Inline-motor: typer, enhet, fordeler og ulemper

2024 Forfatter: Erin Ralphs | [email protected]. Sist endret: 2024-02-19 18:15

Inline forbrenningsmotor er en av de enkleste motorene. Disse enhetene kalles slike fordi sylindrene er ordnet på rad. Stempler får den ene veivakselen til å rotere når motoren går. Rekkemotoren var en av de første som ble installert på biler. De ble designet og bygget i begynnelsen av bilindustrien.

Hvordan startet det hele?

Forfaren til den moderne in-line forbrenningsmotoren var en ensylindret motor. Designet og bygget av Etienne Lenoir i 1860. Det er generelt akseptert at dette er slik, selv om det var forsøk på å få patent på denne motoren allerede før Lenoir. Men det er nettopp utviklingen som er mest mulig lik de designene som for tiden er installert under panseret på de fleste budsjettseriepersonbiler.

Motoren hadde bare én sylinder, og kraften var lik 1,23 hestekrefter, enorm på den tiden. Til sammenligning har den moderne "Oka" 1111 to sylindre og kraften er fra 30 til 53 hestekrefter.

Større og kraftigere

Lenoirs idé viste seg å være genial. Mange ingeniører og oppfinnerebrukte år og krefter på å prøve å forbedre motoren så mye som mulig (selvfølgelig på nivå med de tekniske egenskapene som eksisterte på den tiden). Hovedvekten ble lagt på å øke kraften.

I begynnelsen var oppmerksomheten konsentrert om en enkelt sylinder - de prøvde å øke størrelsen. Da virket det for alle at ved å øke størrelsen, kan du få mer kraft. Og volumøkningen var da lettest. Men én sylinder var ikke nok. Jeg måtte øke resten av detaljene betraktelig - koblingsstang, stempel, blokk.

Alle disse motorene viste seg å være veldig ustabile, hadde stor masse. Under driften av en slik motor var det en enorm forskjell i tid mellom tenningssyklusene til blandingen. Bokstavelig t alt hver detalj i en slik enhet raslet og ristet, noe som tvang ingeniørene til å tenke på en løsning. Og de utstyrte systemet med en balanserer.

Blindvei

Det ble snart klart for alle at forskningen hadde kommet til en blindvei. Lenoir-motoren kunne ikke fungere norm alt og riktig, siden forholdet mellom kraft, vekt og størrelse var forferdelig. Det måtte mye ekstra energi til for å øke volumet på sylinderen igjen. Mange begynte å vurdere ideen om å lage en motor som en kollaps. Og folk ville fortsatt kjørt hest og kjerre, hvis ikke for én teknisk løsning.

Designere begynte å innse at det er mulig å rotere veivakselen ikke bare med ett stempel, men med flere samtidig. Det enkleste var produksjonen av en rekkemotor – de la til noen flere sylindre.

Verden kunne se den første firesylindrede enheten på slutten av 1800-tallet. Det er umulig å sammenligne kraften med en moderne motor. Når det gjelder effektivitet, var den imidlertid høyere enn alle sine andre forgjengere. Kraften ble økt på grunn av det økte arbeidsvolumet, det vil si ved å legge til sylindre. Ganske raskt klarte spesialister fra forskjellige selskaper å lage flersylindrede motorer opp til 12-sylindrede monstre.

Driftsprinsipp

Hvordan fungerer ICE? Bortsett fra at hver motor har ulikt antall sylindre, fungerer en rekkemotor med seks eller fire sylindre på samme måte. Prinsippet er basert på de tradisjonelle egenskapene til enhver forbrenningsmotor.

Alle sylindre i blokken er ordnet i én rad. Veivakselen, drevet av stempler på grunn av energien til drivstoffforbrenning, er den eneste for alle deler av sylinder-stempelgruppen. Det samme gjelder sylinderhodet. Det er den eneste for alle sylindre. Av alle eksisterende rekkemotorer kan balansert og ubalansert design skilles. Vi vil vurdere begge alternativene nedenfor.

