Motor en línia: tipus, dispositiu, avantatges i desavantatges

2024 Autora: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificació: 2024-02-19 12:51

El motor de combustió interna en línia és un dels motors més senzills. Aquestes unitats s'anomenen així perquè els cilindres estan disposats en fila. Els pistons fan girar un cigonyal quan el motor està en marxa. El motor en línia va ser un dels primers que es va instal·lar als cotxes. Van ser dissenyats i construïts als albors de la indústria de l'automòbil.

Com va començar tot?

L'avantpassat del modern motor de combustió interna en línia era un motor d'un sol cilindre. Dissenyat i construït per Etienne Lenoir el 1860. Generalment s'accepta que això és així, tot i que hi va haver intents d'obtenir una patent per a aquest motor fins i tot abans que Lenoir. Però precisament el seu desenvolupament és el més semblant possible als dissenys que s'instal·len actualment sota el capó de la majoria dels cotxes de passatgers en sèrie econòmics.

El motor només tenia un cilindre i la seva potència era igual a 1,23 cavalls de força, enorme en aquell moment. Com a comparació, el modern "Oka" 1111 té dos cilindres i la seva potència és de 30 a 53 cavalls de força.

Més gran i més potent

La idea de Lenoir va resultar genial. Molts enginyers i inventorsVa passar anys i esforços intentant millorar el motor al màxim (per descomptat, al nivell de les capacitats tècniques que hi havia en aquell moment). L'èmfasi principal es va posar en augmentar el poder.

Al principi, l'atenció es concentrava en un únic cilindre: van intentar augmentar-ne la mida. Aleshores, a tothom li va semblar que augmentant la mida, podeu obtenir més potència. I l'augment de volum era aleshores el més fàcil. Però amb un cilindre no n'hi havia prou. Vaig haver d'augmentar molt la resta de detalls: biela, pistó, bloc.

Tots aquells motors van resultar ser molt inestables, tenien una gran massa. Durant el funcionament d'aquest motor, hi va haver una gran diferència de temps entre els cicles d'encesa de la mescla. Literalment, tots els detalls d'aquesta unitat van sacsejar i sacsejar, cosa que va obligar els enginyers a pensar en una solució. I van equipar el sistema amb un equilibrador.

Camí sense sortida

Aviat va quedar clar per a tothom que la investigació havia arribat a un carreró sense sortida. El motor Lenoir no podia funcionar de manera normal i correcta, ja que la relació de potència, pes i mida era terrible. Es necessitava molta energia addicional per tornar a augmentar el volum del cilindre. Molts van començar a considerar la idea de crear un motor com un col·lapse. I la gent encara anava a cavalls i carros, si no fos per una solució tècnica.

Els dissenyadors van començar a adonar-se que és possible girar el cigonyal no només amb un pistó, sinó amb diversos alhora. El més senzill va ser la fabricació d'un motor en línia: van afegir uns quants cilindres més.

El món va poder veure la primera unitat de quatre cilindres a finals del segle XIX. És impossible comparar la seva potència amb un motor modern. Tanmateix, pel que fa a l'eficiència, era superior a la de tots els seus predecessors. La potència es va augmentar a causa de l'augment del volum de treball, és a dir, afegint cilindres. Amb força rapidesa, especialistes de diverses empreses van poder crear motors de diversos cilindres fins a monstres de 12 cilindres.

Principi de funcionament

Com funciona l'ICE? A part que cada motor té un nombre diferent de cilindres, un motor en línia amb sis o quatre cilindres funciona de la mateixa manera. El principi es basa en les característiques tradicionals de qualsevol motor de combustió interna.

Tots els cilindres del bloc estan disposats en una fila. El cigonyal, accionat per pistons a causa de l'energia de la combustió del combustible, és l'únic per a totes les parts del grup cilindre-pistó. El mateix s'aplica a la culata del cilindre. És l'únic per a tots els cilindres. De tots els motors en línia existents, es poden distingir dissenys equilibrats i desequilibrats. Considerarem les dues opcions a continuació.

