Benzinmotor

W16 Benzinmotor der Bugatti Chiron

A Benzinmotor (Britisches Englisch und Australisches Englisch) oder Benzinmotor (amerikanisches Englisch und Kanadisches Englisch) ist ein Verbrennungsmotor mit Funkenentzündung, entwickelt, um weiterzulaufen Benzin (Benzin) und ähnlich flüchtig Brennstoffe.

In den meisten Benzinmotoren sind Kraftstoff und Luft normalerweise vor der Kompression vorgemischt (obwohl einige moderne Benzinmotoren jetzt Zylinder verwenden.Direkte Benzininjektion). Die Vormischung wurde früher in a gemacht Vergaser, aber jetzt wird es durch elektronisch gesteuert Kraftstoffeinspritzung, außer in kleinen Motoren, bei denen die Kosten/Komplikation der Elektronik die zusätzliche Motoreffizienz nicht rechtfertigt. Der Prozess unterscheidet sich von a Dieselmotor (auch an Hubkolbenmotor) im Verfahren zum Mischen von Kraftstoff und Luft und bei Verwendung Zündkerzen Um den Verbrennungsprozess zu initiieren. In einem Dieselmotor wird nur Luft komprimiert (und daher erhitzt), und der Kraftstoff wird am Ende der sehr heißen Luft injiziert Kompressionshubund Selbstentzündung. Flüssiggas Motoren und komprimiertes Erdgas Motoren können auch unter die Benzinkategorie fallen.

Geschichte

Hauptartikel: Anamnese des Verbrennungsmotors

Der erste praktische Benzinmotor wurde 1876 in Deutschland von gebaut Nicolaus August Otto,[1] Obwohl es frühere Versuche gab, von Étienne Lenoir, Siegfried Marcus, Julius Hock, und George Brayton.[2]

Kompressionsrate

Hauptartikel: Kompressionsrate

Mit Luft und Kraftstoff in einem geschlossenen Zylinder stellt das Komprimieren der Misch Kompressionszündung Motor. Aufgrund des Unterschieds der Verbrennungsraten zwischen den beiden verschiedenen Kraftstoffen werden Benzinmotoren mit unterschiedlichem Zeitpunkt als Dieselmotoren mechanisch konzipiert das Top Dead Center (TDC) Position. Zündkerzen werden in der Regel statisch oder im Leerlauf bei mindestens 10 Grad Kurbelwellenrotation eingestellt, bevor der Kolben TDC erreicht, jedoch bei viel höheren Werten bei höheren Motordrehzahlen, um die Zeit für die Kraftstoffladung zu ermöglichen, um die Brennstoffladung zu vervollständigen, die auch vor einer wesentlich vollständigen Verbrennung zuvor vorhanden ist Es ist viel Expansion aufgetreten - Gasausdehnung tritt auf, wobei der Kolben im Stromschlag nach unten bewegt wird. Höher Oktan Benzin verbrennt langsamer, daher hat es eine geringere Neigung zum automatischen Anspruch und seine Expansionsrate ist niedriger. Daher können Motoren, die ausschließlich mit hohem Oktanbrennstoff entwickelt wurden, höhere Kompressionsverhältnisse (CRS) erzielen.

Die meisten modernen Automobilmotoren haben im Allgemeinen ein Kompressionsverhältnis von 10,0: 1 bis 13,5: 1. Motoren mit einem Klopfsensor können CR höher als 11,1: 1 haben und nähert sich 14.0: 1 (für Kraftstoff mit hohem Oktan und normalerweise mit Direkte Kraftstoffeinspritzung) und Motoren ohne Klopfsensor haben im Allgemeinen CR von 8,0: 1 bis 10,5: 1.[3][4]

Geschwindigkeit und Effizienz

Benzinmotoren laufen mit höheren Rotationsgeschwindigkeiten als Dieselgeschwindigkeiten, teilweise aufgrund ihrer helleren Kolben, der Verbindungsstäbe und der Kurbelwelle (eine durch niedrigere Komprimierungsverhältnisse ermöglichte Konstruktionsffizienz) und aufgrund von Benzinverbrenner schneller als Diesel.

Da Kolben in Benzinmotoren tendenziell viel kürzere Striche als Kolben in Dieselmotoren haben, dauert es in der Regel weniger Zeit für einen Kolben in einem Benzinmotor, um seinen Schlaganfall zu vervollständigen als ein Kolben in einem Dieselmotor. Die niedrigeren Kompressionsverhältnisse von Benzinmotoren bieten jedoch eine geringere Effizienz als Dieselmotoren.

In der Regel haben die meisten Benzinmotoren ungefähr 20%(Avg.) thermischen Wirkungsgrad, was fast die Hälfte der Dieselmotoren ist. Es wird jedoch berichtet, dass einige neuere Motoren viel effizienter sind (thermische Effizienz von bis zu 38%) als frühere Spark-Anmut-Motoren.[5]

Anwendungen

Aktuell

Benzinmotoren haben viele Anwendungen, darunter:

Historisch

Vor der Verwendung von Dieselmotoren wurde weit verbreitet, Benzinmotoren wurden in verwendet Busse, Lastwagen (Lastwagen) und ein paar Eisenbahn Lokomotiven. Beispiele:

Entwurf

Arbeitszyklen

Benzinmotor mit vier Takten

Benzinmotoren können im Vier-Takt-Zyklus oder im Zweitakt-Zyklus laufen.

