Мотор

Четворотактни СУС мотор

Мотор (од латинског movēre, mōvī, mōtum - покретати) је погонска машина која неки вид енергије континуирано претвара у механички рад. Ако претварање енергије није континуирано, машина се назива актуатор. У данашње време се под називом мотор обично подразумева мотор са унутрашњим сагоревањем (СУС) који се користи у аутомобилима.

Heat engines convert heat into work via various thermodynamic processes. The internal combustion engine is perhaps the most common example of a heat engine, in which heat from the combustion of a fuel causes rapid pressurisation of the gaseous combustion products in the combustion chamber, causing them to expand and drive a piston, which turns a crankshaft. Electric motors convert electrical energy into mechanical motion, pneumatic motors use compressed air, and clockwork motors in wind-up toys use elastic energy. In biological systems, molecular motors, like myosins in muscles, use chemical energy to create forces and ultimately motion.

Терминологија

The word engine derives from Old French engin, from the Latin ingenium–the root of the word ingenious. Pre-industrial weapons of war, such as catapults, trebuchets and battering rams, were called siege engines, and knowledge of how to construct them was often treated as a military secret. The word gin, as in cotton gin, is short for engine. Most mechanical devices invented during the industrial revolution were described as engines—the steam engine being a notable example. However, the original steam engines, such as those by Thomas Savery, were not mechanical engines but pumps. In this manner, a fire engine in its original form was merely a water pump, with the engine being transported to the fire by horses.

In modern usage, the term engine typically describes devices, like steam engines and internal combustion engines, that burn or otherwise consume fuel to perform mechanical work by exerting a torque or linear force (usually in the form of thrust). Devices converting heat energy into motion are commonly referred to simply as engines. Examples of engines which exert a torque include the familiar automobile gasoline and diesel engines, as well as turboshafts. Examples of engines which produce thrust include turbofans and rockets.

When the internal combustion engine was invented, the term motor was initially used to distinguish it from the steam engine—which was in wide use at the time, powering locomotives and other vehicles such as steam rollers. The term motor derives from the Latin verb moto which means to set in motion, or maintain motion. Thus a motor is a device that imparts motion.

Motor and engine are interchangeable in standard English. In some engineering jargons, the two words have different meanings, in which engine is a device that burns or otherwise consumes fuel, changing its chemical composition, and a motor is a device driven by electricity, air, or hydraulic pressure, which does not change the chemical composition of its energy source. However, rocketry uses the term rocket motor, even though they consume fuel.

A heat engine may also serve as a prime mover—a component that transforms the flow or changes in pressure of a fluid into mechanical energy. An automobile powered by an internal combustion engine may make use of various motors and pumps, but ultimately all such devices derive their power from the engine. Another way of looking at it is that a motor receives power from an external source, and then converts it into mechanical energy, while an engine creates power from pressure (derived directly from the explosive force of combustion or other chemical reaction, or secondarily from the action of some such force on other substances such as air, water, or steam).

Општи принцип рада

Сви мотори, без обзира на врсту, раде на принципу закона термодинамике и стога врше рад који је мањи од енергије утрошене на покретање мотора. Однос између уложене енергије и рада који мотор изврши назива се коефицијент корисног дејства. Овај коефицијент је у пракси увек мањи од теоријски израчунатог коефицијента за одређени тип мотора, јер се један део енергије изгуби унутар мотора на загревање.

Dvotaktni motori

Princip rada dvotaktnog motora je jednostavan. Dvotaktni motor ima dva takta, prvi takt sadrži usis i komprimiranje zraka, dok je drugi takt radni, odnosno sadrži ekspanziju i ispuh. Kretanjem klipa iz donje mrtve točke (u daljnjem tekstu DMT) započinje prvi takt. Na donjem dijelu košuljice cilindra nalaze se usisni kanali za usisavanje svježeg zraka kojeg potiskuje puhalo. Prolaskom klipa iznad usisnih kanala prestaje dotok svježeg zraka i počinje komprimiranje zraka. Klip se kreće ka gornjoj mrtvoj točki (u daljnjem tekstu GMT). Kada klip stigne u GMT započinje radni takt. Međutim, ubrizgavanje goriva započinje nekoliko stupnjeva prije GMT. Ubrizgavanjem goriva u prostor cilindra, ono se samozapaljuje zbog visoke temperature komprimiranog zraka i fino raspršenih čestica goriva. Gorivo se ubrizgava pod tlakom od oko 150 bara. Nakon ekspanzije klip kreće prema DMT i okreće koljenasto vratilo na koje je spojen preko križne glave i ojnice. Ispuh počinje kada klip svojim gibanjem prema DMT otvori ispušne kanale na košuljici cilindra, koji su smješteni iznad usisnih kanala tako da većina izgorene smjese izađe izvan prostora cilindra, tako da kad klip otvori usisne kanale svježi zrak pomogne ispiranju cilindra od izgorene smjese. Dolaskom klipa u DMT završava radni takt i započinje prvi.

