Monde de cycle
Chaque fois que quelqu'un dans cette maison finit un carton de lait et le laisse sur le compteur avec son chapeau dessus, il me rappelle de la façon dont les moteurs thermiques fonctionnent. Dans le réfrigérateur, le carton est à 42 degrés Fahrenheit, mais sur le comptoir, après qu'il s'est réchauffé, il est à 68 degrés, une augmentation de 26 degrés. Et voici le point: Si le bouchon est sur, les côtés de la boîte sont gonflés de la dilatation thermique de l'air à l'intérieur. Je dévisse le capuchon et j'entends le
psssh de cet air qui sort. Si cette pression poussait un piston ou si une roue de turbine tournait, de l'énergie pourrait être produite L'effet de carton-lait s'intensifie avec une température plus élevée. Si nous mélangeons l'air à l'intérieur d'un volume scellé avec la bonne quantité d'essence et que nous l'enflammons, deux grandes choses se produisent:
La température de l'air est augmentée d'environ 4 500 degrés Fahrenheit
- Cette augmentation de la température multiplie par sept la pression de l'air.
- Pourquoi a-t-il fallu si longtemps pour démontrer la maniabilité des quatre coups de piston d'Otto: admission, compression, puissance (expan-sion) et échappement Je pense que la raison principale était qu'en 1860, la pensée de tout ingénieur était conditionnée par l'exemple de la machine à vapeur à piston à double effet,
, qui produisait de la puissance à chaque course de piston
. Il l'a fait au moyen de soupapes d'admission, qui ont admis la vapeur à haute pression alternativement au-dessus et au-dessous de son piston, et les soupapes d'échappement, qui ont libéré la vapeur augmentée après avoir fait son travail. Avec des moteurs à vapeur produisant ainsi deux courses par tour de vilebrequin, qui envisagerait même un concept qui produirait une seule course de puissance pour deux tours de vilebrequin? À partir de 1860 environ, des milliers de moteurs primitifs à combustion interne alimentés par du gaz d'éclairage urbain ont été construits pour fonctionner selon un principe brut à deux temps imaginé par Étienne Lenoir. Une soupape d'admission s'ouvrit au PMH et, lorsque le piston descendit, il entraîna un mélange d'air et de gaz pendant environ un tiers de sa course. La soupape s'est fermée, le piston a passé un orifice de flamme, et le vide partiel dans le cylindre a attiré la flamme, enflammant le gaz et l'air. Le résultat fut une faible augmentation de la pression (parce que seulement un tiers de la valeur du mélange avait été tirée) et donc une très faible puissance. Mais beaucoup de ces moteurs ont été vendus en raison de leur commodité; ils ont éliminé la chambre de combustion de la machine à vapeur et un homme pour l'alimenter, et ils ont éliminé la chaudière, le danger de son explosion, et l'homme dont le travail consistait à ajouter de l'eau d'alimentation au besoin. La seule chose dont avait besoin le moteur de Lenoir était une connexion à une conduite principale de la ville Le Top Dead Center de Kevin Cameron en chiffres Cycle World
Otto construisit au moins un moteur de ce type 1) parce qu'elle ne contenait qu'un tiers de la valeur d'un mélange, et 2) parce que l'allumage de son mélange à basse pression limitait la pression de combustion maximale (c'est-à-dire quand le nombre est multiplié par sept, le résultat est Otto était capable de comprendre que les avantages du dessin d'un mélange complet l'emportaient largement sur l'avantage
apparent du modèle à deux temps de Lenoir. Il a produit des coups de force plus fréquents.
Otto a également compris un autre fait super important. Si la combustion d'un mélange air-combustible correct à l'intérieur d'un volume scellé augmente sept fois sa pression, est-il sensé de
comprimer
ce mélange avant de l'allumer? De cette façon, le facteur de sept serait appliqué à un gaz déjà comprimé, plutôt que de gaz à la pression atmosphérique. Le résultat serait une augmentation énorme de la pression de combustion de pointe - et beaucoup plus de puissance. Pour comparer: L'allumage de la charge sans pré-compression signifie que la pression de pointe est environ la pression atmosphérique, 14,7 psi, multiplié par sept ou 103 psi. Mais en le comprimant d'abord à, disons, cinq à un, la combustion augmenterait la pression de combustion de pointe à plus comme 500 psi . Grande différence.
... Les avantages d'un mélange complet dépassaient largement l'avantage apparent du à deux temps de Lenoir, à savoir qu'il produisait des coups de force plus fréquents. Cela ressemble à quelque chose pour rien, mais ce n'est pas le cas. Dans le moteur sans compression, l'énergie supplémentaire sort de la soupape d'échappement en tant que gaz d'échappement plus chaud. Mais dans le moteur avec pré-compression de cinq à un, les gaz d'échappement sont plus froids car la différence d'énergie agit maintenant comme une pression supplémentaire sur la couronne du piston. Plus de puissance! La première course descendante du piston entraîne une charge complète de carburant et d'air à travers une soupape d'admission qui se ferme près du centre inférieur
La course suivante avec soupapes fermées pré-compresses L'allumage se produit lorsque le piston est proche de sa position centrale supérieure, et la pression de combustion élevée qui en résulte se dilate contre le piston, le poussant ainsi que sa charge dans la course suivante. Une soupape d'échappement s'ouvre près du fond Le centre et le piston suivant vers le haut poussent tous les gaz d'échappement sauf ceux qui restent au-dessus du piston au PMH. Près du PMH, la soupape d'échappement se ferme et la soupape d'admission s'ouvre, puis le cycle du moteur se répète
La grande force du cycle à quatre temps est qu'il existe une course de piston spécifique pour chacune des quatre fonctions nécessaires. Sa faiblesse est que le piston robuste et lourd passe la moitié de son temps à remplir les fonctions «d'entretien» légères de l'admission et de l'échappement. Cependant, à notre époque contrôlée par les émissions, la séparation des fonctions du cycle à quatre temps l'a rendu uniquement adaptable aux technologies de contrôle des émissions. Sa course d'admission séparée permet également une augmentation de la puissance par super-charge ou turbo-charge.
- Dans les applications du cycle deux-temps (gros moteurs marins, certains camions, locomotives et camions-citernes), les fonctions d'entretien sont: effectuée par une soufflante externe pendant le temps que le piston passe près du centre du bas. Cela permet à chaque piston de puissance de donner de la puissance une fois par tour. Dans la simple moto deux temps du passé, l'endroit de la soufflante était pris par le carter et le dessous du piston, agissant comme une pompe.
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