Sebuah mesin empat-stroke, juga dikenal sebagai empat siklus, adalah sebuah mesin pembakaran internal di mana piston menyelesaikan empat stroke-asupan yang terpisah, kompresi, tenaga, dan buang-selama dua revolusi yang terpisah dari poros engkol mesin, dan satu siklus termodinamika tunggal .
Ada dua jenis umum mesin, yang berhubungan erat satu sama lain tetapi memiliki perbedaan besar dalam desain mereka dan perilaku. Awal ini untuk dikembangkan adalah siklus Otto mesin yang dikembangkan pada tahun 1876 oleh Nikolaus August Otto di Cologne, Jerman [1]. Mesin ini paling sering disebut sebagai mesin bensin atau mesin bensin, setelah bahan bakar yang kekuatan itu [2]. Jenis kedua dari empat siklus mesin mesin diesel yang dikembangkan pada tahun 1893 oleh Rudolph Diesel, juga dari Jerman. Diesel menciptakan mesin untuk memaksimalkan efisiensi yang masih kurang dalam mesin Otto. Ada beberapa perbedaan utama antara mesin siklus Otto dan empat mesin diesel siklus. Mesin diesel dibuat di kedua siklus dua dan versi empat siklus. Ironisnya perusahaan Deutz AG Otto memproduksi mesin diesel terutama di era modern.
Siklus Otto dinamai mesin 1876 dari Nikolaus A. Otto, yang membangun sebuah mesin empat siklus sukses yang didasarkan pada karya Jean Joseph Etienne Lenoir [1]. Itu adalah jenis mesin Otto ketiga yang dikembangkan. Ini digunakan gateway api geser untuk penyalaan bahan bakar yang merupakan campuran gas menerangi dan udara. Setelah 1884 Otto juga mengembangkan dinamo memungkinkan penggunaan sebuah percikan listrik untuk pengapian, yang telah diandalkan pada mesin Lenoir.
Hari ini, mesin pembakaran internal (ICE) digunakan dalam sepeda motor, mobil, kapal, truk, pesawat, kapal, mesin tugas berat, dan dalam penggunaan aslinya dimaksudkan sebagai daya stasioner baik untuk pembangkit listrik kinetik dan listrik. Mesin diesel ditemukan di hampir semua aplikasi heavy duty seperti truk, kapal, lokomotif, pembangkit listrik, dan daya stasioner. Banyak dari mesin diesel adalah dua siklus dengan peringkat daya sampai 105.000 hp (78.000 kW).
Keempat siklus mengacu pada asupan, kompresi, pembakaran (power), dan siklus pembuangan yang terjadi selama dua rotasi crankshaft per siklus kekuatan mesin siklus empat. Siklus dimulai di Pusat Mati Atas (TDC), ketika piston adalah terjauh dari sumbu crankshaft. Sebuah siklus mengacu pada perjalanan penuh dari piston dari Pusat Mati Atas (TMA) ke Pusat Mati Bawah (BDC). (Lihat pusat Mati.)
1. ASUPAN stroke: pada stroke asupan atau induksi piston, piston turun dari atas silinder ke bagian bawah silinder, mengurangi tekanan di dalam silinder. Campuran bahan bakar dan udara, atau hanya udara dalam mesin diesel, dipaksa oleh atmosfer (atau lebih) tekanan ke dalam silinder melalui intake port. Katup intake (s) kemudian tutup. Volume udara / bahan bakar campuran yang ditarik ke dalam silinder, relatif terhadap volume silinder disebut, efisiensi volumetrik mesin.
2. Stroke KOMPRESI: dengan kedua intake dan exhaust katup tertutup, piston kembali ke atas silinder menekan udara, atau bahan bakar campuran udara ke ruang pembakaran dari kepala silinder.
3. POWER stroke: ini adalah awal dari revolusi kedua mesin. Sementara piston dekat dengan Dead Center Top, kompresi udara-bahan bakar campuran di mesin bensin dinyalakan, biasanya oleh spark plug, atau bahan bakar diinjeksikan ke dalam mesin diesel, yang menyatu karena panas yang dihasilkan di udara selama kompresi stroke. Tekanan besar dihasilkan dari pembakaran campuran bahan bakar-udara terkompresi kekuatan piston kembali turun menuju pusat mati bawah.
4. BUANG stroke: pada knalpot stroke, piston sekali lagi kembali ke pusat mati atas sementara katup buang terbuka. Tindakan ini mengungsikan produk bakaran pembakaran dari silinder dengan mengusir campuran bahan bakar-udara yang menghabiskan keluar melalui katup buang (s).
Isi
[Sembunyikan]
* 1 Sejarah
o 1.1 Siklus Otto
o 1.2 Siklus Diesel
* 2 Termodinamika Analisis
* 3 Octane Persyaratan
o 3.1 Bahan Bakar oktan
+ 3.1.1 Otto Engine
+ 3.1.2 Mesin Diesel
* 4 Desain dan prinsip-prinsip rekayasa
o keterbatasan daya output 4,1
+ 4.1.1 Intake / exhaust port aliran
+ 4.1.2 Supercharging
+ 4.1.3 Turbocharging
o 4.2 Rod dan piston-untuk-stroke ratio
o 4.3 valvetrain
+ 4.3.1 Valve clearance
o 4.4 keseimbangan Energi
* 5 Lihat juga
* 6 Referensi
* 7 Pranala luar
[Sunting] Sejarah
[Sunting] Siklus Otto
Sebuah Otto Engine dari tahun 1920 US Industri
Nikolaus August Otto sebagai seorang pemuda adalah seorang salesman bepergian untuk perhatian kelontong. Dalam perjalanannya ia bertemu dengan mesin pembakaran internal yang dibangun di Paris oleh Belgia Joseph mantan patriot Jean Etienne Lenoir. Pada tahun 1860 Lenoir berhasil menciptakan sebuah mesin bertindak ganda yang berlari pada gas menerangi pada efisiensi 4%. Ke-18 liter Mesin Lenoir mampu menghasilkan hanya 2 tenaga kuda. Mesin Lenoir berlari pada gas menerangi yang terbuat dari batubara yang telah dikembangkan di Paris oleh Philip Lebon [1] [3].
Dalam menguji suatu replika dari mesin Lenoir pada tahun 1861 Otto menyadari efek dari kompresi pada biaya bahan bakar. Pada tahun 1862 Otto berusaha untuk memproduksi mesin untuk memperbaiki efisiensi miskin dan keandalan mesin Lenoir. Dia mencoba untuk membuat sebuah mesin yang akan memampatkan campuran bahan bakar sebelum penyalaan, tetapi gagal sebagai mesin yang akan menjalankan tidak lebih dari beberapa menit sebelum kehancuran itu. Banyak insinyur juga berusaha untuk memecahkan masalah dengan tidak berhasil. [3]
Pada tahun 1864 Eugen Langen Otto dan mendirikan mesin pembakaran internal pertama produksi perusahaan NA Otto dan Cie (NA Otto dan Perusahaan). Otto dan Cie berhasil menciptakan mesin atmosfer sukses di tahun yang sama. [3]
Pabrik kehabisan ruang dan dipindahkan ke kota Deutz, Jerman pada tahun 1869 di mana perusahaan ini berganti nama menjadi Deutz AG Gasmotorenfabrik (Gas Engine Deutz Manufacturing Company) [3] Pada tahun 1872 Gottlieb Daimler direktur teknis dan Wilhelm Maybach itu. kepala desain mesin. Daimler adalah seorang maling yang juga bekerja pada mesin Lenoir sebelumnya.
