Inline engine: typy, zariadenia, výhody a nevýhody

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-19 18:22

Radový spaľovací motor je jedným z najjednoduchších motorov. Tieto jednotky sa nazývajú také, pretože valce sú usporiadané v rade. Piesty otáčajú jeden kľukový hriadeľ, keď motor beží. Radový motor bol jedným z prvých inštalovaných na autách. Boli navrhnuté a vyrobené na úsvite automobilového priemyslu.

Ako to všetko začalo?

Predchodcom moderného radového spaľovacieho motora bol jednovalcový motor. Navrhol a postavil Etienne Lenoir v roku 1860. Všeobecne sa uznáva, že je to tak, hoci pokusy získať patent na tento motor boli už pred Lenoirom. Ale je to práve jeho vývoj, ktorý je čo najviac podobný dizajnom, ktoré sú v súčasnosti inštalované pod kapotou väčšiny lacných sériových osobných automobilov.

Motor mal iba jeden valec a jeho výkon sa rovnal 1,23 konskej sile, na tú dobu obrovský. Pre porovnanie, moderná „Oka“1111 má dva valce a jej výkon je od 30 do 53 koní.

Väčší a výkonnejší

Lenoirov nápad sa ukázal ako skvelý. Veľa inžinierov a vynálezcovstrávil roky a úsilie snahou čo najviac vylepšiť motor (samozrejme na úrovni technických možností, ktoré v tom čase existovali). Hlavný dôraz bol kladený na zvýšenie výkonu.

Na začiatku sa pozornosť sústreďovala na jeden valec – snažili sa zväčšiť jeho veľkosť. Potom sa všetkým zdalo, že zvýšením veľkosti môžete získať viac energie. A zvýšenie objemu bolo vtedy najjednoduchšie. Jeden valec však nestačil. Ostatné detaily som musel výrazne zväčšiť – ojnica, piest, blok.

Všetky tieto motory sa ukázali ako veľmi nestabilné, mali veľkú hmotnosť. Počas prevádzky takéhoto motora bol obrovský časový rozdiel medzi cyklami zapaľovania zmesi. Doslova každý detail v takejto jednotke rachotil a triasol sa, čo prinútilo inžinierov vymyslieť riešenie. A vybavili systém vyvažovačom.

Slepá ulička

Čoskoro bolo každému jasné, že výskum sa dostal do slepej uličky. Motor Lenoir nemohol fungovať normálne a správne, pretože pomer výkonu, hmotnosti a veľkosti bol hrozný. Na opätovné zväčšenie objemu valca bolo treba veľa dodatočnej energie. Mnohí začali považovať myšlienku vytvorenia motora za kolaps. A ľudia by stále jazdili na koňoch a vozoch, nebyť jedného technického riešenia.

Konštruktéri si začali uvedomovať, že kľukovým hriadeľom je možné otáčať nielen jedným piestom, ale aj niekoľkými naraz. Najjednoduchšia bola výroba radového motora - pridali niekoľko ďalších valcov.

Prvý štvorvalcový agregát mohol svet vidieť na konci 19. storočia. Porovnávať jeho výkon s moderným motorom je nemožné. Z hľadiska účinnosti však bola vyššia ako u všetkých ostatných predchodcov. Výkon sa zvýšil vďaka zvýšenému pracovnému objemu, teda pridaním valcov. Pomerne rýchlo boli špecialisti z rôznych spoločností schopní vytvoriť viacvalcové motory až po 12-valcové monštrá.

Princíp fungovania

Ako funguje ICE? Okrem toho, že každý motor má iný počet valcov, rovnako funguje radový motor so šiestimi alebo štyrmi valcami. Princíp je založený na tradičných charakteristikách akéhokoľvek spaľovacieho motora.

Všetky valce v bloku sú usporiadané v jednom rade. Kľukový hriadeľ, poháňaný piestami v dôsledku energie spaľovania paliva, je jediný pre všetky časti skupiny valec-piest. To isté platí pre hlavu valcov. Je jediný pre všetky valce. Zo všetkých existujúcich radových motorov možno rozlíšiť vyvážené a nevyvážené konštrukcie. Nižšie zvážime obe možnosti.

