Cum funcționează motorul mașinii și ce este motorul cu combustie internă

Mulți dintre noi conducem un autoturism, dar nu știm prea multe lucruri despre cum funcționează motorul mașinii.

Acest articol vă va explica, simplu și pe scurt, cum funcționează motorul mașinii. Vom vorbi despre motorul cu combustie internă.

Un motor cu combustie internă este un motor termic (adică unul ce transformă căldura în lucru mecanic).

Într-un motor cu combustie internă are loc arderea unui combustibil împreună cu un agent oxidant (acesta din urmă este, de regulă, aer). Arderea are loc într-o cameră de combustie.

Motoarele cu combustie internă folosesc de obicei benzină sau motorină, însă pot folosi și gaz metan, propan, etanol sau biodiesel, potrivit unui articol explicativ al Departamentului de Energie din Statele Unite.

Cum funcționează motorul mașinii – motorul cu combustie internă

Combustia este procesul chimic prin care este eliberată energie prin arderea unui amestec de combustibil și aer. Într-un motor cu combustie internă, aprinderea și arderea combustibilului au loc în interiorul motorului. Apoi, motorul transformă o parte din energia rezultată din combustie în lucru mecanic.

Motorul este alcătuit mai mulți cilindri ficși și pistoane care se mișcă în interiorul lor.

Pe scurt, un motor funcționează în felul următor: 1. Gazele rezultate din combustie împing pistoanele, care la rândul lor învârt vilbrochenul (numit și arbore cotit); 2. Mișcarea de rotație a vilbrochenului este transmisă apoi la roțile vehicului, iar mașina se deplasează.

Haideți să înțelegem mai în detaliu cum funcționează motorul mașinii.

Într-un motor cu combustie internă, gazele rezultate din arderea combustibilului, aflate la temperatură și la presiune mare, aplică o forță directă asupra unor componente ale motorului. De regulă, forța este aplicată asupra unor pistoane. Forța aplicată mișcă pistoanele, transformând astfel energia chimică în energie cinetică, care este folosită pentru a mișca mașina, potrivit Wikipedia.org.

Ce este motorul în 4 timpi

Motorul unei mașini este un motor în 4 timpi. Pentru a înțelege cum funcționează motorul mașinii și ce este un motor în 4 timpi trebuie să definim mai întâi alți câțiva termeni.

Camera de combustie este componenta motorului cu combustie internă în care amestecul de combustibil și aer este ars. Prin arderea acestui amestec rezultă gaze la temperaturi și presiuni mari, care aplică o forță directă asupra părții de sus a pistonului. Camera de combustie este spațiul dintre partea de sus a cilindrului (chiulasă) și partea de sus a pistonului. Dimensiunea camerei de combustie se modifică în funcție de mișcarea pistonului.

Ce este chiulasa

Chiulasa este componenta motorului care se montează deasupra cilindrului cu scopul de a crea un spațiu închis între ea, partea superioară a pistonului și pereții interiori ai cilindrului. Se confecționeză prin turnare din aliaj de fontă sau din aliaje de aluminiu. O chiulasă poate fi individuală, pe fiecare cilindru, comună pentru toți cilindrii sau grupată pentru mai mulți cilindri.

Așadar, camera de ardere este cuprinsă între chiulasă, piston și pereții cilindrului.

Cum funcționează motorul mașinii – motorul în 4 timpi

Punctul Mort Interior (PMI) este poziția în care pistonul este cel mai aproape de chiulasă. În această poziție a pistonului combustibilul din cilindru are cel mai mic volum.

Punctul Mort Exterior (PME) este poziția în care pistonul este cel mai departe de chiulasă. În această poziție a pistonului combustibilul din cilindru are cel mai mare volum.

O mișcare (un timp) reprezintă mișcarea pistonului de la PMI la PME sau invers. Cei 4 timpi dintr-un ciclu motor sunt următorii:

1. Admisia

În această primă etapă supapa de admisie este deschisă, ceea ce permite amestecului de aer și combustibil (în cazul motoarelor pe benzină) sau aerului (în cazul motoarelor diesel) să intre în cilindru.

Supapa de evacuare este închisă pentru a împiedica introducerea de gaze arse înapoi în cilindru.

Pistonul pleacă din poziția PMI și se deplasează către PME.

În această etapă presiunea amestecului carburant este de circa 7,5-9,5 N/cm², iar temperatura ajunge (datorită gazelor arse neevacuate și a pieselor încălzite ale motorului) la aproximativ 100 de grade Celsius.

Cum funcționează motorul mașinii – aprinderea prin scânteie

2. Compresia

Ambele supape sunt închise, iar pistonul se mișcă în sus, de la PME către PMI. Pe măsură ce pistonul se mișcă în sus, carburantul / aerul din camera de combustie este comprimat deoarece camera de combustie își reduce volumul. Volumul minim al camerei de combustie este atins când pistonul este la PMI.

Pe măsură ce este comprimat, presiunea, temperatura și densitatea combustibilului cresc. Presiunea amestecului carburant ajunge la 50-100 N/cm², iar temperatura la 227-327 de grade Celsius.

Exact înainte ca pistonul să ajungă în PMI are loc aprinderea combustibilului.

Diferența dintre motorul pe benzină și motorul diesel

Pentru a înțelege cum funcționează motorul mașinii pe benzină trebuie să știm că, în cazul unui motor cu aprindere prin scânteie (cu benzină), bujia primește un puls de tensiune mare care generează o scânteie ce aprinde combustibilul.

În cazul unui motor diesel, un injector introduce combustibil (motorină) sub formă de spray în camera de combustie. Combustibilul se aprinde datorită temperaturii ridicate.

După ardere rezultă gaze cu o presiune de 250-400 N/cm² și o tempertură de 2000-2300 de grade Celsius.

3. Destinderea gazelor

Presiunea mare a gazelor generate de arderea combustibilului împinge pistonul în jos. Astfel, volumul gazelor se mărește, iar ca rezultat temperatura, presiunea și densitatea lor scad. La sfârșitul destinderii presiunea gazelor ajunge la 20-40 N/cm², iar temperatura este de 800-1000 de grade Celsius.

Când pistonul este aproape de PME se deschide supapa de evacuare.

Cum funcționează motorul mașinii – ce este vilbrochenul

4. Evacuarea

Supapa de evacuare rămâne deschisă în timp ce pistonul se mișcă în sus. Astfel se elimină gazele rezultate în urma arderii. În cazul anumitor tipuri de motoare este posibil ca o parte din gaze să rămână în camera de combustie. Acestea se vor dizolva în următorul amestec de combustibil / aer care va fi introdus în cameră.

În timpul evacuării presiunea gazelor este de 11-12 N/cm², iar temperatura de 600-800 grade Celsius.

La finalul mișcării supapa de evacuare se închide și se deschide supara de admisie.

Ciclul se repetă.

Mișcarea rectilinie a pistoanelor este transferată unui vilbrochen (arbore cotit) care se rotește. La rândul său, vilbrochenul va transmite mișcarea sa de rotație către roțile mașinii, care astfel se va deplasa.

Foto: ArtisticOperations / pixabay.com / Zephyris / Jmbeach1 / Thekingofazle / Wikipedia.org

Vă recomandăm și:

Cât costă un kilowat de curent în România. 7 exemple lămuritoare

Care este plafonul la energie electrică. 15 lucruri esențiale de știut

Cât este plafonul la gaze. 10 lucruri pe care trebuie să le știi

Cât costă un metru cub de gaz în România. 4 exemple clare