Saldo

És important pel complex disseny del cigonyal. La necessitat d'equilibrar depèn del nombre de cilindres. Com més n'hi hagi en un ICE concret, més gran hauria de ser l'equilibri.

Un motor desequilibrat només pot ser aquest disseny, on no hi ha més de quatre cilindres. En cas contrari, apareixeran vibracions durant el funcionament, la força de les quals serà capaç de destruir el cigonyal. Fins i tot motors barats de sis cilindresamb un equilibrador serà millor que els cars quatre en línia sense eixos equilibradors. Per tant, per millorar l'equilibri, un motor de quatre pistons en línia pot requerir de vegades la instal·lació d'eixos de silenciador.

Posició del motor

Les unitats tradicionals de quatre cilindres solen muntar-se longitudinalment o transversalment sota el capó d'un cotxe. Però la unitat de sis cilindres només es pot instal·lar longitudinalment i res més (a excepció d'alguns models Volvo i cotxes Chevrolet Epica).

El motor de combustió interna en línia, que té un disseny asimètric respecte al cigonyal, també té característiques. Sovint, l'eix es fa amb peces de fosa de compensació; aquestes peces de fosa han d'esmorteir la força d'inèrcia resultant del funcionament del sistema de pistons.

Inline-six avui ja té menys popularitat, tot per culpa d'un important consum de combustible i de grans dimensions generals. Però, malgrat el bloc de cilindres llarg, el motor està perfectament equilibrat.

Avantatges i desavantatges de la unitat

A part d'alguns matisos, els motors de combustió interna en línia tenen els mateixos avantatges i els mateixos inconvenients que la majoria de motors en V i d' altres dissenys. El motor de quatre cilindres és el més comú, és el més senzill i més fiable. La massa és relativament lleugera, els costos de reparació són relativament baixos. L'únic inconvenient és la manca d'eixos d'equilibri en el disseny. Aquest és el millor motor de combustió interna per als cotxes moderns, fins i tot la classe mitjana. També hi ha motors en línia de petita capacitat amb menysel nombre de cilindres. Com a exemple, l'econòmic SeAZ Oka 1111 de dos cilindres.

Les unitats de sis cilindres tenen un equilibri perfecte i aquí es compensa la manca d'un "quatre". Però hi ha un preu a pagar per l'equilibri. Per tant, malgrat les característiques significativament millors en comparació amb els "quatre", aquests motors de combustió interna amb una disposició de cilindres en línia al motor són menys comuns. El cigonyal és llarg, el cost de producció és força elevat i les dimensions són relativament grans.

Límit tècnic

Ara no som el segle XIX, però les unitats de potència modernes encara estan lluny de la perfecció tècnica. I aquí fins i tot les turbines modernes i el combustible d' alt octanatge no ajudaran. L'eficiència d'un motor de combustió interna és d'aproximadament el 20%, i tota la resta d'energia es gasta en fricció, inèrcia i detonació. Només una cinquena part de la gasolina o el gasoil servirà per a un treball útil.

Ja desenvolupat les propietats bàsiques dels motors amb la major eficàcia. Al mateix temps, les cambres de combustió i el grup de pistons tenen volums i dimensions significativament més petits. A causa de la mida compacta, les peces tenen menys inèrcia; això redueix la probabilitat de danys a causa de la detonació.

Les característiques de disseny dels pistons compactes introdueixen certes limitacions. Amb un alt grau de compressió, a causa de la petita mida, es redueix la transmissió de la pressió del pistó a la biela. Si els pistons tenen un diàmetre més gran, és impossible obtenir un treball equilibrat precís a causa de l'enorme complexitat. Fins i tot un motor BMW modern té aquestsmancances, tot i que va ser desenvolupat per enginyers alemanys.

Conclusió

Malauradament, la construcció de motors ha arribat al seu límit tecnològic. És poc probable que els científics facin descobriments tècnics seriosos i aconsegueixin una major eficiència amb un motor de combustió interna. Així que tots esperen que vingui l'era dels vehicles elèctrics.