PRINCIP RADA CETVOROTAKTNOG OTTO MOTORA Motor sa unutrašnjim sagorevanjem konstruisao je Nikolas August Otto (1832-1891) po kome se ovaj motor naziva i Oto motor. Otto je napravio prvi benzinski motor 1861. godine 1876. Otto konstruše četvorotaktni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, najsličniji onom koji poznajemo danas. Prema tipu ciklusa motori sa unutrašnjim sagorevanjem dele se na dve grupe – motore sa kontinualnim i motore sa isprekidanim sagorevanjem. Kontinualno sagorevanje podrazumeva stalan protok goriva i vazduha kao i njihovo konstantno paljenje (mlazni motori kod aviona, npr.). Isprekidano sagorevanje podrazumeva da se u odredjenom ciklusu,periodično, konačne količine vazduha i goriva pale i potom prolaze kroz ostale delove ciklusa. Ovo je tipično za benzinske i dizel motore sa klipovima kakve vidjamo u automobilima. Pored ove, postoje i podele motora sa unutrašnjim sagorevanjem prema tipu goriva i metodi ubrizgavanja, načinu paljenja, načinu kretanja klipova (pravolinijski i rotacioni), rasporedu cilindara, broju taktova u ciklusu (dvotaktni, četvorotaktni), tipu rashladnog sistema i prema tipu ventila i njihovoj lokaciji. Najuobičajeniji motori sa unutrašnjim sagorevanjem u upotrebi su benzinski i dizel četvorotaktni motori. Princip rada četvorotaktnih motora Četiri termodinamička ciklusa prikazana na slici odigravaju se sukcesivno sledećim redosledom: 1. usisavanje – ventil je otvoren i klip se spušta što kreira parcijalni vakuum koji uvlači gorivo i vazduh (kod benzinskog motora, a kod dizela je malo drugačije) u cilindar 2. kompresija – oba ventila su zatvorena, klip se spušta i na taj nači kompresuje smešu. Pred sam kraj ovog dela ciklusa smeša se pali 3. sagorevanje – kako su oba ventila i dalje zatvorena, pod dejstvom zapaljenog gasa koji se širi, klip se ponovo spušta (u ovom delu ciklusa se vrši koristan rad koji se iskorišćava za dobijanje energije) 4. izduvavanje – drugi ventil se otvara, klip se podiže i gas izbacuje iz cilindra
Četvorotaktni motori su takozvani klipni motori. Osnovni delovi su cilindar i klip neznatno uži od cilindra. U vezi sa njima postoji nekoliko specifičnih termina: 1. zapremina na donjoj mrtvoj tački (VBDC – Volume at Bottom Dead Center) definiše se kao zapremina izmedju glave cilindra i čeonog zida klipa kada je klip u najdaljem položaju od glave cilindra 2. zapremina na gornjoj mrtvoj tački (VTDC – Volume at Top Dead Center) definiše se kao zapremina izmedju glave cilindra i čeonog zida klipa kada je klip u najbližem položaju glavi cilindra – zapremina kompresionog prostora Razdaljina koju klip predje ozmedju VBDC i VTDC naziva se hod klipa,razlika ovih zapremina čini radnu zapreminu klipa dok je odnos ove dve zapremine VBDC/VTDC poznat kao stepen kompresije.
Dijelovi cetvorotaktnog oto motora
Termodinamicki ciklusi motora Termodinamički ciklusi su idealizirani ciklusi koji , sa dosta uprošćenja i pretpostavki, pojednistavljuju stvarni radni ciklus pokazujući razne načine i mogućnosti odvijanja zatvorenog kružnog procesa u termodinamičkom smislu.Ovi ciklusi,s obzirom da se mogu jednostavno analitički interpretirati,uglavnom služe za globalno upoređenje efikasnosti odvijanja nekog zatvorenog kružnog ciklusa koji se odvija pod određenim pretpostavkama.Osnovne pretpostavke pri razmatranju termodinamičkih ciklusa su sledeće: 1. - radna materija je gas čiji se sastav ne menja tokom radnog procesa; 2. - radna materija je idealan gas čija se svojstva ne menjaju tokom ciklusa;zbog toga specifične toplote radnog gasa ostaju konstantne,bez obzira na promenu temperature; 3. - proces sagorevanja i izmene radne materije se zamenjuje dovođenjem i odvođenjem toplote iz ciklusa i 4. - procesi sabijanja i širenja su bez toplotnih gubitaka,odnosno, odvijaju se adijabatski. Kao što se može primetiti, temodinamički ciklusi uvode dosta gruba uprošćenja koja su daleko od realnosti.Pri tome se može čak uzeti da je radni fluid čist vazduh(dvoatomni gas) ili bilo koji drugi fluid (sa većim brojem atoma u molekulu).Međutim, ovakva uprošćenja omogućuju lako analitičko upoređenje efikasnosti odvijanja radnih ciklusa koji se odvijaju na različite načine. Osnovni kružni termodinamički ciklusi interesantni za klipne motore sa unutrašnjim sagorevanjem su: 1- oto-ciklus, odnosno ciklus sa dovođenjem toplote pri konstantnoj zapremini (V=const.) 2- dizel-ciklus, odnosno ciklus sa dovođenjem toplote pri konstantnom pritisku (p=const.)
Četvorotaktni ciklus SUS motora: 1-usisavanje gorive smeše, 2-kompresija, 3sagorevanje gorive smeše pokreće klip, 4-izbacivanje produkata sagorevanja Motori sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS motori) su toplotni motori kod kojih produkti sagorevanja (koji su višeg energetskog potencijala, nastalog oslobađanjem toplote), svojim direktnim dejstvom vrše mehanički rad. Svaki SUS motor u toku svog rada mora obaviti osnovna 5 procesa: 1. 2. 3. 4. 5.
usisavanje, sabijanje (kompresija), sagorevanje, širenje (ekspanzija) i izduvavanje.
