Motor

Animation zeigt die vier Phasen der Vierakten Innenzyklus mit Benzin-betriebener Verbrennungszyklus mit Elektrische Zündquelle:

1. Induktion (Kraftstoff tritt ein)
2. Kompression
3. Zündung (Kraftstoff wird verbrannt)
4. Emission (Auspuff)

Düsentriebwerk Verwendet Verbrennungswärme, um einen Hochgeschwindigkeitsauspuff als eine Form von zu erzeugen Reaktionsmotor. Mechanische Energie das elektrische und das Flugzeug mit Strom versorgen und hydraulisch Systeme können aus der Turbinenwelle entnommen werden, aber aber Schub wird durch ausgestoßenes Abgas hergestellt.

Ein Motor oder Motor- ist ein Maschine Entwickelt, um eine oder mehrere Formen von zu konvertieren Energie hinein mechanische Energie.^[1][2]

Zu den verfügbaren Energiequellen gehören potenzielle Energie (z. B. Energie der Erde Schwerkraftfeld wie ausgebeutet Wasserkraft zur Stromerzeugung), Wärmeenergie (z. Geothermie), chemische Energie, elektrisches Potenzial und Kernenergie (von Kernspaltung oder Kernfusion). Viele dieser Prozesse erzeugen Wärme als Zwischensenergieform, so Wärmemotoren besondere Bedeutung haben. Einige natürliche Prozesse wie atmosphärische Prozesse Konvektionszellen Umweltwärme in Bewegung umwandeln (z. B. in Form steigender Luftströmungen). Mechanische Energie ist von besonderer Bedeutung in Transportspielt aber auch eine Rolle bei vielen industriellen Prozessen wie Schneiden, Schleifen, Zerkleinern und Mischen.

Mechanische Wärmemotoren konvertieren Wärme durch verschiedene thermodynamische Prozesse in die Arbeit. Das Verbrennungsmotor ist vielleicht das häufigste Beispiel für einen mechanischen Wärmemotor, bei dem Wärme aus dem Verbrennung von a Treibstoff verursacht eine schnelle Druckverzerrung der gasförmigen Verbrennungsprodukte in der Brennkammer, wodurch sie sich ausdehnen und a fährt a Kolben, was a Kurbelwelle. Im Gegensatz zu internen Verbrennungsmotoren a Reaktionsmotor (so wie ein Düsentriebwerk) produziert Schub durch Ausstrahlung Reaktionsmasse, in Übereinstimmung mit Newtons drittes Bewegungsgesetz.

Abgesehen von Hitzemotoren, Elektromotoren elektrische Energie umwandeln in mechanisch Bewegung, Pneumatische Motoren verwenden Pressluft, und Uhrwerkmotoren in Aufwickelspielzeuge verwenden elastische Energie. In biologischen Systemen, Molekulare Motoren, wie Myosins in Muskeln, verwenden chemische Energie Kräfte erzeugen und letztendlich Bewegung (ein chemischer Motor, aber kein Wärmemotor).

Chemische Wärmemotoren, die Luft (umgebendes Atmosphäregas) als Teil der Kraftstoffreaktion verwenden, werden als Airsparungsmotoren angesehen. Chemische Wärmemotoren, die für die Operation außerhalb der Erdatmosphäre entwickelt wurden (z. Raketen, tief untergetaucht U -Boote) Müssen eine zusätzliche Kraftstoffkomponente mit dem Namen der namens das mitnehmen Oxidationsmittel (obwohl es gibt Superoxidisatoren geeignet für den Einsatz in Raketen, wie z. Fluorein stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff selbst); oder die Anwendung muss Wärme mit nicht chemischen Mitteln erhalten, wie z. Kernreaktionen.

Emission/nach Produkten

Alle chemisch angetriebenen Wärmemotoren emittieren Abgase. Die saubersten Motoren geben nur Wasser aus. Strikt Null-Emission Im Allgemeinen bedeutet Null Emissionen außer Wasser und Wasserdampf. Nur Wärmemotoren, die reinen Wasserstoff (Brennstoff) und reinem Sauerstoff (Oxidationsmittel) verkleinern, erreichen durch eine strenge Definition (in der Praxis, eine Art Raketenmotor) Null-Emission. Wenn Wasserstoff in Kombination mit Luft (alle Airprobe Motoren) verbrannt wird, tritt eine Nebenreaktion zwischen atmosphärischem Sauerstoff und Atmosphärisch auf Stickstoff- was zu kleinen Emissionen von führt NEIN_x, was auch in kleinen Mengen nachteilig ist. Wenn ein Kohlenwasserstoff (wie zum Beispiel Alkohol oder Benzin) als Kraftstoff verbrannt, große Mengen von CO₂ sind emittiert, ein starkes Treibhausgase. Wasserstoff und Sauerstoff aus Luft können durch a in Wasser reagiert werden Brennstoffzelle ohne Seitenproduktion von NEIN_x, aber das ist ein elektrochemisch Motor kein Wärmemotor.

