A belső égésű motoros jármű (ICEV) olyan jármű, amelyet egy hagyományos belső égésű motor hajt. Ezek a járművek olyan üzemanyagot használnak, amely az égéstérben ég el valamilyen oxidálószer, általában a levegőből származó oxigén, hatására. Ez annyit jelent, hogy belső égésű motoros járművek motorja a teljesítmény megszerzése érdekében elégeti az üzemanyagot. Az belső égésű motorok leggyakrabban fosszilis tüzelőanyagokból származó üzemanyagokat használnak. Ezek közé tartozik a benzin, a dízel, a repülőgépekben használt kerozin és a sűrített földgáz. A fosszilis tüzelőanyagokat használó belső égésű motorok mellett léteznek olyan belső égésű motorok is, amelyek bioüzemanyaggal (pl. etanollal, biodízellel) vagy hidrogénnel működnek.
A belső égésű motor felépítése
A motor részei
Minden motor esetében két fő alkatrészegységet különböztetünk meg: az álló és az mozgó alkatrészt.
Az álló rész az alábbi elemekből épül fel: olajteknő, motorblokk, főtengely, csapágy blokk, hengerfej, szelepfedél, valamint kipufogó és szívó csonk.
A mozgó rész további két részre bontható. A forgattyús mechanizmusra, ami a hajtókarokból, a dugattyúkból és a motor lendkerekével ellátott főtengelyből áll, valamint a vezérlésre, ami a vezérműszíjat vagy vezérműláncot, a vezérműtengelyt és a szelepeket és rúgókat foglalja magában.
A belső égésű motor működése
Az égési folyamat egy olyan alapvető kémiai folyamat, amelynek során a tüzelőanyag plusz levegő keverékéből energia szabadul fel. A belsőégésű motorokban az üzemanyag begyújtása és elégetése magának a motornak a belsejében történik. A motor ezután az égésből származó energiát részben munkává alakítja. A motor egy rögzített hengerből és egy mozgó dugattyúból áll. A táguló égési gázok lenyomják a dugattyút, amely megforgatja a forgattyús tengelyt. Végül a hajtáslánc fogaskerékrendszerén keresztül ez a mozgás hajtja meg a jármű kerekeit.
A belső égésű motor története
A belső égésű motorok szabadalmát sokan szerették volna magukénak tudni az 1860-as években, azonban csak egy feltaláló kapta meg szabadalmat a négyütemű motorra. Nikolaus August Otto német mérnök 1867-ben, 34 éves korában fejlesztette ki a négyütemű, belső égésű “Otto” motort, amelyet mindmáig széles körben használnak a közlekedési eszközökben. A Diesel-motor valamivel később,1892-ben jelent meg egy másik német mérnök, Rudolf Diesel munkásságának köszönhetően. A dízelmotort nehezebbre és erősebbre tervezték, mint a benzinmotorokat, és üzemanyagként kőolajat használnak. Dízelmotorok találhatók általában a nehézgépekben, a mozdonyokban, a hajókban, valamint egyes gépkocsikban. Mind a mai napig biztosak lehetünk benne, hogy autónkban a sok vezeték és érzékelő alatt egy belső égésű motor található, amelynek alapvető működési elvei teljesen megegyeznek az egy évszázaddal ezelőtti “Otto” motoréval.
A belső égésű motor használata
A dugattyús, belső égésű motorok messze a legelterjedtebb erőforrások a szárazföldi és vízi járművekben, beleértve az autókat, motorkerékpárokat, hajókat és dízelmozdonyokat (az elektromos, mozdony kivételével). Wankel-konstrukciójú forgódugattyús motorokat használnak néhány személygépkocsiban, repülőgépben és motorkerékpárban. Ezeket együttesen belsőégésű motoros járműveknek (ICEV) nevezzük.
Nagy teljesítmény-tömeg arány eléréséhez belsőégésű motorokat használnak égésturbinák vagy Wankel-motorok formájában. A motoros repülőgépekben jellemzően belső égésű motor található. Ez lehet dugattyús motor vagy a repülőgépek esetében lehet sugárhajtómű, míg a helikoptereknél turbótengelyek. Mindkettő a turbinák egy-egy típusa. A meghajtáson kívül a repülőgépek külön belső égésű hajtóművet is alkalmazhatnak segédhajtóműként. Wankel-motorokat építenek be számos pilóta nélküli légi járműbe.
A fűnyírógépek, láncfűrészek, lombfúvók, magasnyomású mosók, motoros szánok, jet-skik, mopedek és motorkerékpárok legtöbbször kismotorokkal (általában kétütemű benzinmotorok) vannak felszerelve.
A belső égésű motor fajták
Működési elv szerint négyütemű (szívás, kompresszió, égés, kipufogás) és kétütemű (szívás + kompresszió, expanzió + kipufogás) motorokat különböztetünk meg, valamint néhány egyéb rendszert (pl. Atkinson ciklus, Wankel, stb.).
