Động cơ bốn thì có bốn thì hoạt động như thế nào?

Động cơ bốn thì có bốn thì hoạt động như thế nào?

Động cơ chu kỳ bốn thì Đây là động cơ đốt trong sử dụng bốn hành trình piston khác nhau (nạp, nén, nổ và xả) để hoàn thành một chu kỳ làm việc. Piston hoàn thành hai hành trình đầy đủ trong xi lanh để hoàn thành một chu kỳ làm việc. Một chu kỳ làm việc yêu cầu trục khuỷu quay hai vòng, tức là 720°.

Động cơ bốn thì là loại phổ biến nhất. Động cơ nhỏĐộng cơ bốn thì hoàn thành năm kỳ trong một chu kỳ làm việc, bao gồm kỳ nạp, kỳ nén, kỳ đốt cháy, kỳ sinh công và kỳ xả.

Hành trình nạp

Quá trình nạp nhiên liệu đề cập đến thời điểm hỗn hợp không khí-nhiên liệu được đưa vào để lấp đầy buồng đốt. Quá trình nạp xảy ra khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới và van nạp mở ra. Chuyển động của piston về phía điểm chết dưới tạo ra áp suất thấp trong xi lanh. Áp suất khí quyển xung quanh đẩy hỗn hợp không khí-nhiên liệu vào xi lanh qua van nạp đang mở để lấp đầy vùng áp suất thấp được tạo ra bởi chuyển động của piston. Xi lanh tiếp tục được lấp đầy một chút vượt quá điểm chết dưới khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu tiếp tục chảy theo quán tính của nó và piston bắt đầu đổi chiều. Sau điểm chết dưới, van nạp vẫn mở trong vài độ quay của trục khuỷu. Điều này phụ thuộc vào thiết kế động cơ. Sau đó, van nạp đóng lại và hỗn hợp không khí-nhiên liệu được giữ kín bên trong xi lanh.

Kỳ nén Kỳ nén là khoảng thời gian hỗn hợp không khí-nhiên liệu bị nén bên trong xi lanh. Buồng đốt được đóng kín để tạo ra hỗn hợp khí nạp. Hỗn hợp khí nạp là thể tích hỗn hợp không khí-nhiên liệu đã được nén bên trong buồng đốt, sẵn sàng cho quá trình đánh lửa. Việc nén hỗn hợp không khí-nhiên liệu giải phóng nhiều năng lượng hơn trong quá trình đánh lửa. Các van nạp và van xả phải được đóng lại để đảm bảo xi lanh được đóng kín nhằm tạo ra sự nén. Nén là quá trình giảm hoặc ép hỗn hợp khí nạp trong buồng đốt từ thể tích lớn xuống thể tích nhỏ hơn. Bánh đà giúp duy trì động lượng cần thiết để nén hỗn hợp khí nạp.

Khi pít-tông của động cơ nén hỗn hợp nhiên liệu, lực nén tăng lên do công của pít-tông tạo ra sẽ dẫn đến sự sinh nhiệt. Quá trình nén và làm nóng hỗn hợp hơi nhiên liệu-không khí trong hỗn hợp làm tăng nhiệt độ hỗn hợp và tăng quá trình bay hơi nhiên liệu. Sự tăng nhiệt độ hỗn hợp diễn ra đồng đều khắp buồng đốt, giúp quá trình đốt cháy (oxy hóa nhiên liệu) diễn ra nhanh hơn sau khi đánh lửa.

Quá trình bay hơi nhiên liệu tăng lên khi các giọt nhiên liệu nhỏ bay hơi hoàn toàn hơn do nhiệt lượng sinh ra. Diện tích bề mặt tiếp xúc với ngọn lửa tăng lên của các giọt nhiên liệu cho phép quá trình đốt cháy hỗn hợp trong buồng đốt diễn ra hoàn toàn hơn. Chỉ có hơi xăng mới bốc cháy. Diện tích bề mặt tăng lên của các giọt nhiên liệu khiến xăng giải phóng nhiều hơi hơn thay vì vẫn giữ nguyên dạng lỏng.

