Ciklus rada motora

cetvorocilindarski-linijski-motor

S obzirom da ce svi textovi na sajtu biti arhivirani i vama dostupni, zeleo bih da napravim jednu hijerarhiju u vezi sa ovom tematikom, koja ce omoguciti bilo kome da na jednostavan nacin sazna sve sto je bitno sa tehnickog aspekta automobila. Naime, ovu tematiku zapocinjem najgeneralnijom mogucom pricom – pricom, u kojoj cu vas uvesti u osnove funkcionisanja jednog automobila. Naravno da na ovakav nacin ne mogu reci i objasniti bas sve, ali cu se potruditi da vam iznesem barem osnovni koncept, sve radi lakseg pracenja daljih tekstova, koji ce pokrivati primenu savremenih sistema koji obezbedjuju poboljsanje osnovnih parametara voznje.

Da li ste ikada otvorili haubu vaseg ili necijeg automobila i zapitali se sta se desava unutar te organizovane skupine metala? Da li vam je iko ikada rekao da vozi ne znam koji auto koji je “3,0i V6 24v”, ili nesto tome slicno, a da ste ga vi pogledali i pomislili: “Sta ovaj covek psuje”? Ili vas je mozda predriblao neki majstor i za neku jednostavnu popravku motora vam uzeo vise stotina evra? Ako su odgovori uglavnom potvrdni, trebalo bi da se nesto vise informisete, a to mozete uciniti citajuci sledeci tekst… Dakle, osnovno pitanje na koje treba odgovoriti jeste: Kako iz pogonskog goriva, u vidu benzina i dizela, dobiti energiju za pokretanje jednog vozila? Odgovor na pitanje je – unutrasnjim sagorevanjem istog! Sve se bazira na unutrasnjem sagorevanju goriva, koje se odvija u poznata cetiri takta. Pored ovakvih motora, koji su apsolutno zastupljeni u automobilskoj industriji, postoje jos i motori sa dvotaktnim ciklusom (koriste se kod camaca, brodova…), motori sa spoljasnjim sagorevanjem (najpoznatija je parna masina) i brojne modifikacije motora sa unutrasnjim sagorevanjem. Cetvorotaktni ciklus je dobio naziv Otto-ciklus, po poznatom fizicaru Nikolasu Otu koji je ovaj princip prvi put primenio 1867. godine. Pored Otto-ciklusa, dakle, postoje brojne modifikacije istog, kao sto su Miller-ov ciklus, zatim Wankler-ov ciklus, Brayton-ov ciklus…itd.

rad-ventila

Posle upoznavanja sa Otto-ciklusom, sledi njegova analiza. Ako biste stavili malu kolicinu nekog visoko-energetskog goriva u jedan zatvoren, dobro obezbedjen prostor i “aktivirali” gorivo u njemu varnicom, plamenom ili sl. dobili bi ste jednu relativno snaznu eksploziju, odnosno relativno veliku kolicinu oslobodjene energije. Vrlo je bitno kontrolisati i usmeriti takvu energiju. Na primeru topa i topovskog djuleta imamo slucaj oslobadjanja velike kolicine energije radi ispaljivanja djuleta u pravolinijskom smeru. Nesto slicno imamo i u automobilskim motorima, samo je taj proces drugacije usmeren. Naime, u motorima sa unutrasnjim sagorevanjem imamo princip ciklicnog-reprodukcionog procesa, koji je kruzno usmeren. Nama treba velika kolicina energije koja ce nam pokretati pogonske tockove. Isto tako nam treba vise od 100 eksplozija u minuti, kako bi motor imao “mekocu” i elasticnost. Sve nam to obezbedjuje Otto-ov ciklus! Prvo treba reci koji su glavni delovi motora i sta oni rade. Osnovni deo motora je cilindar, koji u stvari predstavlja radni prostor motora. Zato se i u tehnickim podacima spominje ‘radna zapremina’ izrazena u kubnim centimetrima, odnosno litrama. Popularno je znana kao ‘kubikaza’. Motori najcesce imaju cetiri, sest ili osam cilindara i ukupna radna zapremina motora predstavlja zbir zapremine svih cilindara. Tako na primer, ako imate cetvorocilindricni motor od 2 litra radne zapremine (2000 cm3) to znaci da svaki cilindar ima po pola litre zapremine. Svi cilindri su odozgo povezani glavom motora i na vrhu cilindara se nalaze otvori – usisni i izduvni.

