Ποιες είναι οι τετράχρονες κινήσεις ενός τετράχρονου κινητήρα;

Ποιες είναι οι τετράχρονες κινήσεις ενός τετράχρονου κινητήρα;

Ένας τετράχρονος κινητήρας είναι ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιεί τέσσερις διαφορετικές διαδρομές εμβόλου (εισαγωγής, συμπίεσης, ισχύος και εξαγωγής) για να ολοκληρώσει έναν κύκλο λειτουργίας. Το έμβολο ολοκληρώνει δύο πλήρεις διαδρομές στον κύλινδρο για να ολοκληρώσει έναν κύκλο λειτουργίας. Ένας κύκλος λειτουργίας απαιτεί από τον στροφαλοφόρο άξονα να περιστραφεί δύο φορές, δηλαδή 720°.

Οι τετράχρονες μηχανές είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος Μικρός κινητήραςσ. Ένας τετράχρονος κινητήρας ολοκληρώνει πέντε χρόνους σε έναν κύκλο λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου εισαγωγής, του χρόνου συμπίεσης, του χρόνου ανάφλεξης, του χρόνου ισχύος και του χρόνου εξαγωγής.

Διαδρομή εισαγωγής

Το συμβάν εισαγωγής αναφέρεται στον χρόνο κατά τον οποίο το μείγμα αέρα-καυσίμου εισάγεται για να γεμίσει τον θάλαμο καύσης. Ένα συμβάν εισαγωγής συμβαίνει όταν το έμβολο κινείται από το άνω νεκρό σημείο στο κάτω νεκρό σημείο και η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει. Η κίνηση του εμβόλου προς το κάτω νεκρό σημείο δημιουργεί χαμηλή πίεση στον κύλινδρο. Η ατμοσφαιρική πίεση του περιβάλλοντος αναγκάζει το μείγμα αέρα-καυσίμου να εισέλθει στον κύλινδρο μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εισαγωγής για να γεμίσει την περιοχή χαμηλής πίεσης που δημιουργείται από την κίνηση του εμβόλου. Ο κύλινδρος συνεχίζει να γεμίζει ελαφρώς πέρα ​​από το κάτω νεκρό σημείο καθώς το μείγμα αέρα-καυσίμου συνεχίζει να ρέει με τη δική του αδράνεια και το έμβολο αρχίζει να αλλάζει κατεύθυνση. Μετά το BDC, η βαλβίδα εισαγωγής παραμένει ανοιχτή για μερικούς βαθμούς περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα. Εξαρτάται από τον σχεδιασμό του κινητήρα. Η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει στη συνέχεια και το μείγμα αέρα-καυσίμου σφραγίζεται μέσα στον κύλινδρο.

Χρόνος συμπίεσηςΟ χρόνος συμπίεσης είναι ο χρόνος κατά τον οποίο το παγιδευμένο μείγμα αέρα-καυσίμου συμπιέζεται μέσα στον κύλινδρο. Ο θάλαμος καύσης σφραγίζεται για να δημιουργηθεί ένα φορτίο. Το φορτίο είναι ο όγκος του πεπιεσμένου μείγματος αέρα-καυσίμου μέσα στον θάλαμο καύσης έτοιμο για ανάφλεξη. Η συμπίεση του μείγματος αέρα-καυσίμου απελευθερώνει περισσότερη ενέργεια κατά την ανάφλεξη. Οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής πρέπει να είναι κλειστές για να διασφαλιστεί ότι ο κύλινδρος είναι σφραγισμένος για να παρέχει συμπίεση. Η συμπίεση είναι η διαδικασία μείωσης ή συμπίεσης του φορτίου στον θάλαμο καύσης από έναν μεγάλο όγκο σε έναν μικρότερο όγκο. Ο σφόνδυλος βοηθά στη διατήρηση της ορμής που απαιτείται για τη συμπίεση του φορτίου.

Όταν το έμβολο ενός κινητήρα συμπιέζει τη γόμωση, η αύξηση της δύναμης συμπίεσης που παρέχεται από το έργο που παράγεται από το έμβολο έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας. Η συμπίεση και η θέρμανση των ατμών αέρα-καυσίμου στη γόμωση έχουν ως αποτέλεσμα την αυξημένη θερμοκρασία γόμωσης και την αυξημένη εξάτμιση καυσίμου. Η αύξηση της θερμοκρασίας γόμωσης συμβαίνει ομοιόμορφα σε όλο τον θάλαμο καύσης, με αποτέλεσμα την ταχύτερη καύση (οξείδωση καυσίμου) μετά την ανάφλεξη.

Η εξάτμιση του καυσίμου αυξάνεται όταν τα μικρά σταγονίδια καυσίμου εξατμίζονται πληρέστερα λόγω της θερμότητας που παράγεται. Η αυξημένη επιφάνεια των σταγονιδίων που εκτίθενται στη φλόγα ανάφλεξης επιτρέπει την πληρέστερη καύση του φορτίου στον θάλαμο καύσης. Μόνο οι ατμοί βενζίνης θα αναφλεγούν. Η αυξημένη επιφάνεια των σταγονιδίων προκαλεί την απελευθέρωση περισσότερων ατμών από τη βενζίνη αντί να παραμένει υγρή.

