Keturių taktų variklio darbo ciklas – savybės, diagrama ir aprašymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Motorininkai turėtų bent jau bendrai žinoti, kaip veikia ir veikia variklis. Dauguma automobilių turi keturių taktų keturių cilindrų variklį. Pažvelkime į keturtakčio variklio darbo ciklą. Ne visi žino, kokie procesai vyksta automobiliui judant.

Bendras veikimo principas

Variklis veikia taip. Kuro mišinys patenka į degimo kamerą, tada jis suspaudžiamas veikiamas stūmoklio. Tada mišinys užsidega. Dėl to degimo produktai plečiasi, atsispaudžia prie stūmoklio ir išeina iš cilindro.

Dviejų taktų varikliuose vienas alkūninio veleno apsisukimas trunka du ciklus. Keturių taktų stūmoklinis variklis užbaigia darbo ciklą dviem alkūninio veleno apsisukimais. Varikliai aprūpinti laiko nustatymu. Kas yra šis mechanizmas? Tai elementas, leidžiantis įleisti kuro mišinį į kameras ir iš ten išleisti degimo produktus. Dujų mainai vykdomi mvieno alkūninio veleno apsisukimo momentas. Dujų mainai vyksta dėl stūmoklio judėjimo.

Istorija

Pirmąjį įrenginį, panašų į keturtaktį variklį, išrado Felicce Matoczi ir Eugene Barsanti. Tačiau šis išradimas buvo neįtikėtinai prarastas. Tik 1861 m. panašus įrenginys buvo užpatentuotas.

Ir pirmąjį naudotiną variklį sukūrė vokiečių inžinierius Nikolausas Otto. Variklis pavadintas išradėjo vardu, o keturtakčio variklio darbo ciklas taip pat pavadintas inžinieriaus vardu.

Pagrindiniai skirtumai tarp keturtakčių variklių

Dvitakčiuose varikliuose stūmokliai ir cilindro kaiščiai, alkūninis velenas, guoliai ir suspaudimo žiedai yra sutepami alyva, įpilta į degalus. Keturių taktų variklyje visi komponentai sumontuoti alyvos vonioje. Tai reikšmingas skirtumas. Todėl keturtakčiuose įrenginiuose nereikia maišyti alyvos ir benzino.

Sistemos privalumai yra tai, kad ant veidrodžio cilindruose ir ant duslintuvo sienelių susidaro daug mažiau anglies nuosėdų. Kitas skirtumas yra tas, kad dvitakčiuose varikliuose degusis mišinys patenka į išmetimo vamzdį.

Variklis veikia

Nepriklausomai nuo variklio tipo, jo veikimo principas yra panašus. Šiandien yra karbiuratoriaus varikliai, dyzelinas, įpurškimas. Visuose modeliuose naudojamas tas pats keturtaktis ciklas. Pažiūrėkime atidžiau, kokie procesai veikia variklyje, ir priverskime jį judėti.

Keturių taktų ciklas yra keturių darbo ciklų seka. Ciklas paprastai laikomas pradžia, kai degus mišinys patenka į degimo kameras. Nors variklyje jo tekėjimo metu vyksta kiti veiksmai, tačiau nurodytas ciklas yra vienas darbo procesas. Pavyzdžiui, suspaudimo eiga yra ne tik suspaudimas. Per šį laikotarpį mišinys maišomas cilindruose, prasideda dujų susidarymas, jos užsidega.

Tą patį galima pasakyti apie kitus variklio etapus. Čia svarbiausia yra tai, kad skirtingi procesai, skirti geriau suprasti ir supaprastinti keturtakčio variklio darbo ciklą, yra suskaidomi tik į keturis ciklus.

Įleidimas

Taigi, jėgos agregato degimo kameroje energijos konversijos ciklai prasideda kuro mišinio degimo reakcija. Šiuo atveju stūmoklis yra aukščiausiame taške (TDC padėtis), o tada juda žemyn. Dėl to variklio degimo kameroje susidaro vakuumas. Jo įtakoje degus skystis įsiurbia degalus. Įsiurbimo vožtuvas yra atidarytas, o išmetimo vožtuvas uždarytas.