Terminologie

Das Wort Motor kommt von Altes Französisch engin, von dem Latein ingenium–Die Wurzel des Wortes ingenious. Vorindustrielle Kriegswaffen wie z. Katapulte, Trebuchets und Rampe Rams, wurden genannt Belagerungsmotorenund Wissen darüber, wie sie sie konstruieren können, wurde oft als militärisches Geheimnis behandelt. Das Wort Gin, wie in Baumwollgin, ist kurz für Motor. Die meisten mechanischen Geräte, die während der erfunden wurden Industrielle Revolution wurden als Motoren beschrieben - die Dampfmaschine war ein bemerkenswertes Beispiel. Die ursprünglichen Dampfmotoren, wie z. B. die von Thomas Savery, waren keine mechanischen Motoren, sondern Pumpen. Auf diese Weise a Feuerwehrauto In seiner ursprünglichen Form befand sich lediglich eine Wasserpumpe, wobei der Motor von Pferden zum Feuer transportiert wurde.^[3]

In der modernen Verwendung der Begriff Motor beschreibt Geräte in der Regel Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren, die Kraftstoff verbrennen oder auf andere Weise Kraftstoff verbrauchen, um durchzuführen mechanische Arbeit durch Ausübung a Drehmoment oder linear Macht (normalerweise in Form von Schub). Geräte, die Wärmeenergie in Bewegung umwandeln Motoren.^[4] Beispiele für Motoren, die ein Drehmoment ausüben Turbowellen. Beispiele für Motoren, die Schub erzeugen Turbofanen und Raketen.

Als der Verbrennungsmotor erfunden wurde, der Begriff Motor- wurde zunächst verwendet, um es von der Dampfmaschine zu unterscheiden - die zu dieser Zeit weit verbreitet war und Lokomotiven und andere Fahrzeuge wie z. Dampfwalzen. Der Begriff Motor- stammt aus dem lateinischen Verb moto was bedeutet, in Bewegung zu setzen oder "Bewegung aufrechtzuerhalten". Somit ist ein Motor ein Gerät, das Bewegung verleiht.

Motor und Motor sind in Standard -Englisch austauschbar.^[5] In einigen technischen Jargonen haben die beiden Wörter unterschiedliche Bedeutungen, in denen Motor ist ein Gerät, das brennt oder auf andere Weise Kraftstoff konsumieren, seine chemische Zusammensetzung verändern und ein Motor ein Gerät von durchführend ist Elektrizität, Luft, oder hydraulisch Druck, der die chemische Zusammensetzung seiner Energiequelle nicht verändert.^[6][7] Jedoch, Raketentechnik Verwendet den Begriff Raketenmotor, obwohl sie Kraftstoff verbrauchen.

Ein Wärmemotor kann auch als als dienen Prime Mover- Eine Komponente, die den Fluss oder den Druckveränderungen von a transformiert Fluid hinein mechanische Energie.^[8] Ein Automobil Angetrieben von einem Verbrennungsmotor kann verschiedene Motoren und Pumpen nutzen, aber letztendlich leiten alle dieser Geräte ihre Leistung vom Motor ab. Eine andere Möglichkeit, dies zu betrachten chemisch Reaktion oder sekundär aus der Wirkung einer solchen Kraft auf andere Substanzen wie Luft, Wasser oder Dampf).^[9]

Geschichte

Antike

Einfache Maschinen, so wie die Verein und Ruder (Beispiele für die Hebel), sind prähistorisch. Komplexere Motoren verwenden menschliche Kraft, Tierkraft, Wasserkraft, Windkraft und sogar Dampfkraft stammen aus der Antike. Die menschliche Macht wurde durch die Verwendung einfacher Motoren wie der fokussiert Capstan, Ankerwinde oder Laufband, und mit Seile, Riemenscheiben, und Block und Tackle Arrangements; Diese Kraft wurde normalerweise mit den Kräften übertragen multipliziert und die Geschwindigkeit reduziert. Diese wurden in verwendet Krane und an Bord Schiffe in Altes Griechenlandsowie in Minen, Wasserpumpen und Belagerungsmotoren in Antikes Rom. Die Autoren dieser Zeit, einschließlich Vitruv, Frontinus und Plinius der ÄltesteBehandeln Sie diese Motoren als alltäglich, sodass ihre Erfindung älterer sein kann. Bis zum 1. Jahrhundert n. Chr., das Vieh und Pferde wurden in verwendet Mühlen, Antriebsmaschinen ähnlich denen, die von Menschen in früheren Zeiten angetrieben wurden.

