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Motoren:
Bei Verbrennungsmotoren ist die innere Energie (in der Thermodynamik ist die innere Energie eines Systems die im System enthaltene Energie, ausgenommen die kinetische Bewegungsenergie des Gesamtsystems und die potentielle Energie des Gesamtsystems durch äußere Kraftfelder), die durch Verbrennung freigesetzt wird (e.g. aus Benzin oder Dieselkraftstoff (Dieselkraftstoff ist im Allgemeinen jeder flüssige Kraftstoff, der in Dieselmotoren verwendet wird, dessen Kraftstoffzündung ohne Funkenbildung durch Verdichtung des Ansaugluftgemisches und anschließende Einspritzung des Kraftstoffs erfolgt) ) wird teilweise in mechanische Energie umgewandelt.
Verbrennungsmotoren werden nach zwei Kriterien klassifiziert, nach
– die Art der Zündung (Fremdzündung oder Selbstzündung) und
– die Arbeitsweise (Zweitakt- oder Viertaktmotor (ein Viertaktmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Kolben beim Drehen einer Kurbelwelle vier getrennte Hübe vollführt))
Es gibt verschiedene Arten von Motoren. Einige Beispiele sind der Otto 4-Takt-Motor, der Zeitakt-Motor, der Diesel 4-Takt-Motor und der Stirlingmotor . Der 4-Takt-Benzinmotor und der Dieselmotor sind die gebräuchlichsten.
DER 2-TAKT-MOTOR
Der Zweitaktmotor wird z.B. eingesetzt. als Moped (Ein Moped ist ein kleines Motorrad, das im Allgemeinen eine weniger strenge Zulassungspflicht als Motorräder oder Autos hat, weil Moped
s normalerweise ungefähr die gleiche Geschwindigkeit wie Fahrräder auf öffentlichen Straßen fahren), Rasenmäher (Ein Rasenmäher ist eine Maschine, die ein oder mehrere rotierende Messer verwendet, um eine Grasoberfläche auf eine gleichmäßige Höhe zu schneiden) oder Außenbordmotor. Jeder zweite Zyklus ist ein Arbeitszyklus – Ventile fehlen. Es benötigt eine Mischung aus Benzin und Motoröl als Kraftstoff. Letzteres dient zur Schmierung von Kolben und Kurbelwelle.
Funktionsprinzip des Zweitaktmotors (Ein Zweitakt- oder Zweitaktmotor ist eine Art Verbrennungsmotor, der einen Leistungszyklus mit zwei Hüben des Kolbens während nur einer Kurbelwellenumdrehung abschließt) :
erster Hub
Das komprimierte Benzin-Luft-Gemisch wird gezündet und der Kolben nach unten gedrückt. Der Kolben verschließt die Einlassöffnung. Nun wird das Gemisch im Kurbelgehäuse vorkomprimiert (leicht komprimiert). Kurz vor dem unteren Totpunkt (bei einem Hubkolbenmotor ist der Totpunkt die Position eines Kolbens, in der er am weitesten von der Kurbelwelle entfernt oder ihr am nächsten ist), werden der Überlaufkanal und der Auslaufkanal freigegeben. Da das Gemisch im Kurbelgehäuse unter Druck steht, werden die Verbrennungsgase aus dem Zylinder gedrückt und entweichen – der Zylinder wird mit dem Gemisch gefüllt.
2. Der Überlaufkanal und der Auslaufkanal werden wieder geschlossen, das Gemisch im Zylinder wird verdichtet. Gleichzeitig wird frisches Benzin-Luft-Gemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt (bei einem Hubkolbenmotor ist das Kurbelgehäuse das Gehäuse für die Kurbelwelle).
Der deutsche Kaufmann und Ingenieur Nikolaus August Otto (Nikolaus August Otto war der deutsche Ingenieur, der erfolgreich den mit Petroleumgas betriebenen und zum modernen Verbrennungsmotor führenden Verbrennungsmotor entwickelte) erfand 1876 den Otto-Viertaktmotor.Der Zylinder des Motors hat zwei Ventile, das Einlassventil und das Auslassventil (Ein Sitzventil ist ein Ventil, das typischerweise verwendet wird, um den Zeitpunkt und die Menge des Gas- oder Dampfstroms in einen Motor zu steuern), die durch einen Mechanismus geöffnet und geschlossen werden (eine Nockenwelle (eine Nockenwelle ist eine Welle, an der ein Nocken befestigt ist oder von der ein Nocken ein integraler Bestandteil ist)). Eine Kurbel (Eine Kurbel ist ein rechtwinklig zu einer rotierenden Welle angebrachter Arm, durch den eine hin- und hergehende Bewegung auf die Welle ausgeübt oder von ihr aufgenommen wird) bewegt einen Kolben (Ein Kolben ist ein Bestandteil von Hubkolbenmotoren, Hubkolbenpumpen, Gaskompressoren und Pneumatikzylinder u.a.) im Zylinder auf und ab über eine “Pleuelstange (bei einem Hubkolbenmotor verbindet die Pleuelstange den Kolben mit der Kurbel oder Kurbelwelle)”.