Dengan 1876 Otto dan Langen berhasil menciptakan mesin pembakaran internal yang dikompresi pertama campuran bahan bakar sebelum pembakaran untuk efisiensi jauh lebih tinggi daripada mesin diciptakan untuk saat ini [1].
Gottlieb Daimler dan Wilhelm Maybach meninggalkan mempekerjakan mereka di Otto dan Cie dan dikembangkan kecepatan tinggi pertama mesin Otto pada tahun 1883. Pada tahun 1885 mereka memproduksi mobil pertama yang dilengkapi dengan mesin Otto. Para Reitwagen Petroleum menggunakan pengapian sistem tabung panas dan bahan bakar yang dikenal sebagai Ligroin menjadi pembakaran internal mesin pertama dunia daya kendaraan menggunakan mesin siklus empat berdasarkan desain Nikolaus Otto. Tahun berikutnya Karl Benz memproduksi mobil bermesin dua siklus yang disebut mobil pertama di dunia oleh beberapa.
Pada tahun 1884 perusahaan Otto, sekarang dikenal sebagai Gasmotorenfabrik Deutz (GFD) dikembangkan pengapian listrik dan karburator.
Pada tahun 1890 Daimler dan Maybach membentuk perusahaan yang dikenal sebagai Daimler Motoren Gesellschaft. Hari ini bahwa perusahaan dikenal sebagai Daimler-Benz.
Lihat Otto mesin untuk lebih detail.
[Sunting] Siklus Diesel
Audi R15 Diesel di Le Man
Engine Diesel (lihat halaman ini) adalah penyempurnaan teknis mesin Siklus Otto 1876. Dimana Otto pada tahun 1861 menyadari bahwa efisiensi mesin dapat ditingkatkan dengan terlebih dahulu menekan campuran bahan bakar sebelum penyalaan itu, Rudolph Diesel ingin mengembangkan tipe yang lebih efisien dari mesin yang dapat berjalan pada bahan bakar jauh lebih berat. Para Lenoir, Otto Atmosfer, dan mesin Kompresi Otto (baik 1861 dan 1876) dirancang untuk berjalan pada Illuminating Gas (gas batubara). Dengan motivasi yang sama seperti Otto, Diesel ingin menciptakan sebuah mesin yang akan memberikan keprihatinan industri kecil sumber daya mereka sendiri untuk memungkinkan mereka untuk bersaing dengan perusahaan besar, dan seperti Otto pergi dari persyaratan untuk menjadi terikat dengan pasokan bahan bakar kota. Seperti Otto, butuh lebih dari satu dekade untuk menghasilkan mesin kompresi tinggi yang akan memicu diri sendiri bahan bakar ketika bahan bakar yang disemprotkan ke dalam silinder. Diesel menggunakan semprotan udara dikombinasikan dengan bahan bakar dalam mesin pertama.
Selama pengembangan awal, salah satu mesin meledak hampir membunuh Diesel. Dia bertahan dan akhirnya menciptakan mesin pada tahun 1893. Mesin kompresi tinggi yang menyatu bahan bakar itu oleh panas kompresi yang sekarang disebut mesin Diesel apakah itu merupakan siklus empat atau dua siklus desain.
Mesin diesel empat siklus telah digunakan dalam sebagian besar aplikasi tugas berat untuk beberapa dekade. Kepala di antara alasan untuk ini adalah bahwa ia menggunakan bahan bakar berat yang mengandung lebih banyak energi, membutuhkan perbaikan kurang, dan lebih murah untuk membuat (meskipun di beberapa wilayah di dunia Diesel Fuel biaya lebih dari Bensin). Otto paling efisien mesin Siklus dijalankan dekat efisiensi 30%. Volkswagen Jetta TDI 1,9 liter mesin mencapai 46%. Ini menggunakan desain canggih dengan turbocharging dan injeksi bahan bakar langsung. Beberapa Kapal BMW Diesels dengan isolasi keramik telah melampaui efisiensi 60%.
Baik Audi dan Peugeot bersaing di balapan ketahanan Seri Le Mans dengan mobil balap bermesin Diesel. Ini adalah empat siklus, empat katup, revving tinggi, turbocharged diesel yang mendominasi sebagian besar karena bahan bakar ekonomi dan harus membuat lebih sedikit berhenti.
[Sunting] Analisis Termodinamika
Hukum Charles
Empat-stroke siklus Carnot ideal pV diagram: asupan (A) stroke dilakukan oleh ekspansi isobarik, diikuti dengan kompresi (B) stroke, dilakukan oleh kompresi adiabatik. Melalui pembakaran bahan bakar proses isochoric diproduksi, diikuti oleh ekspansi adiabatik, karakteristik daya (C) stroke. Siklus ini ditutup dengan proses isochoric dan kompresi isobarik, karakteristik
pembuangan (D) stroke.
Analisis termodinamika siklus empat-stroke atau dua-stroke yang sebenarnya bukanlah tugas sederhana. Namun, analisis dapat disederhanakan secara signifikan jika udara standar asumsi [4] yang digunakan. Siklus yang dihasilkan, yang mirip dengan kondisi operasi aktual, Siklus Carnot. Siklus Carnot terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses adiabatik. Siklus Carnot dianggap siklus panas yang paling efisien mungkin dan merupakan idealisasi dari teori yang tidak dapat dicapai dalam kepraktisan. Siklus Carnot menjelaskan batas untuk jumlah energi yang dapat digunakan. [5]
[Sunting] Persyaratan Octane
[Sunting] Peringkat BBM oktan
Artikel utama: Octane rating
[Sunting] Mesin Otto
Selama siklus kompresi mesin pembakaran kompresi muatan internal suhu campuran udara bahan bakar meningkat seperti yang dijelaskan oleh Hukum Charles semata-mata karena kompresi gas. Kenaikan suhu beberapa ratus derajat.
Sebuah Tower Refractory menunjukkan bobot berbeda dari berbagai produk.
Bahan bakar yang digunakan dalam empat siklus mesin yang paling biasanya fraksi minyak mentah, tar batubara, serpih minyak, atau pasir yang dihasilkan dalam proses yang disebut Minyak Cracking. Suhu penyalaan bahan bakar yang dibiaskan berkaitan dengan berat badan itu. Hal ini dipisahkan dengan menjadi pemanasan dan diekstrak pada ketinggian yang berbeda di menara refraktori. Semakin tinggi uap bahan bakar naik di menara berat itu lebih rendah dan sedikit energi yang dikandungnya. Dalam pembiasan minyak bumi, ada berat badan standar bahan bakar dan produk yang menarik dan yang berhubungan dengan bahan diekstraksi tertentu. Bensin adalah produk refraktori cahaya dan disebut fraksi ringan. Sebagai fraksi cahaya yang memiliki titik nyala yang relatif rendah (yaitu temperatur di mana ia mulai terbakar ketika dicampur dengan suatu pengoksidasi).