Entsprechend StraboIn Kaberia von der wurde eine wasserbetriebene Mühle gebaut Königreich der Mithridates Im 1. Jahrhundert v. Chr. Gebrauch von Wasserräder in Mühlen verbreiten sich im gesamten Römisches Reich in den nächsten Jahrhunderten. Einige waren ziemlich komplex mit Aquädukte, Dämme, und Schlitten das Wasser zu warten und zu kanalisieren, zusammen mit Systemen von Getriebe, oder Zahnräder aus Holz und Metall, um die Drehzahl zu regulieren. Anspruchsvollere kleine Geräte wie die Antikythera -Mechanismus verwendete komplexe Züge von Zahnrad und Zifferblättern, um als Kalender zu fungieren oder astronomische Ereignisse vorherzusagen. In einem Gedicht von Ausonius Im 4. Jahrhundert n. Chr. erwähnt er eine Steinschneide, die mit Wasser angetrieben wird. Held von Alexandria wird vielen solchen gutgeschrieben Wind und Dampf Angetriebene Maschinen im 1. Jahrhundert n. Chr., einschließlich der Aeolipile und die VerkaufsautomatOft waren diese Maschinen mit Anbetung verbunden, wie z. B. animierte Altäre und automatisierte Tempeltüren.

Mittelalterlich

Mittelalterliche muslimische Ingenieure beschäftigt Getriebe in Mühlen- und Wasseraufnahmemaschinen und verwendet Dämme Als Quelle der Wasserkraft, um Wassermühlen und Wasserabbildung zusätzliche Leistung zu gewährleisten.^[10] In dem Mittelalterliche islamische Welt, solche Fortschritte machten es möglich, mechanisieren viele industrielle Aufgaben, die zuvor von durchgeführt wurden von Handarbeit.

Im Jahr 1206, Al-Jazari beschäftigt a Kurbel-Conrod System für zwei seiner Wasseraufnahmemaschinen. Ein rudimentäres Dampfturbine Das Gerät wurde von beschrieben von Taqi al-Din^[11] im Jahr 1551 und von Giovanni Branca^[12] 1629.^[13]

Im 13. Jahrhundert das Feststoff Raketenmotor wurde in China erfunden. Angetrieben von Gunpowder war diese einfachste Form des Verbrennungsmotors nicht in der Lage, anhaltende Macht zu liefern, war jedoch nützlich, um Waffen mit hohen Geschwindigkeiten gegenüber Feinden im Kampf und für für die Förderung zu treiben Feuerwerk. Nach der Erfindung breitete sich diese Innovation in ganz Europa aus.

Industrielle Revolution

Boulton & Watt Motor von 1788

Das Watt -Dampfmaschine war die erste Art von Dampfmaschine, die Dampf bei einem Druck direkt darüber verwendet hat atmosphärisch Um den Kolben zu fahren, half ein teilweise Vakuum. Verbesserung des Designs der 1712 Newcomen -DampfmaschineDie Watt -Dampfmaschine, die von 1763 bis 1775 sporadisch entwickelt wurde, war ein großer Schritt bei der Entwicklung der Dampfmaschine. Eine dramatische Zunahme von anbieten Kraftstoffeffizienz, James WattDas Design wurde zum Synonym für Dampfmaschinen, was nicht zuletzt auf seinen Geschäftspartner zurückzuführen ist. Matthew Boulton. Es ermöglichte eine schnelle Entwicklung effizienter semi-automatischer Fabriken in einem bisher unvorstellbaren Maßstab an Orten, an denen Wasserkraft nicht verfügbar war. Spätere Entwicklung führte zu Dampflokomotiven und große Ausdehnung von Eisenbahntransport.

Wie für die Verbrennung Kolbenmotoren, diese wurden 1807 in Frankreich von getestet de rivaz und unabhängig von der Niépce Brüder. Sie wurden theoretisch von fortgeschritten von Carnot 1824. 1853–57 Eugenio Barsanti und Felice Matteucci Erfunden und patentierte einen Motor mit dem Freikolbenprinzip, der möglicherweise der erste 4-Zyklus-Motor war.^[14]

Die Erfindung eines Verbrennungsmotor Das später kommerziell erfolgreich wurde im Jahr 1860 von erstellt Etienne Lenoir.^[15]

1877 die Otto -Zyklus war in der Lage, eine weitaus höhere zu geben Power -zu -Gewicht -Verhältnis als Dampfmaschinen und arbeitete für viele Transportanwendungen wie Autos und Flugzeuge viel besser.

