Inline-motor: typer, enhet, fördelar och nackdelar

2024 Författare: Erin Ralphs | [email protected]. Senast ändrad: 2024-02-19 18:34

Inline förbränningsmotor är en av de enklaste motorerna. Dessa enheter kallas sådana eftersom cylindrarna är ordnade i en rad. Kolvar får ena vevaxeln att rotera när motorn är igång. Radmotorn var en av de första som installerades på bilar. De designades och byggdes i början av bilindustrin.

Hur började det hela?

Förfadern till den moderna in-line förbränningsmotorn var en encylindrig motor. Designad och byggd av Etienne Lenoir 1860. Det är allmänt accepterat att det är så, även om det gjordes försök att få patent på denna motor redan innan Lenoir. Men det är just dess utveckling som är så lik som möjligt de konstruktioner som för närvarande är installerade under huven på de flesta budgetseriella personbilar.

Motorn hade bara en cylinder och dess effekt var lika med 1,23 hästkrafter, enorm på den tiden. Som jämförelse har den moderna "Oka" 1111 två cylindrar och dess effekt är från 30 till 53 hästkrafter.

Större och kraftfullare

Lenoirs idé visade sig vara briljant. Många ingenjörer och uppfinnaretillbringade år och ansträngningar för att försöka förbättra motorn så mycket som möjligt (naturligtvis på nivån av den tekniska förmågan som fanns på den tiden). Huvudvikten lades på att öka makten.

I början var uppmärksamheten koncentrerad till en enda cylinder - man försökte öka dess storlek. Sedan verkade det för alla att genom att öka storleken kan du få mer kraft. Och volymökningen var då lättast. Men en cylinder räckte inte. Jag var tvungen att kraftigt utöka resten av detaljerna - vevstake, kolv, block.

Alla dessa motorer visade sig vara väldigt instabila, hade en stor massa. Under driften av en sådan motor var det en enorm skillnad i tid mellan blandningens tändningscykler. Bokstavligen varje detalj i en sådan enhet skramlade och skakade, vilket tvingade ingenjörerna att tänka på en lösning. Och de utrustade systemet med en balanserare.

återvändsväg

Det stod snart klart för alla att forskningen hade hamnat i en återvändsgränd. Lenoir-motorn kunde inte fungera norm alt och korrekt, eftersom förhållandet mellan kraft, vikt och storlek var fruktansvärt. Mycket extra energi krävdes för att öka cylindervolymen igen. Många började betrakta idén om att skapa en motor som en kollaps. Och folk skulle fortfarande åka häst och vagn, om inte för en teknisk lösning.

Designers började inse att det är möjligt att rotera vevaxeln inte bara med en kolv, utan med flera samtidigt. Det enklaste var tillverkningen av en radmotor – de lade till några fler cylindrar.

Världen kunde se den första fyrcylindriga enheten i slutet av 1800-talet. Det är omöjligt att jämföra dess kraft med en modern motor. När det gäller effektivitet var den dock högre än alla dess andra föregångare. Effekten ökades på grund av den ökade arbetsvolymen, det vill säga genom att lägga till cylindrar. Ganska snabbt kunde specialister från olika företag skapa flercylindriga motorer upp till 12-cylindriga monster.

Driftsprincip

Hur fungerar ICE? Förutom att varje motor har olika antal cylindrar, fungerar en radmotor med sex eller fyra cylindrar på samma sätt. Principen är baserad på de traditionella egenskaperna hos alla förbränningsmotorer.

Alla cylindrar i blocket är ordnade i en rad. Vevaxeln, som drivs av kolvar på grund av energin från bränsleförbränning, är den enda för alla delar av cylinder-kolvgruppen. Detsamma gäller cylinderhuvudet. Det är den enda för alla cylindrar. Av alla befintliga radmotorer kan balanserade och obalanserade konstruktioner urskiljas. Vi kommer att överväga båda alternativen nedan.