Zylinderanordnung

Gemeinsame Zylinderanordnungen sind 1 bis 6 Zylinder in der Reihe oder von 2 bis 12 Zylinder in V-Formation. Flache Motoren - wie ein V -Design abgeflacht - sind in kleinen Flugzeugen und Motorrädern üblich und waren ein Markenzeichen von Volkswagen Automobile in die 1990er Jahre. Wohnung 6s werden immer noch in vielen modernen verwendet Porsches, ebenso gut wie Subarus. Viele flache Motoren sind luftgekühlt. Weniger häufig, aber bemerkenswert in Fahrzeugen, die für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind, ist die W -Formation, ähnlich wie 2 -V -Motoren nebeneinander. Alternativen umfassen Rotation und Radialmotoren Letztere haben typischerweise 7 oder 9 Zylinder in einem einzelnen Ring oder 10 oder 14 Zylinder in zwei Ringen.

Kühlung

Benzinmotoren können sein luftgekühltmit Flossen (um die Oberfläche auf den Zylindern zu erhöhen und Zylinderkopf); oder flüssiggekühlt von a Regenjacke und Kühler. Das Kühlmittel war früher Wasser, ist aber jetzt normalerweise eine Mischung aus Wasser und entweder Ethylenglykol oder Propylenglykol. Diese Gemische haben niedrigere Gefrierpunkte und höhere Siedepunkte als reines Wasser und verhindern auch Korrosion, wobei moderne Frostschutzmittel auch Schmiermittel und andere Zusatzstoffe zum Schutz enthalten Wasserpumpe Siegel und Lager. Das Kühlsystem wird normalerweise leicht unter Druck gesetzt, um das weiter zu erhöhen Siedepunkt des Kühlmittels.

Zündung

Hauptartikel: Zündanlage

Benzinmotoren verwenden Funkenentzündung und Hochspannung Strom für den Funken kann von a bereitgestellt werden Magneto oder an Zündspule. In modernen Automotoren die Zündzeitpunkt wird von einer elektronischen verwaltet Motorsteuergerät.

Leistungsmessung

Die häufigste Art der Motorbewertung ist das, was als Bremsleistung bezeichnet wird. gemessen Bei der Schwungradund gegeben in metrische Leistung oder Kilowatt (metrisch) oder in Pferdestärke (Imperial/USA. Üblich). Dies ist die tatsächliche mechanische Ausgabe des Motors in einer verwendbaren und vollständigen Form. Der Begriff "Bremse" ergibt sich aus der Verwendung einer Bremse in a Dynamometer Testen Sie, um den Motor zu laden. Für die Genauigkeit ist es wichtig zu verstehen, was unter nutzbar und vollständig gemeint ist. Zum Beispiel für einen Automotor, abgesehen von Reibung und Thermodynamische Verluste Im Inneren des Motors wird die Leistung von dem absorbiert Wasserpumpe, Lichtmaschine und Kühlerlüfter, wodurch die am Schwungrad verfügbare Leistung reduziert wird, um das Auto mitzuteilen. Kraft wird auch von der absorbiert Servolenkungspumpe und Kompressor des Klimaanlagens (falls angepasst), diese werden jedoch nicht während eines Leistungsausgangstests oder einer Berechnung installiert. Die Leistungsleistung variiert geringfügig je nach Energiewert des Kraftstoffs, der Umgebungslufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit und der Höhe. Daher gibt es in den USA und in Europa vereinbarte Standards für den Treibstoff, und Motoren werden bewertet 25 ° C (Europa) und 64 ° F. (VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA)[6] auf Meereshöhe, 50% Luftfeuchtigkeit. Meeresmotoren haben, wie geliefert, normalerweise keine Kühler Fan und oft nein Generator. In solchen Fällen erlaubt die zitierte Leistungsbewertung keine Verluste im Kühlerventilator und der Lichtmaschine. Das Society of Automotive Engineers (SAE) in den USA und die Internationale Standardisierungsorganisation (ISO) Veröffentlichen Sie in Europa Standards zu genauen Verfahren und wie Korrekturen für nicht standardmäßige Bedingungen wie die Höhe über dem Meeresspiegel angewendet werden.

Autoester sind am besten mit dem vertraut Chassis -Dynamometer oder "Rolling Road" in vielen Workshops installiert. Dies misst Antriebsradbremse, was im Allgemeinen ist 15-20% Weniger als die Bremsleistung an der Kurbelwelle oder eines Schwungrads eines Motordynamometers.[7]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ CA 6479  "Gasmotor"
  2. ^ "Wer hat das Auto erfunden?".
  3. ^ "Energieeffizienz von Fahrzeugen". www.hk-phy.org. Abgerufen 2017-10-07.
  4. ^ "Direkte Kraftstoffeinspritzung - was es ist und wie es funktioniert". Denke. Abgerufen 2017-10-07.
  5. ^ "Toyota -Benzinmotor erreicht thermische Effizienz von 38 Prozent". Grüne Autoberichte. Abgerufen 2017-10-07.
  6. ^ "Vorschriften und Standards". EPA. EPA. Abgerufen 11. April 2016.
  7. ^ Archiviert bei Ghostarchive und die Wayback -Maschine: "Lamborghini Urraco P250 auf Dyno". Youtube.