Ein V6 Verbrennungsmotor von einem Mercedes Benz

Automobile

Das erste kommerziell erfolgreiche Auto, das von erstellt wurde von Karl Benz, hinzugefügt dem Interesse an leichten und mächtigen Motoren. Der leichte Benzin-Verbrennungsmotor, der in einem Vier-Takt-Otto-Zyklus betrieben wird, war für leichte Automobile am erfolgreichsten, während die effizienteren Fahrzeuge am erfolgreichsten sind Dieselmotor wird für LKW und Busse verwendet. In den letzten Jahren sind Turbo Dieselmotoren jedoch auch für ziemlich kleine Autos immer beliebter geworden, insbesondere außerhalb der USA.

Horizontal gegen Kolben

1896 wurde Karl Benz ein Patent für sein Entwurf des ersten Motors mit horizontal entgegengesetzten Kolben gewährt. Sein Design schuf einen Motor, in dem sich die entsprechenden Kolben in horizontalen Zylindern bewegen und gleichzeitig das oberste tote Zentrum erreichen und sich so automatisch in Bezug auf ihren individuellen Schwung ausbalancieren. Motoren dieses Designs werden aufgrund ihrer Form und ihres niedrigeren Profils oft als flache Motoren bezeichnet. Sie wurden in der verwendet Volkswagen Käfer, das Citroën 2CV, einige Porsche und Subaru -Autos, viele BMW und Honda Motorräderund Propeller Flugzeugmotoren.

Förderung

Der Fortbestand der Verwendung des Verbrennungsmotors für Automobile ist teilweise auf die Verbesserung der Motorsteuerungssysteme zurückzuführen (an Bordcomputern, die Motormanagementprozesse bereitstellen und die elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung). Die Zwangsluftinduktion durch Turbo -Ladung und Aufladung hat die Leistungsausgaben und die Motorwirksamkeit erhöht. Ähnliche Veränderungen wurden auf kleinere Dieselmotoren angewendet, was ihnen fast die gleichen Leistungsmerkmale wie Benzinmotoren verleiht. Dies zeigt sich insbesondere mit der Beliebtheit kleinerer von Dieselmotoren in Europa angetriebener Autos. Größere Dieselmotoren werden immer noch häufig in Lastwagen und schweren Maschinen verwendet, obwohl in den meisten Fabriken eine spezielle Bearbeitung nicht verfügbar ist. Dieselmotoren produzieren niedriger Kohlenwasserstoff und co₂ Emissionen, aber größer Partikel und NEIN_x Verschmutzung als Benzinmotoren.^[16] Dieselmotoren sind ebenfalls 40% sparsamer als vergleichbare Benzinmotoren.^[16]

Zunehmende Leistung

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts trat ein Trend zur zunehmenden Motorleistung auf, insbesondere in den US -Modellen.^{[Klarstellung erforderlich]} Designänderungen umfassten alle bekannten Methoden zur Erhöhung der Motorkapazität, einschließlich des Erhöhen des Drucks in den Zylindern zur Verbesserung der Effizienz, der Erhöhung der Größe des Motors und der Erhöhung der Rate, mit der der Motor funktioniert. Die höheren Kräfte und Drücke, die durch diese Änderungen erzeugt wurden, verursachten Motorschwingungs- und Größenprobleme, die zu steiferen, kompakteren Motoren mit V und entgegengesetzten Zylinderlayouts führten, die längere Geradeanordnungen ersetzen.

Verbrennungseffizienz

Die optimale Verbrennungseffizienz in Personenfahrzeugen wird mit einer Kühlmitteltemperatur von etwa 110 ° C (230 ° F) erreicht.^[17]

Motorkonfiguration

Frühere Entwicklung der Automobilmotors erzeugte eine viel größere Auswahl an Motoren als heute gemeinsam. Die Motoren lagen zwischen 1- und 16 Zylinderkonstruktionen mit entsprechenden Unterschieden in der Gesamtgröße, des Gewichts, Gewicht, Hubraumund Zylinder Bohrungen. In einem Großteil der Modelle wurden vier Zylinder und Leistungsbewertungen von 19 bis 120 PS (14 bis 90 kW) befolgt. Es wurden mehrere Zwei-Zylinder-Zwei-Takt-Zyklus-Modelle gebaut, während die meisten Motoren gerade oder Inline-Zylinder hatten. Es gab mehrere V-Typ-Modelle, die sich auch horizontal gegen die Zwei- und Vierzylinder-machen. Überkopf Nockenwellen wurden häufig eingesetzt. Die kleineren Motoren waren üblicherweise klimuliert und befinden sich hinten des Fahrzeugs; Die Kompressionsverhältnisse waren relativ niedrig. In den 1970er und 1980er Jahren wurde ein verstärktes Interesse an verbessertem Interesse verzeichnet Kraftstoffverbrauch, was eine Rückkehr zu kleineren V-6- und Vierzylinder-Layouts verursachte, wobei bis zu fünf Ventile pro Zylinder zur Verbesserung der Effizienz verbessert wurden. Das Bugatti Veyron 16.4 arbeitet mit a W16 Motor, was bedeutet, dass zwei V8 Zylinderlayouts werden nebeneinander positioniert, um die W -Form zu erstellen, die dieselbe Kurbelwelle teilen.

