Verbrennungsmotoren (ICE) sind die häufigste Form von Wärmemotoren, da sie in Fahrzeugen, Booten, Schiffen, Flugzeugen und Zügen verwendet werden. Sie werden als solche benannt, weil der Kraftstoff gezündet wird, um im Motor zu arbeiten. Das gleiche Kraftstoff-Luft-Gemisch wird dann als Abgas abgegeben. Dies kann mit einem Kolben (Hubkolben genannt) oder mit einer Turbine erfolgen.
Das ideale Gasgesetz
Verbrennungswärmekraftmaschinen arbeiten nach dem Prinzip des idealen Gasgesetzes: ., Eine Erhöhung der Temperatur eines Gases erhöht den Druck, der das Gas expandieren lässt. Ein Verbrennungsmotor hat eine Kammer, in der Kraftstoff hinzugefügt wird, der sich entzündet, um die Temperatur des Gases zu erhöhen.
Wenn dem System Wärme zugesetzt wird, zwingt es das Gas nach innen, sich auszudehnen. Bei einem Kolbenmotor steigt dadurch der Kolben an (siehe Abbildung 2), und bei einer Gasturbine wird die Heißluft in die Turbinenkammer gedrückt, wodurch die Turbine gedreht wird (Abbildung 1)., Durch Anbringen des Kolbens oder der Turbine an einer Nockenwelle kann der Motor einen Teil des Energieeintrags in das System in nützliche Arbeit umwandeln. Um den Kolben in einem intermittierenden Verbrennungsmotor zu komprimieren, gibt der Motor das Gas ab. Ein Kühlkörper wird dann verwendet, um das System bei einer konstanten Temperatur laufen zu halten. Eine Gasturbine, die eine kontinuierliche Verbrennung verwendet, erschöpft ihr Gas einfach kontinuierlich und nicht in einem Zyklus.
Kolben vs Turbinen
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Abbildung 1. Ein Diagramm eines Gasturbinentriebwerks.,
Ein Motor, der einen Kolben verwendet, wird als intermittierender Verbrennungsmotor bezeichnet, während einer, der eine Turbine verwendet, als kontinuierlicher Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Der Unterschied in der Mechanik ist aufgrund der Namen offensichtlich, aber der Unterschied in der Verwendung ist weniger offensichtlich.
Ein Kolbenmotor reagiert im Vergleich zu einer Turbine extrem schnell und ist bei niedrigen Ausgängen kraftstoffsparender. Dies macht sie ideal für den Einsatz in Fahrzeugen, da sie auch schneller starten., Umgekehrt hat eine Turbine ein überlegenes Leistungsgewicht im Vergleich zu einem Kolbenmotor, und ihr Design ist zuverlässiger für kontinuierlich hohe Leistungen. Eine Turbine funktioniert auch besser als ein Saugkolbenmotor in großen Höhen und kalten Temperaturen. Seine leichte Bauweise, Zuverlässigkeit und hohe Höhenfähigkeit machen Turbinen zum Motor der Wahl für Flugzeuge. Turbinen werden auch häufig in Kraftwerken zur Stromerzeugung eingesetzt.
Viertaktmotor
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Während es viele Arten von Verbrennungsmotoren gibt, ist der Viertaktkolbenmotor (Abbildung 2) einer der häufigsten. Es wird in verschiedenen Automobilen (die speziell Benzin als Kraftstoff verwenden) wie Autos, Lastwagen und einigen Motorrädern verwendet. Ein Viertaktmotor liefert einen Hub für alle zwei Zyklen des Kolbens. Es gibt eine Animation auf der rechten Seite, von einem Viertakt-Motor, und weitere Erklärung des Prozesses unten.,
- Kraftstoff wird in die Kammer eingespritzt.
- Der Kraftstoff fängt Feuer (dies geschieht bei einem Dieselmotor anders als bei einem Benzinmotor).
- Dieses Feuer drückt den Kolben, der die nützliche Bewegung ist.
- Die Abfallchemikalien, nach Volumen (oder Masse) meist Wasserdampf und Kohlendioxid. Es kann auch Schadstoffe wie Kohlenmonoxid aus unvollständiger Verbrennung geben.
Zweitaktmotor
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Wie der Name schon sagt, benötigt das System zur Stromerzeugung nur zwei Kolbenbewegungen. Der Hauptunterscheidungsfaktor, der es dem Zweitaktmotor ermöglicht, mit nur zwei Kolbenbewegungen zu funktionieren, besteht darin, dass das Abgas und der Einlass des Gases gleichzeitig erfolgen, wie in Abbildung 3 gezeigt. Der Kolben selbst wird zusammen mit der Kurbelwelle als Ventil des Systems verwendet, um den Fluss der Gase zu lenken., Darüber hinaus wird der Kraftstoff aufgrund seines häufigen Kontakts mit beweglichen Komponenten mit Öl gemischt, um Schmierung hinzuzufügen, wodurch glattere Striche möglich sind. Der Zweitaktmotor enthält zwei Prozesse:
- Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird zugegeben und der Kolben bewegt sich nach oben (Kompression). Die Einlassöffnung wird aufgrund der Position des Kolbens geöffnet und das Luft-Kraftstoff-Gemisch tritt in die Haltekammer ein. Eine Zündkerze zündet den komprimierten Kraftstoff an und beginnt den Hub.
- Das erhitzte Gas übt einen hohen Druck auf den Kolben aus, der Kolben bewegt sich nach unten (Expansion), Abwärme wird verbraucht.,
Drehmotor (Wankelmotor)
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Abbildung 4. Der Zyklus des Rotationsmotors. Es nimmt Luft/Kraftstoff auf, komprimiert es, zündet nützliche Arbeit an und erschöpft dann das Gas.
Bei diesem Motortyp befindet sich ein Rotor (innerer Kreis in Abbildung 4 mit der Bezeichnung „B“), der in einem ovalen Gehäuse enthalten ist. Es führt die üblichen Viertaktzyklusschritte (Einlass, Kompression, Zündung, Auspuff) aus, diese Schritte treten jedoch dreimal pro Drehung des Rotors auf—wodurch drei Leistungstriche pro Drehung erzeugt werden.,
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