Brunavélar

Vél er vél sem er aðallega notuð til að breyta hvers kyns orku í hreyfingu og vélrænan kraft.

Sprengihreyfill eða brunahreyfill er vél sem nýtir bruna (ekki sprengingu, þrátt fyrir heitið) til að hreyfa stimpil vélarinnar, sem síðan knýr sveifarásinn. Tvö helstu ferli þeirra eru otto-ferlið, þar sem blöndu af súrefni og eldsneyti er þjappað saman í brunahólfi (strokk), og dísel-ferlið þar sem lofti er þjappað saman í þjappslagi og olíu er sprautað rétt fyrir efri dástöðu. Sjálfsíkveikja eldsneytis á sér stað í aflslagi díselvéla en kveikjuhetta (betur þekkt sem kerti) býr til rafneista sem kveikir í blöndu eldsneytis og lofts í ottó-ferli. Við brunann losnar hita- og hreyfiorka sem knýr þannig sveifarás vélar. Aflslag er einungis hluti ferlisins og eru nær allar vélar því fjölstrokka, sveifarás tengist kasthjóli sem geymir orku aflslaga og knýr þannig vél í gegnum næstu slög.

Nikolaus August Otto fann upp brunahreyfilinn árið 1862 og kallast hann því stundum Otto-hreyfill.

Lestu sögu vélarinnar

Eldsneyti sem brunahreyflar brenna eru meðal annars:

bensín,
díselolía,
svartolía,
jarðgas,
vetni,
flugvélabensín,

gas úr úrgangi,
lífdísill,
lífbútanól,
hnetuolía og fleiri plöntuolíur,
lífetanól,
lífmetanól (metýl eða tréspíri)
önnur lífeldsneyti

Bensínvélar

Fjórgengis bensínvélar eru algengustu brunavélarnar á markaðnum í dag. Þeir finnast í bílum, léttum vörubílum, mótorhjólum og öðrum tækjum og vinna þau með því að breyta efnaorku úr bensíni í vélræna orku.

Þó að þær séu dýrari og aflminni en svipaðar stærðar tvígengisvélar eru fjórgengisvélar sparneytnari, ganga hreinni og gefa meira tog, sem gerir þær tilvaldar fyrir farþegabíla.

Upphafs staða

Upphafsstaða (Top dead center) er byrjunarpunkturinn áður en vélin fer í gegnum eitt brunaferli.

sogslag

Við sogslag opnast innsogsventillinn (blár) og þegar spimpillinn fer niður sogar hann lofti og eldsneyti inn í brunahólfið.

2. þjappslag

Við þjappslag fer stimpillinn upp og þjappar saman loft og eldsneytisblöndunni.

Kveikja

Þegar stimpillinn er búinn að þjappa loftblöndunni og er í toppstöðu sendir kveikjan rafstraum í kertið, sem býr til neista. Neistinn kveikir í eldsneytisblöndunni sem brennur.

3. aflslag

Þegar það kveiknar í eldsneytisblöndunni þenst eldsneytisblandan út og ýtir stimplinum niður. Þetta er aflið sem bensínvélin býr til með bruna.

4. útblástursslag

Þegar blandan hefur brunnið opnast útblásturventillinn (rauður) og þegar stimpillinn fer upp blæs hann afgasinu út úr vélinni. Þegar stimpillinn er kominn alla leið upp er vélin komin í upphafsstöðu og brunaferlið hefst aftur.

Kerti (einnig kveikikerti) er hlutur í bensínvélum. Hlutverk þess er að umbreyta rafspennu frá háspennukefli hreyfilsins í neista, efst í brunahólfi sprengihreyfils. Neistinn frá kertinu kveikir í eldsneyti sprengihreyfilisins á réttum tímapunkti. Við það þenst eldsneytið út og þrýstir stimplinum út, sem snýr sveifási sprengihreyfils í hálfhring.

Díselvélar

fjórgengis dísilvélin er svipuð fjórgengis-bensínvélinni en eini munurinn er sá að í díselvélinni notum við ekki kerti til að kveikja í loft-eldsneytisblöndunni. Díselvél notar hátt þjöppunarhlutfall lofts til að ná háum hita sem nægir til að kveikja í eldsneytinu sem sprautað er inn með sjálfsíkveikju .

Þjöppunarhlutfall dísilvélanna er á bilinu 16 til 12 þar sem bensínvélarnar verða um 6 til 10.

Í fjórgengis dísilvél verður hitaaflfræðilegri hringrás lokið í fjórum slögum eða tveimur snúningum sveifarássins.

