18
EVOLUŢIA MOTOARELOR PE MOTORINĂ (DIESEL)

Evolutia Motoarelor Diesel

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Proiect fizica evolutia motoarelor

Citation preview

EVOLUŢIA MOTOARELOR PE MOTORINĂ

(DIESEL)

Motorul diesel este un motor cu combustie internă; mai

exact este un motor cu aprindere prin compresie, în

care combustibilul se detonează doar prin

temperatura ridicată creată de comprimarea amestecului aer-carburant, şi nu prin utilizarea

unui dispozitiv auxiliar, aşa cum ar fi bujia în cazul motorului pe benzină.

Motorul operează utilizând ciclul diesel.

Numele motorului a fost dat după inginerul german Rudolf

Diesel, care l-a inventat în 1892 şi l-a patentat pe 23

februarie 1893. Intenţia lui Diesel a fost ca motorul său

să utilizeze o varitate largă de combustibili inclusiv praful de cărbune. Diesel şi-a prezentat invenţia funcţionând în 1900

la Expoziţia Universală (World's Fair) utilizănd ulei de

alune (vezi biodiesel).

• 1862 - Nicolaus Otto dezvoltă motorul pe bază de gaz de carbune, similar unui motor pe benzină modern.

• 1891 - Herbert Akroyd-Stuart îmbunatăţeşte motorul său pe bază de ulei si cedează drepturile către Hornsby din Anglia pentru construcţia motoarelor. Aceştia au construit primul motor cu aprindere prin compresie cu start rece.

• 1892 - Motorul Hornsby cu numărul 101 este construit şi instalat într-o casă de apă. Acesta se află în muzeul camioanelor MAN din nordul Angliei.

• 1892 - Rudolf Diesel dezvoltă versiunea sa de motor având la bază principiile motorului Carnot alimentat cu praf de carbune. El este angajat de geniul refrigerării Carl von Linde, apoi de producătorul de fier MAN AG din München şi mai tărziu de Sulzer, companie de motoare din Elveţia. Diesel împrumută idei de la fiecare şi lasă o moştenire bogată firmelor.

Scurta cronologie

1892 - John Froelich construieşte un un tractor cu motor avănd combustibil petrolul.

1894 - Witte, Reid, and Fairbanks încep construcţia de motoare pe baza de petrol cu o varietate de sisteme de aprindere.

1896 - Hornsby construieşte tractoare diesel şi motoare pentru locomotive.

1897 - Winton produce şi conduce primul automobil pe benzină din Statele Unite; mai tărziu construieşte fabrici de motoare diesel.

1897 - Mirrlees, Watson & Yaryan construiesc primul motor diesel englez cu licenţă Rudolf Diesel. Acesta este expus în Science Museum din South Kensington, Londra.

Motoarele diesel timpurii

Motoarele diesel de la sfârştul secolului XIX şi începutul secolului XX foloseau aceeaşi formă şi dispunere ca motoarele cu aburi industriale: cilindri cu cursă mare, supape exterioare,

chiulase pentru fiecare cilindru şi arbore cotit fără carter, cuplat la un volant enorm. Curând, vor apărea motoare mai mici, cu cilindri verticali, în timp ce majoritatea motoarelor

industriale de mărime mare şi medie aveau tot cilindri orizontali, şi întocmai ca motoarele cu aburi, aveau mai mulţi cilindri. Cele mai mari motoare diesel timpurii erau replici ale celor cu aburi, cu lungimi impresionante, de câţiva metri buni.

Acestea funcţionau cu viteze foarte mici, în special datorită motorinei injectate cu ajutorul aerului comprimat, dar şi pentru că trebuiau să corespundă majorităţii utilajelor

industriale construite pentru motoarele cu aburi, unde vitezele normale de operare se încadrau între 100 si 300 rotaţii pe

minut. Motoarele erau pornite cu ajutorul aerului comprimat, care era introdus in cilindri şi rotea mororul, deşi cele mai mici

puteau fi pornite şi manual.

În primele decenii ale secolului XX, când marile motoare diesel erau montate pe nave, acestea aveau forma motoarelor cu aburi, pistonul împingea o tijă cuplată la o bielă ce rotea arborele motor. Urmînd modelul motoarelor cu aburi, s-au construit motoare cu dublă acţiune, unde arderea avea loc în ambele părţi ale pistonului pentru a mării puterea. Acestea aveau doua rînduri de supape si două sisteme de injecţie. Sistemul permitea, de asemenea, modificarea sensului de rotaţie, prin modificarea timpilor de injecţie. Prin urmare, motorul putea fi cuplat direct la axul elicei, fără a mai fi nevoie de o cutie de viteze. Deşi aveau o putere mare şi erau foarte eficiente, marea problema motoarelor cu dublă acţiune era etanşietatea camerei inferioare de ardere şi a segmenţilor. În anii 1930 s-a descoperit că montarea turbocompresoarelor era o soluţie mai uşoară şi eficientă.

Motoarele diesel moderne

Motoarele diesel sau pe benzină sunt în 2 timpi sau în 4 timpi. Majoritatea motoarelor sunt în 4 timpi, dar unele motoare mari funționează în 2 timpi, în principal cele de pe nave. Majoritatea locomotivelor moderne folosesc motoare diesel în 2 timpi, cuplate la generatoare electrice ce acționeză motoare electrice, eliminând nevoia transmisiei. Pentru cresterea presiunii în cilindrii s-a folosit supraalimentarea, mai ales la motoarele diesel în doi timpi care au două curse utile per rotaţie a arborelului cotit.

În mod normal, cilindrii sunt multipli de doi, dar se pot folosi orice număr de cilindri, atât timp cât sunt eliminate vibraţiile excesive. Cea mai folosită configuraţie este cea de 6 cilindrii în linie, dar sunt folosiţi şi 8 cilindrii în V sau 4 în linie. Motoarele de mică capacitate (în special cele sub 5000 cmc) au de obicei 4 (majoritatea lor) sau 6 cilindrii, fiind folosite la autoturisme. Există şi motoare cu 5 cilindrii, un compromis între funcţionarea lină a unuia de 6 cilindrii şi dimensiunile reduse ale unuia de 4 cilindrii. Motoarele diesel pentru întrebuinţări curente (bărci, generatoare, pompe) au 4, 3 si 2 cilindrii sau un singur cilindru pentru capacităţi mici.

În dorinţa de a îmbunătăţii raportul greutate/putere s-au adus inovaţii privind dispunerea cilindrilor pentru a obţine mai multă putere per cilindree. Cel mai cunoscut este motorul Napier Deltic, cu trei cilindri dispuşi sub formă de triunghi, fiecare cilindru având 2 pistoane cu acţiune opusă, întregul motor având 3 arbori cotiţi. Compania de camioane Commer din Marea Britanie a folosit un motor asemănător pentru vehiculele sale, proiectat de Tillings-Stevens, membru al Grupului Rootes, numit TS3. Motorul TS3 avea 3 cilindri în linie, dispuşi orizontal, fiecare cu 2 pistoane cu acţiune opusă concectate la arborele cotit printr-un mecanism de tip culbutor. Deşi ambele soluţii tehnice produceau o putere mare pentru cilindreea lor, motoarele erau complexe, scumpe de produs şi întreţinut, iar când tehnica supraalimentarii s-a îmbunătăţit în anii 1960, aceasta a devenit o solutie viabilă pentru creşterea puterii.

Înainte de 1949, Sulzer a construit, experimental, motoare în doi timpi supraalimentate la 6 atmosfere a căror putere era obţinută cu ajutorul unor turbine acţionate de gazele de evacuare.