Motore in linea: tipi, dispositivo, vantaggi e svantaggi

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:04

Il motore a combustione interna in linea è uno dei motori più semplici. Queste unità sono chiamate tali perché i cilindri sono disposti in fila. I pistoni fanno ruotare un albero a gomiti quando il motore è in funzione. Il motore in linea è stato uno dei primi ad essere installato sulle auto. Sono stati progettati e costruiti agli albori dell'industria automobilistica.

Come è iniziato tutto?

L'antenato del moderno motore a combustione interna in linea era un motore monocilindrico. Progettato e costruito da Etienne Lenoir nel 1860. È generalmente accettato che sia così, sebbene ci siano stati tentativi di ottenere un brevetto per questo motore anche prima di Lenoir. Ma è precisamente il suo sviluppo che è il più simile possibile a quei progetti che sono attualmente installati sotto il cofano della maggior parte delle autovetture di serie economiche.

Il motore aveva un solo cilindro e la sua potenza era pari a 1,23 cavalli, enorme in quel momento. Per fare un confronto, il moderno "Oka" 1111 ha due cilindri e la sua potenza va da 30 a 53 cavalli.

Più grande e più potente

L'idea di Lenoir si è rivelata geniale. Molti ingegneri e inventorispesi anni e sforzi cercando di migliorare il più possibile il motore (ovviamente, a livello delle capacità tecniche che esistevano in quel momento). L'enfasi principale è stata posta sull'aumento della potenza.

All'inizio, l'attenzione era concentrata su un singolo cilindro: si cercava di aumentarne le dimensioni. Poi è sembrato a tutti che aumentando le dimensioni si potesse ottenere più potenza. E l'aumento di volume è stato quindi il più semplice. Ma un cilindro non bastava. Ho dovuto aumentare notevolmente il resto dei dettagli: biella, pistone, blocco.

Tutti quei motori si sono rivelati molto instabili, avevano una grande massa. Durante il funzionamento di un tale motore, c'era un'enorme differenza di tempo tra i cicli di accensione della miscela. Letteralmente ogni dettaglio in un'unità del genere tremava e tremava, il che ha costretto gli ingegneri a pensare a una soluzione. E hanno dotato il sistema di un bilanciatore.

Strada senza uscita

Divenne presto chiaro a tutti che la ricerca era giunta a un vicolo cieco. Il motore Lenoir non poteva funzionare normalmente e correttamente, poiché il rapporto tra potenza, peso e dimensioni era terribile. Era necessaria molta energia aggiuntiva per aumentare nuovamente il volume del cilindro. Molti hanno iniziato a considerare l'idea di creare un motore un collasso. E le persone continuerebbero a cavalcare cavalli e carri, se non fosse per una soluzione tecnica.

I designer hanno iniziato a rendersi conto che è possibile ruotare l'albero motore non solo con un pistone, ma con più pistoni contemporaneamente. La più semplice è stata la fabbricazione di un motore in linea: hanno aggiunto alcuni cilindri in più.

Il mondo potrebbe vedere la prima unità a quattro cilindri alla fine del 19° secolo. È impossibile confrontare la sua potenza con un motore moderno. Tuttavia, in termini di efficienza, era superiore a tutti gli altri suoi predecessori. La potenza è stata aumentata a causa dell'aumento del volume di lavoro, ovvero aggiungendo cilindri. Abbastanza rapidamente, specialisti di varie aziende sono stati in grado di creare motori multicilindrici fino a mostri a 12 cilindri.

Principio di funzionamento

Come funziona ICE? A parte il fatto che ogni motore ha un diverso numero di cilindri, un motore in linea a sei o quattro cilindri funziona allo stesso modo. Il principio si basa sulle caratteristiche tradizionali di qualsiasi motore a combustione interna.

Tutti i cilindri nel blocco sono disposti in una fila. L'albero a gomiti, azionato da pistoni per l'energia della combustione del carburante, è l'unico per tutte le parti del gruppo cilindro-pistone. Lo stesso vale per la testata. È l'unico per tutti i cilindri. Di tutti i motori in linea esistenti, si possono distinguere design bilanciati e sbilanciati. Prenderemo in considerazione entrambe le opzioni di seguito.