Gornji opis je opis dvotaktnog diesel motora, a za benzinske motore postoji par razlika. U cilindar se ubacuje smjesa zraka i goriva, koja se tlači, a zatim, nekoliko stupnjeva prije GMT se pali iskrom iz svijećice.

Četverotaktni motori

Prikaz rada četverotaktnog motora

Princip rada četverotaktnih motora je malo složeniji od rada dvotaktnog motora. Četverotaktni motor ima četiri takta. Prvi takt je usis gorive smjese ili zraka. Kretnjom klipa iz GMT prema DMT otvara se usisni ventil koji se zatvara nešto prije dolaska kilpa u DMT. Slijedi drugi takt ili komprimiranje smjese (zraka). Kretnjom klipa iz DMT prema GMT klip komprimira smjesu (zrak) koja se pali nekoliko stupnjeva prije GMT. Kod benzinskih motora svjećica pali smjesu zraka i benzina, a kod dizel motora gorivo se ubrizgava u cilindar u kojem je stlačeni zrak visoke temperature i ono se samozapaljuje. Treći takt je ekspanzija koja je radni takt. Klip se giba iz GMT prema DMT eksplozijom nastalom zapaljivanjem smjese. Nešto prije DMT otvara se ispušni ventil i klip svojim gibanjem prema GMT istiskuje izgorenu smjesu izvan cilindra. Nešto prije GMT otvara se usisni ventil koji dodatno pospješuje ispiranje cilindra. Dolaskom klipa u GMT zatvara se ispušni ventil i završava ispušni takt, te proces počinje ispočetka.

Историја

Први мотори су настали као човекова експлоатација природних процеса. Рецимо, човечанство је користило снагу воде и ветра у млиновима.

Први мотор који је заиста био независан од природе била је парна машина. Ова врста мотора се заснива на производњи паре која покреће клип у цилиндру. Транслаторно кретање се затим обично трансформише у ротационо кретање инерционог точка.

У 19. веку настали су мотори у којима гориво сагорева у контролисаним експлозијама које се периодично изазивају варницама. Оваква врста мотора (са унутрашњим сагоревањем) покреће аутомобиле и авионе, а кроз историју је више пута унапређивана и усавршавана. Прву теорију мотора је засновао Сади Карно 1824. Карл Бенц је крајем 19. века развио аутомобилски мотор полазећи од Отовог четворотактног мотора, што је постао вишедеценијски стандардни дизајн.

Због растуће потребе за снажним војним авионима и ракетама за време Другог светског рата, инжењери су развили млазне и ракетне моторе.

Врсте мотора

• електромотори
• топлотни мотори (са спољашњим или унутрашњим сагоревањем)
• хидраулични мотори
• пнеуматски мотори

• мотори у ширем смислу:
  • биолошки мотори (сматрају се хемијским мотором без сагоревања, рецимо мишићи)
  • инерциони мотори (покреће их клатно или опруга, рецимо часовници)

Галерија

• 
  Двоцилиндрични мотор Bryce
• 
  Звездасти мотор K-9
• 
  Звездасти мотор K-9
• 
  Звездасти мотор K-7
• 
  Шестоцилиндрични мотор, 1940. година
• 
  Ванкелов мотор од 9 kS
• 
  Четворотактни дизел мотор

