Motor z notranjim zgorevanjem (kratica MNZ ) je toplotni stroj , v katerem se notranja energija goriva pretvarja v mehansko energijo ( delo ). Zna?ilno za MNZ je, da gorivo zgori v delovnem prostoru motorja, najve?krat je to prostor valjaste oblike (valj motorja).

Delovanje MNZ vedno poteka v ve? korakih, ?argonsko taktih . Plinski delovni kro?ni proces , ki je temelj delovanja MNZ, obsega zaporedje stiskanja delovne snovi, segrevanja (zgorevanje), raztegovanja (ekspanzija) delovne snovi in vra?anje delovne snovi na izhodi??no stanje. Delovna snov je v vseh vsakdanjih primerih zrak s prime?anim gorivom. Pri MNZ se prvi trije procesi opravijo v stroju, zadnji pa je nami?ljeni proces ohlajanja delovne snovi, ki se opravi v atmosferi. Kot toplotni stroj (na?elo delovanja glej tam!) MNZ sprejema toploto , ki nastane z zgorevanjem, odpadno toploto pa oddaja v okolico z izpustom izpu?nih plinov .

Koristni del kro?nega procesa je zgorevanje goriva v zraku v delovnem prostoru stroja. Spro??ena toplotna energija povzro?i mo?an porast tlaka in temperature . Zaradi nastale tla?ne razlike med delovnim prostorom in okolico se bat v valju za?ne premikati in opravljati mehansko delo . To je delovni takt. Za nepretrgano delovanje motorja je potrebno opraviti tudi zamenjavo zraka. Ve?ji u?inek dose?emo s stiskanjem zraka pred zgorevanjem.

Temperature delovne snovi so vi?je, kot temperature stene valja. Kljub visokim temperaturam in visokim tlakom so trdnosti problemi pri motorjih z notranjim zgorevanjem manj?i, kot pri toplotnih turbinskih strojih , saj je mogo?e stene valjev hladiti z vodo ali z okoli?kim zrakom. Vi?je temperature delovne snovi pa pomenijo bolj?i izkoristek .

Zgodovina motorjev z notranjim zgorevanjem [ uredi | uredi kodo ]

Razvoj motornih vozil, ki niso vezana na tire je spodbudil izum motorjev na notranje zgorevanj?ː

• ?1860 ? Francoz Leonir zgradi prvi delujo?i motor z notranjim zgorevanjem (3%)
• 1867 ? Otto in Langen prika?eta izbolj?an motor na notranje zgorevanje (9%)
• 1876 ? Otto izdela prvi plinski motor s ?tiritaktnim delovanjem
• 1883 ? Daimler in Maybach izdelata prvi hidroteko?i ?tiritaktni bencinski motor z v?igom na ?arilno cev
• 1893 ? Diesel patentira svoj postopek izdelavo motorjev na te?ko motorno olje.
• 1897 ? Podjetje Man izdela prvi dizelski motor
• 1923 ? prvi tovornjak na dizelski motor. Izdelali so ga v tovarni Benz-Man.
• 1936 ? Daimler-Benz za?ne serijsko proizvodnjo osebnih vozil na dizelsko gorivo.

Vrste motorjev z notranjim zgorevanjem [ uredi | uredi kodo ]

Vrste MNZ glede na v?ig in zgorevanje [ uredi | uredi kodo ]

Glede na na?in dovajanja goriva v valj lo?imo:

• Ottov motor , pri katerem se gorivo ume?a v zrak pred vstopom v valj, v uplinja?u ,
• dizelski motor (tudi dieselski motor), pri katerem se gorivo vbrizgava neposredno v valj.

Mo?na je tudi kombinacija, da se del goriva, na primer plin, me?a pred vstopom v valj, kasneje pa se v valj vbrizga dodatno gorivo.

Zahteve za lastnost goriva so pri Ottovem, obi?ajno bencinskem , motorju in pri dizelskem motorju zelo razli?ne. Za Ottov motor mora biti gorivo odporno proti samov?igu (visoko oktansko ?tevilo ). Zgorevanje spro?i elektri?na iskra na sve?ki . Zahteve pri dizelskem motorju so manj stroge, zato dizelski motorji v sili lahko uporabljajo zelo razli?na goriva. Dizelski motor ra?una na samov?ig goriva vbrizganega v valj.

