Procese funcționale la motoare cu aprindere internă

Procese functionale in motoare cu ardere interna in 4 timpi

Nikolaus August Otto (1832-1891) este un inventator german care (pe baza principiului care îi poarta numele) a realizat primul motor cu aprindere interna, în patru timpi, utilizabil pe scara larga.

Otto s-a nascut în Germania, în localitatea Holzhausen. Dupa ce a vazut motorul proiectat si construit de inventatorul francez Etienne Lenoir în 1859, întrezarindu-i uriasul potential tehnic, Otto a început o serie de experimentari asupra motoarelor cu ardere interna, experimentari care aveau sa duca la proiectarea si constructia primului motor modern, care a ramas, în principiu, nemodificat pâna astazi.

Otto a construit primul motor bazat pe proiectul lui Lenoir în 1861. Si-a unit apoi fortele cu industriasul german Eugen Langen si în 1864 au înfiintat o companie, lânga Koln, în care au construit primul motor în 1867. Primul motor produs de Otto a fost un motor în doi timpi în care amestecul carburant înlocuieste, în acelasi timp al ciclului de functionare, gazele arse în ciclul de functionare precedent. Acest motor era mult mai eficient decât motorul lui Lenoir, deoarece motorul Otto realiza compresia amestecului carburant înainte de ardere.

În 1876 Otto si Langen au anuntat punerea la punct a unui nou motor, motorul în patru timpi. În al treilea timp al functionarii sale, pistonul transmitea puterea degajata prin explozia gazelor catre arborele cotit al motorului, iar în al patrulea timp pistonul era folosit pentru evacuarea gazelor arse. Noul motor, silentios si eficient, si-a gasit imediat locul în industrie, ramânând drept model pentru cele mai moderne motoare cu combustie interna existente astazi în lume.

Otto si-a patentat ciclul de functionare a motorului în patru timpi în 1877 si a pus bazele unei companii care doar în câtiva ani a vândut peste

35 000 de motoare. În 1886, totusi , competitorii lui Otto au aratat ca de fapt principiul de functionare al motorului în patru timpi a fost prezentat pentu prima data (într-un obscur pamflet) de catre inginerul francez Alphonse-Eugene de Rochas. Chiar daca acest lucru anula patentul lui Otto, motoarele lui au ramas singurele motoare cu ardere interna folosite pe scara larga. În 1890, Wilhelm Maybach si Gottlieb Daimler, doi dintre inginerii companiei lui Otto, si-au deschis propria companie producatoare de automobile, propulsate de motoarele în patru timpi ale lui Otto. Ei au perfectionat vechiul motor si au reusit sa produca, în 1899, primul automobil Mercedes.

Motorul Otto standard este un motor în 4 timpi în care pistonul face 4 curse.

Timpul 1:Admisie pistonul porneste de la capatul superior al cilindrului si în cilindru este aspirat amestecul de aer si benzina deoarece supapa de admisie este deschisa la sfârsitul acestui timp pistonul ajunge la capatul inferior si supapa de admisie este inchisa.

Timpul 2:Compresie adiabatica, amestecul se incalzeste pâna cînd pistonul ajunge la capatul superior.

Timpul 3:Ardere si destindere adiabatica; o descarcare electrica a bujiei aprinde amestecul carburant a carui ardere are loc rapid, ca o explozie. De aici provine si denumirea alternativa de motor cu explozie. Presiunea si temperatura în cilindru cresc brusc si pistonul este împins. Timpul 3 este timpul motor, în care se efectueaza lucru mecanic asupra pistonului. La sfârsitul acestui timp se deschide supapa de evacuare

Timpul 4: Evacuarea gazelor arse în atmosfera în atmosfera începe printr-un proces de racire izocora, pâna când gazele ajung la presiunea atmosferica. Pistonul se ridica si gazele sunt evacuate supapa de evacuare fiind deschisa. La capatul ciclului supapa de evacuare se închide supapa de admisie se deschide si începe un nou ciclu.

Randamentul mecanic efectiv al unui motor Otto modern este de circa 20-25%

Devenit unul dintre principalele mijloace de transport, datorita avantajelor sale evidente ,viteza mare de deplasare, manevrabilitate usoara, posibilitate directa de transport al marfurilor de la locul producerii la locul de utilizare, automobilul impune, in mod continuu, ridicarea performantelor de economicitate, durabilitatea si fiabilitatea. Rezolvarea acestor probleme conditioneaza urmatoarele cerinte pe care motorul de automobile trebuie sa le satisfaca: dezvoltarea unor puteri cat mai ridicate la gabarite reduse si greutati minime; durabilitate si fiabilitate cat mai ridicate; posibilitatea tipizarii elemtelor componente; desrvire comoda si sigura a motorului.