Sebuah bahan bakar dengan titik nyala yang rendah diri mungkin menyala selama kompresi, dan juga dapat dipicu oleh deposit karbon yang tersisa di kepala silinder atau mesin kotor. Dalam pengapian mesin pembakaran diri internal dapat terjadi pada waktu tak terduga. Selama operasi normal dari mesin sebagai campuran bahan bakar yang dikompresi busur listrik diciptakan untuk menyalakan bahan bakar. Pada rpm rendah ini terjadi dekat dengan TDC (Top Dead Center). Sebagai mesin rpm naik titik spark bergerak ke depan sehingga biaya bahan bakar dapat dinyalakan pada titik lebih efisien dalam kompresi bahan bakar bertanggung jawab untuk memungkinkan bahan bakar untuk mulai membakar bahkan ketika masih dikompres. Ini menghasilkan lebih banyak daya efektif berdasarkan kepadatan molekul meningkat dari media bekerja, karena ini adalah inti dari efisiensi dalam mesin IE muatan dikompresi. Sebuah media bekerja lebih padat (campuran bahan bakar udara) akan mengalami panas yang lebih besar, dan karena tekanan, bangkit pada kurang sedikit ketika molekul itu lebih padat bersama-sama.
Kita dapat melihat hal ini dalam dua desain mesin Otto. Mesin non-kompresi dioperasikan pada efisiensi 12%. Mesin muatan dikompresi memiliki efisiensi operasi 30%. Sebuah mesin Diesel dapat mencapai setinggi 70% (laboratorium mesin Diesel diuji pada efisiensi 75,6%, VW TDI pada 46%).
Masalah dengan mesin muatan dikompresi adalah bahwa kenaikan suhu muatan terkompresi dapat menyebabkan pra-penyalaan. Jika hal ini terjadi pada waktu yang salah dan terlalu energik, dapat merusak mesin. Fraksi minyak bumi telah sangat beragam poin flash (suhu di mana bahan bakar dapat terbakar sendiri). Hal ini harus diperhitungkan dalam mesin dan desain bahan bakar.
Dalam mesin, percikan dihambat ketika mesin sedang dimulai, dan berlangsung hanya untuk jumlah yang tepat berdasarkan rpm mesin. Hal ini ditentukan oleh penelitian laboratorium. Sebagai mesin berputar lebih cepat dapat menerima pengapian sebelumnya sejak depan api bergerak tidak akan punya waktu untuk merusak.
Dalam bahan bakar, kecenderungan untuk campuran bahan bakar dikompresi untuk menyalakan awal dibatasi oleh komposisi kimia dari bahan bakar. Ada beberapa kelas bahan bakar untuk mengakomodasi perbedaan tingkat kinerja mesin. Bahan bakar ini diubah untuk perubahan suhu pengapian diri itu. Ada beberapa cara untuk melakukan ini. Sebagai mesin dirancang dengan rasio kompresi yang lebih tinggi hasilnya adalah bahwa pra-penyalaan jauh lebih mungkin terjadi karena campuran bahan bakar akan dikompresi dengan suhu yang lebih tinggi sebelum penyalaan disengaja. Suhu lebih tinggi akan lebih efektif menguap faktor bahan bakar seperti bensin dan di mesin kompresi lebih tinggi menjadi efisiensi yang lebih tinggi. Kompresi rasio yang lebih tinggi juga berarti bahwa jarak yang dapat mendorong piston untuk menghasilkan daya lebih besar (yang disebut rasio Ekspansi).
Jadi harus ada tes standar dan sistem referensi standar untuk menggambarkan bagaimana mungkin bahan bakar adalah untuk diri sendiri terbakar. Yang oktan rating adalah ukuran resistansi bahan bakar untuk diri pengapian. Sebuah bahan bakar dengan nilai oktan yang lebih tinggi numerik memungkinkan untuk rasio kompresi jauh lebih tinggi, yang ekstrak lebih banyak energi dari bahan bakar dan lebih efektif mengubah energi itu menjadi pekerjaan yang berguna sementara pada saat yang sama mencegah kerusakan mesin dari pra-penyalaan. Bahan bakar oktan tinggi juga lebih mahal.
[Sunting] Mesin Diesel
Mesin diesel oleh alam mereka tidak memiliki masalah dengan pra-penyalaan. Mereka memiliki keprihatinan dengan apakah atau tidak pembakaran dapat dimulai. Deskripsi bagaimana mungkin bahan bakar Diesel untuk menyalakan disebut rating Cetane. Karena bahan bakar diesel dari volatilitas yang rendah, mereka bisa sangat sulit untuk memulai ketika dingin. Berbagai teknik digunakan untuk memulai sebuah mesin Diesel dingin, yang paling umum adalah penggunaan plug cahaya.
Dalam beberapa aplikasi, seperti dalam pembakaran minyak goreng yang digunakan, bahan bakar itu sendiri adalah padat dan harus dipanaskan untuk mencairkan sebelum digunakan. Keluhan umum di sini adalah bahwa knalpot mungkin memiliki bau French Fries.
[Sunting] Prinsip-prinsip Desain dan rekayasa
[Sunting] keterbatasan Power output
Siklus empat-stroke
1 = TDC
2 = BDC
J: Intake
B: Kompresi
C: Power
D: Knalpot
Jumlah maksimum daya yang dihasilkan oleh mesin ditentukan oleh jumlah maksimum udara yang tertelan. Jumlah daya yang dihasilkan oleh mesin piston terkait dengan ukuran (volume silinder), apakah itu adalah desain dua-stroke atau empat-stroke, efisiensi volumetrik, kerugian, udara-ke-bahan bakar rasio, nilai kalor bahan bakar , oksigen isi udara dan kecepatan (RPM). Kecepatan pada akhirnya dibatasi oleh kekuatan material dan pelumasan. Katup, piston dan batang menghubungkan kekuatan akselerasi menderita parah. Pada kecepatan tinggi mesin, kerusakan fisik dan piston ring flutter dapat terjadi, mengakibatkan hilangnya kekuasaan atau bahkan kehancuran mesin. Piston cincin flutter terjadi ketika berdering berosilasi secara vertikal dalam alur piston mereka tinggal masuk flutter Cincin meterai kompromi antara cincin dan dinding silinder yang menghasilkan hilangnya tekanan silinder dan kekuasaan. Jika mesin berputar terlalu cepat, katup mata air tidak dapat bertindak cepat cukup untuk menutup katup. Hal ini sering disebut sebagai 'katup float', dan dapat menyebabkan piston katup ke kontak, sangat merusak mesin. Pada kecepatan tinggi pelumasan piston silinder antarmuka dinding cenderung untuk memecah. Hal ini membatasi kecepatan piston untuk mesin industri untuk sekitar 10 m / s.