Der größte interne Verbrennungsmotor, das jemals gebaut wurde, ist die Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, ein 14-Zylinder-2-Takt-Dieselmotor, der die Stromversorgung des Turboselmotors entwickelt hat Emma Mærsk, das größte Containerschiff der Welt, als er im Jahr 2006 auf den Markt gebracht wurde. Dieser Motor hat eine Masse von 2.300 Tonnen, und beim Laufen bei 102 U / min (1,7 Hz) produziert über 80 MW und kann bis zu 250 Tonnen Kraftstoff pro Tag verwenden.

Typen

Ein Motor kann gemäß zwei Kriterien in eine Kategorie gebracht werden: die Energieform, die er akzeptiert, um Bewegung zu erstellen, und die Art der Bewegung, die er ausgibt.

Wärmemotor

Verbrennungsmotor

Verbrennungsmotoren sind Wärmemotoren Angetrieben von der Hitze von a Verbrennung Prozess.

Verbrennungsmotor

Ein Drei-Pferdestärke-Verbrennungsmotor, der mit Kohlegas lief

Das Verbrennungsmotor ist ein Motor, in dem die Verbrennung eines Kraftstoffs (im Allgemeinen, fossiler Brennstoff) tritt mit einem Oxidationsmittel (normalerweise Luft) in a auf Brennkammer. In einem internen Verbrennungsmotor die Expansion des Hochs Temperatur und hoch Druck Gase, die durch die Verbrennung hergestellt werden, gilt direkt Macht zu Komponenten des Motors, wie dem Kolben oder Turbinenschaufeln oder ein Düseund durch das Bewegen über die Entfernung erzeugt mechanische Arbeit.^{[18][19][20][21]}

Externer Verbrennungsmotor

Ein externer Verbrennungsmotor (EC -Motor) ist a Wärmemotor wo ein internes Arbeiten Fluid wird durch Verbrennung einer externen Quelle durch die Motorwand oder a erhitzt Wärmetauscher. Das Fluid dann durch Erweiterung und Handeln auf die Mechanismus des Motors erzeugt Bewegung und nutzbar Arbeit.^[22] Die Flüssigkeit wird dann abgekühlt, komprimiert und wiederverwendet (geschlossener Zyklus) oder (weniger häufig) abgeladen und kühl flüssig gezogen (Luftmotor mit offenem Zyklus).

"Verbrennung" bezieht sich auf Verbrennung Kraftstoff mit einem Oxidationsmittel, um die Wärme zu liefern. Motoren ähnlicher (oder sogar identischer) Konfiguration und Betriebsbetrieb können eine Wärmeversorgung aus anderen Quellen wie nuklearen, solaren, geothermischen oder exothermen Reaktionen verwenden, die keine Verbrennung betreffen. werden aber nicht streng als externe Verbrennungsmotoren klassifiziert, sondern als externe Wärmemotoren.

Die Arbeitsflüssigkeit kann wie in a ein Gas sein Stirlingmotor, oder Dampf wie in einem Dampfmotor oder einer organischen Flüssigkeit wie N-Pentan in einem Organischer Rankin -Zyklus. Die Flüssigkeit kann von jeder Zusammensetzung sein; Gas ist bei weitem am häufigsten, obwohl selbst einphasig Flüssigkeit wird manchmal verwendet. Im Falle des Dampfmotors ändert sich die Flüssigkeit Phasen zwischen Flüssigkeit und Gas.

Air-atmende Verbrennungsmotoren

Air-atmende Verbrennungsmotoren sind Verbrennungsmotoren, die die verwenden Sauerstoff in atmosphärischer Luft zu Oxidise ('brennen') den Kraftstoff, anstatt eine zu tragen Oxidatorwie in a Rakete. Theoretisch sollte dies zu einem besseren führen spezifischer Impuls als für Raketenmotoren.

