Zatěžovací cyklus čtyřdobého motoru – vlastnosti, schéma a popis

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Motoristé by měli alespoň obecně vědět, jak motor funguje a funguje. Většina aut má čtyřtaktní čtyřválcový motor. Podívejme se na pracovní cyklus čtyřdobého motoru. Ne každý ví, jaké procesy probíhají, když je auto v pohybu.

Obecný princip činnosti

Motor funguje následovně. Palivová směs vstupuje do spalovací komory, poté je stlačena působením pístu. Směs se poté vznítí. To způsobí, že se produkty spalování roztahují, tlačí proti pístu a vystupují z válce.

U dvoudobých motorů trvá jedna otáčka klikového hřídele dva cykly. Čtyřdobý pístový motor dokončí pracovní cyklus ve dvou otáčkách klikového hřídele. Motory jsou vybaveny rozvody. Co je to za mechanismus? Jedná se o prvek, který umožňuje vpustit palivovou směs do komor a uvolňovat z nich produkty spalování. Výměna plynu se provádí vmoment jediné otáčky klikového hřídele. K výměně plynu dochází v důsledku pohybu pístu.

Historie

První zařízení připomínající čtyřdobý motor vynalezli Felicce Matoczi a Eugene Barsanti. Ale tento vynález byl neuvěřitelně ztracen. Teprve v roce 1861 byla podobná jednotka patentována.

A první použitelný motor vyvinul německý inženýr Nikolaus Otto. Motor je pojmenován po vynálezci a pracovní cyklus čtyřdobého motoru je také pojmenován po inženýrovi.

Hlavní rozdíly mezi čtyřdobými motory

U dvoudobého motoru jsou čepy pístu a válců, klikový hřídel, ložiska a kompresní kroužky mazány olejem přidaným do paliva. U čtyřdobého motoru jsou všechny součásti instalovány v olejové lázni. To je podstatný rozdíl. Proto ve čtyřtaktní jednotce není potřeba míchat oleje a benzín.

Výhody systému spočívají v tom, že množství uhlíkových usazenin na zrcátku ve válcích a na stěnách tlumiče je mnohem menší. Dalším rozdílem je, že u dvoudobých motorů vstupuje hořlavá směs do výfukového potrubí.

Motor běží

Bez ohledu na typ motoru je princip jeho činnosti podobný. Dnes jsou karburátorové motory, diesel, vstřikování. Všechny modely používají stejný čtyřtaktní cyklus. Podívejme se blíže na to, jaké procesy fungují uvnitř motoru a uvádějí jej do pohybu.

Čtyřtaktní cyklus je sekvence čtyř pracovních cyklů. Cyklus je obvykle brán jako začátek, kdy hořlavá směs vstupuje do spalovacích komor. I když se v motoru během jeho proudění odehrávají další akce, naznačený cyklus je jeden pracovní proces. Například kompresní zdvih není pouze komprese. Během této doby se směs ve válcích promíchá, začne se tvořit plyn, dojde ke vznícení.

Totéž lze říci o dalších fázích motoru. Nejdůležitější zde je, že různé procesy pro lepší pochopení a zjednodušení pracovního cyklu čtyřdobého motoru jsou rozloženy pouze do čtyř cyklů.

Příjem

Takže ve spalovací komoře pohonné jednotky začínají cykly přeměny energie spalovací reakcí palivové směsi. V tomto případě je píst ve svém nejvyšším bodě (poloha TDC) a poté se pohybuje dolů. V důsledku toho vzniká ve spalovací komoře motoru podtlak. Pod jeho vlivem hořlavá kapalina nasává palivo. Sací ventil je v otevřené poloze a výfukový ventil je zavřený.

Když se píst začne pohybovat dolů, objem nad ním se zvýší. To je příčinou rozpadu. Je to přibližně 0,071-0,093 MPa. Benzín tak vstupuje do spalovací komory. U vstřikovacích motorů je palivo vstřikováno tryskou. Poté, co směs vstoupí do válce, její teplota může být 75 až 125 stupňů.

Jak moc bude válec naplněný palivovou směsí, je určeno faktory plnění. Prou motorů s karburátorovým energetickým systémem bude tento ukazatel od 0,64 do 0,74. Čím vyšší hodnota koeficientu, tím výkonnější motor.

Komprese

Po naplnění spalovací komory hořlavou směsí benzínových par a vzduchu, pokud se klikový hřídel otáčí, píst se začne vracet do své spodní polohy. Sací ventil se v tomto okamžiku začne zavírat. A promoce bude stále uzavřena.

Pracovní zdvih

Jedná se o třetí zdvih čtyřdobého spalovacího motoru. Je nejdůležitější při provozu pohonné jednotky. Právě v této fázi provozu motoru se energie ze spalování paliva přeměňuje na mechanickou energii, díky které se klikový hřídel otáčí.

Když je píst blízko TDC, dokonce i během komprese, je palivová směs násilně zapálena zapalovací svíčkou motoru. Náplň paliva se velmi rychle spálí. Již před začátkem tohoto cyklu mají spálené plyny maximální hodnotu tlaku. Tyto plyny jsou pracovní tekutinou stlačenou v malém objemu spalovacího prostoru motoru. Když se píst začne pohybovat dolů, plyny začnou rychle expandovat a uvolňovat energii.