Der Arbeitsprozess des Motors gliedert sich in 4 Teilprozesse, die Zyklen heißen:
1: Der Kolben saugt das Benzin-Luft-Gemisch aus dem Vergaser (Ein Vergaser, oder Vergaser, oder Vergaser, oder Vergaser, oder Vergaser ist eine Vorrichtung, die Luft und Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor im richtigen Verhältnis zur Verbrennung mischt) in den Zylinder.Zyklus (Verdichtung): Der Kolben verdichtet das Gasgemisch.
3. Zyklus (Betrieb): Der Funke einer Zündkerze zündet das Gasgemisch. Es brennt explosionsartig, der Kolben wird niedergedrückt, das Gas arbeitet am Kolben.
4. Zyklus (Auswurf): Der Kolben drückt die Verbrennungsgase aus dem Zylinder, die Auf- und Abbewegung wird durch eine Kurbelwelle in eine Drehbewegung umgewandelt (Eine Kurbelwelle ist ein mechanisches Teil, das eine Umwandlung zwischen Hin- und Herbewegung durchführen kann). Mit zwei Kurbelumdrehungen wird nur während einer halben Umdrehung gearbeitet. Damit der Motor reibungslos läuft, werden mehrere Zylinder eingesetzt, um Arbeiten mit gestaffelten Arbeitszyklen zu realisieren. Ein 4-Zylinder-Motor (oder auch ein 6-Zylinder-Motor) wird in der Regel in einem PKW eingebaut.
DER DIESEL-4-TAKT-MOTOR
Da der Ottomotor (der Ottomotor war ein großer stationärer Einzylinder-Viertaktmotor von Nikolaus Otto) anfangs einen sehr geringen Wirkungsgrad hatte, Rudolf Diesel (Rudolf Christian Karl Diesel war ein deutscher Erfinder und Maschinenbauer, bekannt für die Erfindung des Dieselmotors und seinen mysteriösen Tod) entwickelte den nach ihm benannten Motor (1892) mit höherem Wirkungsgrad.
Wie der Dieselmotor (Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem die Zündung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs durch die hohe Temperatur verursacht wird, die ein Gas erreicht (i.e), es ist ein 4-Takt-Motor, was die Hauptunterschiede sind:
1. Zyklus (Ansaugen): Saubere Luft wird angesaugt.
2. 700 °C.
3. Zyklus (Arbeit): Diesel wird direkt in die heiße Luft eingespritzt und zündet sich sofort. (Selbstzündung)
4. Zyklus (Ausstoßen): wie beim Benzinmotor (Ein Benzinmotor ist ein Verbrennungsmotor mit Fremdzündung, ausgelegt für den Betrieb mit Benzin und ähnlichen flüchtigen Kraftstoffen).
Motor STIRLINGMOTOR
Die Arbeitsgasluft wird im oberen Teil des Zylinders erwärmt und im unteren Teil gekühlt, wobei die Funktion des Verdrängerkolbens darin besteht, die eingeschlossene Luft vom oberen zum unteren oder vom unteren zum oberen Teil des Zylinders zu bewegen. Dies geschieht durch eine Bohrung im Verdrängerkolben. Dieses Loch ist mit Kupferwolle gefüllt. Während der “Luftverdrängung” strömt die Luft durch das Loch mit der Kupferwolle, die Wärmeenergie aus der Luft aufnehmen oder später wieder an die Luft abgeben kann. Aufgrund dieser Eigenschaft wird Kupferwolle als Regenerator bezeichnet.
In einem idealen Stirling-Prozess gibt es 4 aufeinanderfolgende Zustandswechsel:
1st cycle : Expansionsphase: Die Luft wird im oberen Teil des Zylinders erwärmt, der resultierende Druck bewegt den Arbeitskolben nach unten.
2. Zyklus mechanische Arbeit gibt)
Leider, ein idealer Stirling-Prozess kann nicht realisiert werden, da keine kontinuierlich arbeitende Maschine gebaut werden kann, in der isochore (ein isochorischer Prozess, auch Konstant-Volumen-Prozess genannt, ein isovolumetrischer Prozess oder ein isometrischer Prozess, ist ein thermodynamischer Prozess, bei dem das Volumen des geschlossenen Systems, das einem solchen Prozess unterliegt, konstant bleibt) Zustandsänderungen stattfinden können. Der Motor funktioniert nur bei ausreichender Temperaturdifferenz zwischen Warm- und Kaltseite.