Литература

• J.G. Landels, Engineering in the Ancient World, ISBN 0-520-04127-5
• Kroemer, Herbert; Kittel, Charles (1980). Thermal Physics (2nd изд.). W. H. Freeman Company. ISBN 0-7167-1088-9. 
• Callen, Herbert B. (1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics (2nd изд.). John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-86256-8. 
• Brown, Richard (2002). Society and Economy in Modern Britain 1700-1850. Taylor & Francis. ISBN 978-0-203-40252-8. 
• Chapelon, André (2000) [1938]. La locomotive à vapeur [The Steam Locomotive] (на језику: француски). Превод: Carpenter, George W. Camden Miniature Steam Services. ISBN 978-0-9536523-0-3. 
• Crump, Thomas (2007). A Brief History of the Age of Steam: From the First Engine to the Boats and Railways. 
• Ewing, Sir James Alfred (1894). The Steam-engine and Other Heat-engines. Cambridge: University Press. 
• Hills, Richard L. (1989). Power from Steam: A history of the stationary steam engine. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34356-5. 
• Hunter, Louis C. (1985). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930. Vol. 2: Steam Power. Charlottesville: University Press of Virginia. 
• Hunter, Louis C.; Bryant, Lynwood (1991). A History of Industrial Power in the United States, 1730–1930. Vol. 3: The Transmission of Power. Cambridge, Massachusetts: MIT Press. ISBN 978-0-262-08198-6. 
• Landes, David S. (1969). The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present. Cambridge, NY: Press Syndicate of the University of Cambridge. ISBN 978-0-521-09418-4. 
• McNeil, Ian (1990). An Encyclopedia of the History of Technology. London: Routledge. ISBN 978-0-415-14792-7. 
• Marsden, Ben (2004). Watt's Perfect Engine: Steam and the Age of Invention. Columbia University Press. 
• Nag, P. K. (2002). Power Plant Engineering. Tata McGraw-Hill Education. ISBN 978-0-07-043599-5. 
• Payton, Philip (2004). „Trevithick, Richard (1771–1833)”. Oxford Dictionary of National Biography (online изд.). Oxford University Press. doi:10.1093/ref:odnb/27723.  (Subscription or UK public library membership required.)
• Peabody, Cecil Hobart (1893). Thermodynamics of the Steam-engine and Other Heat-engines. New York: Wiley & Sons. 
• Robinson, Eric H. (март 1974). „The Early Diffusion of Steam Power”. The Journal of Economic History. 34 (1): 91—107. JSTOR 2116960. doi:10.1017/S002205070007964X. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Rose, Joshua. Modern Steam Engines (1887, reprint 2003)
• Stuart, Robert (1824). A Descriptive History of the Steam Engine. London: J. Knight and H. Lacey. 
• Van Riemsdijk, J.T. Pictorial History of Steam Power (1980).
• Stationary Combustion Gas Turbines including Oil & Over-Speed Control System description
• "Aircraft Gas Turbine Technology" by Irwin E. Treager, McGraw-Hill, Glencoe Division, 1979, ISBN 0-07-065158-2.
• "Gas Turbine Theory" by H.I.H. Saravanamuttoo, G.F.C. Rogers and H. Cohen, Pearson Education, 2001, 5th ed., ISBN 0-13-015847-X.
• Leyes II, Richard A.; William A. Fleming (1999). The History of North American Small Gas Turbine Aircraft Engines. Washington, DC: Smithsonian Institution. ISBN 978-1-56347-332-6. 
• R. M. "Fred" Klaass and Christopher DellaCorte, "The Quest for Oil-Free Gas Turbine Engines," SAE Technical Papers, No. 2006-01-3055, available at sae.org
• "Model Jet Engines" by Thomas Kamps ISBN 0-9510589-9-1 Traplet Publications
• Aircraft Engines and Gas Turbines, Second Edition by Jack L. Kerrebrock, The MIT Press, 1992, ISBN 0-262-11162-4.
• "Forensic Investigation of a Gas Turbine Event" by John Molloy, M&M Engineering
• "Gas Turbine Performance, 2nd Edition" by Philip Walsh and Paul Fletcher, Wiley-Blackwell, 2004 ISBN 978-0-632-06434-2
• National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2020). Advanced Technologies for Gas Turbines (Извештај). Washington, DC: The National Academies Press. doi:10.17226/25630. 

Спољашње везе

• Све о аутомобилима и моторима
• Како функционишу аутомобили?
• Анимација рада мотора
• Engine (technology) на сајту Енциклопедија Британика
• U.S. Patent 194.047
• Detailed Engine Animations
• Working 4-Stroke Engine – Animation
• Animated illustrations of various engines
• 5 Ways to Redesign the Internal Combustion Engine
• Article on Small SI Engines.
• Article on Compact Diesel Engines.
• Detailed Engine Classification