Saldo

È importante a causa del design complesso dell'albero motore. La necessità di equilibratura dipende dal numero di cilindri. Più ce ne sono in un particolare GHIACCIO, maggiore dovrebbe essere l'equilibrio.

Un motore sbilanciato può essere solo di quel tipo, dove non ci sono più di quattro cilindri. Altrimenti, durante il funzionamento appariranno vibrazioni, la cui forza sarà in grado di distruggere l'albero motore. Persino motori economici a sei cilindricon un equilibratore sarà meglio di costosi quattro in linea senza alberi di equilibratura. Quindi, per migliorare l'equilibrio, un motore a quattro pistoni in linea a volte può richiedere anche l'installazione di alberi di calma.

Posizione motore

Le tradizionali unità a quattro cilindri sono solitamente montate longitudinalmente o trasversalmente sotto il cofano di un'auto. Ma il sei cilindri può essere installato solo longitudinalmente e niente di più (ad eccezione di alcuni modelli Volvo e delle auto Chevrolet Epica).

Anche il motore a combustione interna in linea, che ha un design asimmetrico rispetto all'albero motore, ha delle caratteristiche. Spesso l'albero è realizzato con getti di compensazione - questi getti devono smorzare la forza di inerzia risultante dal funzionamento del sistema a pistoni.

L'Inline-six oggi ha già meno popolarità, tutta colpa del notevole consumo di carburante e delle grandi dimensioni d'ingombro. Ma nonostante il lungo blocco cilindri, il motore è perfettamente bilanciato.

Vantaggi e svantaggi dell'unità

A parte alcune sfumature, i motori a combustione interna in linea hanno gli stessi vantaggi e gli stessi svantaggi della maggior parte dei motori a V e dei motori di altri modelli. Il motore a quattro cilindri è il più diffuso, è il più semplice e affidabile. La massa è relativamente leggera, i costi di riparazione sono relativamente bassi. L'unico inconveniente è la mancanza di alberi di bilanciamento nel design. Questo è il miglior motore a combustione interna per le auto moderne, anche della classe media. Ci sono anche motori in linea di piccola capacità con menoil numero di cilindri. Ad esempio, il economico bicilindrico SeAZ Oka 1111.

Le unità a sei cilindri hanno un equilibrio perfetto e qui viene compensata la mancanza del "quattro". Ma c'è un prezzo da pagare per l'equilibrio. Pertanto, nonostante le caratteristiche significativamente migliori rispetto ai "quattro", questi motori a combustione interna con disposizione dei cilindri in linea nel motore sono meno comuni. L'albero a gomiti è lungo, il costo di produzione è piuttosto elevato e le dimensioni sono relativamente grandi.

Limite tecnico

Ora non siamo nel 19° secolo, ma i moderni propulsori sono ancora lontani dalla perfezione tecnica. E qui anche le moderne turbine e il carburante ad alto numero di ottani non aiuteranno. L'efficienza di un motore a combustione interna è di circa il 20% e tutta l' altra energia viene spesa per attrito, inerzia e detonazione. Solo un quinto della benzina o del diesel andrà al lavoro utile.

Già sviluppato le proprietà di base dei motori con la massima efficienza. Allo stesso tempo, le camere di combustione e il gruppo pistone hanno volumi e dimensioni notevolmente inferiori. A causa delle dimensioni compatte, le parti hanno una minore inerzia - questo riduce la probabilità di danni dovuti alla detonazione.

Le caratteristiche progettuali dei pistoni compatti introducono alcune limitazioni. Con un elevato grado di compressione, a causa delle ridotte dimensioni, si riduce la trasmissione della pressione del pistone alla biella. Se i pistoni hanno un diametro maggiore, è impossibile ottenere un accurato lavoro equilibrato a causa dell'enorme complessità. Anche un moderno motore BMW ha questicarenze, sebbene sia stato sviluppato da ingegneri tedeschi.

Conclusione

Purtroppo, la costruzione del motore ha raggiunto il suo limite tecnologico. È improbabile che gli scienziati facciano scoperte tecniche serie e ottengano una maggiore efficienza da un motore a combustione interna. Quindi tutti sperano che arrivi l'era dei veicoli elettrici.