motor

Különböző elektromos motorok, 9 V-os akkumulátorral méret-összehasonlításként
Mercedes V6 verseny motor a DTM-től

A motor [ motor ] (szintén [ motor ]; latin motor , mozgató ') egy égésű motor , a mechanikai munkát az energia egy formája végzi . B. termikus , kémiai , hidraulikus , pneumatikus vagy elektromos energia , kinetikus energiává alakítva .

Általános szabály, hogy motoroknak tengely , hogy meghatározza azokat a forgatás és a meghajtók mechanikai eszközöket, például fogaskerekek rajtuk keresztül . Kivételt képeznek a rakétamotorok és a lineáris motorok . Ma az égésű motorok és az elektromos motorok kiemelkedő jelentőségűek.

A motor története

A legkorábbi motorok Heron füstturbinái lehettek, amelyek 100 év körül nagy kapukat nyitottak. Feltételezhetők az egyiptomi papság forró gázokkal történő kezelése a hatalmas ajtók mozgatására is.

1670 körül Ferdinand Verbiest állítólag egy gőzkocsi működő modelljét építette a kínai császár szolgálatában . A korábbi füstturbinákhoz hasonlóan a működési elv a Heronsballon alapult . A járművet Verbiest írásai írják le , amelyeket 1681-ben összegeztek latinul Astronomia Europea néven, ahol először használta a mai értelemben vett motor kifejezést . Ennek a járműnek azonban nincsenek hiteles képei.

A mai motorok műszaki fejlesztése érthető módon Thomas Savery és Thomas Newcomen által feltalált és James Watt által 1778-ban továbbfejlesztett gőzgéppel kezdődött .

A gőzgép megváltoztatta Európa gazdasági és társadalmi struktúráját, és beindította az ipari forradalmat . Voltak nem csak helyhez kötött gépek, de miután Richard Trevithick a találmány a nagynyomású gőzgép, voltak is mozdonyok (mobil, részben önjáró gőzmozdony vezetési cséplőgépek vagy gőz szántás ), gőzmozdonyok , gőzhajókat , gőz traktorok és úthengerek .

1816-ban Robert Stirling feltalálta a később róla elnevezett forró gázmotort . Gépet keresett robbanásveszélyes kazán nélkül.

Az egyik az első használható belsőégésű motorok - egy gázmotor alapján a kétütemű elve - ben feltalált által Étienne Lenoir , javult 1862 Nikolaus August Otto fejlesztése révén a négyütemű elv később róla nevezték el. A benzinmotor kezdetben túl nagy és nehéz volt egy autóban, hogy be lehessen szerelni. Gottlieb Daimler és Carl Friedrich Benz szinte egyszerre oldották meg ezt a problémát .

A belső égésű motor feltalálása után is a gőzgép még mindig széles körben használt hajtómű volt - olcsó szenet vagy fát lehetett használni üzemanyagként. Jobb hatékonyságuk és az üzemanyagok nagy energiasűrűsége miatt azóta a belső égésű motorok kerülnek előtérbe, amelyek a benne lévő üzemanyagok kémiai energiáját hőenergiává, majd mechanikai energiává alakítják.

A jövőben a mobil motorok energiaforrásának megváltoztatása a cél, hogy ellensúlyozzuk a fosszilis üzemanyagok szűkösségét és ezáltal az áremelkedését . Gyakran ez is csökkenti az emissziós értékeket . Ennek előfeltétele a nem fosszilis tüzelőanyagok gyakorlati tárolási lehetőségei, különösen a mobil használatra (akkumulátorok, alternatív üzemanyagok). Az elektromos motorok és a hibrid hajtások lehetséges alternatívái a dugattyús motor cseréjének vagy kiegészítésének.

Minden méretben, a játékok és az ipari üzemek , villanymotorok az egyenáram , váltakozó áram és háromfázisú áram van használt ( elektromos gépek ). Számos villanymotor - különösen állandó mágneses motor - generátorként is működhet, ha mechanikusan hajtják őket.

