Mesin sebaris: jenis, perangkat, kelebihan dan kekurangan

2024 Pengarang: Erin Ralphs | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-02-19 17:02

Mesin pembakaran dalam sebaris adalah salah satu mesin paling sederhana. Satuan ini disebut demikian karena silindernya tersusun berjajar. Piston membuat satu poros engkol berputar saat mesin hidup. Mesin in-line adalah salah satu yang pertama dipasang di mobil. Mereka dirancang dan dibangun pada awal industri otomotif.

Bagaimana semuanya dimulai?

Nenek moyang mesin pembakaran dalam sebaris modern adalah mesin satu silinder. Dirancang dan dibangun oleh Etienne Lenoir pada tahun 1860. Hal ini diterima secara umum, meskipun ada upaya untuk mendapatkan paten untuk mesin ini bahkan sebelum Lenoir. Tetapi justru pengembangannya yang semirip mungkin dengan desain yang saat ini dipasang di bawah kap sebagian besar mobil penumpang seri anggaran.

Motornya hanya memiliki satu silinder, dan tenaganya setara dengan 1,23 tenaga kuda, sangat besar saat itu. Sebagai perbandingan, "Oka" 1111 modern memiliki dua silinder dan tenaganya berkisar antara 30 hingga 53 tenaga kuda.

Lebih besar dan lebih kuat

Ide Lenoir ternyata brilian. Banyak insinyur dan penemumenghabiskan waktu bertahun-tahun dan berusaha untuk meningkatkan mesin sebanyak mungkin (tentu saja, pada tingkat kemampuan teknis yang ada saat itu). Penekanan utama ditempatkan pada peningkatan kekuatan.

Pada awalnya, perhatian terkonsentrasi pada satu silinder - mereka mencoba meningkatkan ukurannya. Kemudian tampaknya semua orang bahwa dengan meningkatkan ukuran, Anda bisa mendapatkan lebih banyak kekuatan. Dan peningkatan volume adalah yang termudah. Tapi satu silinder tidak cukup. Saya harus meningkatkan detail lainnya - batang penghubung, piston, blok.

Semua mesin itu ternyata sangat tidak stabil, memiliki massa yang besar. Selama pengoperasian motor seperti itu, ada perbedaan besar dalam waktu antara siklus pengapian campuran. Secara harfiah setiap detail dalam unit seperti itu bergetar dan bergetar, yang memaksa para insinyur untuk memikirkan solusi. Dan mereka melengkapi sistem dengan penyeimbang.

Jalan buntu

Segera menjadi jelas bagi semua orang bahwa penelitian telah menemui jalan buntu. Mesin Lenoir tidak dapat bekerja secara normal dan benar, karena rasio daya, berat, dan ukuran sangat buruk. Banyak energi tambahan yang dibutuhkan untuk meningkatkan volume silinder lagi. Banyak yang mulai menganggap ide membuat mesin runtuh. Dan orang masih akan menunggang kuda dan kereta, jika bukan karena satu solusi teknis.

Desainer mulai menyadari bahwa poros engkol dapat diputar tidak hanya dengan satu piston, tetapi dengan beberapa piston sekaligus. Yang paling sederhana adalah pembuatan mesin in-line - mereka menambahkan beberapa silinder lagi.

Dunia dapat melihat unit empat silinder pertama pada akhir abad ke-19. Mustahil untuk membandingkan kekuatannya dengan mesin modern. Namun, dalam hal efisiensi, itu lebih tinggi dari semua pendahulunya yang lain. Daya meningkat karena peningkatan volume kerja, yaitu dengan menambahkan silinder. Cukup cepat, spesialis dari berbagai perusahaan mampu membuat mesin multi-silinder hingga monster 12-silinder.

Prinsip operasi

Bagaimana cara kerja ICE? Terlepas dari kenyataan bahwa setiap mesin memiliki jumlah silinder yang berbeda, mesin inline dengan enam atau empat silinder bekerja dengan cara yang sama. Prinsipnya didasarkan pada karakteristik tradisional dari setiap mesin pembakaran internal.

Semua silinder di blok disusun dalam satu baris. Poros engkol, digerakkan oleh piston karena energi pembakaran bahan bakar, adalah satu-satunya untuk semua bagian dari kelompok silinder-piston. Hal yang sama berlaku untuk kepala silinder. Ini adalah satu-satunya untuk semua silinder. Dari semua mesin in-line yang ada, desain seimbang dan tidak seimbang dapat dibedakan. Kami akan mempertimbangkan kedua opsi di bawah ini.