Ze všech zdvihů pracovního cyklu čtyřválcového motoru je tento nejužitečnější. Funguje na zatížení jednotky. Teprve v této fázi dostává klikový hřídel zrychlující zrychlení. Ve všech ostatních motor energii nevyrábí, ale spotřebovává ji ze stejného klikového hřídele.

Release

Po potvrzeníplyny užitečné práce, musí opustit válec, aby uvolnily místo pro novou část směsi paliva a vzduchu. Toto je poslední zdvih čtyřdobého motoru.

Plyny jsou v této fázi pod tlakem výrazně vyšším než atmosférický tlak. Na konci cyklu teplota klesne asi na 700 stupňů. Klikový hřídel posouvá píst do TDC pomocí ojnice. Dále se otevře výfukový ventil, plyny jsou vytlačovány do atmosféry výfukovým systémem. Co se týče tlaku, ten je vysoký jen na samém začátku. Na konci cyklu klesá na 0,120 MPa. Přirozeně je nemožné úplně se zbavit zplodin hoření ve válci. Proto jsou při dalším sacím zdvihu smíchány s palivovou směsí.

Pracovní stav

Popsané kroky tvoří provozní cyklus čtyřdobého benzínového motoru. Musíte pochopit, že mezi cykly a procesy v pístových motorech neexistují žádné přesné korespondence. To lze snadno vysvětlit skutečností, že během provozu pohonné jednotky budou fáze mechanismu distribuce plynu a stav ventilů superponovány na pohyby pístů v různých motorech zcela odlišným způsobem.

V každém válci probíhá pracovní cyklus čtyřdobého karburátorového motoru tímto způsobem. Každá spalovací komora v motoru je potřebná k otáčení jediného klikového hřídele, který přebírá sílu z pístů.

Tato změna se nazývá pracovní příkaz. Toto pořadí je nastaveno ve fázi návrhu pohonné jednotky prostřednictvím vlastností vačkového hřídele a klikového hřídele. On nenízměny během provozu mechanismu.

Realizace pořadí práce se provádí střídavými jiskrami, které přicházejí ke svíčkám ze zapalovacího systému. Čtyřválcový motor tedy může běžet v následujících pořadích - 1, 3, 4, 2 a 1, 2, 4, 3.

Pořadí, ve kterém pracují válce motoru, zjistíte z návodu k vozu. Někdy je pořadí operací uvedeno na těle bloku.

Takto funguje čtyřdobý karburátorový motor nebo jakýkoli jiný. Systém napájení neovlivňuje princip činnosti jednotky. Jediný rozdíl je v tom, že karburátor je mechanický napájecí systém, který má určité nevýhody, a v případě vstřikovačů tyto nevýhody v systému nejsou.

Dieselové motory

Pracovní cyklus čtyřdobého dieselového motoru je stejný sled procesů jako cyklus karburátorového motoru. Rozdíl spočívá v tom, jak cyklus probíhá, stejně jako v rozdílech v procesech tvorby směsi a vznícení.

Sací zdvih nafty

Když se píst pohybuje dolů, mechanismus distribuce plynu otevře sací ventil. Do spalovací komory vstupuje určité množství vzduchu. Teplota ve válci je asi 80 stupňů. U dieselových motorů se energetický systém výrazně liší od benzínových karburátorových motorů. Například hydraulický odpor v nich je nižší a tlak mírně stoupá.

Naftový kompresní zdvih

V této fázi práce pístve spalovací komoře stoupá směrem k TDC. Oba ventily v motoru vozu jsou v zavřeném stavu. V důsledku činnosti pístu je vzduch ve válci stlačen. Kompresní poměr u dieselového motoru je vyšší než u benzínových motorů a tlak uvnitř válce může dosáhnout 5 MPa. Stlačený vzduch se výrazně zahřívá. Teploty mohou dosáhnout 700 stupňů. To je nezbytné pro zapálení paliva. Do dieselových motorů se dodává prostřednictvím trysek nainstalovaných na každém válci. V zimě se používají žhavicí svíčky. Předehřejí studenou směs. To usnadňuje startování motoru v zimě. Ale ne všechna auta mají takový systém.

Zdvih plynu u vznětového motoru

Když píst vznětového motoru ještě nedosáhl horního bodu asi o 30 stupňů na klikovém hřídeli, vstřikovací čerpadlo dodává vysokotlaké palivo do válce tryskou. Hodnota 18 MPa je nezbytná k tomu, aby bylo možné palivo jemně rozprášit a rozprostřít po celém objemu ve válci.

Navíc se palivo působením vysokých teplot rychle vznítí a hoří. Píst se pohybuje do nejnižšího bodu. Teplota uvnitř válce je v tuto chvíli asi 2000 stupňů. Ke konci cyklu teplota klesá.

Naftový výfuk

V této fázi je výfukový ventil otevřený, píst se pohybuje do horního bodu. Produkty spalování jsou násilně odstraňovány z válce. Poté jdou do výfukového potrubí. Poté do prácekatalyzátor je zapnutý. Plyny, které jím procházejí při vysoké teplotě, se čistí. Čistý, neškodný plyn se již uvolňuje do atmosféry. U vozidel se vznětovým motorem je navíc instalován filtr pevných částic. Pomáhá také čistit plyny.

Závěr

Podrobně jsme analyzovali, jak probíhá pracovní cyklus čtyřdobého motoru (třeba dvě otáčky klikového hřídele elektrárny). A samotný cyklus zahrnuje mnoho různých procesů.