Cykl pracy silnika czterosuwowego – cechy, schemat i opis

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Kierowcy powinni przynajmniej ogólnie wiedzieć, jak działa i działa silnik. Większość samochodów ma czterosuwowy, czterocylindrowy silnik. Przyjrzyjmy się cyklowi pracy silnika czterosuwowego. Nie wszyscy wiedzą, jakie procesy zachodzą, gdy samochód jest w ruchu.

Ogólna zasada działania

Silnik działa w następujący sposób. Mieszanka paliwowa wchodzi do komory spalania, a następnie jest sprężana pod wpływem tłoka. Mieszanina następnie się zapala. Powoduje to, że produkty spalania rozszerzają się, napierając na tłok i wychodząc z cylindra.

W silnikach dwusuwowych jeden obrót wału korbowego zajmuje dwa cykle. Czterosuwowy silnik tłokowy wykonuje cykl pracy w dwóch obrotach wału korbowego. Silniki wyposażone są w rozrząd. Co to za mechanizm? Jest to element, który pozwala wpuścić mieszankę paliwową do komór i stamtąd uwolnić produkty spalania. Wymiana gazu odbywa się wmoment pojedynczego obrotu wału korbowego. Wymiana gazu następuje w wyniku ruchu tłoka.

Historia

Pierwsze urządzenie przypominające silnik czterosuwowy zostało wynalezione przez Felicce Matoczi i Eugene Barsanti. Ale ten wynalazek został niewiarygodnie zagubiony. Dopiero w 1861 roku opatentowano podobną jednostkę.

Pierwszy użyteczny silnik został opracowany przez niemieckiego inżyniera Nikolausa Otto. Silnik nosi imię wynalazcy, a cykl pracy czterosuwowego silnika również nosi imię inżyniera.

Główne różnice między silnikami czterosuwowymi

W silniku dwusuwowym sworznie tłoka i cylindra, wał korbowy, łożyska i pierścienie kompresyjne są smarowane olejem dodanym do paliwa. W silniku czterosuwowym wszystkie elementy są instalowane w kąpieli olejowej. To znacząca różnica. Dlatego w jednostce czterosuwowej nie ma potrzeby mieszania olejów i benzyny.

Zaletą systemu jest to, że ilość nagaru na lusterku w cylindrach i na ściankach tłumika jest znacznie mniejsza. Kolejną różnicą jest to, że w silnikach dwusuwowych mieszanina palna dostaje się do rury wydechowej.

Silnik pracuje

Niezależnie od typu silnika, zasada jego działania jest podobna. Dziś są silniki gaźnikowe, wysokoprężne, wtryskowe. Wszystkie modele wykorzystują ten sam cykl czterosuwowy. Przyjrzyjmy się bliżej, jakie procesy działają w silniku i wprawmy go w ruch.

Cykl czterosuwowy to sekwencja czterech cykli roboczych. Cykl jest zwykle traktowany jako początek, gdy palna mieszanka wchodzi do komór spalania. Chociaż w silniku podczas jego przepływu zachodzą inne czynności, wskazany cykl jest jednym procesem roboczym. Na przykład skok kompresji to nie tylko kompresja. W tym czasie mieszanina jest mieszana w cylindrach, zaczyna się tworzenie gazu, zapala się.

To samo można powiedzieć o innych etapach silnika. Najważniejszą rzeczą tutaj jest to, że różne procesy dla lepszego zrozumienia i uproszczenia cyklu pracy silnika czterosuwowego są rozłożone na tylko cztery cykle.

Wlot

Tak więc, w komorze spalania jednostki napędowej, cykle konwersji energii rozpoczynają się wraz z reakcją spalania mieszanki paliwowej. W takim przypadku tłok znajduje się w najwyższym punkcie (pozycja GMP), a następnie przesuwa się w dół. W rezultacie w komorze spalania silnika powstaje próżnia. Pod jego wpływem palna ciecz zasysa paliwo. Zawór wlotowy jest w pozycji otwartej, a zawór wydechowy jest zamknięty.