Saldo

Ini penting karena desain poros engkol yang rumit. Kebutuhan untuk menyeimbangkan tergantung pada jumlah silinder. Semakin banyak di ICE tertentu, semakin besar saldonya.

Mesin yang tidak seimbang hanya bisa berupa desain itu, di mana tidak lebih dari empat silinder. Jika tidak, getaran akan muncul selama operasi, yang kekuatannya akan dapat menghancurkan poros engkol. Bahkan mesin enam silinder yang murahdengan penyeimbang akan lebih baik daripada inline fours yang mahal tanpa poros penyeimbang. Jadi, untuk meningkatkan keseimbangan, mesin empat piston segaris terkadang juga memerlukan pemasangan poros penekan.

Posisi motor

Unit empat silinder tradisional biasanya dipasang memanjang atau melintang di bawah kap mobil. Tapi unit enam silinder hanya bisa dipasang memanjang dan tidak lebih (kecuali beberapa model Volvo dan mobil Chevrolet Epica).

Mesin pembakaran internal in-line, yang memiliki desain asimetris sehubungan dengan poros engkol, juga memiliki fitur. Seringkali poros dibuat dengan cor kompensasi - coran ini harus meredam gaya inersia yang dihasilkan dari pengoperasian sistem piston.

Inline-enam hari ini sudah kurang populer - semua kesalahan konsumsi bahan bakar yang signifikan dan dimensi keseluruhan yang besar. Tapi meski blok silindernya panjang, mesinnya seimbang sempurna.

Kelebihan dan kekurangan unit

Terlepas dari beberapa nuansa, mesin pembakaran internal in-line memiliki kelebihan dan kekurangan yang sama seperti kebanyakan mesin V dan motor dengan desain lain. Mesin empat silinder adalah yang paling umum, paling sederhana dan paling dapat diandalkan. Massanya relatif ringan, biaya perbaikannya relatif rendah. Satu-satunya kelemahan adalah kurangnya poros keseimbangan dalam desain. Ini adalah mesin pembakaran internal terbaik untuk mobil modern, bahkan kelas menengah. Ada juga mesin in-line berkapasitas kecil dengan lebih sedikitjumlah silinder. Sebagai contoh, SeAZ Oka 1111 ekonomis dua silinder.

Unit enam silinder memiliki keseimbangan sempurna dan di sini kekurangan "empat" dikompensasikan. Tapi ada harga yang harus dibayar untuk keseimbangan. Oleh karena itu, terlepas dari karakteristik yang jauh lebih baik dibandingkan dengan "empat", mesin pembakaran internal dengan susunan silinder segaris di dalam mesin ini kurang umum. Crankshaft panjang, biaya produksi cukup tinggi, dan dimensi relatif besar.

Batas teknis

Sekarang bukan abad ke-19, tetapi unit daya modern masih jauh dari kesempurnaan teknis. Dan di sini bahkan turbin modern dan bahan bakar beroktan tinggi tidak akan membantu. Efisiensi mesin pembakaran internal adalah sekitar 20%, dan semua energi lainnya dihabiskan untuk gesekan, kelembaman, dan ledakan. Hanya seperlima dari bensin atau solar yang akan digunakan untuk pekerjaan yang bermanfaat.

Sudah mengembangkan sifat dasar motor dengan efisiensi terbesar. Pada saat yang sama, ruang bakar dan grup piston memiliki volume dan dimensi yang jauh lebih kecil. Karena ukurannya yang ringkas, bagian-bagiannya memiliki kelembaman yang lebih sedikit - ini mengurangi kemungkinan kerusakan akibat detonasi.

Fitur desain piston kompak memiliki keterbatasan tertentu. Dengan tingkat kompresi yang tinggi, karena ukurannya yang kecil, transmisi tekanan piston ke batang penghubung berkurang. Jika piston memiliki diameter yang lebih besar, maka tidak mungkin untuk mendapatkan pekerjaan seimbang yang akurat karena kerumitannya yang sangat besar. Bahkan mesin BMW modern memiliki inikekurangan, meskipun dikembangkan oleh insinyur Jerman.

Kesimpulan

Sayangnya, pembuatan mesin telah mencapai batas teknologinya. Tidak mungkin para ilmuwan akan membuat penemuan teknis yang serius dan mencapai efisiensi yang lebih besar dari mesin pembakaran internal. Jadi semua berharap era kendaraan listrik akan datang.