Работен цикъл на четиритактов двигател - характеристики, диаграма и описание

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Автомобилистите трябва поне в общи линии да знаят как работи и работи двигателят. Повечето автомобили имат четиритактов, четирицилиндров двигател. Нека да разгледаме работния цикъл на четиритактов двигател. Не всеки знае какви процеси се случват, когато колата е в движение.

Общ принцип на действие

Двигателят работи по следния начин. Горивната смес влиза в горивната камера, след което се компресира под въздействието на буталото. След това сместа се запалва. Това кара продуктите от горенето да се разширяват, натискайки буталото и излизайки от цилиндъра.

При двутактови двигатели, един оборот на коляновия вал отнема два цикъла. Четиритактов бутален двигател завършва работен цикъл в два оборота на коляновия вал. Двигателите са оборудвани с синхронизация. Какъв е този механизъм? Това е елемент, който ви позволява да пускате горивната смес в камерите и да отделяте продукти от горенето оттам. Газообменът се извършва вмомент на единичен оборот на коляновия вал. Газообменът възниква поради движението на буталото.

История

Първото устройство, наподобяващо четиритактов двигател, е изобретено от Феличе Матоци и Юджийн Барсанти. Но това изобретение беше невероятно загубено. Едва през 1861 г. подобна единица е патентована.

И първият използваем двигател е разработен от немския инженер Николаус Ото. Моторът е кръстен на изобретателя, а работният цикъл на четиритактовия двигател също е кръстен на инженера.

Основните разлики между четиритактовите двигатели

При двутактов двигател буталните и цилиндровите щифтове, коляновия вал, лагерите и компресионните пръстени се смазват с масло, добавено към горивото. При четиритактов двигател всички компоненти са инсталирани в маслена баня. Това е съществена разлика. Следователно в четиритактов агрегат няма нужда да смесвате масла и бензин.

Предимствата на системата са, че количеството въглеродни отлагания по огледалото в цилиндрите и по стените на ауспуха е много по-малко. Друга разлика е, че при двутактовите двигатели горима смес навлиза в изпускателната тръба.

Двигателят работи

Независимо от вида на двигателя, принципът на неговата работа е подобен. Днес има карбураторни двигатели, дизелови, инжекционни. Всички модели използват един и същ четиритактов цикъл. Нека разгледаме по-отблизо какви процеси работят вътре в двигателя и го карат да се движи.

Четиритактов цикъл е последователност от четири работни цикъла. Цикълът обикновено се приема за начало, когато горивна смес навлезе в горивните камери. Въпреки че в двигателя се извършват други действия по време на неговия поток, посоченият цикъл е един работен процес. Например, ходът на компресия не е само компресия. През този период сместа се смесва в цилиндрите, започва образуването на газ, той се запалва.

Същото може да се каже и за други степени на двигателя. Най-важното тук е, че различните процеси за по-добро разбиране и опростяване на работния цикъл на четиритактов двигател се разлагат само на четири цикъла.

Прием

И така, в горивната камера на силовия блок, циклите на преобразуване на енергия започват с реакцията на горене на горивната смес. В този случай буталото е в най-високата си точка (положение на TDC) и след това се движи надолу. В резултат на това в горивната камера на двигателя възниква вакуум. Под негово влияние горима течност засмуква гориво. Всмукателният клапан е в отворено положение, а изпускателният клапан е затворен.

Когато буталото започне да се движи надолу, обемът над него се увеличава. Това е причината за разпадането. Тя е приблизително 0,071-0,093 MPa. Така бензинът навлиза в горивната камера. При инжекционните двигатели горивото се впръсква чрез дюза. След като сместа влезе в цилиндъра, нейната температура може да бъде от 75 до 125 градуса.

Колко цилиндърът ще бъде напълнен с горивната смес се определя от коефициентите на пълнене. Задвигатели с карбураторна захранваща система, този индикатор ще бъде от 0,64 до 0,74 Колкото по-висока е стойността на коефициента, толкова по-мощен е двигателят.

Компресия

След напълване на горивната камера с горима смес от бензинови пари и въздух, ако коляновият вал се върти, буталото ще започне да се връща в долната си позиция. В този момент всмукателният клапан ще започне да се затваря. И дипломирането все още ще бъде затворено.

Работен ход

Това е третият такт на четиритактов двигател с вътрешно горене. Той е най-важният в работата на силовия агрегат. Именно на този етап от работата на двигателя енергията от изгарянето на горивото се преобразува в механична енергия, което кара коляновия вал да се върти.

Когато буталото е близо до TDC, дори по време на компресия, горивната смес се запалва принудително от свещта на двигателя. Зарядът за гориво изгаря много бързо. Още преди началото на този цикъл изгорелите газове имат максимална стойност на налягането. Тези газове са работният флуид, компресиран в малък обем на горивната камера на двигателя. Когато буталото започне да се движи надолу, газовете започват да се разширяват бързо, освобождавайки енергия.

