A repülőgépek levegőben való mozgatásához valamilyen meghajtórendszerrel tolóerőt kell létrehozni.A Wright fivérek első repülésétől kezdve számos repülőgép belső égésű motorokat használt a légcsavarok tolóerő előállítására.Ma a legtöbb általános vagy magánrepülőgépet belső égésű motor hajtja, hasonlóan a családi autó motorjához.Amikor a motorokról beszélünk, figyelembe kell vennünk mind a gép mechanikai működését, mind pedig azokat a termodinamikai folyamatokat, amelyek lehetővé teszik, hogy a gép hasznos munkát végezzen.Ezen az oldalon a négyütemű belsőégésű motor termodinamikáját vizsgáljuk.
Hogy megértsük, hogyan működik egy meghajtórendszer, meg kell vizsgálnunk a gázok alapvető termodinamikáját.A gázoknak különböző tulajdonságai vannak, amelyeket érzékszerveinkkel megfigyelhetünk, beleértve a gáznyomást p, a hőmérsékletet T, a tömeget és a gázt tartalmazó V térfogatot.A gondos tudományos megfigyelés megállapította, hogy ezek a változók kapcsolatban állnak egymással, és e tulajdonságok értékei határozzák meg a gáz állapotát.Egy termodinamikai folyamat, mint például a gáz melegítése vagy összenyomása, a termodinamika törvényei által leírt módon változtatja meg az állapotváltozók értékeit. A gáz által végzett munka és a gáznak átadott hő a gáz kezdő és végállapotától, valamint az állapot megváltoztatására alkalmazott folyamattól függ.Lehetséges olyan folyamatok sorozata, amelyek során az állapot minden egyes folyamat során megváltozik, de a gáz végül visszatér az eredeti állapotába. Az ilyen folyamatok sorozatát ciklusnak nevezzük, és ez képezi a motor működésének megértésének alapját.
Az oldalon az Otto termodinamikai ciklust tárgyaljuk, amelyet minden belsőégésű motorban használnak.Az ábra az Otto ciklus ap-V diagramját mutatja. A motorfokozat számozási rendszerét használva a bal alsó sarokban kezdjük, ahol az 1. fokozat a motor szívóütemének kezdete. A nyomás közel a légköri nyomáson van, és a gáz térfogata minimális.Az 1. és a 2. szakasz között a dugattyút nyitott szívószeleppel kihúzzák a hengerből.A nyomás állandó marad, és a gáz térfogata növekszik, mivel a szívószelepen keresztül üzemanyag-levegő keverék kerül a hengerbe.A 2. szakasz a szívószelep zárásával megkezdi a motor sűrítési ütemét. A 2. és a 3. szakasz között a dugattyú visszamegy a hengerbe, a gáz térfogata csökken, a nyomás pedig nő, mivel a dugattyú a gázon munkát végez. A 3. szakasz az üzemanyag-levegő keverék elégetésének kezdete. Az égés nagyon gyorsan történik, és a térfogat állandó marad.Az égés során hő szabadul fel, ami az állapotegyenletnek megfelelően növeli mind a hőmérsékletet, mind a nyomást.A 4. fázisban kezdődik a motor teljesítménylökése.A 4. és az 5. fázis között a dugattyú a forgattyús tengely felé mozog, a térfogat megnő, és a nyomás csökken, mivel a dugattyú a gázon munkát végez. Az 5. fázisban a kipufogószelep kinyílik, és a gázban lévő maradékhő kicserélődik a környezettel. A térfogat állandó marad, és a nyomás visszaáll a légköri viszonyokhoz.A 6. fázisban kezdődik a motor kipufogóüteme, amelynek során a dugattyú visszamegy a hengerbe, a térfogat csökken, és a nyomás állandó marad. A kipufogóütem végén a körülmények visszatérnek az 1. szakaszhoz, és a folyamat megismétlődik.
A ciklus során a dugattyú a 2. és 3. szakasz között munkát végez a gázon. A 4. és 5. szakasz között a gáz munkát végez a dugattyúval. A gáz által végzett munka és a gázon végzett munka különbsége a ciklusgörbe által bezárt terület és a ciklus által termelt munka. A munka szorozva a ciklus sebességével (ciklusok másodpercenként) egyenlő a motor által termelt teljesítménnyel.
A p-V diagramon a ciklus által bezárt terület arányos a ciklus által termelt munkával. Ezen az oldalon egy ideális Otto-ciklust mutattunk be, amelyben a sűrítési és teljesítménylökések során nem jut (vagy távozik) hő a gázba, nincsenek súrlódási veszteségek, és állandó térfogat mellett azonnali égés következik be. A valóságban az ideális ciklus nem valósul meg, és az egyes folyamatokhoz számos veszteség társul. Ezeket a veszteségeket általában hatásfoktényezőkkel veszik figyelembe, amelyek megszorozzák és módosítják az ideális eredményt. Egy valós ciklus esetében a p-V diagram alakja hasonló az ideálishoz, de a terület (munka) mindig kisebb, mint az ideális érték.
Tevékenységek:
Vezetett túrák
Navigáció ..
Bekezdési útmutató Főoldal