Balance

Det er viktig på grunn av den komplekse utformingen av veivakselen. Behovet for balansering avhenger av antall sylindre. Jo flere av dem i en bestemt ICE, desto større bør balansen være.

En ubalansert motor kan bare ha den designen, der det ikke er mer enn fire sylindre. Ellers vil det oppstå vibrasjoner under drift, hvis kraft vil kunne ødelegge veivakselen. Til og med billige sekssylindrede motorermed en balanser vil være bedre enn dyre inline firere uten balanser aksler. Så, for å forbedre balansen, kan en inline fire-stempelmotor noen ganger også kreve installasjon av stillingsaksler.

Motorposisjon

Tradisjonelle firesylindrede enheter er vanligvis montert på langs eller på tvers under panseret på en bil. Men den sekssylindrede enheten kan bare installeres i lengderetningen og ikke noe mer (med unntak av noen Volvo-modeller og Chevrolet Epica-biler).

Den in-line forbrenningsmotoren, som har en asymmetrisk design med hensyn til veivakselen, har også funksjoner. Ofte er akselen laget med kompenserende støpegods - disse støpene må dempe treghetskraften som følger av driften av stempelsystemet.

Inline-seks i dag har allerede mindre popularitet – alt på grunn av betydelig drivstofforbruk og store totale dimensjoner. Men til tross for den lange sylinderblokken er motoren perfekt balansert.

Fordeler og ulemper med enheten

Bortsett fra noen få nyanser, har in-line forbrenningsmotorer de samme fordelene og de samme ulempene som de fleste V-motorer og motorer av andre design. Den firesylindrede motoren er den vanligste, den enkleste og mest pålitelige. Massen er relativt lett, reparasjonskostnadene er relativt lave. Den eneste ulempen er mangelen på balanseaksler i designet. Dette er den beste forbrenningsmotoren for moderne biler, selv middelklassen. Det finnes også rekkemotorer med liten kapasitet med mindreantall sylindre. Som et eksempel, den tosylindrede økonomiske SeAZ Oka 1111.

Sekssylindrede enheter har en perfekt balanse og her kompenseres mangelen på en "firer". Men det er en pris å betale for balanse. Derfor, til tross for de betydelig bedre egenskapene sammenlignet med de "fire", er disse forbrenningsmotorene med et in-line-arrangement av sylindre i motoren mindre vanlige. Veivakselen er lang, produksjonskostnaden er ganske høy, og dimensjonene er relativt store.

Teknisk grense

Nå er det ikke 1800-tallet, men moderne kraftenheter er fortsatt langt fra teknisk perfeksjon. Og her vil ikke selv moderne turbiner og høyoktan drivstoff hjelpe. Virkningsgraden til en forbrenningsmotor er omtrent 20 %, og all annen energi brukes på friksjon, treghet og detonasjon. Bare en femtedel av bensin eller diesel vil gå til nyttig arbeid.

Allerede utviklet de grunnleggende egenskapene til motorer med størst effektivitet. Samtidig har forbrenningskamrene og stempelgruppen betydelig mindre volum og dimensjoner. På grunn av den kompakte størrelsen har delene mindre treghet - dette reduserer sannsynligheten for skade på grunn av detonasjon.

Designfunksjonene til kompakte stempler introduserer visse begrensninger. Med en høy grad av kompresjon, på grunn av den lille størrelsen, reduseres overføringen av stempeltrykk til koblingsstangen. Hvis stemplene har en større diameter, er det umulig å få et nøyaktig balansert arbeid på grunn av den enorme kompleksiteten. Selv en moderne BMW-motor har dissemangler, selv om den ble utviklet av tyske ingeniører.

Konklusjon

Dessverre har motorbygging nådd sin teknologiske grense. Det er usannsynlig at forskere vil gjøre seriøse tekniske oppdagelser og oppnå større effektivitet fra en forbrenningsmotor. Så alle håper at epoken med elektriske kjøretøy kommer.