздуха

2. Дизел мотор, проналазак Рудолфа Дизела (Немац), који користи мешавину дизел горива (који се код нас често, ко зна зашто, тотално погрешно назива нафтом) и ваздуха.

Ови мотори су пронађени у 19. веку и означили су другу индустријску револуцију али су посебно усавршени последњих деценија у уграђују се у моторна возила и радне машине. Оба типа мотора изводе се као двотактни и четворотактни.

Четворотактни бензински мотор

На слици је приказан пун пресек бензинског четворотактног мотора, са назначеним деловима.

Да би мотор могао радити потребни су и пратећи уређаји и то:

систем за напајање горивом (1),
систем за стартовање мотора и паљење радне смеше (2),
систем за подмазивање (3),
систем за хлађење (4).

Детаљан опис свих елемената ових система и њихово функционисање учинио би ову лекцију претешком за ученике 7. разреда, и на њима се нећемо задржавати.

Ученику 7.разреда је довољно да зна да систем за напајање доводи радну смешу до цилиндра, да систем за подмазивање подмазује радне делове мотора који би се без тога брзо похабали или заварили један за други услед велике температуре, посебно клип и цилиндар, да систем за хлађење хлади мотор и одржава температуру течности тако да она не испари, да систем за стартовање служи да покрене мотор ( неке машине га немају и покрећу се ручно, коришћењем курбле-моторна тестера, мотоцикли, мотокултиватори и сл.) и да систем за паљење доводи струју до свећица у тачно одређеном тренутку.

1. Систем за напајање горивом

2. Систем за стартовање и паљење радне смеше

3. Систем за подмазивање

4. Систем за хлађење мотора

Четри такта мотора су:

усисавање,
сабијање,
сагоревање,
издувавање.

Усисавањем се радна смеша бензина и ваздуха доводи у цилиндар мотора. Померање клипа у цилиндру надоле изазива усисавање смеше из карбуратора (као када шприцом усисавамо течност из бочице са вакцином).

Да би се радна смеша бензина и ваздуха усисала у цилиндар усисни вентил мора да се подигне нагоре и отвори усисни канал.

Рад вентила регулише брегаста осовина, а она се обрће преко преносника (зупчасти каиш) повезаног са коленастим вратилом мотора.

Након усисавања горива клип креће нагоре и сабија гориво. На овај начин се повећава притисак у самом гориву и олакшава његово сагоревање. Тачно у моменту када је клип у крајњем горњем положају систем за паљење радне смеше доводи струју до свећице и између њене две електроде заискри варница, која изазива експлозију горива-сагоревање. Ова експлозија изазива померање клипа надоле, до крајњег доњег положаја, и даље кретање, услед инерције.

Сагоревање је једини радни такт мотора, односно једино се у том такту топлотна енергија претвара у механичку (гориво сагори - експлодира и изазове механичко аксијално померање клипа надоле).

Сви остали тактови и сва остала кретања клипа током рада мотора одвијају се управо захваљујући овом такту. Дакле, такт сагоревања обезбеђује и усисавање и сабијање и издувавање. Издувавањем се продукти сагоревања избацују из цилиндра, који мора бити празан пре новог усисавања. Клип се подиже нагоре, издувни вентил, који је је отворен једино у овом такту, се подиже, отвара издувни канал и гасови кроз њега излазе кроз систем цеви (ауспух) ван мотора и возила.

Сва четри такта остваре се за два обрта коленастог вратила (радилице). Да би четворотактни мотор мирније радио, и да би уопште радио сваки мотор има више цилиндара, најчешће четри. Што мотор има више цилиндара он ће мирније и тише радити. Број цилиндара је најчешће паран.

Када је у неком од цилиндара такт сагоревања у другом ће бити усисавање, сагоревање или издувавање.

На већини V (ВЕ) мотора(цилиндри и клипови су постављени у облик латиничног слова ''в'') упарени су 1. и 4. и 2. и 3. цилиндар. V мотори су у данашње време највише на цени како код купаца тако и код произвођача. Најмодернији четвороцилнидрични V мотори имају чак 16 вентила, ради што мање потрошње горива и што мирнијег рада.