Ein kontinuierlicher Luftstrom fließt durch den Luftatmungsmotor. Diese Luft wird komprimiert, mit Kraftstoff gemischt, entzündet und ausgewiesen wie die Abgas. Im ReaktionsmotorenDer Großteil der Verbrennungsenergie (Wärme) verlässt den Motor als Abgas, der direkt Schub liefert.

Beispiele

Typische Luftatmotoren umfassen:

• Hubkolbenmotor
• Dampfmaschine
• Gasturbine
• Airding Jet Motor
• Turbo-Propeller-Motor
• Impuls -Detonationsmotor
• Pulsjet
• Ramjet
• Scramjet
• Flüssigluftzyklusmotor/Reaktionsmotoren Säbel.

Auswirkungen auf die Umwelt

Der Betrieb von Motoren wirkt sich in der Regel negativ auf Luftqualität und Ambient Schallpegel. Die Verschmutzungsfunktionen von Automobilleistungssystemen lag zunehmend auf die Verschmutzungsfunktionen. Dies hat ein neues Interesse an alternativen Leistungsquellen und Verfeinerungen des internen Verbrennungsmotors geweckt. Obwohl einige batteriebetriebene Elektrofahrzeuge mit begrenzter Produktion aufgetreten sind, haben sie aufgrund von Kosten und Betriebsmerkmalen nicht wettbewerbsfähig. Im 21. Jahrhundert hat der Dieselmotor bei Automobilbesitzern immer beliebter. Der Benzinmotor und der Dieselmotor mit ihren neuen Emissionskontrollgeräten zur Verbesserung der Emissionsleistung wurden jedoch noch nicht wesentlich in Frage gestellt. Eine Reihe von Herstellern hat Hybridmotoren eingeführt, bei denen hauptsächlich ein kleiner Benzinmotor in Verbindung mit einem Elektromotor und mit einer großen Batteriebank, die aufgrund ihres Umgebungsbewusstseins zu einer beliebten Option werden.

Luftqualität

Abgas Aus einer Funkenzündung besteht aus Folgendes: Stickstoff- 70 bis 75% (nach Volumen), Wasserdampf 10 bis 12%, Kohlendioxid 10 bis 13,5%, Wasserstoff 0,5 bis 2%, Sauerstoff 0,2 bis 2%, Kohlenmonoxid: 0,1 bis 6%, unverbrannt Kohlenwasserstoffe und teilweise Oxidation Produkte (z. Aldehyde) 0,5 bis 1%, Stickstoffmonoxid 0,01 bis 0,4%, Lachgas <100 ppm, Schwefeldioxid 15 bis 60 ppm, Spuren anderer Verbindungen wie Brennstoffzusatzstoffe und Schmiermittel, auch Halogen- und Metallverbindungen sowie andere Partikel.^[23] Kohlenmonoxid ist sehr giftig und kann verursachen KohlenmonoxidvergiftungEs ist daher wichtig, einen Aufbau des Gases in einem engen Raum zu vermeiden. Katalysatoren kann giftige Emissionen reduzieren, sie aber nicht beseitigen. Auch die resultierenden Treibhausgasemissionen hauptsächlich Kohlendioxid, von der weit verbreiteten Verwendung von Motoren in der modernen Industrieländerin trägt zum globalen Beitrag bei Treibhauseffekt - ein Hauptanliegen bezüglich Erderwärmung.

Nicht kombustierende Hitzemotoren

Einige Motoren verwandeln Wärme aus nichtkombustiven Prozessen in mechanische Arbeit, beispielsweise ein Kernkraftwerk nutzt die Wärme aus der Kernreaktion, um Dampf zu produzieren und einen Dampfmotor zu fahren, oder eine Gasturbine in einem Raketenmotor kann durch Zersetzung angetrieben werden Wasserstoffperoxid. Abgesehen von der unterschiedlichen Energiequelle wird der Motor oft ähnlich wie ein interner oder externer Verbrennungsmotor entwickelt.

Eine andere Gruppe von nichtkombustiven Motoren umfasst Thermoakustische Hitzemotoren (Manchmal als "TA-Motoren" bezeichnet)), bei denen es sich um thermoakustische Geräte handelt, die Schallwellen mit hoher Amplitude verwenden, um Wärme von einem Ort zum anderen zu pumpen, oder umgekehrt einen Wärmeunterschied verwenden, um Schallwellen mit hoher Amplitude zu induzieren. Im Allgemeinen können thermoakustische Motoren in stehende Wellen- und Wellengeräte unterteilt werden.^[24]

