ما هي الأشواط الأربعة للمحرك رباعي الأشواط؟

ما هي الأشواط الأربعة للمحرك رباعي الأشواط؟

محرك دورة رباعي الأشواطهو محرك احتراق داخلي يستخدم أربع أشواط مكبسية مختلفة (السحب والضغط والطاقة والعادم) لإكمال دورة العمل. يكمل المكبس شوطين كاملين في الاسطوانة لإكمال دورة العمل. تتطلب دورة العمل الواحدة أن يدور العمود المرفقي مرتين، أي 720 درجة.

تعد محركات الدورة رباعية الأشواط أكثر أنواع المحركات الصغيرة شيوعًا. يكمل المحرك رباعي الأشواط خمس أشواط في دورة عمل واحدة، بما في ذلك شوط السحب، شوط الضغط، شوط الإشعال، شوط القدرة، شوط العادم.

السكتة الدماغية المدخول

يشير حدث السحب إلى الوقت الذي يتم فيه إدخال خليط الهواء والوقود لملء غرفة الاحتراق. يحدث حدث السحب عندما يتحرك المكبس من المركز الميت العلوي إلى المركز الميت السفلي ويفتح صمام السحب. حركة المكبس نحو المركز الميت السفلي تخلق ضغطًا منخفضًا في الأسطوانة. يجبر الضغط الجوي المحيط خليط الهواء والوقود على الدخول إلى الأسطوانة من خلال صمام السحب المفتوح لملء منطقة الضغط المنخفض الناتجة عن حركة المكبس. تستمر الأسطوانة في الامتلاء إلى ما هو أبعد قليلاً من المركز الميت السفلي حيث يستمر خليط الهواء والوقود في التدفق بقصوره الذاتي ويبدأ المكبس في تغيير اتجاهه. بعد BDC، يظل صمام السحب مفتوحًا لبضع درجات من دوران العمود المرفقي. يعتمد على تصميم المحرك . ثم يُغلق صمام السحب ويُغلق خليط الهواء والوقود داخل الأسطوانة.

شوط الانضغاط شوط الانضغاط هو الوقت الذي يتم فيه ضغط خليط الهواء والوقود المحصور داخل الأسطوانة. غرفة الاحتراق مغلقة لتكوين شحنة. الشحنة هي حجم خليط الهواء والوقود المضغوط داخل غرفة الاحتراق الجاهزة للإشعال. يؤدي ضغط خليط الهواء والوقود إلى إطلاق المزيد من الطاقة أثناء الاشتعال. يجب إغلاق صمامات السحب والعادم لضمان إغلاق الأسطوانة لتوفير الضغط. الضغط هو عملية تقليل أو ضغط الشحنة في غرفة الاحتراق من حجم كبير إلى حجم أصغر. تساعد دولاب الموازنة في الحفاظ على الزخم اللازم لضغط الشحنة.

عندما يقوم مكبس المحرك بضغط الشحنة، فإن الزيادة في قوة الضغط الناتجة عن الشغل الذي يبذله المكبس تؤدي إلى توليد الحرارة. يؤدي ضغط وتسخين بخار الهواء والوقود الموجود في الشحنة إلى زيادة درجة حرارة الشحن وزيادة تبخر الوقود. تحدث الزيادة في درجة حرارة الشحن بالتساوي في جميع أنحاء غرفة الاحتراق لإنتاج احتراق أسرع (أكسدة الوقود) بعد الإشعال.

ويزداد تبخر الوقود عندما تتبخر قطرات الوقود الصغيرة بشكل كامل بسبب الحرارة المتولدة. تتيح المساحة السطحية المتزايدة للقطرات المعرضة للهب الإشعال احتراقًا أكثر اكتمالًا للشحنة في غرفة الاحتراق. سوف يشتعل بخار البنزين فقط. تؤدي زيادة مساحة سطح القطرات إلى إطلاق البنزين لمزيد من البخار بدلاً من السائل المتبقي.

