Motorul pe benzină - Caracteristici și probleme comune

Motorul pe benzină este un mecanism complex, cu o evoluție lungă, de peste 100 de ani, și care în prezent este folosit pe scară largă pentru propulsarea anumitor categorii de autovehicule. Datorită fiabilității, consumului redus și greutății mici, motorul pe benzină este preferat de majoritatea producătorilor din domeniu pentru propulsarea autoturismelor, precum și a altor vehicule, cum ar fi bărcile, mașinile de tuns iarba, anumite tipuri de scule.

Deși mulți discută despre dispariția motorului pe benzină, în realitate acesta mai are multe de oferit, majoritatea specialiștilor fiind de acord că, încă 30 de ani cel puțin, acest tip de motor va fi utilizat de un număr mare de persoane.

În articolul de mai jos vei descoperi un scurt istoric al motorului pe benzină, care sunt principalele componente ale sale, câte tipuri de motoare pe benzină există și care sunt cele mai comune probleme ale lor.

Cuprins:

1. Scurt istoric al motorului pe benzină

2. Principalele componente ale motorului pe benzină

2.1. Mecanismul motor al motorului pe benzină

2.2. Mecanismul de distribuție al motorului pe benzină

2.3. Instalația de alimentare a motorului pe benzină

2.4. Instalația de aprindere și de pornire a motorului pe benzină

2.5. Instalația de răcire și ungere a motorului pe benzină

3. Tipologia motoarelor pe benzină

4. Probleme comune ale motoarelor pe benzină față de motoarele diesel

#

1. Scurt istoric al motorului pe benzină

O dată cu revoluția industrială începută în Anglia în secolul al XIX-lea, oamenii au căutat să construiască motoare tot mai puternice și mai eficiente pentru a pune în mișcare diferitele mecanisme și unelte din fabrici. Prima glorie a revenit motorului cu abur care, deși oferea o putere imensă, era foarte voluminos și eficiența lui era redusă. Ingineri din mai multe țări europene au căutat o soluție la aceste neajunsuri, încercând să facă trecerea de la motoarele cu ardere externă la cele cu ardere internă.

Un prim pas important a fost făcut în 1824 de către inginerul francez Sadi Carnot, care a trasat teoria cu privire la arderea internă. Ideea lui a fost preluată de un alt francez, Alphonse Beau de Rochas care, în 1862, a descris un motor ce funcționa în patru timpi. El a pus pe hârtie condițiile necesare pentru construirea unui motor cât mai eficient: cilindre cu volum cât mai mare și o suprafață de răcire cât mai mică, expansiune maximă și presiune ridicată în momentul aprinderii. Inventatorul a descris și cei patru timpi esențiali:

• Admisia. Pistonul se deplasează în partea inferioară a cilindrului care se umple cu amestecul benzină și aer;
• Compresia. Pistonul se deplasează către partea superioară a cilindrului ceea ce duce la comprimarea foarte puternică a amestecului de combustibil și aer;
• Aprinderea. Amestecul de carburant și aer comprimat la valori foarte înalte se aprind prin intermediul scânteiei electrice produse de bujie. Presiunea din cilindru crește foarte mult, ceea ce împinge pistonul către partea de jos a cilindrului;
• Evacuarea. Pistonul se ridică din partea inferioară spre partea exterioară a cilindrului și evacuează gazele arse prin supapa de evacuare.

Ideea lui a fost preluată de inginerul german Nikolaus Otto care, în 1876, a reușit să construiască primul motor în 4 timpi, ce funcționa prin arderea benzinei. Motorul lui a avut un succes deosebit, fiind construite zeci de mii de astfel de dispozitive.

Un rol important în evoluția motorului l-a avut un alt inginer german, Karl Benz, care a reușit la sfârșitul secolului al XIX-lea să construiască primul automobil practic pus în mișcare de un motor cu un cilindru. Motorul lui Benz are aproape toate caracteristicile întâlnite la dispozitivele moderne, așadar acest celebru inginer german poate fi considerat părintele motorului pe benzină.

De-a lungul timpului, mecanismul a devenit din ce în ce mai puternic, mai fiabil și mai ușor, prin introducerea unor inovații, cum ar fi carburatorul, injecția combustibilului în cilindru, introducerea motoarelor turbo pe benzină sau folosirea computerelor pentru controlarea dispozitivelor motorului.

