Motori sa unutrašnjim sagorevanjem (alternativa)

[wulfy]

Koja je svrha motora? Da kao krajnji rezultat postoji kružno kretanje. Najzastupljeniji su motori sa unutrašnjim sgorevanjem. To znači da dolazi do nekakvog sagorevanja unutar mašine koje izaziva kretanje, kretanje koje se pomoću raznih sistema pretvara u kružno.

Čitajući neki članak o BSA motorima naišao sam na njihov dvotaktni motor iz 1938 godine. Karakteristika tog motora je da je imao zakrivljene klipove. Zbog drugog svjetskog rata projekat je obustavljen i vjerovatno bi pao u zaborav da 1955 godine časopis The Motor Cycle nije izvukao ovaj motor iz arhive. Prvi konstruktor ovakvih motora je Granville Bradshaw, a BSA je kopirao taj koncept. Evo nekih verzija tih motora sa zakrivljenim klipom


originalna verzija


nešto drugačija verzija iz 1927 godine



Eh, ima još puno vrsta motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ovo sa BSA motociklom mi je zagolicalo maštu pa sam se dao u proučavanje. Biće toga još

Da vam i vama zagolicam maštu kako će se ova tema razvijati evo nekih animacija


12 klipni motor iz 1961 godine


ovu mašinu je konstruisao Joseph Webb i to 1825 godine

Nastaviće se ...

[Galiot]

12 klipni motor iz 1961 godine

Možda nije zaživeo kao motor sa unutrašnjim sagorevanjem ali ovaj koncept tj,princip rada je jako zastupljen u današnjoj tehnologiji rada kompresora klima uređaja. Naime,na ovaj način rade kompresori od klime na automobilima. Možda se neki koncept ne pokaže u najboljem svijetlu za ono za šta je prvobitno konstruisan ali mu se ipak nađe "uloga u kojoj se bolje snalazi".

[wulfy]

Čovjek je uvjek imao potrebu da se kreće. U jednom trenutku evolucije pješaćenje mu nije bilo dovoljno efikasno pa koristi snagu prirode (druge životinje, vjetar, vodu, ...) ali sve to nije uspjevalo da pruži neki konstantan rad. Zapravo vodenice su pružale ono što je falilo ostalim, ali su imale i jednu ogromnu manu - vodenice su statične i samim tim neupotrebljive za pokretanje, te je stoga čovjek naučio da putuje u zavisnosti od ćudi prirode (umor životinja, jekog ili slabog vjetra za brodove, pa i umor samog čovjeka - veslanje npr.) Sve se to promjenilo kada se pojavila prva mašina nezavisna od prirode - parna mašina.

No, da bi se došlo do parne, a kasnije i ovih drugih mašina, prvo su morali biti izmišljeni neki sistemi koje danas uzimamo zdravo za gotovo. Recimo, skoro nikome ne znači komplikovano ime Abū al-'Iz Ibn Ismā'īl ibn al-Razāz al-Jazarī, skraćeno Al-Jazari, a to je ime čovjeka koji je rođen u Mesopotamiji 1136 godine. Umro je 1206 godine a iza sebe je ostavio djelo koje se zove ,,Knjiga znanja o okretnim mehaničkim napravama'' (moguće da nisam najpreciznije preveo naziv) u kojoj je detaljno opisan rad i način konstruisanja preko pedeset mehaničkih okretnih naprava. Tu je recimo bregasta osovina (tada se koristila u mehanizmu automatskih vodenih satova) ili možda najvažniji izum, radilica na koji su se kačile klipnjače koje bi pokretale kasnije klip pravolinijski. To su bile vodene pumpe, a suprotni proces je zapravo SUS motor . Tada je pravio i dvocilindrične pumpe. Eh, da, pumpanje vode, to je bio i prvi posao prve parne mašine. Tako je Thomas Newcomen 1712 konstruisao parnu mašinu zasnivajući je na iskustvu koje su prije u konstruisanju imali Denis Papin i Thomas Savery. Pumpanje vode iz rudnika je počelo, a polako je i počinjala industrijska revolucija jer se 1765 pojavila parna mašina sa većim stepenom iskorišćenja. Nju je konstruiso James Watt, koji je 1774 godine sa izvesnim gospodinom koji se potpisuje kao Matthew Boulton otvorio kompaniju Boulton & Watt što je prva fabrika iz koje su izlazili motori. No, tek zahvaljujuči gospodinu koji se zove Richard Trevithick imamo motor koji se koristi za kretanje. Naime, on je dalje usavršio parnu mašinu i 21. februara 1804 godine parna mašina je pokrenula vozilo koje je išlo po šinama (šine su dosta starije i koristila se konjska zaprega da vuče vagone). Mobilnost, prebacivanje ljudi i robe je počelo i parne mašine su zavladale. Uglavnom su imale klip koji je pokretala para na koji je vezana klipnjača koja je opet direkno povezana sa pogonskim točkom.



