Mechanischer Betrieb des Motors – Kompressionshub

In den vierzig Jahren nach dem ersten Flug der Gebrüder Wright verwendeten Flugzeuge Verbrennungsmotorenum Antriebe zu drehenum Rost zu erzeugen.Heute sind die meisten allgemeinen Luftfahrt- oder Privatflugzeuge stillpowered durch Propeller und Verbrennungsmotoren, ähnlich wie yourautomobile Motor.Auf dieser Seite werden die Grundlagen des Verbrennungsmotors am Beispiel des in der Abbildung gezeigten Motors der Brüder Wright von 1903 erläutert.

Das Design der Brüder ist nach heutigen Maßstäben sehr einfach, daher ist es ein guter Motor für Studenten, um die Grundlagen des Motorbetriebs zu erlernen. Diese Art von Verbrennungsmotorist ein genanntviertaktmotor, weil es vier Bewegungen(Hübe)des Kolbens gibt, bevor die gesamte Motorzündsequenz wiederholt wird.In der abbildung, wir haben farbige thefuel/air intake systemred, theelectrical systemgreen, und theexhaust systemblue. Wir stellen auch das Kraftstoff / Luft-Gemisch und die Abgase durch kleine darfarbige Kugeln, um zu zeigen, wie sich diese Gase durch den Motor bewegen.Da wir uns auf die Bewegung verschiedener Motorteile beziehen, hier isteine Abbildung, die die Namen der Teile zeigt:

Mechanischer Betrieb

Am Ende des Starthubs wurde das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die Bewegung des Kolbens in Richtung der Kurbelwelle nach links mit niedrigem (nahezu atmosphärischem) Druck in den Zylinder gesaugt. Aus unseren Betrachtungen des Maschinenzyklus bezeichnen wir diesen Zustand als Stufe 2 des Otto-Zyklus.Das Einlassventil wird dann geschlossen und der Kolben beginnt sich rechts zurück in Richtung Brennraum zu bewegen.Bei geschlossenen Ventilen bildet die Kombination aus Zylinder und Brennkammerein vollständig geschlossenes Gefäß, das das Kraftstoff / Luft-Gemisch enthält. Wenn die Pistole nach rechts gedrückt wird, wird das Volumen reduziert und das Kraftstoff / Luft-Gemisch wird komprimiert. Wenn sich der Kolben vollständig nach rechts bewegt hat, bezeichnen siedie Bedingungen als Stufe 3 des Zyklus.Während des Kompressionshubs wird der elektrische Kontakt geöffnet gehalten.Wenn das Volumen am kleinsten und der Druck am höchsten ist, wird der Kontakt geschlossen und der Strom fließt durch den abgeschlossenen Stromkreis.Der Schalter wird dann schnell geöffnet und erzeugt einen Funken,der die Mischung entzündet.

Thermodynamik

Während der Kompression wird keine Wärme auf das Kraftstoff/Luft-Gemisch übertragen.Da das Volumen wegen der Bewegung des Kolbens verringert wird, ist der Druck im Gas increased.In in der Figur wurde die Mischung in Stufe 2 blau und in Stufe 3 gelb gefärbt, um einen moderaten Anstieg der pressure.To produzieren Sie den erhöhten Druck, müssen wir tunarbeiten Sie an der Mischung, so wie Sie arbeiten müssen, um einen Fahrradreifen mit einer Pumpe aufzublasen.Es gibt thermodynamische Gleichungen, die den Druckanstieg und die Temperaturerhöhung mit der Volumenänderung in Beziehung setzen:

wobei p der Druck ist, T die Temperatur ist,V das Volumen der Mischung ist und gamma das Verhältnis vonspezifische Wärme der Mischung.Die Zahlen geben die beiden Phasen des Zyklus an.Da V2 größer als V3 und Gamma größer als 1 ist (1,4 für reine Luft), ist p3 größer als p2 und T3 größer als T2. Druck und Temperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches nehmen während des Verdichtungsvorgangs zu, undder Endwert (p3 und T3) hängt nur von einem geometrischen Verdichtungsverhältnis (V2 / V3) zu einer Leistung multipliziert mit dem Anfangswert (p2 und T2) ab.

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