A benzinmotorok a belső égésű motorok egy osztálya , amelyekben az elősűrített levegő-üzemanyag keveréket a hengerekben lévő elektromos szikra meggyújtja. Az ilyen típusú motorok teljesítményszabályozása általában a fojtószelepen keresztüli levegőáramlás szabályozásával történik .
A fojtószelepek egyik típusa a karburátor fojtószelep, amely szabályozza az éghető keverék áramlását a belső égésű motor hengereibe. A munkatest egy forgó tengelyre rögzített lemez, amelyet egy csőbe helyeznek, amelyben szabályozott közeg áramlik. Az autókban a gázpedált a vezetőülésből egy lábpedál vezérli . A modern autókban nincs közvetlen mechanikus kapcsolat a gázpedál és a gázpedál között. A csappantyút egy elektromos motor forgatja, amelyet elektronikus vezérlőegység (ECU) vezérel. A pedálblokk egy potenciométert tartalmaz, amely a pedál helyzetétől függően változtatja ellenállását.
Az első praktikus benzinmotort 1876-ban építette Németországban Nikolaus Otto , bár korábban Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock és George Brighton próbálkoztak vele .
Lásd még: Autotraktor motorok osztályozása Archivált 2013. január 1. a Wayback Machine -nél
Ahogy a név is sugallja, a négyütemű motor ciklusa négy fő szakaszból áll - löketekből .
1. Bemenet. A dugattyú a felső holtpontból (TDC) az alsó holtpontba (BDC) mozog . Ebben az esetben a vezérműtengely bütykök kinyitják a szívószelepet, és ezen a szelepen keresztül friss üzemanyag-levegő keveréket szívnak be a hengerbe. 2. Tömörítés. A dugattyú a BDC-ről a TDC-re megy, és összenyomja a keveréket. Ez jelentősen megnöveli a keverék hőmérsékletét. A henger munkatérfogatának BDC-nél és az égéstér térfogatának TDC-nél az arányát kompressziós aránynak nevezzük. A kompressziós arány nagyon fontos paraméter, általában minél magasabb, annál nagyobb a motor üzemanyag-hatékonysága. A nagyobb sűrítésű motorhoz azonban magasabb oktánszámú üzemanyagra van szükség, ami drágább. 3. Égés és tágulás (dugattyúlöket). Röviddel a kompressziós ciklus vége előtt a levegő-üzemanyag keveréket egy gyújtógyertya szikrája meggyújtja. A dugattyúnak a TDC-től a BDC-ig terjedő útja során az üzemanyag kiég, és az elégetett üzemanyag hő hatására a munkakeverék kitágul, megnyomva a dugattyút. A motor főtengelyének TDC-re való „alulásának” mértékét a keverék meggyújtásakor gyújtásidőzítésnek nevezzük. A gyújtás előrelépésére azért van szükség, hogy a levegő-üzemanyag keverék nagy része meggyulladjon, mire a dugattyú TDC-n van (a gyújtási folyamat lassú folyamat a modern motorok dugattyúrendszereinek sebességéhez képest). Ebben az esetben az elégetett tüzelőanyag energiájának felhasználása maximális lesz. Az üzemanyag elégetése szinte fix ideig tart, ezért a motor hatásfokának növelése érdekében a gyújtás időzítését a sebesség növelésével kell növelni. A régebbi motorokban ezt a beállítást egy mechanikus eszköz, egy chopperre ható centrifugális vákuumszabályozó végezte. A modernebb motorokban elektronikát használnak a gyújtás időzítésének beállítására. Ebben az esetben főtengely helyzetérzékelőt használnak, amely általában induktív elven működik. 4. Elengedés. A működési ciklus BDC-je után a kipufogószelep kinyílik, és a felfelé mozgó dugattyú kiszorítja a kipufogógázokat a motor hengeréből. Amikor a dugattyú eléri a TDC-t, a kipufogószelep bezárul, és a ciklus elölről kezdődik.Emlékeztetni kell arra is, hogy a következő folyamatnak (például beszívás) nem kell elkezdődnie abban a pillanatban, amikor az előző (például kipufogó) véget ér. Ezt a helyzetet, amikor mindkét szelep (bemeneti és kimeneti) egyszerre nyitva van, szelepátfedésnek nevezzük. A szelepek átfedése szükséges a hengerek éghető keverékkel való jobb feltöltéséhez, valamint a hengerek kipufogógázoktól való jobb tisztításához.
Egy kétütemű motorban a teljes munkaciklus a főtengely egy fordulata alatt megy végbe. Ugyanakkor a négyütemű motor ciklusából csak a kompresszió és az expanzió marad meg . A szívó- és kipufogónyílást a dugattyú alsó holtpontja közelében egy hengerürítő váltja fel , amelyben egy friss munkakeverék kényszeríti ki a kipufogógázokat a hengerből.