Gdy tłok zaczyna poruszać się w dół, zwiększa się objętość nad nim. To właśnie powoduje awarię. Jest to około 0,071-0,093 MPa. W ten sposób benzyna dostaje się do komory spalania. W silnikach wtryskowych paliwo jest wtryskiwane przez dyszę. Po wejściu mieszanki do cylindra jej temperatura może wynosić od 75 do 125 stopni.

Ile butli zostanie napełnione mieszanką paliwową, zależy od współczynników napełnienia. Dosilniki z układem zasilania gaźnika, wskaźnik ten będzie wynosić od 0,64 do 0,74. Im wyższa wartość współczynnika, tym mocniejszy silnik.

Kompresja

Po napełnieniu komory spalania palną mieszanką oparów benzyny i powietrza, jeśli wał korbowy się obraca, tłok zacznie powracać do swojego dolnego położenia. W tym momencie zawór wlotowy zacznie się zamykać. A gradacja nadal będzie zamknięta.

Udar roboczy

To trzeci skok czterosuwowego silnika spalinowego. Jest to najważniejsze w pracy bloku energetycznego. To właśnie na tym etapie pracy silnika energia ze spalania paliwa jest zamieniana na energię mechaniczną, która powoduje obrót wału korbowego.

Kiedy tłok znajduje się blisko GMP, nawet podczas sprężania, mieszanka paliwowa jest silnie zapalana przez świecę zapłonową silnika. Wsad paliwowy wypala się bardzo szybko. Jeszcze przed rozpoczęciem tego cyklu spalone gazy mają maksymalną wartość ciśnienia. Gazy te są płynem roboczym sprężonym w niewielkiej objętości komory spalania silnika. Gdy tłok zaczyna poruszać się w dół, gazy zaczynają gwałtownie się rozszerzać, uwalniając energię.

Spośród wszystkich cykli pracy silnika czterocylindrowego, ten jest najbardziej użyteczny. Działa pod obciążeniem jednostki. Dopiero na tym etapie wał korbowy otrzymuje przyspieszenie przyspieszające. We wszystkich innych silnik nie wytwarza energii, ale pobiera ją z tego samego wału korbowego.

Wydanie

Po popełnieniugazy użytecznej pracy, muszą opuścić cylinder, aby zrobić miejsce na nową porcję mieszanki paliwowo-powietrznej. To jest ostatni skok silnika czterosuwowego.

Gazy na tym etapie są pod ciśnieniem znacznie wyższym niż ciśnienie atmosferyczne. Pod koniec cyklu temperatura spada do około 700 stopni. Wał korbowy przesuwa tłok do GMP za pomocą korbowodu. Następnie otwiera się zawór wydechowy, gazy są wypychane do atmosfery przez układ wydechowy. Jeśli chodzi o ciśnienie, to dopiero na samym początku jest ono wysokie. Pod koniec cyklu spada do 0,120 MPa. Naturalnie niemożliwe jest całkowite pozbycie się produktów spalania w cylindrze. Dlatego są one mieszane z mieszanką paliwową podczas następnego suwu ssania.

Zamówienie robocze

Opisane kroki stanowią cykl operacyjny czterosuwowego silnika benzynowego. Musisz zrozumieć, że nie ma ścisłej zależności między cyklami a procesami w silnikach tłokowych. Łatwo to wytłumaczyć faktem, że podczas pracy jednostki napędowej fazy mechanizmu dystrybucji gazu i stan zaworów będą nakładały się na ruchy tłoków w różnych silnikach w zupełnie inny sposób.

W każdym cylindrze cykl pracy czterosuwowego silnika gaźnikowego przebiega w ten sposób. Każda komora spalania w silniku jest potrzebna do obracania pojedynczego wału korbowego, który przejmuje siłę tłoków.

Ta zmiana nazywa się zleceniem pracy. Ta kolejność jest ustalana na etapie projektowania jednostki napędowej poprzez cechy wałka rozrządu i wału korbowego. On nie jestzmiany w trakcie działania mechanizmu.