A motorokra vonatkozó követelmények

Motors és más erőgépek átalakítani kémiai, elektromos, vagy termikus energia mechanikai energiává ( munka ). Modern szempontból kellene

  1. magas fokú hatékonysággal rendelkezik - d. H. az üzemanyagot optimálisan és alacsony fogyasztás mellett használja ,
  2. kevés kibocsátást okoz vagy legalább kevés szennyező anyagot bocsát ki ,
  3. fejlessze ki a lehető legnagyobb teljesítményt kis súly mellett,
  4. magas üzembiztonságot és élettartamot van
  5. és az alkalmazás függvényében más speciális tulajdonságokkal rendelkeznek.

A motorépítés kezdetén - gyakorlatilag az alapelvek mindegyike - a szükséges teljesítmény elérése volt . A teljesítményen (villamos energia vagy üzemanyag-fogyasztás és mechanikai teljesítmény) kívül a motorok egyéb paraméterei a tömeg , a fordulatszám és a hatékonyság is .

A különböző típusok áttekintése

A motorok típusai

Gőzgép

A gőzgép az elmúlt évszázadok iparosodásának "eredeti motorja" . Thomas Newcomen találta ki . Forró gőzzel működik nyomás alatt. A nyomóerő felszívódik a gőz dugattyú . A belső égésű motorhoz hasonlóan a lineáris mozgás is forgatómozgássá alakul át forgattyús hajtáson keresztül. Ennek a dugattyús gépnek már 1850 körül több típusa volt .

funkcionalitás

Egy tűzforraló segítségével, amelyben a vizet szén tüzzel vagy annál magasabb hőmérsékletre melegítik , a felmelegített víz táguló gőzt hoz létre. Ezt a gőzt a gőzgép forgattyús mechanizmusából táplálják be egy mechanikus vezérlőegységen keresztül. A vezérlőegység biztosítja, hogy a forgattyús mechanizmus gőzhenger (amelyben a dugattyú jár) csak akkor kapna gőzt újra, ha az előző löketciklus kibővített gőze nagyrészt kiszabadult.

Mozgás megvalósítása

A dugattyú lineáris mozgását a táguló hengertérben, amelybe a gőzt korábban beengedték, a forgattyúcsapon vagy a forgattyúcsapon lévő összekötő rúd forgó mozgássá alakítja. Ezt a folyamatot folyamatosan ismételjük. Amit a szállítóeszköz a kéményből vagy a kipufogógázból bocsát ki, az a dugattyúhengerek által kibocsátott gőz, amelyet összekevernek a kemence füstjével.

Gőzturbina

Ez a modern változata a hőerőgép , és használja gőzerő nagyobb hatékonysággal. A gőznyomás egy turbinát hajt , amelynek forgása alapvetően simábban fut, mint a gőzdugattyú oda-vissza. A nyomatékgörbe tehát laposabb, vagyis egyenletesebben működik.

Belső égésű motorok

Tipikus négyütemű motor alkatrészei felső vezérműtengellyel: C:  Forgattyústengely E:  Kipufogószelep vezérműtengely I:  Levegőellátó szelep vezérműtengely P:  Dugattyú R:  Hajtórúd S:  Gyújtógyertya V:  Szelepek W:  Hűtővíz tengelyek Piros: Kipufogó nyílás Kék: Szívónyílás

Az égésmotorok az égés során felszabaduló hőt termodinamikai ciklusokbanzajlótérfogat-változtatási munkával mechanikai munkává alakítják. Az égési gázok nyomása egy mozgó alkatrész (dugattyú) felületére hat, amely agázerők térfogat-változtatási munkáját forgattyúshajtással ( hajtórúd + főtengely) mechanikai munkává alakítja.