[Sunting] Pengambilan / knalpot aliran port
Daya output dari mesin tergantung pada kemampuan intake (campuran udara-bahan bakar) dan materi knalpot untuk bergerak cepat melalui port katup, biasanya terletak di kepala silinder. Untuk meningkatkan daya output mesin, penyimpangan dalam jalur intake dan exhaust, seperti kelemahan casting, dapat dihapus, dan, dengan bantuan sebuah bangku aliran udara, jari-jari berubah port katup dan konfigurasi valve seat dapat dimodifikasi untuk mengurangi resistensi. Proses ini disebut port, dan dapat dilakukan dengan tangan atau dengan mesin CNC.
[Sunting] Supercharging
Salah satu cara untuk meningkatkan kekuatan mesin untuk memaksa lebih banyak udara ke dalam silinder sehingga tenaga lebih dapat diproduksi dari setiap daya stroke. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis perangkat kompresi udara sebagai supercharger, yang dapat didukung oleh mesin krukas.
Supercharging meningkatkan batas output daya mesin pembakaran internal relatif terhadap perpindahan tersebut. Paling umum, supercharger selalu berjalan, tetapi sudah ada desain yang memungkinkan untuk dipotong atau dijalankan pada berbagai kecepatan (relatif terhadap kecepatan engine). Mekanis didorong supercharging memiliki kelemahan bahwa beberapa dari daya output digunakan untuk menggerakkan supercharger, sementara kekuasaan yang terbuang di knalpot tekanan tinggi, seperti udara telah dikompresi dan kemudian dua kali keuntungan lebih banyak volume potensial dalam pembakaran tetapi hanya diperluas dalam satu panggung.
[Sunting] Turbocharging
Turbocharger adalah sebuah supercharger yang didorong oleh gas buang mesin, dengan cara turbin. Ini terdiri dari dua potong, kecepatan tinggi perakitan turbin dengan satu sisi yang compresses the intake udara, dan sisi lain yang didukung oleh arus gas buang.
Ketika pemalasan, dan rendah ke kecepatan moderat, turbin menghasilkan tenaga kecil dari volume gas buang yang kecil, turbocharger memiliki pengaruh yang kecil dan mesin yang beroperasi hampir secara alami-disedot. Ketika lebih banyak daya output yang dibutuhkan, kecepatan mesin dan membuka throttle ditingkatkan sampai gas yang cukup untuk 'spin' turbin turbocharger untuk mulai menekan udara lebih banyak dari normal ke dalam intake manifold.
Turbocharging memungkinkan untuk operasi mesin yang lebih efisien karena didorong oleh tekanan gas buang yang seharusnya dapat (kebanyakan) terbuang, tetapi ada batasan desain dikenal sebagai turbo lag. Peningkatan daya mesin tidak segera tersedia, karena kebutuhan untuk meningkatkan tajam RPM mesin, untuk membangun tekanan dan spin the turbo, sebelum turbo mulai melakukan kompresi udara berguna. Volume peningkatan konsumsi menyebabkan pembuangan meningkat dan berputar turbo lebih cepat, dan demikian seterusnya sampai operasi daya tinggi stabil tercapai. Kesulitan lain adalah bahwa tekanan gas buang yang lebih tinggi menyebabkan gas buang untuk mentransfer lebih dari panas ke bagian mekanik dari mesin.
[Sunting] Rod dan piston-untuk-stroke ratio
Rasio tongkat-untuk-stroke adalah rasio panjang dari batang dengan panjang dari seher stroke. Sebuah batang panjang akan mengurangi tekanan menyamping dari piston di dinding silinder dan kekuatan stres, sehingga meningkatkan mesin hidup. Hal ini juga meningkatkan biaya dan mesin tinggi dan berat.
Sebuah "mesin persegi" adalah sebuah mesin dengan diameter lubang sama dengan stroke panjang nya. Sebuah mesin dimana diameter lubang lebih besar dari stroke panjang adalah mesin oversquare, sebaliknya, sebuah mesin dengan diameter lubang yang lebih kecil dari panjang stroke adalah mesin undersquare.
[Sunting] valvetrain
Katup yang biasanya dioperasikan oleh camshaft berputar pada kecepatan setengah dari krukas. Memiliki serangkaian Cams bersama yang panjang, masing-masing dirancang untuk membuka katup selama sesuai bagian dari knalpot atau intake stroke. Sebuah tappet antara cam adalah katup dan kontak pada permukaan yang slide cam membuka katup. Banyak mesin menggunakan satu atau lebih camshafts "di atas" sebuah baris (atau setiap baris) dari silinder, seperti dalam ilustrasi, di mana setiap cam langsung actuates katup melalui tappet datar. Dalam desain mesin lainnya camshaft dalam bak mesin, dalam hal ini setiap cam kontak push rod, yang kontak dengan rocker arm yang membuka katup. Overhead cam desain biasanya memungkinkan mesin kecepatan tinggi karena menyediakan yang paling langsung jalan antara cam dan valve.
[Sunting] clearance Valve
Valve clearance mengacu pada celah kecil antara pengangkat katup dan batang katup yang memastikan bahwa katup sepenuhnya menutup. Pada mesin dengan penyesuaian clearance katup mekanis yang berlebihan akan menyebabkan kebisingan dari kereta katup. Biasanya clearance harus menyesuaikan setiap 20.000 mil (32.000 km) dengan peraba mengukur.
Mesin produksi yang paling modern menggunakan pengangkat hidrolik untuk secara otomatis mengkompensasi katup kereta komponen pakaian. Oli mesin kotor akan menyebabkan kegagalan pengangkat.
[Sunting] keseimbangan Energi
Mesin Otto sekitar 30% efisien, dalam kata lain, 30% dari energi yang dihasilkan oleh pembakaran dikonversi menjadi energi rotasi berguna pada poros output dari mesin, sementara sisanya sedang kerugian akibat gesekan mesin aksesoris, dan panas limbah. [6] Ada sejumlah cara untuk memulihkan beberapa energi yang hilang untuk limbah panas. Penggunaan Turbocharger di mesin Diesel sangat efektif dengan meningkatkan tekanan udara yang masuk dan berlaku menyediakan peningkatan yang sama dalam kinerja memiliki perpindahan lebih. Dekade Truk Perusahaan Max lalu mengembangkan suatu sistem turbin yang dikonversi sampah panas menjadi energi kinetik yang makan kembali ke transmisi mesin. Baru-baru ini BMW mengembangkan dua tahap panas sistem pemulihan mirip dengan sistem Mack yang pulih 80% dari energi dalam gas buang dan menaikkan efisiensi dari mesin Otto itu diterapkan oleh 15% menempatkan mesin Otto setara dengan Diesel beberapa mesin [7].
Sebaliknya, mesin enam stroke dapat mengkonversi lebih dari 50% dari energi dari pembakaran menjadi energi rotasi berguna.
Mesin modern sering sengaja dibangun untuk menjadi sedikit kurang efisien daripada mereka dinyatakan bisa. Hal ini diperlukan untuk kontrol emisi seperti resirkulasi gas buang dan catalytic converter yang mengurangi polusi atmosfer asap dan lainnya. Penurunan dalam efisiensi dapat digagalkan dengan unit kontrol mesin menggunakan teknik membakar lemak. [8]
Pusat mati atas, sebelum siklus dimulai 1 - Intake stroke 2 - Kompresi stroke
Mulai posisi, stroke asupan, dan stroke kompresi.