Pri teoreti?ni obravnavi dovoda toplote v proces se motorji z notranjim zgorevanjem delijo v tri glavne vrste:

• izohorni dovod toplote, (Ottov motor),
• izobarni dovod toplote, (dizelski motor),
• kombinirani izohorno-izobarni dovod toplote, motor z u?arjeno glavo

Glede na izmenjavo zraka in dimnih plinov: dvo- in ?tiritaktni motorji [ uredi | uredi kodo ]

• vsesavanje in komprimiranje delovne snovi pri so?asnem zmanj?evanju delovnega prostora (1. takt),
• v?ig delovne snovi pri najmanj?em delovnem prostoru,
• ekspanzija s so?asnim pove?evanjem delovnega prostora in izpuh, pri ?emer se spro??a mehansko delo (2. takt).

Pri ?tiritaktnem motorju sledita ?e dva takta: poseben takt za popolnej?i izpuh zgorelih plinov in poseben takt za popolnej?e vsesavanje sve?e zmesi in popolnej?i odvod toplote iz delovnega prostora.

Dobre strani dvotaktnih motorjev so enostavna konstrukcija, ve?ja mo? pri enakih dimenzijah in enakomernej?i navor , njihove slabe strani pa velika toplotna obremenitev, te?ave z mazanjem in te?ave z izpihovanjem izpu?nih plinov. Dvotaktni motorji so primerni kot majhni motorji za motorna kolesa in druge pomo?ne pogonske stroje in kot veliki po?asi se vrte?i ladijski motorji.

Vsi doslej obravnavani motorji spadajo v dru?ino volumenskih batnih strojev. Poleg teh so poznani tudi volumenski rotacijski stroji, ki pa so precej manj raz?irjeni. Poznan predstavnik teh strojev je Wanklov motor

Glede na konstrukcijo in ?tevilo cilindrov [ uredi | uredi kodo ]

Odvisno od ?tevila cilindrov se ?tiritaktni in dvotaktni motorji gradijo v naslednjih oblikahː

• eno-cilinderski motor ( 1 )
• vrstni motor ( 2 /Paralel-dvoj?ek, 3 , 4 , 5 , 6 , 7, 8, 9, 10, 12, 14)
• U-Motor (4, 12, 16)
• V-Motor ( 2 , 4 , 6 , 8 , 10 , 12 , 16, 20, 24)
• VR-Motor ( 5 , 6 , 8, 12, 16)
• W-Motor (3, 8, 12 , 16 , 18, 24)
• Y-Motor (3, 6, 12, 18, 24)
• H-Motor (16, 24, 40)
• X-Motor (16, 24)
• Boxer motor ( 2 , 4 , 6 , 8, 12)
• Zvezdni motor (3, 5, 7, 9, 11)
• Vrstni zvezdni motor (6 × 2 = 12, 4 × 3 = 12, 6 × 4 = 24, 4 × 5 = 20, 2 × 6 = 12, 4 × 6 = 24, 5 × 6 = 30, 6 × 6 = 36, 3 × 7 = 21, 4 × 7 = 28, 4 × 9 = 36, 7 × 6 = 42, 7 × 8 = 56)
• Ve?kratni zvezdni motor (2 × 7 = 14, 2 × 9 = 18, 4 × 7 = 28)
• Kro?ni motor (1, 2, 4, 5, 7, 9, 14)
• Proti-cilindrski motor (skoraj le dvotaktni diesel), npr Junkers Jumo 205 (dve ro?i?ni gredi), Napier Deltic (tri ro?i?ne grede v trikotni konfiguraciji)
• Motor z odmi?nimi plo??ami (samo ?tiritaktni motor)

Debelo tiskane oblike motorja in ?tevilke cilindrov se dandanes uporabljajo v motornih vozilih. Motor z notranjim zgorevanjem in z najvi?jim doslej realiziranim ?tevilom valjev je vrsti?ni zvezdasti motor Zvezda M520 s 56 valji v sedmih vrstah po osem valjev. ?tiritaktni motorji v zvezdni konfiguraciji imajo vedno liho ?tevilo valjev na zvezde. Razlog za to je, da pri ?tiritaktnih motorjih vsak cilinder v?ge samo vsak drugi obrat, tako da je zaporeden vrstni red v?igov, nujen za miren tek motorja brez vibracij, mo?en le z neparnim ?tevilom valjev.

