Inline-Engine: Typen, Gerät, Vor- und Nachteile

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-02-19 13:33

Inline-Verbrennungsmotor ist einer der einfachsten Motoren. Diese Einheiten werden so genannt, weil die Zylinder in einer Reihe angeordnet sind. Kolben versetzen eine Kurbelwelle in Rotation, wenn der Motor läuft. Der Reihenmotor war einer der ersten, der in Autos eingebaut wurde. Sie wurden zu Beginn der Automobilindustrie entworfen und gebaut.

Wie hat alles angefangen?

Der Vorfahr des modernen Reihen-Verbrennungsmotors war ein Einzylindermotor. Entworfen und gebaut von Etienne Lenoir im Jahr 1860. Das ist allgemein anerkannt, obwohl es schon vor Lenoir Versuche gab, ein Patent für diesen Motor zu erh alten. Aber gerade seine Entwicklung ist jenen Konstruktionen weitestgehend ähnlich, die derzeit unter den Hauben der meisten preisgünstigen Serien-Pkw verbaut werden.

Der Motor hatte nur einen Zylinder und seine Leistung betrug 1,23 Pferdestärken, damals enorm. Zum Vergleich: Der moderne „Oka“1111 hat zwei Zylinder und eine Leistung von 30 bis 53 PS.

Größer und stärker

Lenoirs Idee erwies sich als brillant. Viele Ingenieure und Erfinderverbrachte Jahre und Mühe damit, den Motor so weit wie möglich zu verbessern (natürlich auf dem Niveau der damaligen technischen Möglichkeiten). Das Hauptaugenmerk wurde auf die Leistungssteigerung gelegt.

Am Anfang konzentrierte man sich auf einen einzelnen Zylinder - man versuchte ihn zu vergrößern. Dann schien es allen, dass man durch Erhöhen der Größe mehr Leistung erh alten kann. Und die Volumenvergrößerung war dann am einfachsten. Aber ein Zylinder war nicht genug. Ich musste die restlichen Details stark vergrößern - Pleuel, Kolben, Block.

Alle diese Motoren erwiesen sich als sehr instabil, hatten eine große Masse. Während des Betriebs eines solchen Motors gab es einen großen Zeitunterschied zwischen den Zündzyklen des Gemischs. Buchstäblich jedes Detail in einem solchen Gerät klapperte und rüttelte, was die Ingenieure zwang, über eine Lösung nachzudenken. Und sie rüsteten das System mit einem Balancer aus.

Sackgasse

Es wurde bald allen klar, dass die Forschung in eine Sackgasse geraten war. Der Lenoir-Motor konnte nicht normal und richtig funktionieren, da das Verhältnis von Leistung, Gewicht und Größe schrecklich war. Viel zusätzliche Energie war nötig, um das Volumen des Zylinders wieder zu vergrößern. Viele begannen, die Idee, einen Motor zu bauen, als Zusammenbruch zu betrachten. Und die Leute würden immer noch mit Pferd und Wagen fahren, wenn da nicht eine technische Lösung wäre.

Designer begannen zu erkennen, dass es möglich ist, die Kurbelwelle nicht nur mit einem Kolben, sondern mit mehreren gleichzeitig zu drehen. Am einfachsten war die Herstellung eines Reihenmotors - sie fügten ein paar Zylinder mehr hinzu.

Ende des 19. Jahrhunderts konnte die Welt den ersten Vierzylinder sehen. Es ist unmöglich, seine Leistung mit einem modernen Motor zu vergleichen. In puncto Effizienz war er jedoch höher als alle anderen Vorgänger. Die Leistung wurde aufgrund des erhöhten Arbeitsvolumens erhöht, dh durch Hinzufügen von Zylindern. Ziemlich schnell konnten Spezialisten verschiedener Firmen Mehrzylindermotoren bis hin zu 12-Zylinder-Monstern bauen.

Funktionsprinzip

Wie funktioniert ICE? Abgesehen davon, dass jeder Motor eine andere Anzahl von Zylindern hat, funktioniert ein Reihenmotor mit sechs oder vier Zylindern genauso. Das Prinzip basiert auf den traditionellen Eigenschaften eines jeden Verbrennungsmotors.

Alle Zylinder im Block sind in einer Reihe angeordnet. Die Kurbelwelle, die durch die Energie der Kraftstoffverbrennung von Kolben angetrieben wird, ist die einzige für alle Teile der Zylinder-Kolben-Gruppe. Gleiches gilt für den Zylinderkopf. Es ist das einzige für alle Zylinder. Bei allen existierenden Reihenmotoren lassen sich ausgewuchtete und unausgeglichene Ausführungen unterscheiden. Wir werden beide Optionen unten in Betracht ziehen.