Bahan bakar terbakar 3 - Power stroke 4 - stroke Exhaust
Pengapian stroke bahan bakar, daya stroke, dan knalpot.
Ada dua jenis umum mesin, yang berhubungan erat satu sama lain tetapi memiliki perbedaan besar dalam desain mereka dan perilaku. Awal ini untuk dikembangkan adalah siklus Otto mesin yang dikembangkan pada tahun 1876 oleh Nikolaus August Otto di Cologne, Jerman [1]. Mesin ini paling sering disebut sebagai mesin bensin atau mesin bensin, setelah bahan bakar yang kekuatan itu [2]. Jenis kedua dari empat siklus mesin mesin diesel yang dikembangkan pada tahun 1893 oleh Rudolph Diesel, juga dari Jerman. Diesel menciptakan mesin untuk memaksimalkan efisiensi yang masih kurang dalam mesin Otto. Ada beberapa perbedaan utama antara mesin siklus Otto dan empat mesin diesel siklus. Mesin diesel dibuat di kedua siklus dua dan versi empat siklus. Ironisnya perusahaan Deutz AG Otto memproduksi mesin diesel terutama di era modern.
Siklus Otto dinamai mesin 1876 dari Nikolaus A. Otto, yang membangun sebuah mesin empat siklus sukses yang didasarkan pada karya Jean Joseph Etienne Lenoir [1]. Itu adalah jenis mesin Otto ketiga yang dikembangkan. Ini digunakan gateway api geser untuk penyalaan bahan bakar yang merupakan campuran gas menerangi dan udara. Setelah 1884 Otto juga mengembangkan dinamo memungkinkan penggunaan sebuah percikan listrik untuk pengapian, yang telah diandalkan pada mesin Lenoir.
Hari ini, mesin pembakaran internal (ICE) digunakan dalam sepeda motor, mobil, kapal, truk, pesawat, kapal, mesin tugas berat, dan dalam penggunaan aslinya dimaksudkan sebagai daya stasioner baik untuk pembangkit listrik kinetik dan listrik. Mesin diesel ditemukan di hampir semua aplikasi heavy duty seperti truk, kapal, lokomotif, pembangkit listrik, dan daya stasioner. Banyak dari mesin diesel adalah dua siklus dengan peringkat daya sampai 105.000 hp (78.000 kW).
Keempat siklus mengacu pada asupan, kompresi, pembakaran (power), dan siklus pembuangan yang terjadi selama dua rotasi crankshaft per siklus kekuatan mesin siklus empat. Siklus dimulai di Pusat Mati Atas (TDC), ketika piston adalah terjauh dari sumbu crankshaft. Sebuah siklus mengacu pada perjalanan penuh dari piston dari Pusat Mati Atas (TMA) ke Pusat Mati Bawah (BDC). (Lihat pusat Mati.)
1. ASUPAN stroke: pada stroke asupan atau induksi piston, piston turun dari atas silinder ke bagian bawah silinder, mengurangi tekanan di dalam silinder. Campuran bahan bakar dan udara, atau hanya udara dalam mesin diesel, dipaksa oleh atmosfer (atau lebih) tekanan ke dalam silinder melalui intake port. Katup intake (s) kemudian tutup. Volume udara / bahan bakar campuran yang ditarik ke dalam silinder, relatif terhadap volume silinder disebut, efisiensi volumetrik mesin.
2. Stroke KOMPRESI: dengan kedua intake dan exhaust katup tertutup, piston kembali ke atas silinder menekan udara, atau bahan bakar campuran udara ke ruang pembakaran dari kepala silinder.
3. POWER stroke: ini adalah awal dari revolusi kedua mesin. Sementara piston dekat dengan Dead Center Top, kompresi udara-bahan bakar campuran di mesin bensin dinyalakan, biasanya oleh spark plug, atau bahan bakar diinjeksikan ke dalam mesin diesel, yang menyatu karena panas yang dihasilkan di udara selama kompresi stroke. Tekanan besar dihasilkan dari pembakaran campuran bahan bakar-udara terkompresi kekuatan piston kembali turun menuju pusat mati bawah.
4. BUANG stroke: pada knalpot stroke, piston sekali lagi kembali ke pusat mati atas sementara katup buang terbuka. Tindakan ini mengungsikan produk bakaran pembakaran dari silinder dengan mengusir campuran bahan bakar-udara yang menghabiskan keluar melalui katup buang (s).
Isi
[Sembunyikan]
* 1 Sejarah
o 1.1 Siklus Otto
o 1.2 Siklus Diesel
* 2 Termodinamika Analisis
* 3 Octane Persyaratan
o 3.1 Bahan Bakar oktan
+ 3.1.1 Otto Engine
+ 3.1.2 Mesin Diesel
* 4 Desain dan prinsip-prinsip rekayasa
o keterbatasan daya output 4,1
+ 4.1.1 Intake / exhaust port aliran
+ 4.1.2 Supercharging
+ 4.1.3 Turbocharging
o 4.2 Rod dan piston-untuk-stroke ratio
o 4.3 valvetrain
+ 4.3.1 Valve clearance
o 4.4 keseimbangan Energi
* 5 Lihat juga
* 6 Referensi
* 7 Pranala luar
[Sunting] Sejarah
[Sunting] Siklus Otto
Sebuah Otto Engine dari tahun 1920 US Industri
Nikolaus August Otto sebagai seorang pemuda adalah seorang salesman bepergian untuk perhatian kelontong. Dalam perjalanannya ia bertemu dengan mesin pembakaran internal yang dibangun di Paris oleh Belgia Joseph mantan patriot Jean Etienne Lenoir. Pada tahun 1860 Lenoir berhasil menciptakan sebuah mesin bertindak ganda yang berlari pada gas menerangi pada efisiensi 4%. Ke-18 liter Mesin Lenoir mampu menghasilkan hanya 2 tenaga kuda. Mesin Lenoir berlari pada gas menerangi yang terbuat dari batubara yang telah dikembangkan di Paris oleh Philip Lebon [1] [3].
Dalam menguji suatu replika dari mesin Lenoir pada tahun 1861 Otto menyadari efek dari kompresi pada biaya bahan bakar. Pada tahun 1862 Otto berusaha untuk memproduksi mesin untuk memperbaiki efisiensi miskin dan keandalan mesin Lenoir. Dia mencoba untuk membuat sebuah mesin yang akan memampatkan campuran bahan bakar sebelum penyalaan, tetapi gagal sebagai mesin yang akan menjalankan tidak lebih dari beberapa menit sebelum kehancuran itu. Banyak insinyur juga berusaha untuk memecahkan masalah dengan tidak berhasil. [3]
Pada tahun 1864 Eugen Langen Otto dan mendirikan mesin pembakaran internal pertama produksi perusahaan NA Otto dan Cie (NA Otto dan Perusahaan). Otto dan Cie berhasil menciptakan mesin atmosfer sukses di tahun yang sama. [3]
Pabrik kehabisan ruang dan dipindahkan ke kota Deutz, Jerman pada tahun 1869 di mana perusahaan ini berganti nama menjadi Deutz AG Gasmotorenfabrik (Gas Engine Deutz Manufacturing Company) [3] Pada tahun 1872 Gottlieb Daimler direktur teknis dan Wilhelm Maybach itu. kepala desain mesin. Daimler adalah seorang maling yang juga bekerja pada mesin Lenoir sebelumnya.