Kai stūmoklis pradeda judėti žemyn, virš jo esantis garsas padidėja. Tai ir sukelia gedimą. Tai yra maždaug 0,071–0,093 MPa. Taigi, benzinas patenka į degimo kamerą. Įpurškimo varikliuose degalai įpurškiami purkštuku. Mišiniui patekus į cilindrą, jo temperatūra gali būti nuo 75 iki 125 laipsnių.

Kiek cilindras bus pripildytas degalų mišinio, priklauso nuo užpildymo koeficientų. Dėlvarikliuose su karbiuratoriaus maitinimo sistema, šis rodiklis bus nuo 0,64 iki 0,74. Kuo didesnė koeficiento reikšmė, tuo variklis galingesnis.

Suspaudimas

Pripildžius degimo kamerą degiu benzino garų ir oro mišiniu, jei alkūninis velenas sukasi, stūmoklis pradės grįžti į apatinę padėtį. Šiuo metu įsiurbimo vožtuvas pradės užsidaryti. Ir baigimas vis tiek bus uždarytas.

Darbo eiga

Tai trečiasis keturtakčio vidaus degimo variklio taktas. Jis yra svarbiausias maitinimo bloko darbe. Būtent šiame variklio veikimo etape degalų degimo energija paverčiama mechanine energija, todėl alkūninis velenas sukasi.

Kai stūmoklis yra arti TDC, net ir suspaudimo metu, kuro mišinys priverstinai užsidega nuo variklio uždegimo žvakės. Kuro įkrova labai greitai išdega. Dar prieš šio ciklo pradžią sudegusios dujos turi didžiausią slėgio vertę. Šios dujos yra darbinis skystis, suslėgtas nedideliame variklio degimo kameros tūryje. Kai stūmoklis pradeda judėti žemyn, dujos pradeda sparčiai plėstis, išskirdamos energiją.

Iš visų keturių cilindrų variklio darbinio ciklo taktų šis yra pats naudingiausias. Jis veikia esant įrenginio apkrovai. Tik šiame etape alkūninis velenas gauna greitėjantį pagreitį. Visuose kituose variklis negeneruoja energijos, o vartoja ją iš to paties alkūninio veleno.

Išleidimas

Įsipareigojusnaudingo darbo dujos, jos turi išeiti iš baliono, kad atsirastų vietos naujai kuro ir oro mišinio daliai. Tai paskutinis keturtakčio variklio taktas.

Dujų slėgis šiame etape yra žymiai didesnis nei atmosferos slėgis. Ciklo pabaigoje temperatūra nukrenta iki maždaug 700 laipsnių. Alkūninis velenas švaistiklio pagalba perkelia stūmoklį į TDC. Tada atsidaro išmetimo vožtuvas, dujos per išmetimo sistemą išstumiamos į atmosferą. Kalbant apie spaudimą, jis didelis tik pačioje pradžioje. Ciklo pabaigoje jis sumažėja iki 0,120 MPa. Natūralu, kad visiškai atsikratyti degimo produktų cilindre neįmanoma. Todėl jie sumaišomi su degalų mišiniu per kitą įsiurbimo taktą.

Darbo tvarka

Apibūdinti veiksmai sudaro keturtakčio benzininio variklio veikimo ciklą. Turite suprasti, kad stūmokliniuose varikliuose nėra griežtų ciklų ir procesų atitikties. Tai nesunkiai paaiškinama tuo, kad veikiant jėgos agregatui dujų paskirstymo mechanizmo fazės ir vožtuvų būsena bus visiškai skirtingai uždėti skirtingų variklių stūmoklių judesiams.

Bet kuriame cilindre keturtakčio karbiuratoriaus variklio darbo ciklas vyksta tokiu būdu. Kiekviena variklio degimo kamera reikalinga tam, kad pasuktų vieną alkūninį veleną, kuris paima jėgą iš stūmoklių.

Šis pakeitimas vadinamas darbo tvarka. Ši tvarka nustatoma maitinimo bloko projektavimo etape, naudojant skirstomojo veleno ir alkūninio veleno savybes. Jis nėrakeičiasi mechanizmo veikimo metu.