Ovakav princip se počeo i primjenjivati kada je umjesto pare počela primjena drugih sredstava da gurnu klip. Jednostavno to je bio najzastupljeniija konstrukcija, ili kako bi se to danas moderno reklo, sistem: cilindar, klip, klipnjača, radilica (odnosno točak kod parnih mašina) bio je ,,mainstream'' (mejnstrim)

Stepen iskorišćenja parnih mašina bio je mali, ali šta bi moglo osim pare da izazove kretanje klipa ?

Grof Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta je fizičar koji je osnivač elektrostatike, pa se čak i jedinica napona zove po njemu, no, nama je bitan zbog jedne igračke koju je napravio oko 1780 godine. To je bila igračka pištolj koja je izbacivala pluton iz cjevi kada bi električna svjećica zapalila mješavinu vazduha i vodonika. Princip rada te igračke koju je napravio italijanski grof koristi švajcarac François Isaac de Rivaz koji 1807 konstruiše prvi motor sa unutrašnjim sagorevanjem. U cilindru bi uz pomoć svjećice izgorela mješavina kiseonika i vodonika. Prošlo je još par godina i prijavljivani su razni patenti. Patetente nisu prijavljivalji samo konstruktori, već i advokati i trgovci koji su u tome vidjeli buduću zaradu. Zato je i krenulo sa smišljanjem novih koncepata ne bi li se izbjeglo plaćanje tantijema. Krajem devetnastog i početkom dvadestog vijeka, upravo iz ovih razloga, biće viđene i najsmelije kreacije motora sa unutrašnjim sagorevanjem. O(p)stali su oni sa najboljim kompromisima (snaga, jednostavnost, težina, održavanje, iskoristivost i naravno cjena).Pomenuću da je u Belgiji prvi put napravljen motor koji je u principu isti kao današnji dvotaktni motor, konstruisao ga je Jean Joseph Étienne Lenoir 1859 godine, da bi serijska proizvodnja ovog motora počela 1860 godine. To je i prvi serijski motor sa unutrašnjim sagorevanjem. Sledeće 1861 godine francuz Alphonse Beau de Rochas patentira četvorotaktni motor sa unutrašnjim sagorevanjem, da bi ga 1862 godine napravio njemac Nikolaus August Otto. U ovom istorijskom osvrtu treba pomenuti i 1870 godinu kada je izvjesni italijan Siegfried Marcus umjesto da tada korišćene mješavine kiseonika(vazduha) i vodonika za sagorevanje ubacio mješavinu vazduha i benzina. Da se na momenat vratim i na ovaj dio sa patentiranjem. Recimo George B. Selden nikada nije konstruisao motor, ali je vidio kako radi dvotaktni motor i 1878 godine patentira, kako motor, tako i vozilo (automobil prije svega) pokretano sa motorom koje ima unutrašnje sagorevanje. Zbog toga svi američki proizvođači su mu plaćali tantijeme. Ko god je htio da proizvodi SUS motor i automobil morao je da plati pravo za proizvodnju Seldenu, odnosno kompaniji koju je formirao. Jedino je Henry Ford odbijao da plaća ,,nekome ko nikada u životu nije konstruisao nešto što bi čak i ličilo na motor'' i to suđenje između Forda i Seldena je jedno od najdužih pravnih postupaka u američkoj sudskoj istoriji. Zbog raznih pravnih problema oko patenata i Evropi su se vodile bitke pa je tako četvorotaktni motor, recimo, imao više ,,izumitelja'', pa su mnogi radi lakšeg posla sa advokatima uzimali dvotaktni motor. Neki su zato uzimali postojeći princip, ali su ga i mjenjali u pojedinim djelovima kao što je to uradio Rudolf Christian Karl Diesel koji je 1893 godine predstavio motor pogonjen kikirikijevim uljem (to danas zovemo bio-dizel, nafta je došla kasnije)

Sve to je stvorilo pogodno tle za smišljanje alternativnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Osnova je stvorena, dvotaktni, četvorotaktni, vodonik, benzin, ulje, plin ...

Jedna od varijacija na temu su i ,,bregasti motori'' (Internal-Combustion Cam Engines). Takva vrsta motora nema radilicu i klasičnu klipnjaču, već se pravolinijsko kretanje klipa pretvara u kružno pomoću drugačijeg sistema. Prvi motor takvog tipa konstruisao je Paul Daniel i prikazao ga je na sajmu u Parizu 1904 godine. Ovaj motor, koliko je poznato, nije imao praktičnu primjenu, a postoje nacrti i za višecilindrične motore.