Các phân tử hơi tích điện càng bị nén nhiều thì năng lượng thu được từ quá trình đốt cháy càng lớn. Năng lượng cần thiết để nén hỗn hợp khí ít hơn nhiều so với lực tăng lên trong quá trình đốt cháy. Ví dụ, trong một động cơ nhỏ điển hình, năng lượng cần thiết để nén hỗn hợp khí chỉ bằng một phần tư năng lượng tạo ra trong quá trình đốt cháy.

Tỷ số nén của động cơ là sự so sánh thể tích buồng đốt khi piston ở điểm chết dưới với thể tích buồng đốt khi piston ở điểm chết trên. Thể tích này, kết hợp với thiết kế và kiểu dáng của buồng đốt, quyết định tỷ số nén. Động cơ xăngCác động cơ nhỏ thường có tỷ số nén từ 6:1 đến 10:1. Tỷ số nén càng cao, động cơ càng tiết kiệm nhiên liệu. Tỷ số nén cao thường làm tăng đáng kể áp suất đốt cháy hoặc lực tác dụng lên piston. Tuy nhiên, tỷ số nén cao cũng làm tăng nỗ lực mà người vận hành cần bỏ ra để khởi động động cơ. Một số động cơ nhỏ có hệ thống giảm áp suất trong quá trình nén để giảm bớt nỗ lực cần thiết cho người vận hành khi khởi động động cơ.

Sự kiện đánh lửa (đốt cháy) xảy ra khi một vật liệu được đốt cháy và oxy hóa nhanh chóng thông qua phản ứng hóa học để giải phóng năng lượng nhiệt. Đốt cháy là một phản ứng hóa học oxy hóa nhanh chóng, trong đó nhiên liệu kết hợp hóa học với oxy trong khí quyển và giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt.

Quá trình đốt cháy đúng cách bao gồm một khoảng thời gian ngắn nhưng có giới hạn, trong đó ngọn lửa lan rộng khắp buồng đốt. Tia lửa điện tại bugi bắt đầu quá trình đốt cháy khi trục khuỷu quay khoảng 20° trước điểm chết trên. Oxy trong không khí và hơi nhiên liệu bị tiêu thụ bởi ngọn lửa đang lan rộng. Ngọn lửa là bức tường ranh giới ngăn cách hỗn hợp nhiên liệu với các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy. Ngọn lửa đi qua buồng đốt cho đến khi toàn bộ hỗn hợp nhiên liệu được đốt cháy hết.

lực đẩy

Chu kỳ nổ là chu kỳ hoạt động của động cơ, trong đó khí nóng giãn nở đẩy đầu piston ra khỏi đầu xi lanh. Lực piston và chuyển động tiếp theo được truyền qua thanh truyền để tạo mô-men xoắn lên trục khuỷu. Mô-men xoắn này khởi động sự quay của trục khuỷu. Lượng mô-men xoắn tạo ra được xác định bởi áp suất tác dụng lên piston, kích thước của piston và hành trình của động cơ. Trong chu kỳ nổ, cả hai van đều đóng.

Kỳ xả: Kỳ xả xảy ra khi khí thải được đẩy ra khỏi buồng đốt và thải ra khí quyển. Kỳ xả là kỳ cuối cùng và xảy ra khi van xả mở và van nạp đóng lại. Chuyển động của piston đẩy khí thải ra khí quyển.

Khi pít-tông đạt đến điểm chết dưới trong kỳ nổ, quá trình đốt cháy hoàn tất và xi-lanh được lấp đầy khí thải. Van xả mở ra, và quán tính của bánh đà cùng các bộ phận chuyển động khác đẩy pít-tông trở lại điểm chết trên, buộc khí thải phải được thải ra ngoài qua van xả đang mở. Vào cuối kỳ xả, pít-tông ở điểm chết trên và một chu kỳ làm việc được hoàn thành.