Dengan 1876 Otto dan Langen berhasil menciptakan mesin pembakaran internal yang dikompresi pertama campuran bahan bakar sebelum pembakaran untuk efisiensi jauh lebih tinggi daripada mesin diciptakan untuk saat ini [1].
Gottlieb Daimler dan Wilhelm Maybach meninggalkan mempekerjakan mereka di Otto dan Cie dan dikembangkan kecepatan tinggi pertama mesin Otto pada tahun 1883. Pada tahun 1885 mereka memproduksi mobil pertama yang dilengkapi dengan mesin Otto. Para Reitwagen Petroleum menggunakan pengapian sistem tabung panas dan bahan bakar yang dikenal sebagai Ligroin menjadi pembakaran internal mesin pertama dunia daya kendaraan menggunakan mesin siklus empat berdasarkan desain Nikolaus Otto. Tahun berikutnya Karl Benz memproduksi mobil bermesin dua siklus yang disebut mobil pertama di dunia oleh beberapa.
Pada tahun 1884 perusahaan Otto, sekarang dikenal sebagai Gasmotorenfabrik Deutz (GFD) dikembangkan pengapian listrik dan karburator.
Pada tahun 1890 Daimler dan Maybach membentuk perusahaan yang dikenal sebagai Daimler Motoren Gesellschaft. Hari ini bahwa perusahaan dikenal sebagai Daimler-Benz.
Lihat Otto mesin untuk lebih detail.
[Sunting] Siklus Diesel
Audi R15 Diesel di Le Man
Engine Diesel (lihat halaman ini) adalah penyempurnaan teknis mesin Siklus Otto 1876. Dimana Otto pada tahun 1861 menyadari bahwa efisiensi mesin dapat ditingkatkan dengan terlebih dahulu menekan campuran bahan bakar sebelum penyalaan itu, Rudolph Diesel ingin mengembangkan tipe yang lebih efisien dari mesin yang dapat berjalan pada bahan bakar jauh lebih berat. Para Lenoir, Otto Atmosfer, dan mesin Kompresi Otto (baik 1861 dan 1876) dirancang untuk berjalan pada Illuminating Gas (gas batubara). Dengan motivasi yang sama seperti Otto, Diesel ingin menciptakan sebuah mesin yang akan memberikan keprihatinan industri kecil sumber daya mereka sendiri untuk memungkinkan mereka untuk bersaing dengan perusahaan besar, dan seperti Otto pergi dari persyaratan untuk menjadi terikat dengan pasokan bahan bakar kota. Seperti Otto, butuh lebih dari satu dekade untuk menghasilkan mesin kompresi tinggi yang akan memicu diri sendiri bahan bakar ketika bahan bakar yang disemprotkan ke dalam silinder. Diesel menggunakan semprotan udara dikombinasikan dengan bahan bakar dalam mesin pertama.
Selama pengembangan awal, salah satu mesin meledak hampir membunuh Diesel. Dia bertahan dan akhirnya menciptakan mesin pada tahun 1893. Mesin kompresi tinggi yang menyatu bahan bakar itu oleh panas kompresi yang sekarang disebut mesin Diesel apakah itu merupakan siklus empat atau dua siklus desain.
Mesin diesel empat siklus telah digunakan dalam sebagian besar aplikasi tugas berat untuk beberapa dekade. Kepala di antara alasan untuk ini adalah bahwa ia menggunakan bahan bakar berat yang mengandung lebih banyak energi, membutuhkan perbaikan kurang, dan lebih murah untuk membuat (meskipun di beberapa wilayah di dunia Diesel Fuel biaya lebih dari Bensin). Otto paling efisien mesin Siklus dijalankan dekat efisiensi 30%. Volkswagen Jetta TDI 1,9 liter mesin mencapai 46%. Ini menggunakan desain canggih dengan turbocharging dan injeksi bahan bakar langsung. Beberapa Kapal BMW Diesels dengan isolasi keramik telah melampaui efisiensi 60%.
Baik Audi dan Peugeot bersaing di balapan ketahanan Seri Le Mans dengan mobil balap bermesin Diesel. Ini adalah empat siklus, empat katup, revving tinggi, turbocharged diesel yang mendominasi sebagian besar karena bahan bakar ekonomi dan harus membuat lebih sedikit berhenti.
[Sunting] Analisis Termodinamika
Hukum Charles
Empat-stroke siklus Carnot ideal pV diagram: asupan (A) stroke dilakukan oleh ekspansi isobarik, diikuti dengan kompresi (B) stroke, dilakukan oleh kompresi adiabatik. Melalui pembakaran bahan bakar proses isochoric diproduksi, diikuti oleh ekspansi adiabatik, karakteristik daya (C) stroke. Siklus ini ditutup dengan proses isochoric dan kompresi isobarik, karakteristik
pembuangan (D) stroke.
Analisis termodinamika siklus empat-stroke atau dua-stroke yang sebenarnya bukanlah tugas sederhana. Namun, analisis dapat disederhanakan secara signifikan jika udara standar asumsi [4] yang digunakan. Siklus yang dihasilkan, yang mirip dengan kondisi operasi aktual, Siklus Carnot. Siklus Carnot terdiri dari dua proses isotermal dan dua proses adiabatik. Siklus Carnot dianggap siklus panas yang paling efisien mungkin dan merupakan idealisasi dari teori yang tidak dapat dicapai dalam kepraktisan. Siklus Carnot menjelaskan batas untuk jumlah energi yang dapat digunakan. [5]
[Sunting] Persyaratan Octane
[Sunting] Peringkat BBM oktan
Artikel utama: Octane rating
[Sunting] Mesin Otto
Selama siklus kompresi mesin pembakaran kompresi muatan internal suhu campuran udara bahan bakar meningkat seperti yang dijelaskan oleh Hukum Charles semata-mata karena kompresi gas. Kenaikan suhu beberapa ratus derajat.
Sebuah Tower Refractory menunjukkan bobot berbeda dari berbagai produk.
Bahan bakar yang digunakan dalam empat siklus mesin yang paling biasanya fraksi minyak mentah, tar batubara, serpih minyak, atau pasir yang dihasilkan dalam proses yang disebut Minyak Cracking. Suhu penyalaan bahan bakar yang dibiaskan berkaitan dengan berat badan itu. Hal ini dipisahkan dengan menjadi pemanasan dan diekstrak pada ketinggian yang berbeda di menara refraktori. Semakin tinggi uap bahan bakar naik di menara berat itu lebih rendah dan sedikit energi yang dikandungnya. Dalam pembiasan minyak bumi, ada berat badan standar bahan bakar dan produk yang menarik dan yang berhubungan dengan bahan diekstraksi tertentu. Bensin adalah produk refraktori cahaya dan disebut fraksi ringan. Sebagai fraksi cahaya yang memiliki titik nyala yang relatif rendah (yaitu temperatur di mana ia mulai terbakar ketika dicampur dengan suatu pengoksidasi).