Balance

Det är viktigt på grund av den komplexa utformningen av vevaxeln. Behovet av balansering beror på antalet cylindrar. Ju fler av dem i en viss ICE, desto större bör balansen vara.

En obalanserad motor kan bara vara den designen, där det inte finns fler än fyra cylindrar. Annars kommer vibrationer att uppstå under drift, vars kraft kommer att kunna förstöra vevaxeln. Även billiga sexcylindriga motorermed en balanserare blir det bättre än dyra inlinefyror utan balansaxlar. Så för att förbättra balansen kan en inline fyrkolvsmotor ibland också kräva installation av ställaxlar.

Motorposition

Traditionella fyrcylindriga enheter är vanligtvis monterade längsgående eller tvärgående under huven på en bil. Men den sexcylindriga enheten kan bara installeras längsgående och inget mer (med undantag för vissa Volvo-modeller och Chevrolet Epica-bilar).

In-line förbränningsmotorn, som har en asymmetrisk design med avseende på vevaxeln, har också funktioner. Ofta är axeln gjord med kompenserande gjutgods - dessa gjutningar måste dämpa den tröghetskraft som uppstår vid driften av kolvsystemet.

Inline-sex idag har redan mindre popularitet - allt beror på betydande bränsleförbrukning och stora övergripande dimensioner. Men trots det långa cylinderblocket är motorn perfekt balanserad.

Fördelar och nackdelar med enheten

Bortsett från några nyanser har förbränningsmotorer i rad samma fördelar och samma nackdelar som de flesta V-motorer och motorer av andra konstruktioner. Den fyrcylindriga motorn är den vanligaste, är den enklaste och mest pålitliga. Massan är relativt lätt, reparationskostnaderna är relativt låga. Den enda nackdelen är avsaknaden av balansaxlar i designen. Detta är den bästa förbränningsmotorn för moderna bilar, även medelklassen. Det finns också radmotorer med liten kapacitet med mindreantalet cylindrar. Som ett exempel, den tvåcylindriga ekonomiska SeAZ Oka 1111.

Sexcylindriga enheter har en perfekt balans och här kompenseras bristen på en "fyra". Men det finns ett pris att betala för balansen. Därför, trots de betydligt bättre egenskaperna jämfört med de "fyra", är dessa förbränningsmotorer med ett radarrangemang av cylindrar i motorn mindre vanliga. Vevaxeln är lång, produktionskostnaden är ganska hög och dimensionerna är relativt stora.

Teknisk gräns

Nu är det inte 1800-talet, men moderna kraftaggregat är fortfarande långt ifrån teknisk perfektion. Och här kommer inte ens moderna turbiner och högoktanigt bränsle att hjälpa. Verkningsgraden hos en förbränningsmotor är cirka 20 %, och all annan energi går åt till friktion, tröghet och detonation. Endast en femtedel av bensin eller diesel går till nyttigt arbete.

Redan utvecklat de grundläggande egenskaperna hos motorer med högsta effektivitet. Samtidigt har förbränningskamrarna och kolvgruppen betydligt mindre volymer och dimensioner. På grund av den kompakta storleken har delarna mindre tröghet - detta minskar sannolikheten för skador på grund av detonation.

De kompakta kolvarnas designegenskaper introducerar vissa begränsningar. Med en hög grad av kompression, på grund av den lilla storleken, reduceras överföringen av kolvtrycket till vevstaken. Om kolvarna har en större diameter är det omöjligt att få ett exakt balanserat arbete på grund av den enorma komplexiteten. Även en modern BMW-motor har dessabrister, även om det utvecklades av tyska ingenjörer.

Slutsats

Tyvärr har motorbyggandet nått sin tekniska gräns. Det är osannolikt att forskare kommer att göra seriösa tekniska upptäckter och uppnå större effektivitet från en förbränningsmotor. Så alla hoppas att elfordonens era kommer.