Wat zijn de vier slagen van een viertaktmotor?

Wat zijn de vier slagen van een viertaktmotor?

Een viertaktmotor Een verbrandingsmotor gebruikt vier verschillende zuigerbewegingen (inlaat, compressie, arbeid en uitlaat) om een ​​werkcyclus te voltooien. De zuiger maakt twee volledige slagen in de cilinder om een ​​werkcyclus te voltooien. Eén werkcyclus vereist dat de krukas twee keer ronddraait, oftewel 720°.

Viertaktmotoren zijn het meest voorkomende type. Kleine motorEen viertaktmotor voltooit vijf slagen in één werkcyclus, waaronder de inlaatslag, compressieslag, ontstekingsslag, arbeidsslag en uitlaatslag.

Inlaatslag

De inlaatfase verwijst naar het moment waarop het lucht-brandstofmengsel de verbrandingskamer vult. Een inlaatfase vindt plaats wanneer de zuiger van het bovenste dode punt naar het onderste dode punt beweegt en de inlaatklep opent. De beweging van de zuiger naar het onderste dode punt creëert een lage druk in de cilinder. De omgevingsdruk perst het lucht-brandstofmengsel via de open inlaatklep de cilinder in om het lagedrukgebied te vullen dat door de zuigerbeweging is ontstaan. De cilinder vult zich nog iets voorbij het onderste dode punt doordat het lucht-brandstofmengsel door zijn eigen inertie blijft stromen en de zuiger van richting verandert. Na het onderste dode punt blijft de inlaatklep nog enkele graden krukasrotatie open. Dit is afhankelijk van het motorontwerp. Vervolgens sluit de inlaatklep en wordt het lucht-brandstofmengsel in de cilinder afgesloten.

Compressieslag De compressieslag is de tijd dat het ingesloten lucht-brandstofmengsel in de cilinder wordt samengeperst. De verbrandingskamer wordt afgesloten om een ​​mengsel te creëren. Dit mengsel is het volume van het samengeperste lucht-brandstofmengsel in de verbrandingskamer, klaar voor ontsteking. Door het samenpersen van het lucht-brandstofmengsel komt er meer energie vrij tijdens de ontsteking. De inlaat- en uitlaatkleppen moeten gesloten zijn om ervoor te zorgen dat de cilinder afgesloten is en compressie mogelijk is. Compressie is het proces waarbij het mengsel in de verbrandingskamer wordt verkleind of samengeperst van een groot volume naar een kleiner volume. Het vliegwiel helpt het momentum te behouden dat nodig is om het mengsel samen te persen.

Wanneer de zuiger van een motor het brandstofmengsel comprimeert, resulteert de toename van de compressiekracht, veroorzaakt door de arbeid die de zuiger verricht, in warmteontwikkeling. De compressie en verhitting van het lucht-brandstofmengsel in het mengsel leiden tot een hogere temperatuur van het mengsel en een verhoogde verdamping van de brandstof. De temperatuurstijging van het mengsel vindt gelijkmatig plaats in de verbrandingskamer, wat na ontsteking zorgt voor een snellere verbranding (brandstofoxidatie).

De verdamping van de brandstof neemt toe wanneer kleine brandstofdruppeltjes vollediger verdampen door de gegenereerde warmte. Het grotere oppervlak van de druppeltjes dat aan de ontstekingsvlam wordt blootgesteld, zorgt voor een volledigere verbranding van de brandstof in de verbrandingskamer. Alleen benzinedamp zal ontbranden. Door het grotere oppervlak van de druppeltjes komt er meer benzinedamp vrij in plaats van dat er vloeistof achterblijft.

Hoe meer de geladen dampmoleculen worden samengedrukt, hoe meer energie er vrijkomt bij het verbrandingsproces. De energie die nodig is om de lading samen te drukken is veel kleiner dan de energie die vrijkomt tijdens de verbranding. In een typische kleine motor is de energie die nodig is om de lading samen te drukken bijvoorbeeld slechts een kwart van de energie die vrijkomt tijdens de verbranding.

De compressieverhouding van een motor is de vergelijking tussen het volume van de verbrandingskamer wanneer de zuiger zich in het onderste dode punt bevindt en het volume van de verbrandingskamer wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt bevindt. Dit oppervlak, in combinatie met het ontwerp en de vorm van de verbrandingskamer, bepaalt de compressieverhouding. BenzinemotorMotoren hebben doorgaans een compressieverhouding van 6:1 tot 10:1. Hoe hoger de compressieverhouding, hoe zuiniger de motor is. Een hogere compressieverhouding verhoogt meestal de verbrandingsdruk, oftewel de kracht die op de zuiger werkt. Een hogere compressieverhouding verhoogt echter ook de benodigde inspanning om de motor te starten. Sommige kleine motoren hebben systemen die de druk tijdens de compressieslag verlagen om de benodigde startkracht te verminderen.

Ontstekingsgebeurtenis: Een ontstekingsgebeurtenis (verbranding) vindt plaats wanneer een lading wordt ontstoken en snel wordt geoxideerd door een chemische reactie, waarbij thermische energie vrijkomt. Verbranding is een snelle oxidatieve chemische reactie waarbij brandstof chemisch combineert met atmosferische zuurstof en energie vrijkomt in de vorm van warmte.

Een goede verbranding vereist een korte, maar beperkte tijd waarin de vlam zich door de hele verbrandingskamer verspreidt. De vonk bij de bougie ontsteekt de verbranding wanneer de krukas ongeveer 20° voor het bovenste dode punt draait. Atmosferische zuurstof en brandstofdamp worden verbruikt door het zich voortbewegende vlamfront. Het vlamfront is de grens die de brandstoflading scheidt van de verbrandingsbijproducten. Het vlamfront beweegt zich door de verbrandingskamer totdat de gehele lading is verbrand.

krachtslag

De arbeidsslag is de slag van de motor waarbij hete, uitzettende gassen de zuigerkop van de cilinderkop afduwen. De kracht van de zuiger en de daaropvolgende beweging worden via de drijfstang overgebracht om koppel op de krukas uit te oefenen. Dit koppel zet de krukas in beweging. De hoeveelheid koppel die wordt geproduceerd, wordt bepaald door de druk op de zuiger, de grootte van de zuiger en de slag van de motor. Tijdens de arbeidsslag zijn beide kleppen gesloten.

Uitlaatslag: De uitlaatslag vindt plaats wanneer de uitlaatgassen uit de verbrandingskamer worden verdreven en in de atmosfeer terechtkomen. De uitlaatslag is de laatste slag en vindt plaats wanneer de uitlaatklep opent en de inlaatklep sluit. De beweging van de zuiger drijft de uitlaatgassen de atmosfeer in.

Wanneer de zuiger tijdens de arbeidsslag het onderste dode punt bereikt, is de verbranding voltooid en is de cilinder gevuld met uitlaatgassen. De uitlaatklep opent en de inertie van het vliegwiel en andere bewegende onderdelen duwt de zuiger terug naar het bovenste dode punt, waardoor de uitlaatgassen door de geopende uitlaatklep worden afgevoerd. Aan het einde van de uitlaatslag bevindt de zuiger zich in het bovenste dode punt en is een arbeidscyclus voltooid.