Motorul Otto
Obiectivele referatului:
1. Date bibliografice despre Nikolaus August Otto şi scurt istoric al motorului pe benzină
2. Componentele motorului Otto
3. Timpii de funcţionare
4. Ciclul de funcţionare al motorului Otto
5. Diferenţele dintre motoarele Otto şi Diesel
Nikolaus August Otto s-a născut în anul 1832 în localitatea Holzhasen din Germania.
A absolvit cursurile politehnice, obţinând diploma de inginer.
În 1867, împreună cu inginerul Eugen Langen (1833-1895), Otto a construit un motor termic cu ardere internă, cu piston în patru timpi, care folosea combustibil gazos.
În anul 1878, Nikolaus Otto, a pus la punct un motor în 4 timpi alimentat cu combustibil lichid (benzină) cu un randament de 22%. O contribuţie însemnată la perfecţionarea motorului cu ardere internă, cu aprindere prin scânteie electrică, au adus-o inventatorii germani Karl Benz şi Gottlieb Daimler, care au realizat primele automobile acţionate cu astfel de motoare.
Nikolaus August Otto a murit în anul 1891, la Koln.
Componentele motorului Otto
Figura din stânga prezintă principalele părţi componente ale unui motor cu adere internă, în 4 timpi, cu aprindere prin scânteie electrică. În continuare le voi descrie pentru a se înţelege despre ce e vorba.Cilindrul- Reprezintă componenta în care culisează pistonul. Motorul descris aici are un singur cilindru, dar majoritatea motoarelor au mai mulţi cilindrii (4, 6 sau 8). Motoarele, dacă au mai mulţi cilindrii, pot fi: în linie, în V sau opuşi orizontal (boxer), ca în figură:
În funcţie de configuraţie, diferă nivelul vibraţii şi zgomot, costul de fabricare şi caracteristicile ce le fac mai potrivite sau nu pentru anumite tipuri de autovehicule.
Pistonul- Este o piesă din mecanismul bielă-manivelă, confecţionat din aliaj de aluminiu, turnat, având formă cilindrică, care culisează în cilindru.
Segmenţii- Sunt inele elastice, montate pe piston în canale executate pe suprafaţa cilindrică exterioară a pistonului, care au următoarele roluri:
a) de a proteja ceilalţi segmenţi în momentul exploziei (segment de foc)
b) de etanşare a jocului dintre cilindru şi piston
c) de ungere şi radere (raclare) a uleiului depus pe peretele interior a cilindrului.
Bujia- Piesă componentă a unui motor cu aprindere prin scânteie care serveşte la aprinderea amestecului carburant în cilindru prin producerea unei scântei electrice între doi electrozi la un moment bine stabilit.
Supape- Au rolul de a deschide şi închide orificiile prin care se realizează admisia combustibilului în cilindru şi evacuare gazelor arse. Supele execută o mişcare de translaţie, fiind comandate de camele de pe axul cu came (ca în animaţia alăturată, unde axul cu came are culoarea verde)Camera de ardere- Reprezintă locul unde are loc compresia şi arderea amestecului de aer cu combustibil. Camera de ardere îşi schimbă volumul odată cu mişcarea pistonului. Capacitatea camerei de ardere oferă de obicei o idee asupra puterii motorului.
Biela- Este de forma unei tije sau a unei bare. Face legătura dintre piston şi arborele cotit. Ea este legată articulat la ambele capete de piston şi respectiv braţul arborelui cotit, astfel încât, împreună cu arborele cotit, transformă mişcarea alternativă de translaţie a pistonului în mişcarea de rotaţie a arborelui cotit.
Arborele cotit- El este cel care, împreună cu biela, transformă mişcarea de translaţie care vine de la piston, într-o mişcare circulară.
Timpii de funcţionare
Timpii de funcţionare ai unui motor cu ardere internă şi aprindere prin scânteie sunt:
1- Absorbţia
2- Compresia
3- Aprinderea
4- Evacuarea
Timpul 1- Absorbţia
În timpul 1 se deschide supapa de admisie, iar în timp ce pistonul se deplasează înspre punctul mort inferior, în cilindru este absorbit amestecul de vapori de benzină şi aer (realizat în carburator) datorită depresiunii formate.Timpul 2- Compresia
După ce pistonul a ajuns în punctul mort inferior, supapa de admisie se închide. Supapa de evacuare este şi ea închisă. În deplasarea pistonului înspre punctul mort superior, acesta comprimă amestecul din cilindru până la o rată de 9:1.Timpul 3-Aprinderea
La sfârşitul compresiei, când pistonul a ajuns la punctul mort superior şi ambele supape sunt închise, se produce o scânteie electrică între electrozii bujiei. Scânteia aprinde amestecul carburant care începe să ardă progresiv. Temperatura rezultată este de circa 2000°C şi presiunea de aproximativ 25 atm. Gazele produc o forţă mare de apăsare asupra pistonului împingâdu-l spre punctul mort inferior. Pe măsură ce pistonul coboară, gazele se destind - are loc detenta. Acum este singurul moment când se produce lucru mecanic. Timpul 4- Evacuarea
Supapa de admisie este închisă, iar cea de evacuare este deschisă, permiţând gazelor arse din cilindru să fie împinse afară din cilindru de pistonul care se deplasează de la punctul mort inferior spre punctul mort superior. Ciclul de funcţionare al motorului Otto
Graficul alăturat, prezintă schema de funcţionare a motorului Otto, în coordonatele presiune (P) şi volum (V). Timpul 1- Aspiraţia
A›1 aspiraţie izobară (P1=constant= presiunea atmosferică)
Timpul 2- Compresia
1›2 compresie adiabatică a amestecului
Timpul 3- Aprinderea
2›3 aprindere izocoră (V2=constant)
3›4 detentă adiabatică
4›1 destinderea izocoră (se destinde gazul prin deschiderea supapei de evacuare, pistonul fiind la punctul mort inferior, V1=constant)
Timpul 4- Evacuarea
1›A evacuare izobară (gazul este eliminat prin supapa de evacuare cu ajutorul pistonului la P1=constant= presiunea atmosferică)
Diferenţele dintre motoarele Diesel şi Otto
· Motorul Otto aspiră un amestec de benzină şi aer, îl comprimă şi îl aprinde cu o scânteie electrică.
Motorul Diesel aspiră aer, îl comprimă şi apoi este injectată motorina care se aprinde.
· Motorul Otto foloseşte o rată de compresie ce variază între 8:1 şi 12:1.
Motorul Diesel foloseşte o rată de compresie mult mai mare şi anume 14:1 până la 25:1.
· Motorul Otto foloseşte un carburator unde este amestecată benzina cu aerul, sau o pompă de injecţie (carburantul nu este injectat direct în cilindru).
Motorul Diesel foloseşte injecţie directă, în care combustibilul este injectat direct în cilindru.