Pri vrstnih motorjih je konfiguracija druga?naː ve? vrst cilindrov je razporejeno radialno okoli ro?i?ne gredi . Ti so na primer bili motorji Daimler-Benz DB 604, Rolls-Royce Vulture in Allison X-452 (motorji v obliki ?rke X, s ?tirimi vrstami po ?est valjev = 24 valjev), Junkers JUMO 222 in Dobrynin WD-4K (tudi 24 cilindrov, ampak kot 6 ?esterokotno razporejenih vrst po ?tiri valje) ter dvanajstvaljni motor ? recimo Curtiss H-1640 Chieftain ? s ?estimi vrstami po dva valja. V avtomobilskem ?portu se kljub ve?ji neuravnove?enosti ob?asno vidi V motorje z lihim ?tevilom valjev (tremi ali petimi). Po?asnej?e teko?e ladijske dizelske motorje gradijo kot vrstne motorje z do 14 cilindri ali pa kot V motorje z 20 ali 24 cilindri.

Drugi motorji in toplotni delovni stroji [ uredi | uredi kodo ]

Poleg motorjev z notranjim zgorevanjem poznamo ?e motorje z zunanjim zgorevanjem , pri katerih zgoreva gorivo kontinuirano zunaj delovnega prostora. Spro??ena toplota se nato skozi stene valja dovaja delovni snovi. Proces je zaprt, zato je mogo?e delovno snov izbirati poljubno. Dovod toplote je posreden in podoben kot pri parnih batnih strojih , mo?na je uporaba vseh vrst goriva, tudi trdih, kot sta premog ali lesna biomasa. Uveljavljajo se predvsem kot stacionarni postroji za so?asno pridobivanje elektri?ne energije in toplote . Zelo perspektivni predstavnik motorjev z zunanjim zgorevanjem je Stirlingov motor .

Plinske turbine ne ?tejemo med motorje z notranjim zgorevanjem, ?eprav gorivo zgoreva znotraj postroja. Izraz motor je omejen na volumenske pogonske stroji , to je stroje, v katerih se ve?ina kro?nega procesa opravi v zaprtem prostoru z omejeno koli?ino snovi. Turbine so preto?ni stroji , saj se delovni proces opravi v neprekinjenem toku snovi. Izkoristek najbolj?ih plinskih turbin je manj?i od izkoristka najbolj?ih MNZ. Pa? pa je mo?na kombinacija: plinski postroj - parni postroj s parno turbino; to je dvojni, kombiniran kro?ni proces. Kombinirani plinsko-parni proces lahko dose?e vi?ji izkoristek kot pri MNZ.

Slabost MNZ v primerjavi z drugimi toplotnimi procesi je tudi visok dele? du?ikovih oksidov v dimnih plinih . Oksidacija du?ika (iz zraka in goriva) je posledica zgorevanja pri zelo visoki temperaturi.

Parni motorji so pri?li v uporabo pred MNZ, danes pa se malo bolj poredko. Pri parnih motorjih je proces zgorevanja goriva povsem lo?en od motorja, opravi se v parnem kotlu . Izkoristek postrojev s parnimi motorji je manj?i kot izkoristek postrojev s parno turbino.

Glej tudi [ uredi | uredi kodo ]

Wikimedijina zbirka ponuja ve? predstavnostnega gradiva o temi: Motor z notranjim zgorevanjem

• Ottov motor
• Wanklov motor
• ?tiritaktni motor
• avtomobilski katalizator
• Harry Ricardo