Stirling -Motoren Kann eine andere Form des nicht kämpferischen Wärmemotors sein. Sie verwenden den thermodynamischen Stirling -Zyklus, um Wärme in Arbeit umzuwandeln. Ein Beispiel ist der Alpha -Stirling -Motor, bei dem Gas über a fließt Recuperator, zwischen einem heißen Zylinder und einem kalten Zylinder, die an die Hälfte von Kolben von 90 ° aus der Phase gebunden sind. Das Gas erhält Wärme am heißen Zylinder und dehnt sich aus, wobei der Kolben fährt, der das dreht Kurbelwelle. Nach dem Ausdehnen und Durchfließen des Rekuperators lehnt das Gas Wärme am kalten Zylinder ab, und der darauf folgende Druckabfall führt zu seiner Kompression durch den anderen (Verschiebungs-) Kolben, der ihn wieder zum heißen Zylinder zwingt.^[25]

Nicht thermischem chemisch angetriebener Motor

Nichtthermische Motoren werden normalerweise durch eine chemische Reaktion angetrieben, sind jedoch keine Wärmemotoren. Beispiele beinhalten:

• Molekularmotor - Motoren in Lebewesen gefunden
• Synthetischer Molekularmotor.

Elektromotor

Ein Elektromotor Verwendet elektrische Energie produzieren mechanische Energie, normalerweise durch die Interaktion von Magnetfelder und Aktuelle Leiter. Der umgekehrte Prozess, der elektrische Energie aus mechanischer Energie erzeugt, wird durch a erreicht Generator oder Dynamo. Traktionsmotoren Bei Fahrzeugen werden häufig beide Aufgaben ausgeführt. Elektromotoren können als Generatoren ausgeführt werden und umgekehrt, obwohl dies nicht immer praktisch ist. Elektromotoren sind allgegenwärtig und finden in Anwendungen so vielfältig wie Industrieventilatoren, Gebläse und Pumpen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge, und Laufwerke. Sie können mit Gleichstrom betrieben werden (zum Beispiel a Batterie angetriebener tragbares Gerät oder Kraftfahrzeug) oder durch Wechselstrom aus einem zentralen elektrischen Verteilungsgitter. Die kleinsten Motoren finden sich in elektrischen Armbanduhren. Mittelgroße Motoren von hoch standardisierten Abmessungen und Eigenschaften bieten eine bequeme mechanische Leistung für industrielle Verwendungen. Die größten Elektromotoren werden für den Antrieb großer Schiffe und für Zwecke wie Pipeline -Kompressoren verwendet, mit Bewertungen in Tausenden von Kilowatt. Elektromotoren können durch die Quelle der Stromstrom, durch ihre interne Konstruktion und ihre Anwendung klassifiziert werden.

Elektromotor

Das physikalische Prinzip der Produktion von mechanischer Kraft durch die Wechselwirkungen eines elektrischen Stroms und eines Magnetfeldes wurde bereits 1821 bekannt. Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden Elektromotoren mit zunehmender Effizienz errichtet, aber die kommerzielle Ausbeutung von Elektromotoren in großem Maßstab erforderte effizient elektrische Generatoren und elektrische Verteilungsnetzwerke.

Um die Elektrik zu reduzieren Energieverbrauch von Motoren und ihren damit verbundenen CO ² FußabdruckVerschiedene Aufsichtsbehörden in vielen Ländern haben Gesetze eingeführt und eingeführt, um die Herstellung und Verwendung höherer Effizienz -Elektromotoren zu fördern. Ein gut gestalteter Motor kann über 90% seiner Eingangsenergie jahrzehntelang in nützliche Leistung umwandeln.^[26] Wenn die Effizienz eines Motors sogar um ein paar Prozentpunkte erhöht wird, ist die Einsparungen in Kilowatt Stunden (und daher in Kosten) sind enorm. Die elektrische Energieeffizienz einer typischen Industrie Induktionsmotor kann verbessert werden durch: 1) Reduzierung der elektrischen Verluste in der Stator Wicklungen (z. B. durch Erhöhen des Querschnittsbereichs der Dirigent, Verbesserung der Wicklung Technik und Verwendung von Materialien mit höher elektrische Leitfähigkeiten, wie zum Beispiel Kupfer), 2) Reduzierung der elektrischen Verluste in der Rotor Spule oder Guss (z. B. durch Verwendung von Materialien mit höheren elektrischen Leitfähigkeiten wie Kupfer) 3) Reduzierung der magnetischen Verluste unter Verwendung von Magnethöhe mit besserer Qualität Stahl, 4) Verbesserung der Aerodynamik von Motoren zur Reduzierung der mechanischen Windzeitverluste, 5) Verbesserung Lager reduzieren Reibungsverlusteund 6) Minimierung der Fertigung Toleranzen. Weitere Diskussionen zu diesem Thema finden Sie unter Premium -Effizienz.))