A négyütemű (vagy négyciklusú) motor olyan belső égésű motor, amelyben a dugattyú négy külön löketet végez a forgattyús tengely forgása közben. Egy löket a dugattyú teljes útját jelenti a henger mentén, bármelyik irányban. A négy különálló löket a következő:
Szívás. A dugattyú e lökete a felső holtponton kezdődik és az alsó holtponton végződik. Ebben a löketben a szívószelepnek nyitott helyzetben kell lennie, miközben a dugattyú lefelé irányuló mozgással vákuumnyomást hoz létre a hengerben, és ezzel levegő-üzemanyag keveréket húz a henger belsejébe. A dugattyú lefelé mozog, mivel a levegőt a dugattyú ellenében lefelé irányuló mozgás szívja be.
Kompresszió. Ez a löket az alsó holtponton kezdődik, vagy éppen a szívó löket végénél, és a felső holtponton ér véget. Ebben a löketben a dugattyú összenyomja a levegő-üzemanyag keveréket, hogy előkészítse a gyújtást a teljesítménylöket során. Ebben a szakaszban a szívó- és a kipufogószelepek egyaránt zárva vannak.
Égés. Más néven teljesítmény vagy gyújtás. Ez a négyütemű ciklus második fordulatának kezdete. Ekkor a forgattyús tengely már teljes 360 fokos fordulatot tett meg. Amíg a dugattyú a felső holtponton van (a sűrítési ütem végén), a sűrített levegő-üzemanyag keveréket egy gyújtógyertya (benzinmotoroknál) vagy a nagy sűrítés által termelt hő (dízelmotoroknál) begyújtja, és a dugattyú erőteljesen visszatér az alsó holtpontra. Ez az ütem adja a motor mechanikai munkáját a forgattyús tengely forgatásához.
Kipufogás. Más néven kivezetés. A kipufogóütem során a dugattyú ismét visszatér az alsó holtpontról a felső holtpontra, miközben a kipufogószelep kinyit. A művelet során a kipufogószelepen keresztül kilöki az elhasznált levegő-üzemanyag keveréket.
A négyütemű motorok a motorizált szárazföldi közlekedés legelterjedtebb belsőégésű motorkonstrukciói, amelyeket személygépkocsikban, teherautókban, dízelmotoros vonatokban, könnyű repülőgépekben és motorkerékpárokban használnak.
A kétütemű (vagy kétciklusú) motor olyan belsőégésű motor, amely egy teljesítményciklust a dugattyú két löketével (felfelé és lefelé irányuló mozgásával) végzi el. Ez a teljesítményciklus a forgattyús tengely egy fordulatával valósul meg. A négyütemű motoroknál a dugattyú négy löketét kell végrehajtani ahhoz, hogy a forgattyústengely két fordulatán belül egy teljesítményciklust befejeződjön. A kétütemű motorban az égési ütem vége és a sűrítési ütem kezdete egyidőben történik, ugyanígy a szívó és a kipufogó funkció is egyidejűleg megy végbe.
A kétütemű motorok gyakran nagy teljesítmény-tömeg aránnyal rendelkeznek, a teljesítmény a fordulatszámok egy szűk tartományában, az úgynevezett teljesítménysávban áll rendelkezésre. A kétütemű motoroknak kevesebb mozgó alkatrésze van, mint a négyütemű motoroknak. A kétütemű benzinmotorokat olyan gépek tervezésénél részesítik előnyben, ahol a mechanikai egyszerűség, a kis tömeg és a nagy teljesítmény/tömeg arány az elsődleges kritériumok.
A múltban számos meghatározó autógyártó használt kétütemű motorokat, többek között a svéd Saab, a japán Suzuki és Subaru az 1970-es években. Nyugaton a kétütemű autók gyártása az 1980-as években megszűnt a légszennyezés egyre szigorúbb szabályozása miatt. A keleti blokkban azoban 1991-ig folytatták a gyártást. Ide tartoztak a Kelet-Németországban gyártott Trabantok és a Wartburgok. A kétütemű motorok még mindig megtalálhatók különféle kis meghajtású gépekben, kismotorokban, terepmotorokban, mopedekben, robogókban, hószánokban és gokartokban. Kétütemű dízelmotorok leginkább a nagy ipari és tengeri gépekben, valamint egyes teherautókban és nehézgépekben találhatók.
Konklúzió
A belső égésű motor a leggyakrabban használt motorfajta, amelyet gépkocsikba, repülőgépekbe, hajókba és egyéb járművekbe építenek. A működéséhez szükséges fosszilis tüzelőanyag azonban nem megújuló energiaforrás, és nem teljes elégetése miatt ezek a motorok jelentősen hozzájárulnak a légszennyezéshez. E környezetvédelmi kihívások miatt az autógyártók egyre több olyan alternatívát kínálnak, amelyek nem vagy jóval kisebb arányban használnak fosszilis üzemanyagot. Ezek közé sorolhatjuk az elektromos járműveket (EV-k), a hibrid elektromos járműveket (HEV-k), a plug-in hibrid elektromos járműveket (PHEV-k) és az üzemanyagcellás járműveket (FCV-k).
Megjegyzés