Realizacja kolejności pracy odbywa się poprzez naprzemienne iskry, które dochodzą do świec z układu zapłonowego. Tak więc czterocylindrowy silnik może pracować w następujących kolejnościach - 1, 3, 4, 2 i 1, 2, 4, 3.

Kolejność pracy cylindrów silnika można znaleźć w instrukcji samochodu. Czasami kolejność operacji jest wskazana na korpusie bloku.

Tak działa czterosuwowy silnik gaźnikowy lub jakikolwiek inny. Układ zasilania nie wpływa na zasadę działania urządzenia. Jedyną różnicą jest to, że gaźnik to mechaniczny układ zasilania, który ma pewne wady, a w przypadku wtryskiwaczy tych wad nie ma w układzie.

Silniki wysokoprężne

Cykl roboczy czterosuwowego silnika wysokoprężnego to ta sama sekwencja procesów, co cykl silnika gaźnikowego. Różnica polega na tym, jak przebiega cykl, a także na różnicach w procesach tworzenia i zapłonu mieszanki.

Skok ssania oleju napędowego

Gdy tłok przesuwa się w dół, mechanizm dystrybucji gazu otwiera zawór wlotowy. Do komory spalania dostaje się pewna ilość powietrza. Temperatura w cylindrze to około 80 stopni. W silnikach wysokoprężnych układ zasilania znacznie różni się od silników benzynowych z gaźnikiem. Na przykład opór hydrauliczny w nich jest niższy, a ciśnienie nieznacznie wzrasta.

Skok sprężania oleju napędowego

Na tym etapie pracy tłokw komorze spalania idzie w górę w kierunku GMP. Oba zawory w silniku samochodu są w stanie zamkniętym. W wyniku działania tłoka powietrze w cylindrze zostaje sprężone. Stopień sprężania w silniku wysokoprężnym jest wyższy niż w silnikach benzynowych, a ciśnienie wewnątrz cylindra może sięgać 5 MPa. Sprężone powietrze znacznie się nagrzewa. Temperatury mogą osiągnąć 700 stopni. Jest to konieczne do zapalenia paliwa. Dostarczany jest w silnikach wysokoprężnych przez dysze zainstalowane na każdym cylindrze. Zimą stosuje się świece żarowe. Rozgrzewają zimną mieszankę. Ułatwia to rozruch silnika zimą. Ale nie wszystkie samochody mają taki system.

Suw rozprężania gazu w silniku wysokoprężnym

Gdy tłok silnika wysokoprężnego nie osiągnął jeszcze najwyższego punktu o około 30 stopni na wale korbowym, pompa wtryskowa dostarcza paliwo pod wysokim ciśnieniem do cylindra przez dyszę. Konieczna jest wartość 18 MPa, aby paliwo mogło być dokładnie rozpylone i rozprowadzone w całej objętości cylindra.

Ponadto paliwo pod wpływem wysokiej temperatury szybko się zapala i spala. Tłok przesuwa się do najniższego punktu. Temperatura wewnątrz cylindra w tej chwili wynosi około 2000 stopni. Temperatura spada pod koniec cyklu.

Wydech diesla

Na tym etapie zawór wydechowy jest otwarty, tłok przesuwa się do najwyższego punktu. Produkty spalania są usuwane z cylindra na siłę. Następnie trafiają do kolektora wydechowego. Potem do pracykatalizator jest włączony. Przechodzące przez nią gazy w wysokiej temperaturze są oczyszczane. Czysty, nieszkodliwy gaz jest już uwalniany do atmosfery. W pojazdach z silnikiem Diesla dodatkowo montowany jest filtr cząstek stałych. Pomaga również w oczyszczaniu gazów.

Wniosek

Dokładnie przeanalizowaliśmy, jak przebiega cykl pracy silnika czterosuwowego (wymaga on dwóch obrotów wału korbowego elektrowni). A sam cykl obejmuje wiele różnych procesów.