Motoarele pe benzină sunt o clasă de motoare cu ardere internă în care un amestec aer-combustibil precomprimat este aprins de o scânteie electrică în cilindri . Controlul puterii în acest tip de motor se realizează, de regulă, prin reglarea fluxului de aer prin supapa de accelerație .
Un tip de accelerație este cea a carburatorului care reglează fluxul unui amestec combustibil în cilindrii unui motor cu ardere internă. Corpul de lucru este o placă fixată pe o axă de rotație, plasată într-o conductă în care curge un mediu controlat. La automobile , accelerația este controlată de pe scaunul șoferului printr-o pedală . La mașinile moderne, nu există o legătură mecanică directă între pedala de accelerație și accelerația. Amortizorul este rotit de un motor electric controlat de o unitate electronică de control (ECU). Blocul pedalei contine un potentiometru care isi modifica rezistenta in functie de pozitia pedalei.
Primul motor practic pe benzină a fost construit în 1876 în Germania de Nikolaus Otto , deși încercări anterioare au fost făcute de Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock și George Brighton .
Vezi și: Clasificarea motoarelor de autotractor Arhivat la 1 ianuarie 2013 la Wayback Machine
După cum sugerează și numele, ciclul unui motor în patru timpi este format din patru etape principale - curse .
1. Intrare. Pistonul se deplasează de la punctul mort superior (TDC) la punctul mort inferior (BDC). În acest caz, camele arborelui cu came deschid supapa de admisie, iar prin această supapă un amestec proaspăt combustibil-aer este aspirat în cilindru. 2. Compresie. Pistonul trece de la BDC la TDC, comprimând amestecul. Acest lucru crește semnificativ temperatura amestecului. Raportul dintre volumul de lucru al cilindrului la BDC și volumul camerei de ardere la PMS se numește raport de compresie. Raportul de compresie este un parametru foarte important, de obicei, cu cât este mai mare, cu atât eficiența combustibilului motorului este mai mare. Cu toate acestea, un motor cu compresie mai mare necesită combustibil cu octan mai mare, care este mai scump. 3. Arderea și expansiunea (cursa pistonului). Cu puțin timp înainte de sfârșitul ciclului de compresie, amestecul aer-combustibil este aprins de o scânteie de la o bujie. În timpul călătoriei pistonului de la TDC la BDC, combustibilul se arde, iar sub influența căldurii combustibilului ars, amestecul de lucru se extinde, împingând pistonul. Gradul de „răsturnare” a arborelui cotit al motorului la PMS atunci când amestecul este aprins se numește sincronizare a aprinderii. Avansul la aprindere este necesar pentru ca cea mai mare parte a amestecului aer-combustibil să aibă timp să se aprindă până la momentul în care pistonul este la PMS (procesul de aprindere este un proces lent în raport cu viteza sistemelor de piston ale motoarelor moderne). În acest caz, utilizarea energiei combustibilului ars va fi maximă. Arderea combustibilului durează aproape un timp fix, așa că pentru a crește eficiența motorului, trebuie să creșteți timpul de aprindere odată cu creșterea vitezei. La motoarele mai vechi, această reglare se făcea printr-un dispozitiv mecanic, un regulator centrifugal de vid care acționează asupra unui tocător. La motoarele mai moderne, electronica este folosită pentru a regla momentul aprinderii. În acest caz, se folosește un senzor de poziție a arborelui cotit, care funcționează de obicei după principiul inductiv. 4. Eliberare. După BDC al ciclului de funcționare, supapa de evacuare se deschide, iar pistonul care se mișcă în sus deplasează gazele de eșapament din cilindrul motorului. Când pistonul atinge PMS, supapa de evacuare se închide și ciclul începe de la capăt.De asemenea, trebuie amintit că următorul proces (de exemplu, admisia) nu trebuie să înceapă în momentul în care se încheie cel anterior (de exemplu, evacuarea). Această poziție, când ambele supape (de intrare și de ieșire) sunt deschise simultan, se numește suprapunere a supapelor. Suprapunerea supapelor este necesară pentru o mai bună umplere a cilindrilor cu un amestec combustibil, precum și pentru o mai bună curățare a cilindrilor de gazele de evacuare.
Într-un motor în doi timpi, întregul ciclu de lucru are loc în timpul unei rotații a arborelui cotit. În același timp, din ciclul unui motor în patru timpi rămân doar compresia și expansiunea . Admisia și evacuarea sunt înlocuite cu o curățare a cilindrului în apropierea centrului mort inferior al pistonului, în care un amestec de lucru proaspăt forțează gazele de eșapament să iasă din cilindru.