A belső égésű motorok hatékonysága nagymértékben függ a működési ponttól, mivel a tüzelőanyag kémiailag kötött energiája hőelvezetés útján mechanikai munkává alakul . Optimális üzemi körülmények között a kipufogó hőt használó hajómotorok effektív hatékonysága akár 55% is lehet ( Emma Mærsk osztály ). Ha figyelembe vesszük a hűtővíz hő ( blokk típusú hőerőmű ) felhasználását, sőt a CO 2 -kibocsátást is, mint pl. B. üvegházak esetében az erőfeszítéshez kapcsolódó előny meghaladhatja a 90% -ot. Az autómotorok hatékonysága hidegben vagy alapjáraton is kevesebb, mint 10% lehet. Általános megállapítás nem lehetséges, és szorosan kapcsolódik az alkalmazáshoz (hatékonyság = haszon / erőfeszítés vagy üzemanyag-fogyasztás).

A belső égésű motorok optimalizálása

Ahhoz, hogy ellenőrizzék a friss levegő, a standard motorok által vezérelt szelepekkel vagy forgó szelepek, hogy ellenőrizzék a gáz belépő és azt elhagyó munka ciklus szinkronban .

A turbófeltöltő vagy más kompresszor nagyobb sűrűségű friss levegőt képes ellátni, ezáltal növelve a motorok hatékonyságát. A benzinmotorokban az üzemanyag-ellátást a fúvókák javítják. Elektromos vezérlésűek, ezért integrálhatók a motorok modern elektronikus vezérlésébe. Hasonlóképpen a szivattyú-fúvókarendszert vagy a közös nyomócsöves befecskendezést használják a dízelmotorokban a teljesítmény javítása érdekében.

Az üzemanyag - fogyasztás optimalizálásához üzemanyag-leválasztás és start-stop rendszer használható.

Kompressziós gyújtás (dízelmotor)

Ha az üzemanyag segédanyagok nélkül elégethető - csak a levegő-üzemanyag keverék nagy összenyomásával -, akkor az öngyulladás. Meggyullad az égéstér nyomással történő feltöltésével . Fejlesztések történtek az égéstér, a dugattyú, a befecskendező fúvóka és az adagolószivattyúk módosításában, valamint a befecskendezési nyomások növekedésében, az üzemanyag jobb keverésében a levegővel és az üzemanyag adagolásának szisztematikus variálásában. Ezen fejlesztések során az örvényáramú kamrát felváltotta a közvetlen befecskendezés.

A dízelmotor vagy a többüzemű motor izzítógyertyái csak segédeszközök a hidegindításhoz ; alternatív megoldásként az égéskor könnyen gyúlékony kiindulási üzemanyagok adhatók be. Itt nem történt jelentős újítás, csak az izzítógyertyák módosításai.

Szikragyújtás (benzinmotor)

Ha a motor sűrítése nem olyan magas, mint a dízel esetében, akkor z-re van szüksége. B. Gyújtógyertyák a reakcióelegy meggyújtásához.

Fejlődés és jövő

Ezt a motorcsoportot használják leggyakrabban a járműgyártásban, különösen benzin- és dízelmotorokként . Ő gyártja a járművek hajtóműveinek nagy részét személygépkocsikhoz, teherautókhoz , dízelüzemekhez , tartályokhoz stb., Kis repülőgépekhez és motoros vitorlázó repülőgépekhez, repülőgépes és motoros hajókhoz , jachtokhoz , fűnyírókhoz és sok más alkalmazáshoz.

A belső égésű motor mechanikusan a gőzgép továbbfejlesztése, és a mai perspektíva szerint a motor fogyasztásának, hatékonyságának és anyagfelhasználásának további optimalizálására van szükség. Az optimalizálás részben más tüzelőanyagok vagy olyan munkaanyagok , például hidrogén révén valósul meg , amelyek szinte tiszta vízgőzt termelnek, valamint kombinált energiafelhasználás révén valósulnak meg a hibrid hajtás koncepciói .