Sebuah bahan bakar dengan titik nyala yang rendah diri mungkin menyala selama kompresi, dan juga dapat dipicu oleh deposit karbon yang tersisa di kepala silinder atau mesin kotor. Dalam pengapian mesin pembakaran diri internal dapat terjadi pada waktu tak terduga. Selama operasi normal dari mesin sebagai campuran bahan bakar yang dikompresi busur listrik diciptakan untuk menyalakan bahan bakar. Pada rpm rendah ini terjadi dekat dengan TDC (Top Dead Center). Sebagai mesin rpm naik titik spark bergerak ke depan sehingga biaya bahan bakar dapat dinyalakan pada titik lebih efisien dalam kompresi bahan bakar bertanggung jawab untuk memungkinkan bahan bakar untuk mulai membakar bahkan ketika masih dikompres. Ini menghasilkan lebih banyak daya efektif berdasarkan kepadatan molekul meningkat dari media bekerja, karena ini adalah inti dari efisiensi dalam mesin IE muatan dikompresi. Sebuah media bekerja lebih padat (campuran bahan bakar udara) akan mengalami panas yang lebih besar, dan karena tekanan, bangkit pada kurang sedikit ketika molekul itu lebih padat bersama-sama.
Kita dapat melihat hal ini dalam dua desain mesin Otto. Mesin non-kompresi dioperasikan pada efisiensi 12%. Mesin muatan dikompresi memiliki efisiensi operasi 30%. Sebuah mesin Diesel dapat mencapai setinggi 70% (laboratorium mesin Diesel diuji pada efisiensi 75,6%, VW TDI pada 46%).
Masalah dengan mesin muatan dikompresi adalah bahwa kenaikan suhu muatan terkompresi dapat menyebabkan pra-penyalaan. Jika hal ini terjadi pada waktu yang salah dan terlalu energik, dapat merusak mesin. Fraksi minyak bumi telah sangat beragam poin flash (suhu di mana bahan bakar dapat terbakar sendiri). Hal ini harus diperhitungkan dalam mesin dan desain bahan bakar.
Dalam mesin, percikan dihambat ketika mesin sedang dimulai, dan berlangsung hanya untuk jumlah yang tepat berdasarkan rpm mesin. Hal ini ditentukan oleh penelitian laboratorium. Sebagai mesin berputar lebih cepat dapat menerima pengapian sebelumnya sejak depan api bergerak tidak akan punya waktu untuk merusak.
Dalam bahan bakar, kecenderungan untuk campuran bahan bakar dikompresi untuk menyalakan awal dibatasi oleh komposisi kimia dari bahan bakar. Ada beberapa kelas bahan bakar untuk mengakomodasi perbedaan tingkat kinerja mesin. Bahan bakar ini diubah untuk perubahan suhu pengapian diri itu. Ada beberapa cara untuk melakukan ini. Sebagai mesin dirancang dengan rasio kompresi yang lebih tinggi hasilnya adalah bahwa pra-penyalaan jauh lebih mungkin terjadi karena campuran bahan bakar akan dikompresi dengan suhu yang lebih tinggi sebelum penyalaan disengaja. Suhu lebih tinggi akan lebih efektif menguap faktor bahan bakar seperti bensin dan di mesin kompresi lebih tinggi menjadi efisiensi yang lebih tinggi. Kompresi rasio yang lebih tinggi juga berarti bahwa jarak yang dapat mendorong piston untuk menghasilkan daya lebih besar (yang disebut rasio Ekspansi).
Jadi harus ada tes standar dan sistem referensi standar untuk menggambarkan bagaimana mungkin bahan bakar adalah untuk diri sendiri terbakar. Yang oktan rating adalah ukuran resistansi bahan bakar untuk diri pengapian. Sebuah bahan bakar dengan nilai oktan yang lebih tinggi numerik memungkinkan untuk rasio kompresi jauh lebih tinggi, yang ekstrak lebih banyak energi dari bahan bakar dan lebih efektif mengubah energi itu menjadi pekerjaan yang berguna sementara pada saat yang sama mencegah kerusakan mesin dari pra-penyalaan. Bahan bakar oktan tinggi juga lebih mahal.
[Sunting] Mesin Diesel
Mesin diesel oleh alam mereka tidak memiliki masalah dengan pra-penyalaan. Mereka memiliki keprihatinan dengan apakah atau tidak pembakaran dapat dimulai. Deskripsi bagaimana mungkin bahan bakar Diesel untuk menyalakan disebut rating Cetane. Karena bahan bakar diesel dari volatilitas yang rendah, mereka bisa sangat sulit untuk memulai ketika dingin. Berbagai teknik digunakan untuk memulai sebuah mesin Diesel dingin, yang paling umum adalah penggunaan plug cahaya.
Dalam beberapa aplikasi, seperti dalam pembakaran minyak goreng yang digunakan, bahan bakar itu sendiri adalah padat dan harus dipanaskan untuk mencairkan sebelum digunakan. Keluhan umum di sini adalah bahwa knalpot mungkin memiliki bau French Fries.
[Sunting] Prinsip-prinsip Desain dan rekayasa
[Sunting] keterbatasan Power output
Siklus empat-stroke
1 = TDC
2 = BDC
J: Intake
B: Kompresi
C: Power
D: Knalpot
Jumlah maksimum daya yang dihasilkan oleh mesin ditentukan oleh jumlah maksimum udara yang tertelan. Jumlah daya yang dihasilkan oleh mesin piston terkait dengan ukuran (volume silinder), apakah itu adalah desain dua-stroke atau empat-stroke, efisiensi volumetrik, kerugian, udara-ke-bahan bakar rasio, nilai kalor bahan bakar , oksigen isi udara dan kecepatan (RPM). Kecepatan pada akhirnya dibatasi oleh kekuatan material dan pelumasan. Katup, piston dan batang menghubungkan kekuatan akselerasi menderita parah. Pada kecepatan tinggi mesin, kerusakan fisik dan piston ring flutter dapat terjadi, mengakibatkan hilangnya kekuasaan atau bahkan kehancuran mesin. Piston cincin flutter terjadi ketika berdering berosilasi secara vertikal dalam alur piston mereka tinggal masuk flutter Cincin meterai kompromi antara cincin dan dinding silinder yang menghasilkan hilangnya tekanan silinder dan kekuasaan. Jika mesin berputar terlalu cepat, katup mata air tidak dapat bertindak cepat cukup untuk menutup katup. Hal ini sering disebut sebagai 'katup float', dan dapat menyebabkan piston katup ke kontak, sangat merusak mesin. Pada kecepatan tinggi pelumasan piston silinder antarmuka dinding cenderung untuk memecah. Hal ini membatasi kecepatan piston untuk mesin industri untuk sekitar 10 m / s.
[Sunting] Pengambilan / knalpot aliran port
Daya output dari mesin tergantung pada kemampuan intake (campuran udara-bahan bakar) dan materi knalpot untuk bergerak cepat melalui port katup, biasanya terletak di kepala silinder. Untuk meningkatkan daya output mesin, penyimpangan dalam jalur intake dan exhaust, seperti kelemahan casting, dapat dihapus, dan, dengan bantuan sebuah bangku aliran udara, jari-jari berubah port katup dan konfigurasi valve seat dapat dimodifikasi untuk mengurangi resistensi. Proses ini disebut port, dan dapat dilakukan dengan tangan atau dengan mesin CNC.
