Dizelski motori - motori s unutrašnjim izgaranjem referat iz fizike
Sadržaj: 1. Općenito o motorima 2 1.1. Što su to motori? 1.2. Motori s unutrašnjim izgaranjem 1.3. Podjela motora s unutrašnjim izgaranjem 2. Dizelski motori 3 2.1. Tko je izumio dizelske motore? 2.2. Općenito o dizelskim motorima 2.3. Paljenje 2.4. Četverotaktni motori 2.5. Razlika između četverotaktnog dizelskog i benzinskog motora 2.6. Dvotaktni motori 2.7. Hlađenje
Literatura: Fizika 3, Petar Kulišić, Školska knjiga - udžbenik iz fizike za 3.r srednjih strukovnih škola, enciklopedija Svijet oko nas 1, Drvo znanja, br. 58, internet, Wikipedija - slobodna enciklopedija na internetu
Krešimir Varga, 3.r Srednja škola Zlatar
1. Općenito o motorima 1.1. Što su to motori? U davno doba ljudi su pokretali alate i naprave samo snagom svojih mišića, a kad su naučili pripitomljavati životinje, u mnogim teškim poslovima upravo su one zamijenile ljude. Kasnije su otkrili nove izvore snage snagu vode i snagu vjetra. Prošlo je mnogo tisuća godina dok ljudi nisu izumili strojeve koji će pokretati druge strojeve i uređaje i time zamijeniti ljudsku i životinjsku radnu snagu. Takvi strojevi nazivaju se motorima, tj. pokretačima, ali oni ne mogu raditi sami od sebe jer je za njihov rad potrebna energija koja već postoji u prirodi. Nju motori pretvaraju u koristan rad.
1.2. Motori s unutrašnjim izgaranjem Vjerojatno ste se barem jednom upitali kako radi motor u automobilu, tj. što se pod haubom zaista događa. U motorima s unutrašnjim izgaranjem toplinska energija, dobivena izgaranjem goriva, pretvara se u mehanički rad. U cilindru motora izgara smjesa goriva i zraka, klip se pomiče i obavlja rad. Pravocrtno gibanje klipa pretvara se u kružno gibanje koljenastog vratila i tako se pokreće vozilo ili stroj.
1.3. Podjela motora s unutrašnjim izgaranjem Podjela se može izvršiti na više načina. Prema vrsti goriva i načinu paljenja smjese dijele se na: benzinske ili ottove motore i dizelske, dok se prema taktu dijele na: dvotaktne i četverotaktne. Podjela se može još izvršiti i prema hodnosti, konstrukciji i broju okretaja.
Slika 2: Dieselov patent na motor
2.2. Općenito o dizelskim motorima Dizelski motori su motori s unutrašnjim izgaranjem, a osnovni princip rada takvih motora već je opisan (vidi 1.2.). Takvi motori teži su i skuplji za proizvodnju od benzinskih, ali su pouzdaniji, ekonomičniji i jeftiniji za održavanje. Kao gorivo koriste naftu ili plinsko ulje. Slika 3: Jedan od prvih Dizelovih motora
2. Dizelski motori 2.1. Tko je izumio dizelske motore? Dizelski motori dobili su ime po njemačkom inženjeru Rudolphu Dieselu (1858. - 1913.) koji je umalo poginuo kad je jedan od probnih motora eksplodirao. Potaknut Carnotovim procesom i spoznajom da su za visoki stupanj korisnosti potrebne visoke temperature, zanosio se idejom o motoru s unutrašnjim izgaranjem kod kojega bi se visokom kompresijom plina povećala ekonomičnost procesa. Za svoju ideju dobio je patent 1892. godine, a motor je po prvi puta proradio 1893. godine.
Slika 1: Rudolph Diesel
2
Dizelski motori - motori s unutrašnjim izgaranjem
2.3. Paljenje Glavna razlika između dizelskog i benzinskog motora je u načinu paljenja smjese goriva i zraka. U benzinskom motoru iskra koja nastaje na svjećici pali smjesu dok se kod dizelskog motora zrak u cilindru zbog kompresije zagrije na temperaturu višu od 500oC . Kad se u zrak ubrizga gorivo, ono se zbog visoke temperature zapali samo, bez iskre. Dizelski strojevi mogu imati u cilindrima ugrađene grijače koji pomažu da gorivo ispari kad se pokreće hladan motor. Mali strojevi mogu se pokrenuti vrtnjom ručice koja je spojena na radilicu. Veliki dizelski motori pokreću se električnim starterom koji okreće zamašnjak preko zupčanika. Zbog samozapaljivanja goriva u cilindrima, dizelski motori su jednostavniji i pouzdaniji od benzinskih. Druga im je prednost što je gorivo za dizelske motore potrebno manje obrađivati od benzina, pa je i jeftinije za proizvodnju. Također je i sigurnije jer se neće kao benzin zapaliti u blizini otvorenog plamena. Dizelski motori robusnije su konstrukcije nego li benzinski istih snaga zbog većih tlakova koji se stvaraju u cilindrima, no upravo su zato ekonomičniji.
drugog takta gorivo se ubrizgava kroz otvore na vrhu cilindra. Zbog toga što je zrak jako zagrijan od kompresije, gorivo eksplodira i potiskuje klip prema dolje. To je treći takt i zove se radni takt. U četvrtom se taktu klip ponovne kreće prema dolje i istiskuje plinove kroz ispušni ventil na vrhu cilindra. Ispušni ventil se zatvara kad klip dođe do vrha cilindra i ponovno počinje prvi takt. Broj okretaja s kojim radi motor regulira se količinom goriva koja se ubrizgava u zrak u cilindru. Prosječno se klipovi kreću gore-dolje u cilindru nekoliko desetaka puta u minuti.
Slika 4: Montaža dvaju turbopunjača na Cummins dizelski motor. Turbopunjači su kompresori koje pokreću ispušni plinovi iz motora. Oni tjeraju dodatni zrak u cilindre te na taj način povećavaju količinu smjese goriva i zraka koja izgara u istom volumenu cilindra. Tako se povećava snaga motora bez povećanja veličine motora.
2.4. Četverotaktni motor Svako kretanje klipa u cilindru iz jedne u drugu krajnju točku naziva se takt. Kod četverotaktnog dizelskog motora klip se u prvom taktu giba prema dolje niz cilindar, a kroz otvoreni usisni ventil ulazi svježi zrak. U drugom se taktu usisni ventil zatvara, klip se giba prema gore i komprimira zrak iznad sebe, pa se on zagrijava. Na kraju .. Dizelski motori - motori s unutrašnjim izgaranjem
Slika 5: Princip rada četverotaktnog dizelskog motora. U usisnom se taktu klip kreće prema dolje i zrak ulazi kroz usisni ventil. Za vrijeme kompresije klip ide prema gore, zrak se zagrijava i ubrizgava se gorivo. U radnom taktu smjesa goriva i zraka eksplodira i potiskuje klip prema dolje. Tijekom ispuha klip ponovno ide prema gore i istiskuje ispušne plinove kroz ispušni ventil.
3
2.5. Razlika između četverotaktnog dizelskog i benzinskog motora takt 1. usis
smjer klipa dolje
2. kompresija
gore
3. radni takt
dolje
4. ispuh
gore
benzinski otvoren je usisni ventil, smjesa zraka i goriva ulazi u cilindar zatvorena su oba ventila, klip potiskuje smjesu i komprimira ju zatvorena su oba ventila, komprimirana smjesa se pali svjećicom, raste temperatura i tlak, potiskuje klip dolje otvara se ispušni ventil, izgorena smjesa izlazi van iz cilindra
dizelski otvoren je usisni ventil, u cilindar ulazi samo zrak zatvorena su oba ventila, zrak se komprimira na vrlo veliki tlak i raste temperatura zraka, ubrizgava se gorivo zatvorena su oba ventila, smjesa goriva i zraka eksplodira i potiskuje klip prema dolje otvara se ispušni ventil, ispušni plinovi izlaze van iz cilindra
2.6. Dvotaktni motor Kod dvotaktnih dizelskih motora nema usisnih i ispušnih ventila. Klip na kraju radnog takta otkriva usisne i ispušne otvore koji se nalaze na donjem dijelu cilindra. Svježi zrak ulazi u cilindar kroz ulazne otvore te pred sobom potiskuje ispušne plinove iz cilindra kroz ispušne otvore. Klip se zatim kreće prema gore zatvara usisne i ispušne otvore i komprimira zrak iznad sebe. Kao i kod četverotaktnog motora, gorivo se ubrizgava u vrući zrak kad je klip dosegao najvišu točku te eksplozija ponovno potiskuje klip prema dolje. Kod druge vrste dvotaktnih dizelskih motora zrak ulazi kroz ulazne otvore na donjem djelu cilindra, a izlazi kroz jedan ili više ispušnih ventila na vrhu cilindra (tzv. uzdužno ispiranje).
Slika 7: Primjer dizelskog motora
2.7. Hlađenje
Slika 6: Dvotaktni dizelski motor, poput ovog na slici, ponekad se nazivaju katedralama jer se visoko uzdižu iznad postolja. Služe za pogon tankera, brodova za prijevoz rasutog tereta i kontejnera.
4
Kao i kod benzinskog motora, u cilindrima dizelskih motora pri izgaranju goriva nastaje velika količina topline. Ako se dozvoli da temperatura motora naraste previše, stroj više nema istu učinkovitost i snagu, a pokretni dijelovi mogu zapeti jedni za druge i tako se oštetiti. Da bi se spriječilo takvo pregrijavanje motora, neophodan je sustav za hlađenje. Zrakom hlađeni motori imaju rebra pričvršćena s vanjske strane cilindra da bi se povećala površina preko koje se toplina predaje okolnom zraku. Hlađenje se može poboljšati ugradnjom ventilatora. Vodom hlađeni motori imaju oko cilindra kanale kroz koje se pumpa hladna voda. Voda preuzima toplinu, a zatim je u hladnjaku predaje zraku izvan cilindra, prije nego što ponovno prođe kroz kanale. Ako je vani hladno, topla voda iz motora koristi se za grijanje zraka u nekim automobilima i brodovima.
Dizelski motori - motori s unutrašnjim izgaranjem