Όσο περισσότερο συμπιέζονται τα φορτισμένα μόρια ατμού, τόσο περισσότερη ενέργεια αποκτάται από τη διαδικασία καύσης. Η ενέργεια που απαιτείται για τη συμπίεση του φορτίου είναι πολύ μικρότερη από το κέρδος δύναμης που παράγεται κατά την καύση. Για παράδειγμα, σε έναν τυπικό μικρό κινητήρα, η ενέργεια που απαιτείται για τη συμπίεση του φορτίου είναι μόνο το ένα τέταρτο της ενέργειας που παράγεται κατά την καύση.

Ο λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα είναι η σύγκριση του όγκου του θαλάμου καύσης όταν το έμβολο βρίσκεται στο κάτω νεκρό σημείο με τον όγκο του θαλάμου καύσης όταν το έμβολο βρίσκεται στο άνω νεκρό σημείο. Αυτή η περιοχή, σε συνδυασμό με το σχεδιασμό και το στυλ του θαλάμου καύσης, καθορίζει τον λόγο συμπίεσης. ΒενζινοκινητήραςΟι κινητήρες συνήθως έχουν λόγο συμπίεσης 6 προς 1 έως 10 προς 1. Όσο υψηλότερος είναι ο λόγος συμπίεσης, τόσο πιο αποδοτικός είναι ο κινητήρας από άποψη καυσίμου. Ένας υψηλότερος λόγος συμπίεσης συνήθως αυξάνει σημαντικά την πίεση καύσης ή τη δύναμη που ασκείται στο έμβολο. Ωστόσο, ένας υψηλότερος λόγος συμπίεσης αυξάνει την προσπάθεια που απαιτείται από τον χειριστή για την εκκίνηση του κινητήρα. Ορισμένοι μικροί κινητήρες διαθέτουν συστήματα που εκτονώνουν την πίεση κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης για να μειώσουν την προσπάθεια που απαιτείται από τον χειριστή κατά την εκκίνηση του κινητήρα.

Ένα συμβάν ανάφλεξης (καύσης) συμβαίνει όταν ένα φορτίο αναφλέγεται και οξειδώνεται ταχέως μέσω μιας χημικής αντίδρασης για την απελευθέρωση θερμικής ενέργειας. Η καύση είναι μια ταχεία οξειδωτική χημική αντίδραση στην οποία το καύσιμο συνδυάζεται χημικά με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας.

Η σωστή καύση περιλαμβάνει ένα σύντομο αλλά περιορισμένο χρονικό διάστημα κατά το οποίο η φλόγα εξαπλώνεται σε όλο τον θάλαμο καύσης. Ο σπινθήρας στο μπουζί ξεκινά την καύση όταν ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται περίπου 20° πριν από το άνω νεκρό σημείο. Το ατμοσφαιρικό οξυγόνο και οι ατμοί καυσίμου καταναλώνονται από το προωθούμενο μέτωπο της φλόγας. Το μέτωπο της φλόγας είναι το οριακό τοίχωμα που διαχωρίζει το φορτίο από τα υποπροϊόντα καύσης. Το μέτωπο της φλόγας διέρχεται από τον θάλαμο καύσης μέχρι να καεί ολόκληρο το φορτίο.

δύναμη χτύπημα

Η διαδρομή ισχύος είναι η διαδρομή λειτουργίας του κινητήρα κατά την οποία θερμά εκτονούμενα αέρια ωθούν την κεφαλή του εμβόλου μακριά από την κυλινδροκεφαλή. Η δύναμη του εμβόλου και η επακόλουθη κίνηση μεταδίδονται μέσω της μπιέλας για να ασκήσουν ροπή στον στροφαλοφόρο άξονα. Η εφαρμοζόμενη ροπή ξεκινά την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα. Η ποσότητα ροπής που παράγεται καθορίζεται από την πίεση στο έμβολο, το μέγεθος του εμβόλου και τη διαδρομή του κινητήρα. Κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος, και οι δύο βαλβίδες είναι κλειστές.

Χρόνος εξαγωγής Ο χρόνος εξαγωγής συμβαίνει όταν τα καυσαέρια αποβάλλονται από τον θάλαμο καύσης και απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα. Ο χρόνος εξαγωγής είναι ο τελευταίος και συμβαίνει όταν ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής. Η κίνηση του εμβόλου αποβάλλει τα καυσαέρια στην ατμόσφαιρα.

Όταν το έμβολο φτάσει στο κάτω νεκρό σημείο κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος, η καύση ολοκληρώνεται και ο κύλινδρος γεμίζει με καυσαέρια. Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει και η αδράνεια του σφονδύλου και άλλων κινούμενων μερών ωθεί το έμβολο πίσω στο άνω νεκρό σημείο, αναγκάζοντας τα καυσαέρια να εκκενωθούν μέσω της ανοιχτής βαλβίδας εξαγωγής. Στο τέλος της διαδρομής εξαγωγής, το έμβολο βρίσκεται στο άνω νεκρό σημείο και ολοκληρώνεται ένας κύκλος λειτουργίας.