Gázturbinák

Turbinák az égéstermékek tartoznak a „ termikus folyadék-energiát gépek” , mint a gőzturbina , de tartozik a csoport belső égésű motorok . Mindkettő folyadékáramlású gépnek számít.

Minden gázturbinában van turbókompresszor , égéstér és turbina, amelyeket általában ugyanazon tengelyen keresztül mechanikusan kapcsolnak a kompresszorhoz. A kompresszor által összenyomott levegőt az égéstérben legfeljebb 1500 ° C hőmérsékleten elégetik a befecskendezett üzemanyaggal. A nagy sebességgel kilépő égési gázok hajtják a turbinát ( rakétáknál nem szükséges). A turbina legalább a kompresszor meghajtásához szükséges áramlási energiát meríti belőlük. A többi felhasználható energia rendelkezésre áll - akár mechanikus energia a tengely (erőmű, helikopter) meghajtására, akár visszarúgásként.

Hatékonyság és alkalmazások

Minél melegebbek a gázok, annál nagyobb a gázturbinák hatékonysága. Ez és a turbinapengék ideális alakja nagy fejlődési lehetőséget kínál a motorépítésben. A lapátok és a burkolat hőterhelhetősége elengedhetetlen itt .

A repülés területén a gázturbinák nagyon jó teljesítmény / tömeg aránya alkalmazható, például helikopterek vagy turbopropeller repülőgépek motorjaként . Az üzemanyag-gázok mozgási energiája felhasználható a repülőgépek visszarúgására is . A fúvókák , úgynevezett sugárhajtóművek használt, az elv az, amely lényegében megfelel a gázturbina: A három komponens a tiszta gázturbina követi egy fúvókával , amelyen keresztül a kipufogógáz jet alakul. A turbina csak annyi energiát (forgási sebességet) kap, amennyi a kompresszor meghajtásához szükséges.

Alkalmazások a szállítás területén : Itt a kedvező teljesítmény-tömeg arány kevésbé fontos, mint az alacsony üzemanyag- fogyasztás . Éppen ezért a hatékonyabb dízelmotor, amely a gázturbinával ellentétben olcsó nehéz fűtőolajjal is működtethető, cserélte ki a civil szektorban. Katonai felhasználásra alkalmanként használják a simasága miatt. A gázturbina is gyakran választják a légpárnás .

Felhasználás erőművekben (kétféle gázturbinát különböztetnek meg):

Egyes turbináknál a turbina lapátok támadási szöge megváltoztatható; lásd még a turbina geometriájú rakodóját .

Stirling motor

A Stirling motor átalakítja a hőenergiát mechanikai energiává anélkül, hogy égés kellene. Az üzemeléshez hőmérséklet-különbségnek kell fennállnia és fenn kell tartani a motort.

Rakétamotorok

A rakétamotorok általában kémiai energiából generálnak mechanikai energiát a hőenergia kitérő útján. Lásd még rakéta , rakétatechnika .
A tisztán fizikailag működő kivételek a következők:

Elektromos motor

A leggyakrabban használt motorok az elektromos motorok . A legváltozatosabb méretű és teljesítményű meghajtók gyakorlatilag minden gépben, eszközben, automatában és gyártóberendezésben megtalálhatók - a miniatürizált szervo- és léptetőmotoroktól kezdve a háztartások, irodák , légkondicionáló és autók berendezésén át az ipari üzemekig.

A további fejlesztés kevésbé magában a motorszerkezetben megy végbe, mint alkalmazásának optimalizálása, pl. B. által teljesítmény elektronikus vezérlés helyett.

Az elektromos motorok olyan energiaátalakítók, amelyek az elektromos áramot forgó vagy lineáris mozgássá alakítják ( lineáris motor ). A nagyobb aszinkron motorokat gyakran szabványosítják ( DIN , Németország), ami egységesíti a motorok gyártását és használatát. Az európai villanymotor termékek gyakran a KKE szabvány alá tartoznak .