Öllum fjórum slögunum verður lokið í 720° snúnings sveifsins.

Á þessum fjórgengis eru fimm aðgerðir/viðburðir sem þarf að ljúka. þau eru sog og þjöppun bruni, stækkun, útblástur.

Þessi fjórgengis dísilvél var fundin upp af Rudolf Diesel árið 1876, þannig að þessi vél er kölluð dísilvélin.

Tvígengisvélar

Tvígengis vél er tegund brunahreyfla sem lýkur afllotu með tveimur slögum á stimpli á aðeins einum snúningi sveifarásar. Þetta er öfugt við fjórgengis vél sem krefst fjögurra slaga á stimpilinn til að klára aflhring á tveimur snúningum sveifarássins.

Sogslag

Stimpillinn færist frá TDC (Top-Dead-Center) í BDC (Bottom-Dead-Center) og hleypir fersku lofti inn í brunahólfið. Ferskt loft-eldsneytisblandan kemst inn í brunahólfið í gegnum sveifarhúsið. Í þessu slagi snýst sveifarásinn 180°.

Þjappslag

Stimpillinn er ýtt frá BDC til TDC. Fyrir vikið þjappist eldsneytis-loftblandan saman og kertin kveikir í blöndunni. Blandan þenst út og stimplinum er þrýst niður. Inntaksportið er opið meðan á þjappslagi stendur. Á meðan inntaksportið er opnað sogast blandan inn í sveifarhúsið. Þegar blöndunni er ýtt upp í brunahólfið í fyrra uppslagi myndast tómarúm að hluta þar sem engin blanda er skilin eftir í sveifarhúsinu. Þessi blanda er tilbúin til að fara inn í brunahólfið meðan á niðurgangi stendur en er áfram í sveifarhúsinu þar til stimpillinn fer upp í TDC. Í þessu slagi snýst sveifarásinn 180°.

Frá og með 2. slagi og áfram fara útblástursloftin út frá annarri hliðinni á meðan fersk blanda fer inn í brunahólfið samtímis vegna tómarúms að hluta sem myndast í brunahólfinu eftir að útblásturslofttegundir hafa verið fjarlægðar. Þetta er fegurð vélarinnar. Hvort tveggja gerist á sama tíma sem gerir hana að 2-gengis vél.

Útblástursloftinu er eytt frá annarri hliðinni og áfram frá annarri hliðinni á sama tíma og ferskri blöndu af lofti og eldsneyti er sprautað inn í brennsluhólfið vegna hlutatæmis sem myndast í brennsluhólfinu eftir að útblásturslofttegundir hafa verið fjarlægðar.

Notkun tvígengis vélar

Tvígengis vélar eru ákjósanlegar þegar vélrænni einfaldleiki, léttur og hátt hlutfall afl á móti þyngd eru forgangsverkefni í hönnun.

Þeir eru smurðir með hefðbundinni aðferð við að blanda olíu í eldsneytið, hægt er að vinna þá í hvaða stefnu sem er þar sem þeir eru ekki með lón sem er háð þyngdaraflinu. Þetta gerir þá eftirsóknarverða til notkunar í handfestum verkfærum eins og keðjusögum.

Tvígengis vélar finnast í litlum framdrifsbúnaði eins og mótorhjólum, bifhjólum og moldarhjólum.

Sveifarás er ás í brunahreyfli, knúinn af aflslagi stimpla, sem sér um að koma afli frá stimplum til kasthjóls (svinghjóls). Hann sér einnig um að snúa kambási, vatnsdælu, rafal og stundum viftu, loftkælingu og forþjöppu.

Sveifarás er gegnumboraður (holur að innan) og liggur í legum úr hvítmálmi sem þurfa stöðuga smurningu. Smurolía kemst að þeim í gegnum göt á sveifarási.

Stimpilstöng er tenging á milli sveifaráss og stimpils.

Stimpill er sívalur og passar þétt í strokkinn (sylinderinn). Stimpillinn er tengdur við stimpilstöng sem tengd við sveifarásinn. Við aflslag þrýstist stimpillinn niður og með hjálp stimpilstangar snýr sveifarásnum.

Samvinna sveifaráss, stimpils og stimpilstangar sér um að koma afli frá stimplum til kasthjóls (svinghjóls).