На први поглед као и да нема свећице? Наравно да су ту негде, само се не виде. Један од актуелних бензинских мотора компаније GM (Chevrolet и Opel).

Померање клипова у цилиндрима изазива обртање коленастог вратила, а ово обртање се преко преносника (мењача) преноси на точкове.

Четворотактни дизел мотор

Главни делови дизел мотора (усисни канал, издувни канал, клип, клипњача, цилиндар итд.) су индентични бензинском мотору, односно принцип рада је скоро исти,односно тактови су исти.

Разлика у принципу рада дизел мотора и бензинског мотора огледа се у томе што се за паљење радне смеше код дизел мотора не користи варница, односно свећица, већ се гориво пали сабијеним ваздухом који је услед великог притиска загрејан.

Подела СУС мотора према положају клипова и цилиндара

V мотор

Редни или линијски мотор

Положен мотор

Ванкел мотор

Како је недостатак клипних мотора управо неопходност да мотор има више цилиндара Немац Феликс Ванкел је седамдесетих година двадесетог века конструисао Ванкел мотор.

Овај мотор има обртни клип, који би морао да отклони недостатке ранијих конструкција .

Међутим, у пракси, овај мотор није истиснуо клипне моторе из употребе, и уграђује га тек неколико јапанских компанија у неколико својих модела аутомобила. У односу на укупну производњу аутомобила број аутомобила које погони Ванкел мотором је заправо занемарљив.

Задатак - Препознај 4. радна такта код Ванкел Мотора.

Двотактни бензински мотор

Код двотактног бензинског мотора четри радна такта су смештена у два, односно за један обртај коленастог вратила се остваре сва четри такта.

То се постиже специјалном конструкцијом блока мотора.

Овај мотор нема брегасту осовину нити вентиле.

Пошто нема ни издвојен систем за подмазивање радна смеша се састоји од мешавине ваздуха, бензина и уља, односно подмазивање се врши самим горивом у које се додаје уље у одређеној пропорцији.

Ови мотори се обично уграђују у машине мањих снага (не уграђују се у камионе или аутомобиле-сем некада Пеглице), као што су моторне тестере, мотокултиватори, мотоцикли, итд.

Недостатак ових мотора огледа се у томе што је у једном тренутку отворен и усисни канал и издувни канал (усисавање и издувавање су смештени у један такт), јер се избацивање продуката сагоревања не врши клипом већ горивом.

Услед тога што гориво, приликом усисавања, делује као клип и избацује продукте сагоревања дешава се да се део горива губи, односно изађе кроз издувни канал, а да се уопште не искористи.

Гасне турбине

Гасна турбина као гориво користи гасове који сагоревају у самој турбини, који се пумпом стално убацују у комору са сагоревање.

Приликом сагоревања гаса ослобађа се топлотна и кинетичка енергија која покреће елисе парне турбине чиме се врши њена трансформација у механички рад.

Користе се за покретање бродова, али и генератора у термоелектранама.

Гасне турбине троше доста горива, али је термоелектрана на гас еколошки најчистији облик термоелектрана, које, у свим другим случајевима, спадају у велике загађиваче животне средине, посебно оне које користе угаљ.

Пропулзори

Пропулзори су мотори развијени после другог светског рата, а користе се за покретање авиона и ракета.

Постоје две основне врсте пропулзора и то:

1. млазни пропулзори,

2. ракетни пропулзори.

Млазни пропулзори за сагоревање користе кисеоник из ваздуха, док ракетни носе боце са кисеоником са собом.

Принцип рада ових мотора заснива се у следећем: Мотор има облик шупљег ваљка, а комора за сагоревање чини већи део мотора. Приликом сагоревања горива у комори продукти сагоревања немају где, сем да излазе у смеру који је одређен конструкцијом мотора, чиме дају потисак да цео мотор креће у супротном смеру. Окачени на крила авиона сагорели гасови у мотору цео авион покрећу напред, односно у смеру супротном од њиховог кретања.

Ако напумпамо балон и пустимо га отприлике можемо видети принцип којим пропулзори покрећу авионе.