engine-flat-4Preko usisnog otvora se ubrizgava prethodno napravljena smesa benzina i vazduha.Kontrolu otvaranja i zatvaranja usisnog otvora imaju usisni ventili, ciji pokreti su uskladjeni sa svim drugim osnovnim delovima motora. To cemo detaljnije videti u objasnjenju sva cetiri takta ponaosob. Sa druge strane, postoje i izduvni ventili koji kontrolisu izbacivanje ostataka posle svih faza ciklusa i izbacuje ih dalje kroz granu auspuha. Mogu postojati samo dva takva ventila, dok najnovija tehnologija koristi cak i pet ovakvih ventila. Danas su najcesci oni motori sa cetiri ventila po svakom cilindru – dva usisna i dva izduvna. Dakle, ako imamo za primer onaj motor od dva litra i cetiri cilindra, recimo da ima i cetiri ventila po cilindru. To nas dovodi do brojke od ukupno 16 ventila u citavom motoru. Kontrolu rada ovih ventila vrsi bregasta osovina, koja radi u skladu sa radilicom (zeleno obojena na gornjoj slici), koja je takodje osnovni deo sklopa motora. Ali, idemo redom – unutar cilindra se nalazi klip sa svojim ‘prstenovima’. Uloga klipa je da vrsi sabijanje ubacene smese u cilindru. Rad i ulogu klipa cu takodje potpunije objasniti u delu ‘faze ciklusa’… Klip je klipnjacom povezan sa spomenutom radilicom koja prenosi to kruzno kretanje dalje (ka tockovima) ali i regulise rad bregaste osovine, radi sto pravovremenijeg otvaranja ventila. U nasem primeru sa 2,0i 16v motorom, moramo imati dve bregaste osovine, postavljene iznad glave motora. Svaka bregasta osovina kontrolise rad jednog para ventila. Sama radilica se nalazi unutar bloka motora i zbog nje se u sustini koristi motorno ulje. Naime, ulje se nalazi na odredjenom, propisanom nivou u bloku motora i svojim okretanjem radilica uvek prodje kroz taj ‘talog’ ulja i tako reducira habanje. Pored svih ovih delova motora, vrlo bitni delovi su jos i svecice, ali o njihovoj ulozi nesto kasnije…

OK, smutio sam ja sve to lepo tako da mozda neki delovi ne bi ni meni bili jasni kad bih krenuo da citam, ali kristalizovace se sve posle objasnjenja faza ciklusa cetvorotaktnog motora sa unutrasnjim sagorevanjem. Dakle, imamo ukupno cetiri faze:

USISNA faza je prva faza i u njoj se smesa benzina i vazduha ubrizgava preko usisnog kanala u unutrasnjost cilindra. Dakle, usisni ventil(i) se otvara(ju) i u cilindar ulazi smesa. U tom trenutku klip se krece nadole i sa zatvaranjem usisnog ventila on zauzima maksimalnu donju poziciju.

KOMPRESIONA faza je faza u kojoj klip pocinje da se krece nagore, stvarajuci pritisak (kompresiju) u toj, sada totalno zatvorenoj, komori cilindra. Znaci – i usisni i sa druge strane izduvni ventil zatvaraju cilindar sa gornje strane, dok klip cilindar zatvara sa donje strane i priblizavanjem klipa vrhu cilindra se stvara veliki pritisak.

Faza SAGOREVANJA je sledeca faza i ona startuje u trenutku kada je kompresija najveca, tj. kada je klip u maksimalnom gornjem polozaju. U tom trenutku se aktiviraju svecice (svaki cilindar po jedna), koje su ugradjene u glavu motora. One emituju varnicu koja stvara eksploziju unutar cilindra i u tom trenutku se, usled te eksplozije, klip potiskuje ka dole! Ovo predstavlja osnovnu stvar u ciklusu, jer u stvari, kada startujete motor, smesa se ubacuje u cilindre, nista se ne pomera sve dok se ne desi ta eksplozija. Ono ‘verglanje’ koje nastaje pre starta motora jesu obrtaji motora, koji se vrse elektricnim putem – motor napravi par “ciklusa” sve dok se prva eksplozija u cilindru ne dogodi. Onda sve ide ‘samo od sebe’, za prvom eksplozijom sledi druga, pa treca…itd. i motor kontinuirano radi. Prakticno, prve dve faze u tom slucaju se ‘simuliraju’.

Faza IZBACIVANJA je poslednja faza u ciklusu i tada se klip pomera nagore i izbacuju se sve nus-materije koje su ostale nakon eksplozije. Naravno, izbacivanje se vrsi tako sto se otvori izduvni ventil, dok usisni stoji zatvoren.

Sve ovo predstavlja jedan ciklus rada motora sa unutrasnjim sagorevanjem i ovakvih ciklusa ima otprilike pet-stotinak do hiljadu u minuti. Njihov broj se povecava dodavanjem gasa i obrnuto, sto ce dakle reci da kolicina benzina u smesi odredjuje aktivnost samog ciklusa. Uporedjivanjem texta sa prilozenim slikama ce dati potpuni uvid u rad motora. Postavlja se pitanje – zasto potreba za vise cilindara? Zasto ne bismo sve to zbudzili u jedan, pa samo povecevali ili smanjivali njegovu zapreminu? To je moguce, ali nije bas najbolje resenje. Treba naznaciti da se klip ne krece (ne rotira) uvek istom brzinom – dakle, njegova kretnja nije homogena. Kad bismo imali samo jedan veliki cilindar ne bismo imali elasticnost i ‘tecnu’ voznju, vec bi nam auto stalno poskakivao i stucao… Svi cilindri u motoru rade nezavisno, svaki za sebe, da bi obezbedili sto vecu potrebnu elasticnost. To opravdava postojanje vise cilindara. Kao sto vec pretpostavljam znate, postoji vise tipova motora sa unutrasnjim sagorevanjem. Tri su osnovna. To su motori sa redno postavljenim cilindrima, sa cilindrima postavljenim u V- rasporedu i horizontalno postavljeni, bokser motori. Svaki ima svoje karakteristike, prednosti i mane…

IzvorSpeed industry

About these ads