Nelitahtisen moottorin käyttöjakso - ominaisuudet, kaavio ja kuvaus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Autoilijoiden tulisi ainakin yleisesti tietää, miten moottori toimii ja toimii. Useimmissa autoissa on nelitahti, nelisylinterinen moottori. Katsotaanpa nelitahtisen moottorin käyttösuhdetta. Kaikki eivät tiedä, mitä prosesseja tapahtuu, kun auto on liikkeessä.

Yleinen toimintaperiaate

Moottori toimii seuraavasti. Polttoaineseos tulee polttokammioon, jonka jälkeen se puristuu männän vaikutuksesta. Sitten seos syttyy palamaan. Tämä saa palamistuotteet laajenemaan, työntyen mäntää vasten ja poistuen sylinteristä.

Kaksitahtimoottoreissa kampiakselin yksi kierros kestää kaksi kierrosta. Nelitahtinen mäntämoottori suorittaa työjakson kahdella kampiakselin kierroksella. Moottorit on varustettu ajoituksella. Mikä tämä mekanismi on? Tämä on elementti, jonka avulla voit päästää polttoaineseoksen kammioihin ja vapauttaa palamistuotteita sieltä. Kaasunvaihto suoritetaan vuonnakampiakselin yhden kierroksen hetki. Kaasunvaihto tapahtuu männän liikkeen vuoksi.

Historia

Ensimmäisen nelitahtimoottoria muistuttavan laitteen keksivät Felicce Matoczi ja Eugene Barsanti. Mutta tämä keksintö meni uskomattoman hukkaan. Vasta vuonna 1861 patentoitiin vastaava yksikkö.

Ja ensimmäisen käyttökelpoisen moottorin kehitti saksalainen insinööri Nikolaus Otto. Moottori on nimetty keksijän mukaan, ja myös nelitahtimoottorin toimintajakso on nimetty insinöörin mukaan.

Tärkeimmät erot nelitahtimoottoreiden välillä

Kaksitahtisessa moottorissa mäntä ja sylinterin tapit, kampiakseli, laakerit ja puristusrenkaat voidellaan polttoaineeseen lisätyllä öljyllä. Nelitahtisessa moottorissa kaikki komponentit on asennettu öljyhauteeseen. Tämä on merkittävä ero. Siksi nelitahtisessa koneessa ei tarvitse sekoittaa öljyjä ja bensiiniä.

Järjestelmän etuja ovat, että sylintereiden peiliin ja äänenvaimentimen seiniin kertyy paljon vähemmän hiiltä. Toinen ero on, että kaksitahtimoottoreissa palava seos pääsee pakoputkeen.

Moottori käynnissä

Moottorityypistä riippumatta sen toimintaperiaate on samanlainen. Nykyään on kaasutinmoottoreita, dieseliä, ruiskutusta. Kaikki mallit käyttävät samaa nelitahtisykliä. Katsotaanpa tarkemmin, mitkä prosessit toimivat moottorin sisällä ja saadaan se liikkumaan.

Nelitahtinen sykli on neljän työsyklin sarja. Sykli otetaan yleensä alkuun, kun palava seos tulee polttokammioihin. Vaikka moottorissa tapahtuu muita toimintoja sen virtauksen aikana, ilmoitettu sykli on yksi työprosessi. Esimerkiksi puristusisku ei ole vain puristusta. Tänä aikana seos sekoitetaan sylintereissä, kaasun muodostuminen alkaa, se syttyy.

Sama voidaan sanoa muista moottorin vaiheista. Tärkeintä tässä on, että eri prosessit nelitahtisen moottorin työsyklin ymmärtämiseksi ja yksinkertaistamiseksi on jaettu vain neljään sykliin.

Sisäänotto

Joten voimayksikön polttokammiossa energian muunnossyklit alkavat polttoaineseoksen palamisreaktiolla. Tässä tapauksessa mäntä on korkeimmassa kohdassa (TDC-asento) ja liikkuu sitten alas. Tämän seurauksena moottorin palotilassa syntyy tyhjiö. Sen vaikutuksen alaisena palava neste imee polttoainetta. Imuventtiili on auki-asennossa ja pakoventtiili kiinni.