Darbų tvarkos įgyvendinimas vykdomas kintamomis kibirkštimis, kurios patenka į žvakes iš uždegimo sistemos. Taigi, keturių cilindrų variklis gali veikti tokia tvarka: 1, 3, 4, 2 ir 1, 2, 4, 3.

Variklio cilindrų darbo eiliškumą galite sužinoti iš automobilio instrukcijos. Kartais veikimo tvarka nurodoma bloko korpuse.

Taip veikia keturtaktis karbiuratorinis variklis ar bet koks kitas. Maitinimo sistema neturi įtakos įrenginio veikimo principui. Vienintelis skirtumas yra tas, kad karbiuratorius yra mechaninė maitinimo sistema, kuri turi tam tikrų trūkumų, o purkštukų atveju šių trūkumų sistemoje nėra.

Dyzeliniai varikliai

Keturių taktų dyzelinio variklio darbo ciklas yra tokia pati procesų seka kaip ir karbiuratoriaus variklio ciklas. Skirtumas yra ciklo eigoje, taip pat mišinio susidarymo ir užsidegimo procesų skirtumai.

Dyzelino įsiurbimo eiga

Kai stūmoklis pajuda žemyn, dujų paskirstymo mechanizmas atidaro įsiurbimo vožtuvą. Tam tikras oro kiekis patenka į degimo kamerą. Temperatūra cilindre apie 80 laipsnių. Dyzeliniuose varikliuose maitinimo sistema labai skiriasi nuo benzininių karbiuratoriaus variklių. Pavyzdžiui, hidraulinis pasipriešinimas juose yra mažesnis, o slėgis šiek tiek pakyla.

Dyzelino suspaudimo taktas

Šiame darbo etape stūmoklisdegimo kameroje pakyla link TDC. Abu automobilio variklio vožtuvai yra uždaryti. Dėl stūmoklio veikimo cilindre esantis oras suspaudžiamas. Suspaudimo laipsnis dyzeliniame variklyje yra didesnis nei benzininiuose, o slėgis cilindro viduje gali siekti 5 MPa. Suslėgtas oras žymiai įkaista. Temperatūra gali siekti 700 laipsnių. Tai būtina norint užsidegti kurui. Jis tiekiamas dyzeliniams varikliams per purkštukus, sumontuotus kiekviename cilindre. Žiemą naudojamos pakaitinimo žvakės. Jie iš anksto pašildo š altą mišinį. Tai palengvina variklio užvedimą žiemą. Tačiau ne visuose automobiliuose tokia sistema yra.

Dyzelinio variklio dujų plėtimosi taktas

Kai dyzelinio variklio stūmoklis dar nepasiekė didžiausio alkūninio veleno taško maždaug 30 laipsnių kampu, įpurškimo siurblys per purkštuką tiekia aukšto slėgio degalus į cilindrą. 18 MPa vertė yra būtina, kad kuras būtų smulkiai išpurškiamas ir paskirstytas visame cilindre.

Be to, degalai, veikiami aukštoje temperatūroje, greitai užsidega ir sudega. Stūmoklis juda į žemiausią tašką. Šiuo metu temperatūra cilindro viduje yra apie 2000 laipsnių. Temperatūra nukrenta ciklo pabaigoje.

Dyzelino išmetimas

Šiuo metu išmetimo vožtuvas atidarytas, stūmoklis juda į viršutinį tašką. Degimo produktai priverstinai pašalinami iš cilindro. Tada jie eina į išmetimo kolektorių. Po to į darbąkatalizinis konverteris įjungtas. Aukštoje temperatūroje per ją praeinančios dujos išvalomos. Švarios, nekenksmingos dujos jau išleidžiamos į atmosferą. Dyzeliniuose automobiliuose papildomai sumontuotas kietųjų dalelių filtras. Tai taip pat padeda išvalyti dujas.

Išvada

Išsamiai išanalizavome, kaip vyksta keturtakčio variklio darbo ciklas (tam reikia dviejų jėgainės alkūninio veleno apsisukimų). Ir pats ciklas apima daugybę skirtingų procesų.