Praktična primjena motora koji nema radilicu desila se 1921 godine i to za pokretanje broda. U pitanju je dvotaktni motor sa tri klipa koji su jedan od drugog udaljeni po 120 stepeni, dok je cilindar zajednički sa tri kraka. Ovaj motor je konstruisao njemac Michel Cam a pricip rada se može vidjeti na animaciji ispod.



Harold Caminez je za potrebu pokretanja aviona u američkoj vojsci 1926 godine konstruiso četvorocilindarski četvorotaktni ,,bregasti motor'' hlađen vazduhom. Pošto je taj motor imao i praktičnu primjenu konkretni podaci glase: radna zapremina 7.300 ccm, dok je snaga iznosila 150 KS pri 2.400 o/min. dok je sam motor težio 164 kg.





Da bi se dobilo na efikasnosti već sledeće 1927 godine konstruisan je motor sa osam cilindara. Ipak, napravljen je svega jedan prototip i on je imao iste sisteme kao i predhodnik, ali zbog većeg broja cilindara imao je mirniji rad, a za razliku od klasičnog sa radilicom i stabilniji rad kako je tvrdio Paul Marchetti konstruktor ovog motora.




Nastaviće se ...

[veleGR]

qqqqq sto je ovo??

[wulfy]

Jedan britanac James Atkinson koji potiče iz porodice koja se bavila tehnologijom izrade motora (tada parnih) 1879 godine prekida porodičnu tradiciju i okreće se motorima sa unutrašnjim sagorevanjem kada i patentira prve izume vezane za SUS motore. Godine 1883 postaje direktor komapnije u Londonu koja proizvodi dvotaktne motore. Krenuo je u konstruisanje motora u uslovima kakve sam opisao u predhodnom postu, dakle, vodeći računa o autorskim pravima, te da bi izbjegao plaćenja tatjema Ottu konstrusao je drugačiji prenos sa klipa do kružnog kretanja. Takav motor on naziva Ciklusni motor (Cycle engine).



Ipak, nije razlika u odnosnu na Otto motor samo u prenosu, razlika je i u brzini koju klip radi prilikom ciklusa. Naime, prilikom usisa i sabijanja klip ima kraći hod nego prilikom ekspanzije i izduva. Takt izduva je za 1,78 puta duži od takta usisa što se lijepo vidi na animaciji ispod



U čemu je caka? Razlikovanje od Otto motora zbog tantjema? Ne, caka je u efikasnosti. Ukratko, prilikom sabijanja smjese manji su pritisci te je motor rasterećeniji, samim tim motor bolje iskorišćava energiju goriva te ima manju potrošnju od analognog Otto motora. Jedna kompanija sa imenom Manlove, Alliot & Co smještenog u gradiću Nottingham je proizvodila ovaj motor u periodu od 1889 do 1892 godine te možemo reći da je imao i uspješnu praktičnu primjenu (u to doba kada je ovakva i slična tehnologija bila u povoju). Taj Atkinsonov motor ostaje kao interesatno rješenje koje bi kao i sve ostale pokrila patina zaborava da se neko nije sjetio da Otto motor malo izmjeni te da u njemu simulira ovaj princip. U čemu je fora kada Otto motor ima takvu konstrukciju da je brzina i hod klipa uvjek isti? Fora je u ventilima, konkretno u usisnom ventilu. Uobičajno je da je usisni ventil otvoren tokom takta usisa, te kada počne takt sabijanja ventil (ili ventili u viševentilskoj tehnologiji) zatvori. No kod Otto motora sa tzv. Atkinsonovim ciklusom, tu usisni ventil prilikom sabijanja ostaje još neko vrijeme otvoren. To za poslijedicu ima da se dio smješe vraća u usisni kanal, te se na čelu klipa prilikom sabijanja stavraju manji pritisci te se samim tim smanjuje habanje samog motora jer su i mani stresovi na cjelokupan motor. Takođe se bolje iskorišćava energija goriva pa je i potrošnja manja poređujući sa analognim Otto motorom. Sve to za posljedicu ima da je snaga manja nego što je u klasičnom Otto motoru. Zbog toga što je u čitav proces rada uključen i usisni kanal na nekim mjestima se može naći podatak da je to peti takt. Atkinsonov motor ne postoji danas ali je opstalo ime Atkinsonov ciklus, dok se negdje može naći podatak da je to petotaktni motor.

Nastaviće se ...