Benzinmotorer er en klasse af forbrændingsmotorer, hvor en forkomprimeret luft-brændstofblanding antændes af en elektrisk gnist i cylindrene . Effektstyring i denne type motor udføres som regel ved at regulere luftstrømmen gennem gasspjældet .
En type gasspjæld er en karburatorgas , der regulerer strømmen af en brændbar blanding ind i cylindrene i en forbrændingsmotor. Arbejdslegemet er en plade fastgjort på en roterende akse, placeret i et rør, hvori et kontrolleret medium strømmer. I biler styres gashåndtaget fra førersædet af en fodpedal . I moderne biler er der ingen direkte mekanisk forbindelse mellem gaspedalen og gashåndtaget. Spjældet drejes af en elektrisk motor styret af en elektronisk styreenhed (ECU). Pedalblokken indeholder et potentiometer, der ændrer sin modstand afhængigt af pedalens position.
Den første praktiske benzinmotor blev bygget i 1876 i Tyskland af Nikolaus Otto , selvom tidligere forsøg var blevet gjort af Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock og George Brighton .
Se også: Klassificering af autotraktormotorer Arkiveret 1. januar 2013 på Wayback Machine
Som navnet antyder, består cyklussen af en firetaktsmotor af fire hovedtrin - slag .
1. Indløb. Stemplet bevæger sig fra øverste dødpunkt (TDC) til nederste dødpunkt (BDC). I dette tilfælde åbner knastakselkammene indsugningsventilen, og gennem denne ventil suges en frisk brændstof-luftblanding ind i cylinderen. 2. Kompression. Stemplet går fra BDC til TDC og komprimerer blandingen. Dette øger blandingens temperatur betydeligt. Forholdet mellem cylinderens arbejdsvolumen ved BDC og volumenet af forbrændingskammeret ved TDC kaldes kompressionsforholdet. Kompressionsforholdet er en meget vigtig parameter, normalt jo højere det er, jo større er brændstofeffektiviteten af motoren. Men en motor med højere kompression kræver brændstof med højere oktan, hvilket er dyrere. 3. Forbrænding og ekspansion (stempelslag). Kort før afslutningen af kompressionscyklussen antændes luft-brændstofblandingen af en gnist fra et tændrør. Under stemplets rejse fra TDC til BDC brænder brændstoffet ud, og under påvirkning af varmen fra det brændte brændstof udvider arbejdsblandingen sig og skubber stemplet. Graden af "underdrejning" af motorens krumtapaksel til TDC, når blandingen antændes, kaldes tændingstidspunktet. Fremrykningen af tændingen er nødvendig, så hovedparten af luft-brændstofblandingen når at antænde, når stemplet er ved TDC (tændingsprocessen er en langsom proces i forhold til hastigheden af stempelsystemerne i moderne motorer). I dette tilfælde vil brugen af energien fra det brændte brændstof være maksimal. Brændstofforbrænding tager næsten en fast tid, så for at øge motorens effektivitet skal du øge tændingstidspunktet med stigende hastighed. I ældre motorer blev denne justering foretaget af en mekanisk enhed, en centrifugalvakuumregulator, der virker på en chopper. I mere moderne motorer bruges elektronik til at justere tændingstidspunktet. I dette tilfælde anvendes en krumtapakselpositionssensor, som normalt fungerer efter det induktive princip. 4. Slip. Efter driftscyklussens BDC åbner udstødningsventilen, og det opadgående stempel fortrænger udstødningsgasserne fra motorcylinderen. Når stemplet når TDC, lukker udstødningsventilen, og cyklussen starter forfra.Det skal også huskes, at den næste proces (for eksempel indtag) ikke behøver at begynde i det øjeblik, hvor den forrige (for eksempel udstødning) slutter. Denne position, når begge ventiler (indløb og udløb) er åbne på én gang, kaldes ventiloverlapning. Ventiloverlapning er nødvendig for bedre fyldning af cylindrene med en brændbar blanding, samt for bedre rensning af cylindrene fra udstødningsgasser.
I en totaktsmotor foregår hele driftscyklussen under en omdrejning af krumtapakslen. Samtidig er der kun kompression og ekspansion tilbage fra en firetaktsmotors cyklus . Indsugningen og udstødningen er erstattet af en cylinderspyler nær det nederste dødpunkt af stemplet, hvor en frisk arbejdsblanding tvinger udstødningsgasserne ud af cylinderen.