Vereinbarungs, elektrischer Motor bezieht sich auf eine Eisenbahn elektrische Lokomotiveeher als ein Elektromotor.

Physisch angetriebener Motor

Einige Motoren werden durch potenzielle oder kinetische Energie angetrieben, zum Beispiel einige andere Nennenswerte, Schwerkraftebene und Seilbahnförderer Habe die Energie aus sich bewegender Wasser oder Steinen genutzt, und einige Uhren haben ein Gewicht, das unter Schwerkraft fällt. Andere Formen potentieller Energie umfassen Druckgase (wie z. Pneumatische Motoren), Quellen (Uhrwerkmotoren) und Elastische Bänder.

Historisch Militär- Belagerungsmotoren groß eingeschlossen Katapulte, Trebuchets, und (in gewissem Maße) Rampe Rams wurden durch potenzielle Energie angetrieben.

Pneumatikmotor

A Pneumatikmotor ist eine Maschine, die potentielle Energie in Form von umwandelt Pressluft hinein mechanische Arbeit. Pneumatische Motoren wandeln die Druckluft im Allgemeinen durch lineare oder rotierende Bewegung in mechanische Arbeit um. Die lineare Bewegung kann entweder von einem Zwerchfell oder eines Kolbenantriebs stammen, während die Drehbewegung entweder durch einen Luftmotor vom Typ Schaufel oder einen Kolbenluftmotor geliefert wird. Pneumatische Motoren haben in der Handwerkzeugbranche weit verbreitete Erfolge gefunden, und es werden kontinuierliche Versuche unternommen, ihre Nutzung auf die Transportbranche auszudehnen. Pneumatische Motoren müssen jedoch Effizienzmängel überwinden, bevor sie in der Transportbranche als praktikable Option angesehen werden.

Hydraulischer Motor

A hydraulischer Motor leitet seine Macht von a ab Druck- Flüssigkeit. Diese Art von Motor wird verwendet, um schwere Lasten und Antriebsmaschinen zu bewegen.^[27]

Hybrid

Einige motorische Einheiten können mehrere Energiequellen haben. Zum Beispiel a Plug-in Hybrid-ElektrofahrzeugDer Elektromotor kann Strom entweder aus einer Batterie oder aus fossilen Brennstoffen über einen Verbrennungsmotor und einen Generator beziehen.

Leistung

Das Folgende wird bei der Bewertung der Leistung eines Motors verwendet.

Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit bezieht sich auf die Drehung der Kurbelwelle in Kolbenmotoren und die Geschwindigkeit von Kompressor-/Turbinenrotoren und Elektromotorrotoren. Es wird gemessen in Revolutionen pro Minute (Drehzahl).

Schub

Schub Ist die auf einem Flugzeugmotor oder seinem Propeller ausgestrahlte Kraft, nachdem sie die durch sie gelöste Luft beschleunigt hat.

Drehmoment

Drehmoment ist ein Wendemoment auf einem Schaft und wird berechnet, indem die Kraft multipliziert wird, was den Moment durch den Abstand vom Schaft verursacht.

Leistung

Leistung Ist das Maß dafür, wie schnell die Arbeit geleistet wird.

Effizienz

Effizienz ist ein Maß dafür, wie viel Kraftstoff bei der Erzeugung von Strom verschwendet wird.

Schallpegel

Fahrzeuggeräusche erfolgt überwiegend vom Motor bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und von Reifen und der Luft, die mit höheren Geschwindigkeiten am Fahrzeug vorbei fließt.^[28] Elektromotoren sind ruhiger als Innenmotoren. Thrust-produzierende Motoren wie Turbofane, Turbojets und Raketen geben die größte Menge an Geräusch aus, da ihre Schubproduzenten mit hoher Geschwindigkeitsabgasströme mit der umgebenden stationären Luft interagieren. Die Rauschunterdrückungstechnologie umfasst die Aufnahme- und Abgasanlage Schalldämpfer (Schalldämpfer) auf Benzin- und Dieselmotoren und Rauschdämpfung in Turbofaneinlässen.

Motoren durch Verwendung

Besonders bemerkenswerte Arten von Motoren umfassen:

Siehe auch

Verweise

Zitate

Quellen

Externe Links

• US -Patent 194.047
• Detaillierte Motoranimationen
• Arbeiten 4-Takt-Engine-Animation
• Animierte Illustrationen verschiedener Motoren
• 5 Möglichkeiten zur Neugestaltung des Verbrennungsmotors
• Artikel über kleine SI -Motoren.
• Artikel über kompakte Dieselmotoren.
• Detaillierte Motorklassifizierung