Súrefni er algengasti brunahvatinn og hefur þá kosti að ekki þarf að geyma það innan vélarinnar heldur getur hún tekið það úr umhverfinu jafnóðum og hún nýtir það. Þetta léttir vélina og eykur afl hennar á móti þyngd. Margar vélar eru búnar forþjöppu (túrbínu), en hún nýtir orku sem tapast annars með afgasi (útblæstri) til að knýja hverfil. forþjappa þjappar lofti og eykur þar með fjölda súrefnisatóma í brunaholi vélar, mögulegt er að brenna meira af eldsneyti og afl eykst til muna. Langflestar díselvélar nýta forþjöppu og hefur töluverðrar aukningar gætt í framleiðslu fólksbíla með slíkan útbúnað. Sumar vélar nýta köfnunarefni (nítrað súrefni, nítró) sem hvata við brunann. Þetta eykur afl t.d. í kappakstri en er dýrt til lengdar. Önnur efni s.s. klór eða flúor hafa verið notuð í tilraunaskyni.

Díselvélar eru gjarnan þyngri, háværari og aflmeiri en bensínvélar á lítill ferð. Þær nýta einnig eldsneytið betur og eru því nýttar í þungar bifreiðar (vörubíla, gröfur og beltatæki), einkabíla (verður algengara eftir því sem eldsneytisverð hækkar), skip, lestir og léttar flugvélar. Í skipum og orkuverum er nýtni díselvéla enn betri þar sem glötuð varmaorka er nýtt til að hita vatn, ýmist til raforkuframleiðslu með gufuhverfli eða til neyslu. Bensínvélar eru notaðar í einkabíla og mótorhjól (skellinöðrur og vespur sem ganga ekki fyrir rafmagni). Einnig eru til vélar sem nota vetni, metanól, etanól og lífdísel - draga þær nafn sitt af þeirri tegund sem þær nýta.

Forþjappa (oft nefnd túrbína) kallast sá hluti eldsneytis-knúinnar vélar sem þjappar inntakslofti inn í brunahol vélarinnar. Er þetta gert til að auka afl og nýtni vélarinnar, án mikillar þungaaukningar. Sumar forþjöppur hafa millikæli (Intercooler) sem kælir loftið áður en það fer inn í sprengirými. Við þetta eykst eðlisþyngd loftsins og það þjappast betur sem leiðir til aflaukningar.

Forþjappan er knúin áfram af útblæstri vélarinnar.

Hvernig virka blöndungar?

Hér er 16 mínútna myndband frá Briggs og Stratton um virkni blöndunga.

Hvað er vél?

Vél er vél sem er aðallega notuð til að breyta hvers kyns orku í hreyfingu og vélrænan kraft.

Hvað er einstakts vél?

Eingengis vél þarf aðeins eitt 1-takts stimpilkerfi eða eitt aflslag til að snúa úttaksskaftinu stöðugt eða klára heila lotu.

Hvað er tvígengis vél?

Tvígengis vél er útgáfa af brunavél sem lýkur einni afl-lotu með tveimur slögum á stimpli í gegnum aðeins einn snúning sveifaráss.

Hvað er sveifarás?

Sveifarás umbreytir fram og aftur hreyfingu í snúningshreyfingu.

Hvað eru stimpilstangir?

Stimpilstöng flytur hreyfingu frá stimpli yfir á sveifarás og hegðar sér eins og lyftistöng.

Hvað er svinghjól?

Svinghjól þungt hjól sem er notað til að geyma orku.

Kælikerfi bifreiða

Brunavélar hitna vegna brennslu á jarðeldsneyti. Ef við myndum ekki kæla brunavél myndi hún ofhitna og að lokum stöðvast vegna hitaþennslu og bráðnunar vélahluta.

Vélar eru ýmist loftkældar eða vatnskældar.

Loftkæling

Smærri vélar eins og slátturvélar og mótorhjól hitna það lítið að nóg er að andrúmsloftið kæli vélina. Flugvélar eru einnig loftkældar þar sem nóg er af lofti til að kæla þær.

Algengt er að þekkja loftkældar vélar á blöðum sem eru utan um sylinderana en blöðin auka yfirborð vélarinnar og þar með auka loftkælinguna.

Vatnskæling

Stærri vélar sem hitna mikið eru vatnskældar. Þá er vatni dælt í gegnum vélina.

Vatn dregur í sig varmann frá vélinni. Heitu vatninu er svo dælt út úr vélinni og í gegnum vatnskassa sem er loftkældur. Kælt vatnið fer svo aftur inn í vélina þar sem það dregur í sig meiri varma. Þessi eilífa hringferð vatnsins er kælikerfi vélarinnar.

Heimildir:WikipediaHeimasíða Briggs og Stratton

Page updated

Google Sites

Report abuse