[Sunting] Supercharging
Salah satu cara untuk meningkatkan kekuatan mesin untuk memaksa lebih banyak udara ke dalam silinder sehingga tenaga lebih dapat diproduksi dari setiap daya stroke. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa jenis perangkat kompresi udara sebagai supercharger, yang dapat didukung oleh mesin krukas.
Supercharging meningkatkan batas output daya mesin pembakaran internal relatif terhadap perpindahan tersebut. Paling umum, supercharger selalu berjalan, tetapi sudah ada desain yang memungkinkan untuk dipotong atau dijalankan pada berbagai kecepatan (relatif terhadap kecepatan engine). Mekanis didorong supercharging memiliki kelemahan bahwa beberapa dari daya output digunakan untuk menggerakkan supercharger, sementara kekuasaan yang terbuang di knalpot tekanan tinggi, seperti udara telah dikompresi dan kemudian dua kali keuntungan lebih banyak volume potensial dalam pembakaran tetapi hanya diperluas dalam satu panggung.
[Sunting] Turbocharging
Turbocharger adalah sebuah supercharger yang didorong oleh gas buang mesin, dengan cara turbin. Ini terdiri dari dua potong, kecepatan tinggi perakitan turbin dengan satu sisi yang compresses the intake udara, dan sisi lain yang didukung oleh arus gas buang.
Ketika pemalasan, dan rendah ke kecepatan moderat, turbin menghasilkan tenaga kecil dari volume gas buang yang kecil, turbocharger memiliki pengaruh yang kecil dan mesin yang beroperasi hampir secara alami-disedot. Ketika lebih banyak daya output yang dibutuhkan, kecepatan mesin dan membuka throttle ditingkatkan sampai gas yang cukup untuk 'spin' turbin turbocharger untuk mulai menekan udara lebih banyak dari normal ke dalam intake manifold.
Turbocharging memungkinkan untuk operasi mesin yang lebih efisien karena didorong oleh tekanan gas buang yang seharusnya dapat (kebanyakan) terbuang, tetapi ada batasan desain dikenal sebagai turbo lag. Peningkatan daya mesin tidak segera tersedia, karena kebutuhan untuk meningkatkan tajam RPM mesin, untuk membangun tekanan dan spin the turbo, sebelum turbo mulai melakukan kompresi udara berguna. Volume peningkatan konsumsi menyebabkan pembuangan meningkat dan berputar turbo lebih cepat, dan demikian seterusnya sampai operasi daya tinggi stabil tercapai. Kesulitan lain adalah bahwa tekanan gas buang yang lebih tinggi menyebabkan gas buang untuk mentransfer lebih dari panas ke bagian mekanik dari mesin.
[Sunting] Rod dan piston-untuk-stroke ratio
Rasio tongkat-untuk-stroke adalah rasio panjang dari batang dengan panjang dari seher stroke. Sebuah batang panjang akan mengurangi tekanan menyamping dari piston di dinding silinder dan kekuatan stres, sehingga meningkatkan mesin hidup. Hal ini juga meningkatkan biaya dan mesin tinggi dan berat.
Sebuah "mesin persegi" adalah sebuah mesin dengan diameter lubang sama dengan stroke panjang nya. Sebuah mesin dimana diameter lubang lebih besar dari stroke panjang adalah mesin oversquare, sebaliknya, sebuah mesin dengan diameter lubang yang lebih kecil dari panjang stroke adalah mesin undersquare.
[Sunting] valvetrain
Katup yang biasanya dioperasikan oleh camshaft berputar pada kecepatan setengah dari krukas. Memiliki serangkaian Cams bersama yang panjang, masing-masing dirancang untuk membuka katup selama sesuai bagian dari knalpot atau intake stroke. Sebuah tappet antara cam adalah katup dan kontak pada permukaan yang slide cam membuka katup. Banyak mesin menggunakan satu atau lebih camshafts "di atas" sebuah baris (atau setiap baris) dari silinder, seperti dalam ilustrasi, di mana setiap cam langsung actuates katup melalui tappet datar. Dalam desain mesin lainnya camshaft dalam bak mesin, dalam hal ini setiap cam kontak push rod, yang kontak dengan rocker arm yang membuka katup. Overhead cam desain biasanya memungkinkan mesin kecepatan tinggi karena menyediakan yang paling langsung jalan antara cam dan valve.
[Sunting] clearance Valve
Valve clearance mengacu pada celah kecil antara pengangkat katup dan batang katup yang memastikan bahwa katup sepenuhnya menutup. Pada mesin dengan penyesuaian clearance katup mekanis yang berlebihan akan menyebabkan kebisingan dari kereta katup. Biasanya clearance harus menyesuaikan setiap 20.000 mil (32.000 km) dengan peraba mengukur.
Mesin produksi yang paling modern menggunakan pengangkat hidrolik untuk secara otomatis mengkompensasi katup kereta komponen pakaian. Oli mesin kotor akan menyebabkan kegagalan pengangkat.
[Sunting] keseimbangan Energi
Mesin Otto sekitar 30% efisien, dalam kata lain, 30% dari energi yang dihasilkan oleh pembakaran dikonversi menjadi energi rotasi berguna pada poros output dari mesin, sementara sisanya sedang kerugian akibat gesekan mesin aksesoris, dan panas limbah. [6] Ada sejumlah cara untuk memulihkan beberapa energi yang hilang untuk limbah panas. Penggunaan Turbocharger di mesin Diesel sangat efektif dengan meningkatkan tekanan udara yang masuk dan berlaku menyediakan peningkatan yang sama dalam kinerja memiliki perpindahan lebih. Dekade Truk Perusahaan Max lalu mengembangkan suatu sistem turbin yang dikonversi sampah panas menjadi energi kinetik yang makan kembali ke transmisi mesin. Baru-baru ini BMW mengembangkan dua tahap panas sistem pemulihan mirip dengan sistem Mack yang pulih 80% dari energi dalam gas buang dan menaikkan efisiensi dari mesin Otto itu diterapkan oleh 15% menempatkan mesin Otto setara dengan Diesel beberapa mesin [7].
Sebaliknya, mesin enam stroke dapat mengkonversi lebih dari 50% dari energi dari pembakaran menjadi energi rotasi berguna.
Mesin modern sering sengaja dibangun untuk menjadi sedikit kurang efisien daripada mereka dinyatakan bisa. Hal ini diperlukan untuk kontrol emisi seperti resirkulasi gas buang dan catalytic converter yang mengurangi polusi atmosfer asap dan lainnya. Penurunan dalam efisiensi dapat digagalkan dengan unit kontrol mesin menggunakan teknik membakar lemak. [8]
Pusat mati atas, sebelum siklus dimulai 1 - Intake stroke 2 - Kompresi stroke
Mulai posisi, stroke asupan, dan stroke kompresi.
Bahan bakar terbakar 3 - Power stroke 4 - stroke Exhaust
Pengapian stroke bahan bakar, daya stroke, dan knalpot.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar