MOTORUL OTTO

 

 

 

 

 

Motorul Otto

 

Introducere

 

Definitie: Se numeste motor cu combustie interna orice dispozitiv care obtine energie mecanica direct din energie chimica prin arderea unui combustibil intr-o camera de combustie care este parte integranta a motorului (spre deosebire de motoarele cu ardere externa unde arderea are loc in afara motorului.).

Exista de fapt patru tipuri de baza de motoare cu ardere interna dupa cum urmeaza: motorul Otto,motorul Diesel, motorul cu turbina pe gaz si motorul rotativ.

 

Motorul Otto este denumit astfel dupa numele inventatorului sau Nikolaus August Otto, iar motorul Diesel dupa in aceeasi maniera dupa numele inginerului german de origine franceza Rudolf Diesel.      Motorul Diesel este folosit pentru generatoare de energie electrica, de asemenea el este utilizat si la camioane si autobuze precum si in unele automobile. Motorul Otto este motorul folosit pentru majoritatea automobilelor.

 

Componentele unui motor diesel

Sectiune printr-un motor

Partile esentiale ale unui motor Otto si Diesel coincid. Camera de ardere este formata dintr-un cilindru inchis la un capat si un piston care aluneca de sus in jos. Printr-un sistem biela manivela pistonul este legat de un arbore cotit care transmite lucrul mecanic spre exterior (de obicei cu ajutorul unei cutii de viteze). Rolul arborelui cotit este acela de a  transforma miscarea de “du-te vino” a pistonului in miscare de rotatie.

Un motor poate avea de la unu pana la 28 de cilindri (pistoane) care pot fi asezate asa zis in linie sau in V. Sistemul de alimentare cu combustibil consta dintr-un rezervor o pompa si un sistem pentru vaporizarea combustibilului care l-a motorul Otto poate fi carburator sau la masinile de constructie recenta sisteme de injectie. Aceste sisteme de injectie sunt gestionate electronic iar eficienta lor a facut ca ele sa fie folosite pe majoritatea automobilelor

Aerul din ametecul carburant precum si gazele evacuate sunt gestionate de supape actionate mecanic de un ax cu came. La toate motoarele este necesar un sistem de aprindere a combustibilului care la motorul Otto este o bujie. Conform principiului al doilea al termodinamicii un motor trebuie sa cedeze caldura; in general acest lucru este realizat in doua moduri, prin evacuarea gazelor rezultate din arderea carburantului si prin folosirea unui radiator. In timpul deplasarii unui vehicul echipat cu un motor cu ardere interna simpla deplasare genereaza un flux de aer rece suficient pentru a asigura mentinerea temperaturii motorului in limite acceptabile dar pentru ca motorul sa poata functiona si cand vehiculul sta, radiatorul este echipat cu unul sau mai multe ventilatoare. De asemenea se mai folosesc si sisteme de racire cu apa mai ales pentru barci.

Randamentul mecanic efectiv al unui motor Otto modern este de circa 20-25%

           La 18 martie 1858, cand, la Paris, se nastea cel al carui nume este purtat astazi de motoarele pe motorina: Diesel,… Rudolf Diesel, si care a trait pana pe 29 septembrie 1913. Cam atat ar fi de spus despre el, dar este mult de spus despre inventia lui (motorul diesel)  pe care a patentat-o in 1892.

          Rudolf Diesel a conceput motorul diesel ca o alternativa mai accesibila pentru intreprinzatorii particulari avand in vedere dimensiunile variabile si costul scazut al motorului si al carburantului, fata de motoarele cu aburi care aveau un randament foarte scazut.

          Totul a pornit de la obsesia lui pentru a doua lege a termodinamicii si maxima eficienta a ciclului Carnot.

Incepand din 1885, timp de 13 ani, Diesel a lucrat la motorul sau, intr-un laborator-magazin din Paris. La fabrica de masini de la Augsburg, pe la sfarsitul lui 1896 si inceputul lui 1987, primul model al lui Diesel, un cilindru inalt de fier cu o volanta la baza, functiona autonom pentru prima data.

El cantarea 5 tone, producea 20 cp la 172 rpm si opera la o eficienta de 26.6%.

Rudolf Diesel a mai petrecut inca vreo 2 ani la perfectionarea lui si, la sfarsitul anului 1896, a prezentat un nou model cu o eficienta mecanica (teoretica) de 75.6%, fata de motoarele cu aburi care aveau o eficienta de 10% sau mai putin.