كلما زاد ضغط جزيئات البخار المشحونة، زادت الطاقة المكتسبة من عملية الاحتراق. الطاقة اللازمة لضغط الشحنة أقل بكثير من القوة الناتجة أثناء الاحتراق. على سبيل المثال، في محرك صغير نموذجي، الطاقة اللازمة لضغط الشحنة هي فقط ربع الطاقة المنتجة أثناء الاحتراق.

نسبة الضغط للمحرك هي مقارنة حجم غرفة الاحتراق عندما يكون المكبس في المركز الميت السفلي إلى حجم غرفة الاحتراق عندما يكون المكبس في أعلى المركز الميت. تحدد هذه المنطقة، جنبًا إلى جنب مع تصميم وأسلوب غرفة الاحتراق، نسبة الضغط. تمتلك محركات البنزين عادةً نسبة ضغط تتراوح من 6 إلى 1 إلى 10 إلى 1. وكلما زادت نسبة الضغط، زادت كفاءة المحرك في استهلاك الوقود. عادة ما تؤدي نسبة الضغط الأعلى إلى زيادة ضغط الاحتراق أو القوة المؤثرة على المكبس بشكل كبير. ومع ذلك، فإن نسبة الضغط الأعلى تزيد من الجهد المطلوب من قبل المشغل لبدء تشغيل المحرك. تحتوي بعض المحركات الصغيرة على أنظمة تعمل على تخفيف الضغط أثناء شوط الانضغاط لتقليل الجهد المطلوب من قبل المشغل عند بدء تشغيل المحرك.

حدث الاشتعال يحدث حدث الاشتعال (الاحتراق) عندما يتم إشعال شحنة وتأكسدها بسرعة من خلال تفاعل كيميائي لإطلاق الطاقة الحرارية. الاحتراق هو تفاعل كيميائي مؤكسد سريع حيث يتحد الوقود كيميائيًا مع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي ويطلق طاقة على شكل حرارة.

يتضمن الاحتراق السليم فترة زمنية قصيرة ولكنها محدودة ينتشر خلالها اللهب في جميع أنحاء غرفة الاحتراق. تبدأ الشرارة عند شمعة الإشعال في الاحتراق عندما يدور العمود المرفقي بحوالي 20 درجة قبل المركز الميت العلوي. يتم استهلاك الأكسجين الجوي وبخار الوقود بواسطة جبهة اللهب المتقدمة. واجهة اللهب هي الجدار الحدودي الذي يفصل الشحنة عن منتجات الاحتراق الثانوية. تمر واجهة اللهب عبر غرفة الاحتراق حتى يتم حرق الشحنة بأكملها.

ضربة السلطة

شوط القدرة هو شوط تشغيل المحرك حيث تقوم الغازات الساخنة المتمددة بدفع رأس المكبس بعيدًا عن رأس الأسطوانة. يتم نقل قوة المكبس والحركة اللاحقة عبر قضيب التوصيل لتطبيق عزم الدوران على العمود المرفقي. يبدأ عزم الدوران المطبق دوران العمود المرفقي. يتم تحديد مقدار عزم الدوران الناتج عن طريق الضغط على المكبس وحجم المكبس وشوط المحرك. أثناء شوط الطاقة، يتم إغلاق كلا الصمامين.

شوط العادم تحدث شوط العادم عندما يتم طرد غازات العادم من غرفة الاحتراق وإطلاقها في الغلاف الجوي. شوط العادم هو الشوط الأخير ويحدث عندما يفتح صمام العادم ويغلق صمام السحب. حركة المكبس تطرد غازات العادم إلى الغلاف الجوي.

عندما يصل المكبس إلى المركز الميت السفلي أثناء شوط القدرة، يكتمل الاحتراق وتمتلئ الأسطوانة بغازات العادم. ينفتح صمام العادم، ويقوم القصور الذاتي في دولاب الموازنة والأجزاء المتحركة الأخرى بدفع المكبس إلى أعلى المركز الميت، مما يجبر تفريغ غازات العادم من خلال صمام العادم المفتوح. في نهاية شوط العادم، يكون المكبس في أعلى مركز ميت وتكتمل دورة العمل.