Guthaben

Es ist wichtig wegen der komplexen Konstruktion der Kurbelwelle. Die Notwendigkeit des Auswuchtens hängt von der Anzahl der Zylinder ab. Je mehr davon in einem bestimmten ICE sind, desto größer sollte das Gleichgewicht sein.

Ein unausgeglichener Motor kann nur die Bauart sein, bei der es nicht mehr als vier Zylinder gibt. Andernfalls treten während des Betriebs Vibrationen auf, deren Kraft die Kurbelwelle zerstören kann. Sogar günstige Sechszylinder-Motorenmit Ausgleichswelle ist besser als teure Reihenvierer ohne Ausgleichswellen. Um das Gleichgewicht zu verbessern, kann es daher vorkommen, dass ein Vierkolben-Reihenmotor auch den Einbau von Dämpfungswellen erfordert.

Motorposition

Traditionelle Vierzylinder-Aggregate werden meist längs oder quer unter der Motorhaube eines Autos eingebaut. Der Sechszylinder darf aber nur längs eingebaut werden, mehr nicht (mit Ausnahme einiger Volvo-Modelle und Chevrolet Epica-Fahrzeuge).

Auch der zur Kurbelwelle asymmetrisch aufgebaute Reihen-Verbrennungsmotor weist Besonderheiten auf. Oft wird die Welle mit Ausgleichsgussteilen hergestellt – diese Gussteile müssen die Trägheitskraft dämpfen, die durch den Betrieb des Kolbensystems entsteht.

Reihensechszylinder sind heute schon weniger beliebt - alles schuld am erheblichen Kraftstoffverbrauch und den großen Gesamtabmessungen. Aber trotz des langen Zylinderblocks ist der Motor perfekt ausbalanciert.

Vor- und Nachteile des Gerätes

Bis auf wenige Nuancen haben Reihen-Verbrennungsmotoren die gleichen Vor- und Nachteile wie die meisten V-Motoren und Motoren anderer Bauart. Der Vierzylindermotor ist am weitesten verbreitet, ist der einfachste und zuverlässigste. Die Masse ist relativ leicht, die Reparaturkosten sind relativ gering. Der einzige Nachteil ist das Fehlen von Ausgleichswellen im Design. Dies ist der beste Verbrennungsmotor für moderne Autos, sogar für die Mittelklasse. Es gibt auch kleinvolumige Reihenmotoren mit wenigerdie Anzahl der Zylinder. Als Beispiel der sparsame Zweizylinder SeAZ Oka 1111.

Sechszylinder sind perfekt ausbalanciert und hier wird der fehlende „Vier“kompensiert. Aber es gibt einen Preis für das Gleichgewicht. Daher sind diese Verbrennungsmotoren mit einer Reihenanordnung der Zylinder im Motor trotz der deutlich besseren Eigenschaften gegenüber den „Vier“seltener verbreitet. Die Kurbelwelle ist lang, die Produktionskosten sind ziemlich hoch und die Abmessungen sind relativ groß.

Technische Grenze

Wir sind zwar nicht im 19. Jahrhundert, aber moderne Triebwerke sind noch weit von der technischen Perfektion entfernt. Und hier helfen auch moderne Turbinen und Kraftstoff mit hoher Oktanzahl nicht. Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors beträgt etwa 20 %, und alle andere Energie wird für Reibung, Trägheit und Detonation aufgewendet. Nur ein Fünftel des Benzins oder Diesels wird für nützliche Arbeit verwendet.

Entwickelte bereits die grundlegenden Eigenschaften von Motoren mit dem größten Wirkungsgrad. Gleichzeitig haben die Brennräume und die Kolbengruppe deutlich kleinere Volumina und Abmessungen. Aufgrund der kompakten Größe haben die Teile eine geringere Trägheit - dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Schäden durch Detonation.

Die Konstruktionsmerkmale von Kompaktkolben bringen gewisse Einschränkungen mit sich. Bei einem hohen Kompressionsgrad wird aufgrund der geringen Größe die Übertragung des Kolbendrucks auf die Pleuelstange reduziert. Wenn die Kolben einen größeren Durchmesser haben, dann ist es aufgrund der enormen Komplexität unmöglich, ein genau ausgewuchtetes Werk zu erh alten. Sogar ein moderner BMW-Motor hat dieseMängel, obwohl es von deutschen Ingenieuren entwickelt wurde.

Schlussfolgerung

Der Motorenbau ist leider an seine technologischen Grenzen gestoßen. Es ist unwahrscheinlich, dass Wissenschaftler ernsthafte technische Entdeckungen machen und aus einem Verbrennungsmotor eine höhere Effizienz erzielen. Alle hoffen also, dass die Ära der Elektrofahrzeuge kommt.