Какви са четирите такта на четиритактов двигател?

Какви са четирите такта на четиритактов двигател?

Четиритактов двигател е двигател с вътрешно горене, който използва четири различни хода на буталото (всмукване, компресия, турбокомпресия и изпускане), за да завърши един работен цикъл. Буталото завършва два пълни хода в цилиндъра, за да завърши един работен цикъл. Един работен цикъл изисква коляновият вал да се завърти два пъти, т.е. на 720°.

Четиритактовите двигатели са най-разпространеният тип Малък двигателЧетиритактовият двигател извършва пет такта в един работен цикъл, включително всмукателен такт, такт на сгъстяване, такт на запалване, такт на захранване и такт на изпускане.

Всмукателен ход

Всмукателното събитие се отнася до времето, в което сместа въздух-гориво се подава, за да запълни горивната камера. Всмукателно събитие възниква, когато буталото се премести от горна мъртва точка към долна мъртва точка и всмукателният клапан се отвори. Движението на буталото към долна мъртва точка създава ниско налягане в цилиндъра. Атмосферното налягане принуждава сместа въздух-гориво в цилиндъра през отворения всмукателен клапан, за да запълни зоната с ниско налягане, създадена от движението на буталото. Цилиндърът продължава да се пълни малко след долната мъртва точка, тъй като сместа въздух-гориво продължава да тече със собствена инерция и буталото започва да променя посоката си. След долна мъртва точка, всмукателният клапан остава отворен за няколко градуса завъртане на коляновия вал. Зависи от конструкцията на двигателя. След това всмукателният клапан се затваря и сместа въздух-гориво се херметизира в цилиндъра.

Ход на компресияХодът на компресия е времето, през което затворената смес въздух-гориво се компресира в цилиндъра. Горивната камера е запечатана, за да се създаде заряд. Зарядът е обемът сгъстена смес въздух-гориво вътре в горивната камера, готова за запалване. Компресирането на сместа въздух-гориво освобождава повече енергия по време на запалването. Всмукателните и изпускателните клапани трябва да бъдат затворени, за да се гарантира, че цилиндърът е запечатан, за да се осигури компресия. Компресията е процесът на намаляване или свиване на заряда в горивната камера от голям обем до по-малък обем. Маховикът помага за поддържане на инерцията, необходима за компресиране на заряда.

Когато буталото на двигателя компресира заряда, увеличаването на силата на компресия, осигурено от работата, извършена от буталото, води до генериране на топлина. Компресията и нагряването на парите въздух-гориво в заряда водят до повишена температура на заряда и увеличено изпаряване на горивото. Увеличаването на температурата на заряда се случва равномерно в цялата горивна камера, за да се постигне по-бързо горене (окисление на горивото) след запалване.

Изпаряването на горивото се увеличава, когато малките капчици гориво се изпаряват по-пълно поради генерираната топлина. Увеличената повърхност на капчиците, изложени на пламъка на запалването, позволява по-пълно изгаряне на заряда в горивната камера. Само бензиновите пари ще се запалят. Увеличената повърхност на капчиците кара бензинът да отделя повече пари, вместо да остава течен.

Колкото повече се компресират заредените парни молекули, толкова повече енергия се получава от процеса на горене. Енергията, необходима за компресиране на заряда, е много по-малка от увеличението на силата, произведено по време на горенето. Например, в типичен малък двигател, енергията, необходима за компресиране на заряда, е само една четвърт от енергията, произведена по време на горенето.

Степента на сгъстяване на двигателя е сравнението на обема на горивната камера, когато буталото е в долна мъртва точка, с обема на горивната камера, когато буталото е в горна мъртва точка. Тази площ, комбинирана с дизайна и стила на горивната камера, определя степента на сгъстяване. Бензинов двигателОбикновено имат степен на сгъстяване от 6 към 1 до 10 към 1. Колкото по-висока е степента на сгъстяване, толкова по-икономичен е двигателят по отношение на горивото. По-високата степен на сгъстяване обикновено значително увеличава налягането на горене или силата, действаща върху буталото. По-високата степен на сгъстяване обаче увеличава усилието, необходимо на оператора за стартиране на двигателя. Някои малки двигатели имат системи, които облекчават налягането по време на хода на сгъстяване, за да намалят усилието, необходимо на оператора при стартиране на двигателя.

Събитие на запалванеСъбитие на запалване (горене) възниква, когато заряд се запали и бързо се окисли чрез химическа реакция, за да се освободи топлинна енергия. Горенето е бърза окислителна химическа реакция, при която горивото химически се свързва с атмосферния кислород и освобождава енергия под формата на топлина.

Правилното горене включва кратко, но ограничено време, през което пламъкът се разпространява в цялата горивна камера. Искрата на запалителната свещ започва горене, когато коляновият вал се завърти приблизително на 20° преди горната мъртва точка. Атмосферният кислород и горивните пари се консумират от напредващия фронт на пламъка. Фронтът на пламъка е граничната стена, която разделя заряда от страничните продукти на горенето. Фронтът на пламъка преминава през горивната камера, докато целият заряд изгори.

силов удар

Силовият такт е работният такт на двигателя, при който горещи разширяващи се газове принуждават главата на буталото да се отдалечава от главата на цилиндъра. Силата на буталото и последващото движение се предават през мотовилката, за да се приложи въртящ момент към коляновия вал. Приложеният въртящ момент инициира въртенето на коляновия вал. Количеството произведен въртящ момент се определя от налягането върху буталото, размера на буталото и хода на двигателя. По време на силовия такт и двата клапана са затворени.

Изпускателен тактИзпускателният такт възниква, когато отработените газове се изхвърлят от горивната камера в атмосферата. Изпускателният такт е последният такт и се случва, когато изпускателният клапан се отваря и всмукателният клапан се затваря. Движението на буталото изхвърля отработените газове в атмосферата.

Когато буталото достигне долната мъртва точка по време на работния такт, горенето е завършено и цилиндърът се пълни с отработени газове. Изпускателният клапан се отваря и инерцията на маховика и други движещи се части избутва буталото обратно до горната мъртва точка, принуждавайки отработените газове да се изхвърлят през отворения изпускателен клапан. В края на изпускателния такт буталото е в горната мъртва точка и работният цикъл е завършен.