Elektromos motorok állnak rendelkezésre egyenáramú , váltakozó áramú és háromfázisú áramhoz . Főleg ipari üzemekben és elektromos gépeknél használják . Szintén játékok vagy z. Használják őket például PC-kben (ventilátorok, meghajtók, merevlemezek) és háztartási készülékekben .

A fejlesztési trendek a miniatürizálás és a vezérléstechnikával (érzékelők, erőelektronika) való kombináció.

Az újabb fejlemények a szupravezetők nagyszabású alkalmazásával kapcsolatosak , amelyen intenzíven dolgoznak. A motorépítés megnövekedett teljesítménye mellett a transzformátorok felépítését is érinti.

Szinte az összes elektromos motor „fordítva” is működhet generátorként . H. generál elektromos energiát a mechanikus hajtás. Ez a z. B. az energia visszanyerhető fékezéskor vagy lifteknél.

Az elektromos hajtások speciális formája a piezo motor .

A Bizottság 640/2009 / EK rendelete

Az nem hatékony motorokat (IE1 és alacsonyabb) már nem lehet értékesíteni 2011. június 16-a óta. 2015-től az átlagos 7,5-375 kW névleges kimenőteljesítményű IE2 motorok csak sebességszabályozással engedélyezettek. Alternatív megoldásként a hatékony IE3 motorok fordulatszám-szabályozással vagy anélkül is értékesíthetők.

Hidraulikus motor

A hidraulikus motorok gyakran a fogaskerék-szivattyú fordított elvén működnek . Rotációs mozgást generálnak a hidraulikafolyadék nyomásából és áramlásából. Ezek viszonylag kicsiek és álló helyzetben is nagy nyomatékot képesek létrehozni. Megteszi többek között. kotrógépeken, alagútfúró gépeken és a mezőgazdaságban használják.

Származtatott változat megtalálható a folyadékmeghajtókban , de ott nem így hívják.

Pneumatikus hajtások

A sűrített levegőt turbinák (pl. Fogturbinák (fúrók), centrifugák) vagy dugattyús gépek működtetésére használják.

történelem

A víz és a szélerőművek szerepet játszanak a motor történetében. A vízikerék egyben motor , energiaátalakító is: a tó vagy folyó magasabb szintű ( potenciális energiájú ) vízből származó energiaellátását vízikerékkel forgó mozgássá alakították, hogy malomköveket ( vízimalom ) hajtanak, ill. egy fűrészmalom .

A szélturbina egyben motor is: Az elfolyó levegő erejét szokták pl. B. malomkő ( szélmalom ), vízszivattyú vagy generátor meghajtására.

Más történelmi hajtások az állatok vagy az emberek izomerőjével működtek (lásd Göpel ). Ma is emberek vagy állatok vezetik a száraz országok szivattyúállomásait a víz továbbítására.

web Linkek

Wikiszótár: Motor  - jelentésmagyarázatok, szóeredetek, szinonimák, fordítások
Commons : motor  - képek, videók és hangfájlok gyűjteménye
Wikiquote: Motor  idézetek

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ A gépjármű történetéről . In: Automobiltechnische Zeitschrift . 2/1949, 40. o.
  2. ↑ Fordulatszám-szabályozás a www.kimo.de ventilátortechnológia példáján keresztül, hozzáférés 2020. december 2-án
  3. ↑ EU környezetbarát tervezésről szóló irányelv (EuP-irányelv) ( az eredeti emléke 2015. január 20-tól az internetes archívumban ) Info: Az archív linket automatikusan beillesztették, és még nem ellenőrizték. Kérjük, ellenőrizze az eredeti és az archív linket az utasításoknak megfelelően, majd távolítsa el ezt az értesítést. (PDF; 426 kB) www.bdew.de, hozzáférés: 2015. január 20 @ 1@ 2Sablon: Webachiv / IABot / www.bdew.de