#

2. Principalele componente ale motorului pe benzină

Motorul care funcționează pe benzină este un mecanism extrem de complex, cu sute de componente ce trebuie să meargă în tandem, la perfecțiune, pentru a transforma puterea calorică a combustibilului lichid în putere mecanică, transmisă către roți. Dacă la început mecanismul putea fi înțeles cu ușurință de orice persoană cu ceva cunoștințe tehnice, în prezent este mai complicat și mai greu de înțeles, chiar și de către unii mecanici.

Există, însă, câteva ansambluri de bază care fac parte din orice tip de motor și care ar trebui să fie cunoscute nu doar de cei interesați, ci și de toate persoanele care conduc un automobil pus în mișcare de un astfel de motor.

#

2.1. Mecanismul motor al motorului pe benzină

Mecanismul motor este inima dispozitivului și se compune din două categorii de piese: piesele fixe (blocul motor, chiulasa, baia de ulei și cilindri) și piesele mobile (arborele cotit, volantul, bielele, pistoanele, segmenții și bolțurile). Cele două categorii funcționează împreună și au drept scop transformarea energiei termice, apărută prin arderea combustibilului, în lucrul mecanic transmis către roți prin intermediul cutiei de viteze.

Blocul motor este piesa pe care se montează celelalte componente ale motorului și în care se află spațiile pentru montarea cilindrilor. De acesta se ancorează chiulasa, baia de ulei și elementele de prindere pe caroserie. Chiulasa este piesa în care sunt montate camerele de ardere, canalele de distribuție a gazelor și lăcașurile pentru bujii sau injectoare. Baia de ulei este un rezervor aflat în partea inferioară a motorului, în care se adună uleiul folosit la ungere și de unde acesta este preluat și refolosit prin intermediul pompei de ulei. Arborele cotit este reprezentat de un ax cu o formă neregulată, care are rolul de a transforma mișcarea lineară a pistonului în mișcare de rotație. Pistonul este o piesă metalică aflată în interiorul cilindrului, care circulă de sus în jos sub acțiunea gazelor aprinse în interiorul cilindrului, care are rolul de a-l adăposti.

#

2.2. Mecanismul de distribuție al motorului pe benzină

Mecanismul de distribuție are drept rol închiderea și deschiderea supapelor de admisie și evacuare la momentul potrivit, pentru a permite intrarea în cilindri a amestecului de combustibil și aer și evacuarea gazelor arse. El are în componență următoarele piese:

• Arborele cu camă are rolul de a transmite mișcarea de rotație a motorului într-o mișcare de translație, care să deschidă și să închidă supapele de evacuare. Legătura dintre arborele cotit și camă este realizată printr-o curea de distribuție printr-un lanț sau prin roți dințate;
• Tacheții sunt tijele metalice care închid și deschid ritmic supapele montate pe chiulasă;
• Supapele sunt montate în partea superioară a cilindrului, cu rolul de a permite intrarea și ieșirea amestecului de combustibil sau a gazelor arse;
• Arcurile de supapă.

#

2.3. Instalația de alimentare a motorului pe benzină

Instalația de alimentare are rolul de a prelua combustibilul din rezervor, de a-l amesteca cu aer și de a-l introduce în interiorul pistoanelor, fie prin intermediul unui carburator, la motoarele de generație mai veche, fie prin intermediul injectoarelor, la motoarele moderne. Instalația aceasta are în componență următoarele piese:

• rezervorul;
• pompa de benzină;
• carburatorul;
• filtrul de aer;
• colectorul de evacuare.

#

2.4. Instalația de aprindere și de pornire a motorului pe benzină

Instalația are rolul de a aprinde amestecul benzină - aer prin intermediul unei scântei electrice. Piesa care produce această scânteie este bujia care preia curent de la acumulator prin intermediul bobinei de inducție și aprinde amestecul de carburant în interiorul pistoanelor.

Pornirea motorului este realizată de către un electromotor special, care preia curentul din acumulator și învârte arborele cotit pentru a permite pornirea ciclului acestuia.

#

2.5. Instalația de răcire și ungere a motorului pe benzină

Instalația de răcire are rolul de a păstra temperatura motorului în parametrii normali, între 80 și 95 de grade. Acest lucru se face prin intermediul unui lichid de răcire care circulă prin zonele fierbinți ale motorului, apoi se răcește prin intermediul unui radiator de răcire și al unui ventilator. Lichidul de răcire trebuie să asigure schimbul termic între motor și radiator, dar trebuie să și reziste la temperaturi sub zero grade pentru a nu apărea defecțiuni dacă acesta ar îngheța și s-ar dilata. Din această cauză, apa care era folosită în trecut a fost înlocuită cu un lichid special, numit antigel, care nu îngheață chiar dacă afară sunt temperaturi de sub minus 30 de grade Celsius.