Mai detaliat, ciclul motorului este aranjat astfel: atunci când pistonul urcă, amestecul de lucru din cilindru este comprimat. În același timp, pistonul care se mișcă în sus creează un vid în camera manivelei. Sub acțiunea acestui vid, supapa galeriei de admisie se deschide și o porțiune proaspătă a amestecului aer-combustibil (de obicei cu adăugare de ulei ) este aspirată în camera manivelei. Când pistonul se mișcă în jos, presiunea în camera manivelei crește și supapa se închide. Aprinderea, arderea și dilatarea amestecului de lucru au loc în același mod ca la un motor în patru timpi. Cu toate acestea, atunci când pistonul se mișcă în jos, cu aproximativ 60 ° înainte de BDC, orificiul de evacuare se deschide (în sensul că pistonul nu mai blochează orificiul de evacuare). Gazele de eșapament (care sunt încă la presiune ridicată) trec prin această fereastră în galeria de evacuare. După ceva timp, pistonul deschide și orificiul de admisie, situat pe partea laterală a galeriei de admisie. Amestecul proaspăt, împins din camera manivelei de pistonul care coboară, intră în volumul de lucru al cilindrului și în cele din urmă deplasează gazele de eșapament din acesta. În acest caz, o parte din amestecul de lucru poate fi aruncată în galeria de evacuare. Când pistonul se mișcă în sus, o porțiune proaspătă a amestecului de lucru este aspirată în camera manivelei.
Se poate observa că un motor în doi timpi cu același volum cilindric ar trebui să aibă aproape de două ori mai multă putere. Cu toate acestea, acest avantaj nu este pe deplin realizat, din cauza eficienței de captare insuficiente în comparație cu intrarea și ieșirea normale. Puterea unui motor în doi timpi cu aceeași cilindree ca un motor în patru timpi este de 1,5-1,8 ori mai mare.
Un avantaj important al motoarelor în doi timpi este absența unui sistem de supape voluminos și a unui arbore cu came.
La motoarele cu carburator, procesul de preparare a unui amestec combustibil are loc într-un carburator - un dispozitiv special în care combustibilul este amestecat cu fluxul de aer din cauza forțelor aerodinamice cauzate de energia fluxului de aer aspirat de motor.
La motoarele cu injecție , combustibilul este injectat în fluxul de aer prin duze speciale , cărora li se alimentează combustibilul sub presiune, iar dozarea este efectuată de o unitate de control electronică - prin aplicarea unui impuls de curent care deschide duza sau, la motoarele mai vechi, prin un sistem mecanic special.
Trecerea de la motoarele clasice cu carburator la injectoare s-a produs în principal din cauza cerințelor crescute pentru puritatea gazelor de eșapament (gaze de eșapament) și a instalării de convertoare moderne de gaze de eșapament (convertoare catalitice sau pur și simplu catalizatori). Este sistemul de injecție a combustibilului, controlat de programul unității de control, care este capabil să asigure constanța compoziției gazelor de eșapament care ajung la catalizator. Constanța compoziției este necesară pentru funcționarea normală a catalizatorului, deoarece un catalizator modern este capabil să funcționeze numai într-un interval îngust al unei anumite compoziții și necesită un conținut de oxigen strict definit. De aceea, în acele sisteme de control în care este instalat un catalizator, un element obligatoriu este o sondă lambda , cunoscută și ca senzor de oxigen. Datorită sondei lambda, sistemul de control, analizând constant conținutul de oxigen din gazele de eșapament, menține raportul exact de oxigen, produse de ardere a combustibilului sub-oxidați și oxizi de azot , pe care catalizatorul îi poate neutraliza. Faptul este că un catalizator modern este forțat nu numai să oxideze reziduurile de hidrocarburi și monoxidul de carbon care nu s-au ars complet în motor , ci și să restabilească oxizii de azot, iar acesta este un proces care merge într-un mod complet diferit (din punct de vedere). de vedere a chimiei) direcţie. De asemenea, este de dorit să se oxideze complet din nou întregul flux de gaz. Acest lucru este posibil numai în așa-numita „fereastră catalitică”, adică într-o gamă îngustă de raport de combustibil și aer, atunci când catalizatorul este capabil să își îndeplinească funcțiile. Raportul dintre combustibil și aer în acest caz este de aproximativ 1:14,7 în greutate (depinde și de raportul dintre C și H din benzină) și este păstrat în coridor cu aproximativ plus sau minus 5%. Deoarece una dintre cele mai dificile sarcini este menținerea standardelor pentru oxizi de azot, este, în plus, necesar să se reducă intensitatea sintezei lor în camera de ardere. Acest lucru se realizează în principal prin scăderea temperaturii procesului de ardere prin adăugarea unei anumite cantități de gaze de eșapament în camera de ardere în unele moduri critice ( sistem de recirculare a gazelor de eșapament ).