Kun mäntä alkaa liikkua alaspäin, äänenvoimakkuus sen yläpuolella kasvaa. Tämä aiheuttaa hajoamisen. Se on noin 0,071-0,093 MPa. Siten bensiini tulee polttokammioon. Ruiskutusmoottoreissa polttoaine ruiskutetaan suuttimen kautta. Kun seos on mennyt sylinteriin, sen lämpötila voi olla 75-125 astetta.

Kuinka paljon sylinteriä täytetään polttoaineseoksella, määräytyvät täyttökertoimet. vartenmoottoreissa, joissa on kaasuttimen tehojärjestelmä, tämä indikaattori on 0,64 - 0,74. Mitä suurempi kertoimen arvo, sitä tehokkaampi moottori.

Pakkaus

Kun polttokammio on täytetty bensiinihöyryjen ja ilman palavalla seoksella, kampiakselin pyöriessä mäntä alkaa palata alempaan asentoonsa. Imuventtiili alkaa sulkeutua tässä vaiheessa. Ja valmistuminen suljetaan edelleen.

Työisku

Tämä on nelitahtisen polttomoottorin kolmas isku. Se on tärkein voimayksikön toiminnassa. Juuri tässä moottorin toimintavaiheessa polttoaineen palamisesta syntyvä energia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi, mikä saa kampiakselin pyörimään.

Kun mäntä on lähellä TDC:tä, jopa puristuksen aikana polttoaineseos sytytetään väkisin moottorin sytytystulpalla. Polttoainepanos palaa hyvin nopeasti. Jo ennen tämän syklin alkua palaneilla kaasuilla on maksimipainearvo. Nämä kaasut ovat työnestettä, joka on puristettu pieneen tilavuuteen moottorin polttokammiosta. Kun mäntä alkaa liikkua alaspäin, kaasut alkavat laajentua nopeasti vapauttaen energiaa.

Nelisylinterisen moottorin työkierron iskuista tämä on hyödyllisin. Se toimii yksikön kuormalla. Vain tässä vaiheessa kampiakseli saa kiihtyvyyttä. Kaikissa muissa moottori ei tuota energiaa, vaan kuluttaa sitä sam alta kampiakselilta.

Julkaisu

Sitoutumisen jälkeenhyödyllisen työn kaasut, niiden on poistuttava sylinteristä tehdäkseen tilaa uudelle osalle polttoaine-ilmaseosta. Tämä on nelitahtisen moottorin viimeinen isku.

Kaasut ovat tässä vaiheessa huomattavasti korkeampia kuin ilmakehän paine. Jakson loppuun mennessä lämpötila laskee noin 700 asteeseen. Kampiakseli siirtää männän TDC:hen kiertokangella. Seuraavaksi pakoventtiili avautuu, kaasut työnnetään ilmakehään pakojärjestelmän kautta. Mitä tulee paineeseen, se on korkea vasta alussa. Jakson lopussa se laskee 0,120 MPa:iin. Luonnollisesti on mahdotonta päästä kokonaan eroon sylinterin palamistuotteista. Siksi ne sekoitetaan polttoaineseokseen seuraavan imuiskun aikana.

Työjärjestys

Kuvaillut vaiheet muodostavat nelitahtisen bensiinimoottorin käyttöjakson. Sinun on ymmärrettävä, että mäntämoottoreiden syklien ja prosessien välillä ei ole tiukkaa vastaavuutta. Tämä selittyy helposti sillä, että voimayksikön toiminnan aikana kaasunjakomekanismin vaiheet ja venttiilien tila asettuvat eri moottoreiden mäntien liikkeisiin täysin eri tavoin.

Nelitahtisen kaasutetun moottorin käyttöjakso etenee missä tahansa sylinterissä tällä tavalla. Moottorin jokaista palotilaa tarvitaan pyörittämään yhtä kampiakselia, joka ottaa voiman männistä.

Tätä vuorottelua kutsutaan työmääräykseksi. Tämä järjestys asetetaan voimayksikön suunnitteluvaiheessa nokka-akselin ja kampiakselin ominaisuuksien kautta. Hän ei olemuuttuu mekanismin toiminnan aikana.