Zostatok

Je to dôležité kvôli zložitému dizajnu kľukového hriadeľa. Potreba vyváženia závisí od počtu valcov. Čím viac ich je v konkrétnom ICE, tým väčší by mal byť zostatok.

Nevyvážený motor môže byť len ten dizajn, kde nie sú viac ako štyri valce. V opačnom prípade sa počas prevádzky objavia vibrácie, ktorých sila bude schopná zničiť kľukový hriadeľ. Aj lacné šesťvalces vyvažovačom budú lepšie ako drahé inline štvorky bez vyvažovacích hriadeľov. Aby sa zlepšila rovnováha, radový štvorpiestový motor môže niekedy vyžadovať aj inštaláciu stabilizačných hriadeľov.

Pozícia motora

Tradičné štvorvalcové agregáty sa zvyčajne montujú pozdĺžne alebo priečne pod kapotu auta. Šesťvalcovú jednotku je však možné inštalovať len pozdĺžne a nič viac (s výnimkou niektorých modelov Volvo a vozidiel Chevrolet Epica).

Radový spaľovací motor, ktorý má asymetrickú konštrukciu vzhľadom na kľukový hriadeľ, má tiež svoje vlastnosti. Hriadeľ je často vyrobený z kompenzačných odliatkov - tieto odliatky musia tlmiť zotrvačnú silu, ktorá je výsledkom činnosti piestového systému.

Radový šesťvalec má dnes už menšiu popularitu - za všetko môže značná spotreba paliva a veľké celkové rozmery. Ale aj napriek dlhému bloku valcov je motor dokonale vyvážený.

Výhody a nevýhody jednotky

Popri niekoľkých nuansách majú radové spaľovacie motory rovnaké výhody a rovnaké nevýhody ako väčšina V-motorov a motorov iných konštrukcií. Štvorvalcový motor je najbežnejší, je najjednoduchší a najspoľahlivejší. Hmota je relatívne ľahká, náklady na opravu sú relatívne nízke. Jedinou nevýhodou je nedostatok vyvažovacích hriadeľov v dizajne. Ide o najlepší spaľovací motor pre moderné autá, dokonca aj strednú triedu. Existujú aj maloobjemové radové motory s menejpočet valcov. Ako príklad možno uviesť dvojvalcový ekonomický SeAZ Oka 1111.

Šesťvalce majú perfektné vyváženie a tu je nedostatok „štvorky“kompenzovaný. Za rovnováhu však treba zaplatiť. Preto aj napriek podstatne lepšej charakteristike v porovnaní so „štvorkou“sú tieto spaľovacie motory s radovým usporiadaním valcov v motore menej bežné. Kľukový hriadeľ je dlhý, výrobné náklady sú pomerne vysoké a rozmery sú relatívne veľké.

Technický limit

Teraz nie je 19. storočie, no moderné pohonné jednotky majú k technickej dokonalosti ešte ďaleko. A tu nepomôžu ani moderné turbíny a vysokooktánové palivo. Účinnosť spaľovacieho motora je asi 20% a všetka ostatná energia sa vynakladá na trenie, zotrvačnosť a detonáciu. Len pätina benzínu alebo nafty pôjde na užitočnú prácu.

Už vyvinuté základné vlastnosti motorov s najväčšou účinnosťou. Súčasne majú spaľovacie komory a skupina piestov podstatne menšie objemy a rozmery. Vďaka kompaktným rozmerom majú diely menšiu zotrvačnosť - tým sa znižuje pravdepodobnosť poškodenia v dôsledku detonácie.

Konštrukčné prvky kompaktných piestov prinášajú určité obmedzenia. Pri vysokom stupni kompresie sa v dôsledku malých rozmerov znižuje prenos tlaku piestu na ojnicu. Ak majú piesty väčší priemer, potom je nemožné dosiahnuť presnú vyváženú prácu kvôli obrovskej zložitosti. Tie má aj moderný motor BMWnedostatky, hoci ho vyvinuli nemeckí inžinieri.

Záver

Bohužiaľ, výroba motorov dosiahla svoj technologický limit. Je nepravdepodobné, že vedci urobia vážne technické objavy a dosiahnu vyššiu efektivitu spaľovacieho motora. Všetci teda dúfajú, že príde éra elektrických vozidiel.