                                     Primul motor diesel

 Cu toate acestea productia lor a mai fost intarziata inca un an, dar aceasta nu l-a impiedicat sa devina milionar prin vanzarea drepturilor de comercializare a inventiei lui.

Dupa ce am inteles cum a aparut, sa intelegem si cum functioneaza acest tip de motor.

Combustibilul, introdus prin injectare in cilindru, se autoaprinde venind in contact cu aerul, comprimat in prealabil in cilindrul motorului, datorita temperaturii inalte realizate prin comprimare. Presiunea aerului comprimat este cuprinsa intre 30 si 60 at. si temperatura 500°C si 700°C, corespunzator unui raport volumetric de comprimare cuprins intre 12:1 si 22:1. Introducerea (pulverizarea) combustibilului in cilindru se face cu ajutorul injectorului.

  Presiunea necesara pentru pulverizarea combustibilului se realizeaza cu o pompa de injectie. Randamentul total (efectiv) al motorului diesel este cuprins intre 0.28 si 0.40. Motoarele diesel se folosesc in centrale termoelectrice, pe nave, locomotive, autovehicule etc.

 

          Motoarele Diesel cu camere de ardere divizate (separate) jetul de combustibil este injectat intr-un compartiment separat de camera de ardere propriu-zisa din cilindru. In aceasta categorie intra:

a) Motoare cu camera de vartej (turbulenta), la care camera separata (de forma cilindrica sau sferica) comunica cu cilindrul printr-un canal de forma unui ajutaj, dispus tangential la camere

separate. Astfel, in timpul comprimarii in camera separata in care are loc injectia, se produce un vartej puternic care mareste viteza de ardere. Acelasi vartej produce in cilindru o miscare circulara a aerului, favorabil extinderii rapide si uniforme a frontulul de flacara. Prin aceasta circulatie se asigura arderea in cilindru a combustibilului care s-a aprins in camera de vartej. Volumul camerei de vartej reprezinta 50-80% din volumul total al camerei de ardere.

b) Motoare cu antecamera (camera de preardere), la care injectia are loc intr-o camera separata, de forma cilindrica, tronconica sau sferica, reprezentand 25-40% din volumul total al camerei de ardere, si care comunica cu cilindrul prin unul sau mai multe orificii de sectiune redusa care au rolul unor duze .

c) Motoarele cu camera de vartej si cu injectie directa Ia care injectorul este proiectat astfel incat sa dirijeze un jet direct in camera principala de ardere si altul (cu debit mai redus) in camera secundara de vartej. Arderea incepe in camera secundara, dand nastere unui curent invers in camera principala de ardere si favorizand procesul de ardere.

          O caracteristica comuna a motoarelor Diesel cu camere divizate este functionarea mai lina datorita cresterii mai reduse a presiunii in cilindrul motorului. Ca dezavantaj se remarca necesitatea montarii unei bujii incandescente in camera separat utilizata pentru pomirea la rece.

         

Concluzii :

 

Motorul Diesel difera de cel Otto doar prin faptul ca arderea are loc la volum constant si nu la presiune constanta. Majoritatea motoarelor Diesel sunt de asemenea in 4 timpi dar functioneaza diferit. In primul timp este aspirat aer nu si motorina. In timpul 2 aerul este incalzit prin comprimare pana la circa 440 grade C. La sfarsitul acestui timp este injectata motorina care se auto aprinde datorita temperaturii mari a aerului. Timpul 4 este ca si la motorul Otto unul de evacuare.

Randamentul unui motor Diesel este mult mai mare decat al unui motor Otto si astazi se situeaza putin peste 40%. Motoarele Diesel sunt motoare relativ lente cu viteze ale arborilor cotiti de 100 pana la 750 rpm spre deosebire de motoarele Otto care au viteze ale arborilor cotiti de circa 2500-5000 rpm. Deoarece motoarele Diesel folosesc rate de compresie de 14 la 1, sau mai mari, spre deosebire de motoarele Otto care au rate de compresie intre 8 la 1 si 10 la 1, ele trebuie sa aiba o constructie mai rigida de aceea sunt mai scump de fabricat. Acest dezavantaj este compensat de randamentul mai mare si de faptul ca motorina este mai ieftina decat benzina.

              Avantaje si dezavantaje ale motorului diesel in 4 timpi

          Motoarele diesel in 4 timpi au un randament mult mai bun decat cele pe benzina.Cu toate acestea motorina are dezavantajele sale.Unele motoare diesel au bujii incandescente,deoarece la temperaturi scazute,aerul din cilindrii nu se poate incalzi indeajuns de tare pentru ca motorina injectata sa se aprinda.