Aké sú štyri takty štvortaktného motora?

Aké sú štyri takty štvortaktného motora?

Štvortaktný motor je spaľovací motor, ktorý na dokončenie pracovného cyklu používa štyri rôzne zdvihy piesta (nasávanie, kompresia, výkon a výfuk). Piest vykoná dva celé zdvihy vo valci na dokončenie pracovného cyklu. Jeden pracovný cyklus vyžaduje, aby sa kľukový hriadeľ otočil dvakrát, teda o 720°.

Štvortaktné motory sú najbežnejším typom Malý motorŠtvortaktný motor vykoná v jednom pracovnom cykle päť zdvihov vrátane sacieho zdvihu, kompresného zdvihu, zapaľovacieho zdvihu, pracovného zdvihu a výfukového zdvihu.

Nasávací zdvih

Nasávanie sa vzťahuje na čas, kedy sa zmes vzduchu a paliva privedie do spaľovacej komory. Nasávanie nastáva, keď sa piest presunie z hornej úvrati do dolnej úvrati a otvorí sa sací ventil. Pohyb piestu smerom k dolnej úvrati vytvára vo valci nízky tlak. Okolitý atmosférický tlak tlačí zmes vzduchu a paliva do valca cez otvorený sací ventil, aby sa vyplnila oblasť nízkeho tlaku vytvorená pohybom piestu. Valec sa naďalej plní mierne aj za dolnú úvrat, pretože zmes vzduchu a paliva naďalej prúdi vlastnou zotrvačnosťou a piest začína meniť smer. Po dosiahnutí bodu BDC zostáva sací ventil otvorený počas niekoľkých stupňov natočenia kľukového hriadeľa. Závisí to od konštrukcie motora. Sací ventil sa potom uzavrie a zmes vzduchu a paliva sa vo valci utesní.

Kompresný zdvihKompresný zdvih je čas, počas ktorého je zachytená zmes vzduchu a paliva stlačená vo valci. Spaľovacia komora je utesnená, aby sa vytvorila náplň. Náplň je objem stlačenej zmesi vzduchu a paliva vo vnútri spaľovacej komory pripravený na zapálenie. Stlačením zmesi vzduchu a paliva sa počas zapaľovania uvoľňuje viac energie. Nasávacie a výfukové ventily musia byť zatvorené, aby sa zabezpečilo utesnenie valca a vykonanie kompresie. Kompresia je proces zmenšovania alebo stláčania náplne v spaľovacej komore z veľkého objemu na menší objem. Zotrvačník pomáha udržiavať hybnosť potrebnú na stlačenie náplne.

Keď piest motora stláča spaľovaciu zmes, zvýšenie kompresnej sily spôsobené prácou vykonanou piestom vedie k vývoju tepla. Stláčanie a ohrev pár vzduchu a paliva v spaľovacej zmesi vedie k zvýšeniu teploty spaľovacej zmesi a zvýšenému odparovaniu paliva. Zvýšenie teploty spaľovacej zmesi prebieha rovnomerne v celej spaľovacej komore, čo vedie k rýchlejšiemu spaľovaniu (oxidácii paliva) po zapálení.

Vyparovanie paliva sa zvyšuje, keď sa malé kvapôčky paliva v dôsledku vytvoreného tepla úplne odparia. Zväčšený povrch kvapôčok vystavených zapaľovaciemu plameňu umožňuje úplnejšie spálenie náplne v spaľovacej komore. Zapália sa iba benzínové pary. Zväčšený povrch kvapôčok spôsobuje, že benzín uvoľňuje viac pary namiesto toho, aby zostal kvapalný.

Čím viac sú nabité molekuly pary stlačené, tým viac energie sa získava procesom spaľovania. Energia potrebná na stlačenie náplne je oveľa menšia ako nárast sily vytvorený počas spaľovania. Napríklad v typickom malom motore je energia potrebná na stlačenie náplne iba štvrtinou energie vyrobenej počas spaľovania.

Kompresný pomer motora je porovnanie objemu spaľovacej komory, keď je piest v dolnej úvrati, s objemom spaľovacej komory, keď je piest v hornej úvrati. Táto plocha v kombinácii s dizajnom a štýlom spaľovacej komory určuje kompresný pomer. Benzínový motorMotory majú zvyčajne kompresný pomer 6:1 až 10:1. Čím vyšší je kompresný pomer, tým je motor úspornejší z hľadiska spotreby paliva. Vyšší kompresný pomer zvyčajne výrazne zvyšuje spaľovací tlak alebo silu pôsobiacu na piest. Vyšší kompresný pomer však zvyšuje úsilie potrebné na naštartovanie motora. Niektoré malé motory majú systémy, ktoré uvoľňujú tlak počas kompresného zdvihu, aby sa znížilo úsilie potrebné na naštartovanie motora.

udalosť zapáleniaUdalosť zapálenia (spaľovania) nastáva, keď sa náplň zapáli a rýchlo oxiduje chemickou reakciou za uvoľnenia tepelnej energie. Spaľovanie je rýchla oxidačná chemická reakcia, pri ktorej sa palivo chemicky spája s atmosférickým kyslíkom a uvoľňuje energiu vo forme tepla.

Správne spaľovanie zahŕňa krátky, ale obmedzený čas, počas ktorého sa plameň šíri po celej spaľovacej komore. Iskra zo zapaľovacej sviečky začína spaľovanie, keď sa kľukový hriadeľ otočí približne o 20° pred hornou úvratou. Atmosférický kyslík a palivové pary sú spotrebované postupujúcim čelom plameňa. Čelo plameňa je hraničná stena, ktorá oddeľuje náplň od vedľajších produktov spaľovania. Čelo plameňa prechádza spaľovacou komorou, kým sa celá náplň nespáli.

silového zdvihu

Silový zdvih je pracovný zdvih motora, pri ktorom horúce rozpínajúce sa plyny tlačia hlavu piesta smerom od hlavy valcov. Sila piesta a následný pohyb sa prenášajú cez ojnicu, čím sa vyvíja krútiaci moment na kľukový hriadeľ. Aplikovaný krútiaci moment iniciuje otáčanie kľukového hriadeľa. Veľkosť vytvoreného krútiaceho momentu je určená tlakom na piest, veľkosťou piesta a zdvihom motora. Počas silového zdvihu sú oba ventily zatvorené.

Výfukový zdvihVýfukový zdvih nastáva, keď sú výfukové plyny vytlačené zo spaľovacej komory a uvoľňované do atmosféry. Výfukový zdvih je posledný zdvih a nastáva, keď sa výfukový ventil otvorí a sací ventil zatvorí. Pohyb piesta vytlačí výfukové plyny do atmosféry.

Keď piest počas pracovného zdvihu dosiahne dolnú úvrat, spaľovanie je dokončené a valec sa naplní výfukovými plynmi. Výfukový ventil sa otvorí a zotrvačnosť zotrvačníka a ďalších pohyblivých častí tlačí piest späť do hornej úvrati, čím núti výfukové plyny unikať cez otvorený výfukový ventil. Na konci výfukového zdvihu je piest v hornej úvrati a pracovný cyklus je dokončený.