Työjärjestyksen toteutus tapahtuu vuorotellen sytytysjärjestelmästä kynttilöihin tulevilla kipinöillä. Joten nelisylinterinen moottori voi toimia seuraavissa järjestyksessä - 1, 3, 4, 2 ja 1, 2, 4, 3.

Moottorin sylinterien toimintajärjestyksen saat selville auton ohjeista. Joskus toimintajärjestys ilmoitetaan lohkon rungossa.

Näin toimii nelitahtinen kaasutettu moottori tai mikä tahansa muu. Virransyöttöjärjestelmä ei vaikuta yksikön toimintaperiaatteeseen. Ainoa ero on, että kaasutin on mekaaninen voimajärjestelmä, jolla on tiettyjä haittoja, ja ruiskutussuuttimien tapauksessa nämä haitat eivät ole järjestelmässä.

Dieselmoottorit

Nelitahtisen dieselmoottorin työjakso on sama prosessisarja kuin kaasutinmoottorin sykli. Ero on syklin etenemisessä sekä eroissa seoksen muodostumis- ja syttymisprosesseissa.

Dieselin imuisku

Kun mäntä liikkuu alas, kaasunjakomekanismi avaa imuventtiilin. Tietty määrä ilmaa tulee polttokammioon. Sylinterin lämpötila on noin 80 astetta. Dieselmoottoreissa voimajärjestelmä eroaa merkittävästi bensiinikaasuttimesta. Esimerkiksi hydraulinen vastus niissä on pienempi ja paine nousee hieman.

Dieselin puristusisku

Tässä työvaiheessa mäntäpolttokammiossa nousee kohti TDC:tä. Auton moottorin molemmat venttiilit ovat kiinni. Männän toiminnan seurauksena sylinterissä oleva ilma puristuu. Dieselmoottorin puristussuhde on korkeampi kuin bensiinimoottoreissa, ja paine sylinterin sisällä voi olla 5 MPa. Paineilma lämpenee huomattavasti. Lämpötilat voivat nousta 700 asteeseen. Tämä on välttämätöntä polttoaineen sytyttämiseksi. Se toimitetaan dieselmoottoreihin jokaiseen sylinteriin asennettujen suuttimien kautta. Talvella käytetään hehkutulppia. He esilämmittävät kylmän seoksen. Tämä helpottaa moottorin käynnistymistä talvella. Mutta kaikissa autoissa ei ole tällaista järjestelmää.

Kaasun paisuntaisku dieselmoottorissa

Kun dieselmoottorin mäntä ei ole vielä saavuttanut kampiakselin yläpistettä noin 30 astetta, ruiskutuspumppu toimittaa korkeapaineista polttoainetta sylinteriin suuttimen kautta. 18 MPa:n arvo on välttämätön, jotta polttoainetta voidaan suihkuttaa hienoksi ja jakaa koko sylinterin tilavuuteen.

Lisäksi polttoaine korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta syttyy ja palaa nopeasti. Mäntä liikkuu alimpaan kohtaan. Lämpötila sylinterin sisällä on tällä hetkellä noin 2000 astetta. Lämpötila laskee syklin loppua kohti.

Diesel pakokaasu

Tässä vaiheessa pakoventtiili on auki, mäntä liikkuu yläpisteeseen. Palamistuotteet poistetaan väkisin sylinteristä. Sitten ne menevät pakosarjaan. Sen jälkeen töihinkatalysaattori on päällä. Sen läpi korkeassa lämpötilassa kulkevat kaasut puhdistetaan. Puhdasta, vaaratonta kaasua vapautuu jo ilmakehään. Dieselajoneuvoissa on lisäksi asennettuna hiukkassuodatin. Se auttaa myös puhdistamaan kaasuja.

Johtopäätös

Olemme analysoineet yksityiskohtaisesti, kuinka nelitahtisen moottorin työjakso suoritetaan (voimalaitoksen kampiakselin kaksi kierrosta kestää). Ja itse sykli sisältää monia erilaisia prosesseja.