Mere detaljeret er motorcyklussen arrangeret som følger: når stemplet går op, komprimeres arbejdsblandingen i cylinderen. Samtidig skaber det opadgående stempel et vakuum i krumtapkammeret. Under påvirkning af dette vakuum åbner indsugningsmanifoldventilen, og en frisk del af luft-brændstofblandingen (normalt med tilsætning af olie ) suges ind i krumtapkammeret. Når stemplet bevæger sig ned, øges trykket i krumtapkammeret, og ventilen lukker. Antændelse, forbrænding og udvidelse af arbejdsblandingen sker på samme måde som i en firetaktsmotor. Men når stemplet bevæger sig ned, ca. 60° før BDC, åbnes udstødningsporten (i den forstand, at stemplet holder op med at blokere udstødningsporten). Udstødningsgasser (som stadig er under højt tryk) strømmer gennem dette vindue ind i udstødningsmanifolden. Efter nogen tid åbner stemplet også indløbsporten, der er placeret på siden af indsugningsmanifolden. Den friske blanding, skubbet ud af krumtapkammeret af stemplet, der går ned, kommer ind i cylinderens arbejdsvolumen og fortrænger til sidst udstødningsgasserne fra den. I dette tilfælde kan en del af arbejdsblandingen smides ind i udstødningsmanifolden. Når stemplet bevæger sig op, suges en frisk del af arbejdsblandingen ind i krumtapkammeret.
Det kan ses, at en totaktsmotor med samme cylindervolumen burde have næsten dobbelt så meget effekt. Denne fordel er dog ikke fuldt ud realiseret på grund af utilstrækkelig renseeffektivitet sammenlignet med normalt indløb og udløb. Effekten af en totaktsmotor med samme slagvolumen som en firetaktsmotor er 1,5-1,8 gange større.
En vigtig fordel ved totaktsmotorer er fraværet af et omfangsrigt ventilsystem og knastaksel.
I karburatormotorer foregår processen med at tilberede en brændbar blanding i en karburator - en speciel anordning, hvor brændstof blandes med luftstrømmen på grund af aerodynamiske kræfter forårsaget af energien fra luftstrømmen, som suges ind af motoren.
I indsprøjtningsmotorer sprøjtes brændstof ind i luftstrømmen ved hjælp af specielle dyser , hvortil der tilføres brændstof under tryk, og doseringen udføres af en elektronisk styreenhed - ved at påføre en strømimpuls, der åbner dysen eller, i ældre motorer, vha. et særligt mekanisk system.
Overgangen fra klassiske karburatormotorer til injektorer skete hovedsageligt på grund af øgede krav til renheden af udstødningen (udstødningsgasser) og installationen af moderne udstødningsgaskonvertere ( katalysatorer eller blot katalysatorer). Det er brændstofindsprøjtningssystemet, styret af styreenhedens program, der er i stand til at sikre konsistensen af sammensætningen af udstødningsgasserne, der går til katalysatoren. Sammensætningens konstans er nødvendig for den normale drift af katalysatoren, da en moderne katalysator kun er i stand til at fungere i et snævert område af en given sammensætning og kræver et nøje defineret oxygenindhold. Derfor er et obligatorisk element i de kontrolsystemer, hvor en katalysator er installeret, en lambdasonde , også kendt som en iltsensor. Takket være lambdasonden opretholder kontrolsystemet, der konstant analyserer iltindholdet i udstødningsgasserne, det nøjagtige forhold mellem oxygen, underoxiderede brændstofforbrændingsprodukter og nitrogenoxider , som katalysatoren kan neutralisere. Faktum er, at en moderne katalysator er tvunget til ikke kun at oxidere kulbrinterester og kulilte , der ikke er brændt helt ud i motoren , men også til at genoprette nitrogenoxider, og dette er en proces, der går i en helt anden (fra det punkt). kemisyn) retning. Det er også ønskeligt fuldstændigt at oxidere hele gasstrømmen igen. Dette er kun muligt inden for det såkaldte "katalytiske vindue", det vil sige et snævert område af brændstof- og luftforhold, når katalysatoren er i stand til at udføre sine funktioner. Forholdet mellem brændstof og luft er i dette tilfælde ca. 1:14,7 efter vægt (afhænger også af forholdet mellem C og H i benzin), og holdes i korridoren med ca. plus eller minus 5%. Da en af de sværeste opgaver er at opretholde standarderne for nitrogenoxider, er det desuden nødvendigt at reducere intensiteten af deres syntese i forbrændingskammeret. Dette gøres hovedsageligt ved at sænke temperaturen i forbrændingsprocessen ved at tilføje en vis mængde udstødningsgasser til forbrændingskammeret i nogle kritiske tilstande ( udstødningsgasrecirkulationssystem ).