Instalația de ungere are rolul de a minimaliza frecarea între piesele metalice în mișcare prin intermediul uleiului mineral. Acesta este pompat prin intermediul unei pompe de ulei și ajunge în toate zonele unde este necesar. Mecanismul este completat de un filtru de ulei care oprește impuritățile ce ar putea să dăuneze sănătății motorului.

#

3. Tipologia motoarelor pe benzină

Motoarele pe benzină dezvoltate de-a lungul timpului au venit într-o multitudine de tipuri, caracteristici și mărimi. O clasificare se poate face după câteva criterii importante:

• În funcție de timpi există două tipuri de motoare: cele în doi timpi (mai economice) și cele în patru timpi (admisia, compresia, aprinderea, detența și evacuarea). Acestea din urmă sunt mai numeroase deoarece sunt mai puternice și mai silențioase;
• În funcție de numărul de cilindri se pot identifica motoare cu un cilindru sau doi, folosite în special pentru punerea în mișcare a motocicletelor și motoarele în patru, șase, opt sau chiar doisprezece cilindri, pentru autoturisme;
• În funcție de așezarea cilindrilor există motoarele cu cilindri în linie, cu cilindri în V și cele de tip rotativ Wankel;
• În funcție de realizarea amestecului benzină - aer (motoare cu carburație și motoare cu injecție);
• În funcție de admisia aerului sunt motoare cu aspirație naturală și motoarele turbo.

#

4. Probleme comune ale motoarelor pe benzină față de motoarele diesel

În ultimii ani există o controversă intensă cu privire la care motor este mai bun, cel pe benzină sau cel diesel. Ambele tabere au susținători aprigi, care vin cu argumente și contraargumente în favoarea alegerii lor. Adevărul este undeva la mijloc, ambele tipuri de motoare având anumite avantaje și dezavantaje unice. Subiectul este cu atât mai sensibil cu cât în ultimii ani s-au înregistrat scandaluri internaționale cu privire la poluarea produsă și cu încercările producătorilor de a ascunde adevărata față a acesteia.

Motoarele pe benzină au unele avantaje de necontestat, printre care se numără poluarea mai mică față de motoarele diesel, greutatea redusă și silențiozitatea. Pe de altă parte, motoarele diesel sunt mai fiabile și mai economice. În realitate, ambele tabere au dreptate. Motoarele pe benzină sunt mai potrivite pentru autoturismele mici, care nu parcurg un număr mare de kilometri pe an. Motoarele diesel, deși sunt mai scumpe, consumă mai puțin și oferă o putere sporită, necesară, de exemplu, în cazul autocamioanelor sau a altor mașini de mare putere.

Nicio categorie nu este scutită și de anumite dezavantaje. Motoarele pe benzină sunt mai puțin rezistente, piesele auto se uzează mai repede, de obicei, după 150000 de km începând să apară probleme, cum ar fi consumul mare de ulei, trepidații la motor la relanti, scăderea puterii la turații mici, creșterea consumului de combustibil, aprinderea deficitară din cauza ancrasării bujiilor, probleme cu senzorii (mai ales sonda Lambda).

Motoarele diesel au alte probleme, cum ar fi prețul mai mare al pieselor de schimb, defecțiunile costisitoare ale turbinei și injectoarelor, problema filtrului de particule, care după o anumită perioadă de timp își pierde din caracteristici și trebuie să fie înlocuit cu unul nou foarte scump.

Alegerea ideală nu există. Practic, fiecare categorie recomandată are avantaje și dezavantaje. Cumpărătorii ar trebui să pună în balanță aceste două categorii, să se gândească în ce fel vor folosi autovehiculul și să aleagă în cunoștință de cauză.

În concluzie, motorul pe benzină nu și-a spus încă ultimul cuvânt, acesta fiind folosit intens de către majoritatea producătorilor, mai ales o dată cu dezvoltarea intensă a conceptului de automobil hibrid, adică a aceluia dotat atât cu un motor cu ardere internă pe benzină, cât și cu unul electric. Eforturile făcute de inginerii din întreaga lume pentru reducerea poluării, dar și pentru creșterea eficienței motorului pe benzină, fac din acesta, în continuare, o alegere preferată de foarte mulți cumpărători care au încredere într-o tehnologie ce și-a dovedit valoarea de-a lungul timpului.

Surse foto:

shutterstock.com

ro.pinterest.com