Részletesebben, a motor ciklusa a következőképpen van elrendezve: amikor a dugattyú felfelé megy, a hengerben lévő munkakeverék összenyomódik. Ugyanakkor a felfelé mozgó dugattyú vákuumot hoz létre a forgattyús kamrában. Ennek a vákuumnak a hatására kinyílik a szívócsatorna szelepe, és a levegő-üzemanyag keverék friss része (általában olaj hozzáadásával ) beszívódik a forgattyús kamrába. Amikor a dugattyú lefelé mozog, megnő a nyomás a forgattyús kamrában, és a szelep zár. A munkakeverék gyulladása, égése és expanziója ugyanúgy történik, mint egy négyütemű motornál. Amikor azonban a dugattyú lefelé mozog, körülbelül 60°-kal a BDC előtt, a kipufogónyílás kinyílik (abban az értelemben, hogy a dugattyú nem blokkolja a kipufogónyílást). A kipufogógázok (amelyek még mindig nagy nyomásúak) ezen az ablakon keresztül a kipufogócsonkba zúdulnak. Egy idő után a dugattyú kinyitja a bemeneti nyílást is, amely a szívócső oldalán található. A lefelé menő dugattyú által a forgattyús kamrából kiszorított friss keverék a henger munkatérfogatába kerül, és végül kiszorítja onnan a kipufogógázokat. Ebben az esetben a munkakeverék egy része a kipufogócsőbe dobható. Amikor a dugattyú felfelé mozog, a munkakeverék friss része beszívódik a forgattyús kamrába.
Látható, hogy egy azonos hengertérfogatú kétütemű motornak majdnem kétszer akkora teljesítménye kell legyen. Ez az előny azonban nem valósult meg teljesen, mivel az öblítés nem megfelelő a normál bemeneti és kimeneti nyílásokhoz képest. A négyüteművel azonos lökettérfogatú kétütemű motor teljesítménye 1,5-1,8-szor nagyobb.
A kétütemű motorok fontos előnye a terjedelmes szeleprendszer és a vezérműtengely hiánya.
A karburátoros motorokban az éghető keverék előállításának folyamata egy karburátorban történik - egy speciális berendezésben, amelyben a motor által beszívott levegőáram energiája által okozott aerodinamikai erők hatására üzemanyag keveredik a levegő áramlásával.
A befecskendezős motorokban az üzemanyagot speciális fúvókák fecskendezik a légáramba , amelyekbe nyomás alatt táplálják az üzemanyagot, és az adagolást elektronikus vezérlőegység végzi - áramimpulzus alkalmazásával, amely kinyitja a fúvókát, vagy régebbi motorokban speciális mechanikai rendszer.
A klasszikus karburátoros motorokról az injektorokra való átállás elsősorban a kipufogógázok (kipufogógázok) tisztaságára vonatkozó megnövekedett követelmények és a modern kipufogógáz-átalakítók ( katalizátorok vagy egyszerűen katalizátorok) beszerelése miatt következett be. A vezérlőegység programja által vezérelt üzemanyag-befecskendező rendszer az, amely képes biztosítani a katalizátorba kerülő kipufogógázok összetételének állandóságát. Az összetétel állandósága szükséges a katalizátor normál működéséhez, hiszen egy modern katalizátor az adott összetételnek csak szűk tartományában képes működni, és szigorúan meghatározott oxigéntartalmat igényel. Éppen ezért azokban a vezérlőrendszerekben, ahol katalizátor van beépítve, kötelező elem a lambda szonda , más néven oxigénérzékelő. A lambda szondának köszönhetően a kipufogógázok oxigéntartalmát folyamatosan elemző vezérlőrendszer pontosan megtartja az oxigén, az aluloxidált tüzelőanyag égéstermékek és a nitrogén-oxidok arányát , amelyeket a katalizátor semlegesíteni tud. A helyzet az, hogy a modern katalizátor nemcsak a szénhidrogén-maradványokat és a szén-monoxidot kénytelen oxidálni , amelyek nem égtek ki teljesen a motorban , hanem a nitrogén-oxidok helyreállítására is, és ez egy teljesen más folyamat (a lényegtől fogva). kémia szemszögéből) irány. Az is kívánatos, hogy a teljes gázáramot még egyszer teljesen oxidáljuk. Ez csak az úgynevezett "katalitikus ablakon" belül lehetséges, vagyis az üzemanyag-levegő arány egy szűk tartományában, amikor a katalizátor képes ellátni funkcióit. Az üzemanyag és a levegő aránya ebben az esetben körülbelül 1:14,7 tömegarány (a benzinben lévő C-H aránytól is függ), és körülbelül plusz-mínusz 5% -kal tartják a folyosón. Mivel az egyik legnehezebb feladat a nitrogén-oxidokra vonatkozó szabványok betartása, ezenkívül csökkenteni kell szintézisük intenzitását az égéstérben. Ez főként az égési folyamat hőmérsékletének csökkentésével valósul meg bizonyos mennyiségű kipufogógáz égéstérbe való adagolásával bizonyos kritikus üzemmódokban ( kipufogógáz-visszavezető rendszer ).