Измежду всички ходове на работния цикъл на четирицилиндров двигател, този е най-полезният. Работи върху натоварването на уреда. Само на този етап коляновият вал получава ускорение. Във всички останали, двигателят не генерира енергия, а я консумира от същия колянов вал.

Освобождаване

След ангажиментгазове на полезна работа, те трябва да напуснат цилиндъра, за да направят място за нова порция от горивно-въздушната смес. Това е последният такт на четиритактов двигател.

Газовете на този етап са под налягане, значително по-високо от атмосферното налягане. До края на цикъла температурата пада до около 700 градуса. Коляновият вал придвижва буталото към ВМТ посредством свързващ прът. След това изпускателният клапан се отваря, газовете се изтласкват в атмосферата през изпускателната система. Що се отнася до налягането, то е високо само в самото начало. В края на цикъла той намалява до 0,120 MPa. Естествено е невъзможно напълно да се отървете от продуктите от горенето в цилиндъра. Следователно те се смесват с горивната смес по време на следващия всмукателен ход.

Работна поръчка

Описаните стъпки съставляват работния цикъл на четиритактов бензинов двигател. Трябва да разберете, че няма строги съответствия между циклите и процесите в буталните двигатели. Това лесно се обяснява с факта, че по време на работа на силовия агрегат, фазите на газоразпределителния механизъм и състоянието на клапаните ще се наслагват върху движенията на буталата в различните двигатели по напълно различни начини.

Във всеки цилиндър работният цикъл на четиритактов карбураторен двигател протича по този начин. Всяка горивна камера в двигателя е необходима за завъртане на един колянов вал, който поема силата от буталата.

Това редуване се нарича работна поръчка. Този ред се задава на етапа на проектиране на силовия агрегат чрез характеристиките на разпределителния и коляновия вал. Той не епромени по време на работа на механизма.

Изпълнението на реда на работа се извършва чрез редуващи се искри, които идват към свещите от системата за запалване. И така, четирицилиндров двигател може да работи в следните редове - 1, 3, 4, 2 и 1, 2, 4, 3.

Можете да разберете реда, в който работят цилиндрите на двигателя от инструкциите за автомобила. Понякога редът на действие е посочен върху тялото на блока.

Така работи четиритактов карбураторен двигател или който и да е друг. Захранващата система не влияе на принципа на работа на уреда. Единствената разлика е, че карбураторът е механична захранваща система, която има определени недостатъци, а при инжекторите тези недостатъци не са в системата.

Дизелови двигатели

Работният цикъл на четиритактов дизелов двигател е същата последователност от процеси като цикъла на карбураторния двигател. Разликата се състои в това как протича цикълът, както и в разликите в процесите на образуване и запалване на сместа.

Дизелов ход

Когато буталото се движи надолу, газоразпределителният механизъм отваря всмукателния клапан. Определено количество въздух навлиза в горивната камера. Температурата в цилиндъра е около 80 градуса. При дизеловите двигатели захранващата система е значително различна от бензиновите карбураторни двигатели. Например хидравличното съпротивление в тях е по-ниско, а налягането леко се повишава.

Дизелов ход на компресия

На този етап на работа буталотов горивната камера се издига нагоре към TDC. И двата клапана в двигателя на автомобила са в затворено състояние. В резултат на работата на буталото въздухът в цилиндъра се компресира. Коефициентът на компресия в дизеловия двигател е по-висок, отколкото при бензиновите двигатели, а налягането вътре в цилиндъра може да достигне 5 MPa. Сгъстеният въздух се нагрява значително. Температурите могат да достигнат 700 градуса. Това е необходимо за запалване на горивото. Доставя се на дизелови двигатели чрез дюзи, монтирани на всеки цилиндър. През зимата се използват подгревни свещи. Загряват предварително студената смес. Това улеснява стартирането на двигателя през зимата. Но не всички автомобили имат такава система.

Разширителният ход на газа в дизелов двигател

Когато буталото на дизеловия двигател все още не е достигнало горната точка с около 30 градуса на коляновия вал, инжекционната помпа доставя гориво под високо налягане към цилиндъра през дюзата. Необходима е стойност от 18 MPa, за да може горивото да бъде фино пръскано и разпределено в целия обем в цилиндъра.

Освен това горивото под действието на високи температури се запалва и изгаря бързо. Буталото се придвижва до най-ниската точка. Температурата вътре в цилиндъра в този момент е около 2000 градуса. Температурата пада към края на цикъла.

дизелов ауспух

На този етап изпускателният клапан е отворен, буталото се придвижва до горната точка. Продуктите от горенето се отстраняват принудително от цилиндъра. След това отиват към изпускателния колектор. След това на работакаталитичният конвертор е включен. Газовете, преминаващи през него при висока температура, се пречистват. Чист, безвреден газ вече се отделя в атмосферата. При дизелови превозни средства допълнително се монтира филтър за твърди частици. Също така помага за пречистване на газове.

Заключение

Анализирахме подробно как се осъществява работният цикъл на четиритактов двигател (необходими са два оборота на коляновия вал на електроцентралата). А самият цикъл включва много различни процеси.