Mitkä ovat nelitahtimoottorin neljä tahtia?

Mitkä ovat nelitahtimoottorin neljä tahtia?

Nelitahtimoottori on polttomoottori, joka käyttää neljää eri männäniskua (imu, puristus, teho ja pako) työsyklin suorittamiseen. Mäntä suorittaa sylinterissä kaksi kokonaista iskua työsyklin suorittamiseksi. Yksi työsykli vaatii kampiakselin pyörähdyksen kaksi kertaa eli 720°.

Nelitahtimoottorit ovat yleisin moottorityyppi Pieni moottoris. Nelitahtimoottori suorittaa viisi iskua yhdessä työsyklissä, mukaan lukien imutahdin, puristustahdin, sytytystahdin, työtahdin ja pakotahdin.

Imuisku

Imutapahtumalla tarkoitetaan aikaa, jolloin polttoaine-ilma-seos syötetään palotilan täyttämiseksi. Imutapahtuma tapahtuu, kun mäntä liikkuu yläkuolokohdasta alakuolokohtaan ja imuventtiili avautuu. Männän liike kohti alakuolokohtaa luo sylinteriin alipaineen. Ympäristön ilmanpaine pakottaa polttoaine-ilma-seoksen sylinteriin avoimen imuventtiilin kautta täyttämään männän liikkeen luoman alipaineen. Sylinteri jatkaa täyttymistä hieman alakuolokohdan jälkeen, kun polttoaine-ilma-seos jatkaa virtausta omalla inertiallaan ja mäntä alkaa muuttaa suuntaa. Alakuolokohdan jälkeen imuventtiili pysyy auki muutaman kampiakselin pyörimisasteen ajan. Tämä riippuu moottorin rakenteesta. Sitten imuventtiili sulkeutuu ja polttoaine-ilma-seos sulkeutuu sylinterin sisään.

PuristustahtiPuristustahti on aika, jonka aikana loukkuun jäänyt polttoaine-ilma-seos puristetaan sylinterin sisällä. Palotila suljetaan varauksen luomiseksi. Varaus on paineistetun polttoaine-ilma-seoksen tilavuus palotilassa, joka on valmis sytytykseen. Polttoaine-ilma-seoksen puristaminen vapauttaa enemmän energiaa sytytyksen aikana. Imu- ja pakoventtiilien on oltava suljettuina, jotta sylinteri on tiivis ja puristus syntyy. Puristus on prosessi, jossa palotilan varausta pienennetään tai puristetaan suuresta tilavuudesta pienempään. Vauhtipyörä auttaa ylläpitämään varauksen puristamiseen tarvittavaa momenttia.

Kun moottorin mäntä puristaa ahosta, männän tekemän työn aiheuttama puristusvoiman kasvu johtaa lämmön syntymiseen. Ahtoon muodostuvan polttoaine-ilmahöyryn puristuminen ja lämpeneminen johtaa ahtamisen lämpötilan nousuun ja polttoaineen höyrystymisen lisääntymiseen. Ahtamisen lämpötilan nousu tapahtuu tasaisesti koko palotilassa, mikä nopeuttaa palamista (polttoaineen hapettumista) sytytyksen jälkeen.

Polttoaineen höyrystyminen lisääntyy, kun pienet polttoainepisarat höyrystyvät täydellisemmin syntyvän lämmön vaikutuksesta. Sytytysliekille altistuvien pisaroiden suurempi pinta-ala mahdollistaa panoksen täydellisemmän palamisen palotilassa. Vain bensiinihöyry syttyy. Pisaroiden suurempi pinta-ala saa bensiinin vapauttamaan enemmän höyryä nesteen sijaan.

Mitä enemmän varattuja höyrymolekyylejä puristetaan kokoon, sitä enemmän energiaa saadaan palamisprosessista. Varauksen puristamiseen tarvittava energia on paljon pienempi kuin palamisen aikana syntyvä voimanlisäys. Esimerkiksi tyypillisessä pienessä moottorissa varauksen puristamiseen tarvittava energia on vain neljäsosa palamisen aikana tuotetusta energiasta.

Moottorin puristussuhde on palotilan tilavuuden vertailu männän ollessa alakuolokohdassa palotilan tilavuuteen männän ollessa yläkuolokohdassa. Tämä alue yhdessä palotilan rakenteen ja tyylin kanssa määrää puristussuhteen. Bensiinimoottoris-moottoreiden puristussuhde on tyypillisesti 6:1 ja 10:1. Mitä korkeampi puristussuhde on, sitä polttoainetehokkaampi moottori on. Korkeampi puristussuhde lisää yleensä merkittävästi palamispainetta tai mäntään vaikuttavaa voimaa. Korkeampi puristussuhde kuitenkin lisää käyttäjän moottorin käynnistämiseen tarvittavaa voimaa. Joissakin pienissä moottoreissa on järjestelmiä, jotka vapauttavat painetta puristustahdin aikana vähentääkseen käyttäjän moottorin käynnistämiseen tarvittavaa voimaa.

SyttymistapahtumaSytytys (palaminen) tapahtuu, kun varaus sytytetään ja hapettuu nopeasti kemiallisen reaktion kautta vapauttaen lämpöenergiaa. Palaminen on nopea oksidatiivinen kemiallinen reaktio, jossa polttoaine reagoi kemiallisesti ilmakehän hapen kanssa ja vapauttaa energiaa lämmön muodossa.

Oikea palaminen sisältää lyhyen mutta rajallisen ajan, jonka aikana liekki leviää koko palotilaan. Sytytystulpan kipinä aloittaa palamisen, kun kampiakseli pyörii noin 20° ennen yläkuolokohtaa. Ilman happea ja polttoainehöyryä kuluttaa etenevä liekkirintama. Liekinrintama on rajaseinä, joka erottaa panoksen palamisen sivutuotteista. Liekinrintama kulkee palotilan läpi, kunnes koko panos on palanut.

voimaisku

Työtahti on moottorin käyntitahti, jossa kuumat, laajenevat kaasut pakottavat männänkannen poispäin sylinterinkannesta. Männän voima ja sitä seuraava liike välittyvät kiertokangen kautta vääntömomentin kohdistamiseksi kampiakseliin. Käytetty vääntömomentti käynnistää kampiakselin pyörimisen. Tuotetun vääntömomentin määräytyy mäntään kohdistuvan paineen, männän koon ja moottorin iskunpituuden mukaan. Työtahdin aikana molemmat venttiilit ovat kiinni.

PakoiskuPakoisku tapahtuu, kun pakokaasut poistuvat palotilasta ja vapautuvat ilmakehään. Pakoisku on viimeinen isku, ja se tapahtuu, kun pakoventtiili avautuu ja imuventtiili sulkeutuu. Männän liike työntää pakokaasut ilmakehään.

Kun mäntä saavuttaa alakuolokohdan työtahdin aikana, palaminen on valmis ja sylinteri täyttyy pakokaasuilla. Pakoventtiili avautuu, ja vauhtipyörän ja muiden liikkuvien osien inertia työntää männän takaisin yläkuolokohtaan pakottaen pakokaasut poistumaan avoimen pakoventtiilin kautta. Pakoiskun lopussa mäntä on yläkuolokohdassa ja työsykli on päättynyt.