Razlike između tipova SUS motora su u vremenu, mestu i načinu vršenja ovih procesa. Neki motori vrše sve procese u isto vreme, ali na različitim mestima u motoru (npr. mlazni motor), a neki vrše procese na istom mestu, ali u različito vreme (npr. klipni Oto i Dizel motori). 1. Usisavanje Prvi proces u toku rada SUS motora je usisavanje. U ovom procesu se smeša vazduha i goriva usisava u motor (kod motora sa spoljašnjim obrazovanjem smeše, npr. Oto motor sa karburatorom) ili se usisava samo vazduh, a gorivo se ubrizgava pod pritiskom (Oto motor sa direktnim ubrizgavanjem). Kod nekih motora se gorivo ubrizgava tek u procesu kompresije (Dizel motor). Zadatak procesa usisavanja jeste da motor obezbedi smešu goriva ili samo vazduh za kasnije sagorevanje. Takt br. 1 na animaciji je proces usisavanja. 2. Sabijanje
Proces kompresije je vrlo bitan, jer se u njemu obezbeđuju uslovi za sagorevanje. U ovom procesu motor sabija usisanu smešu, ili samo vazduh, povećavajući joj pritisak i temperaturu. Veći pritisak omogućava brže i eksplozivnije sagorevanje, jer su molekuli kiseonika iz vazduha i goriva zbijeni i gorivo mnogo brže "pohvata" molekule kiseonika, brže reaguje sa njima pri sagorevanju. Kod Dizel motora, pri kraju sabijanja se ubrizgava gorivo i obrazuje smešu. Takt br. 2 na animaciji je proces sabijanja. 3. Sagorevanje U procesu sagorevanja smeša goriva i vazduha se pali i sagoreva oslobađajući ogromnu količinu energije. Gasovi nastali kao proizvod sagorevanja su pod znatno većim pritiskom i temperaturom nego smeša i imaju ogromnu potencijalnu energiju. Način paljenja i sagorevanja se razlikuje među vrstama motora. Prvi trenuci takta br. 3 na animaciji (bljesak) odgovaraju procesu sagorevanja. 4. Širenje Ekspanzija je proces koji daje snagu motoru, tj. vrši koristan mehanički rad. Svi ostali procesi postoje samo da bi stvorili uslove za ovaj proces. U ovom procesu sagoreli gasovi sa ogromnom potencijalnom energijom se šire, potiskujući klip u klipnom motoru, rotor u vankel motoru, turbinu u elisnom mlaznom motoru ili stvarajući direktan potisak u potisnom mlaznom motoru; vršeći mehanički rad.
5. Izduvavanje
Kad sagoreli gasovi svoju potencijalnu energiju pretvore u mehanički rad, postaju beskorisni. Proces izduvavanja je zadužen da beskorisne gasove izbaci u atmosferu. Takt br. 4 animacije je proces izduvavanja.
BMW-ov benzinski motor na izložbi automobila u Parizu, 2006. Oto motor (neprecizno: benzinski motor) je motor sa unutrašnjim sagorijevanjem koji radi po otovom ciklusu i koristi motorni benzin ili neko gasovito gorivo (TNG, KPG). Razlikuje se od dizel motora prvenstveno po načinu miješanja vazduha i goriva: dok dizel motori prvo kompresuju vazduh a potom, pred kraj kompresije, ubrizgaju gorivo, dotle benzinski motori prvo pomiješaju vazduh i gorivo, a potom ih skupa kompresuju. Miješanje se ranije obavljalo u karburatoru, ali se danas (osim u manjim motorima) obavlja ubrizgavanjem goriva. Oto motori se mogu hladiti rashladnom tečnošću ili vazduhom koji do cilindara dopire kroz posebne otvore. Rashladna tečnost je mješavina vode i etilen glikola. Rashladna tečnost ima nižu tačku smrzavanja (te se teže smrzava), a i višu tačku ključanja (te teže proključa) u odnosu na običnu ili demineralizovanu (destilovanu) vodu, koja se ranije koristila za hlađenje motora. Rashladna tečnost cirkuliše kroz sistem za hlađenje motora, čiji najvažniji deo je iz hladnjak. Ovaj sistem može biti pod određenim nadpritiskom, da bi se spriječilo suvišno isparavanje tečnosti. Istorija oto motora
Motor sa unutrašnjim sagorevanjem konstruisao je Nikolas August Otto (1832-1891) po kome se ovaj motor naziva i Oto motor. Otto je napravio prvi benzinski motor 1861. godine 1876. Otto konstruše četvorotaktni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, najsličniji onom koji poznajemo danas. Prema tipu ciklusa motori sa unutrašnjim sagorevanjem dele se na dve grupe – motore sa kontinualnim i motore sa isprekidanim sagorevanjem. Kontinualno sagorevanje podrazumeva stalan protok goriva i vazduha kao i njihovo konstantno paljenje (mlazni motori kod aviona, npr.). Isprekidano sagorevanje podrazumeva da se u odredjenom ciklusu,periodično, konačne količine vazduha i goriva pale i potom prolaze kroz ostale delove ciklusa. Ovo je tipično za benzinske i dizel motore sa klipovima kakve vidjamo u automobilima. Pored ove, postoje i podele motora sa unutrašnjim sagorevanjem prema tipu goriva i metodi ubrizgavanja, načinu paljenja, načinu kretanja klipova (pravolinijski i rotacioni), rasporedu cilindara, broju taktova u ciklusu . Profesor:Zoran Milinovic dipl.mas.ing.
Ucenik:Kostadin Vujasin
