Mitkä ovat nelitahtimoottorin nelitahti?

Mitkä ovat nelitahtimoottorin nelitahti?

Nelitahtinen syklimoottorion polttomoottori, joka käyttää neljää eri männän iskua (imu, puristus, teho ja pako) työsyklin suorittamiseen. Mäntä suorittaa kaksi täydellistä iskua sylinterissä työjakson loppuunsaattamiseksi. Yksi työjakso vaatii kampiakselin pyörimisen kahdesti eli 720°.

Nelitahtiset moottorit ovat yleisin pienten moottoreiden tyyppi. Nelitahtimoottori suorittaa viisi iskua yhdessä työjaksossa, mukaan lukien imutahti, puristustahti, sytytystahti, tehotahti ja pakotahti.

Syöttöisku

Imutapahtumalla tarkoitetaan aikaa, jolloin ilma-polttoaineseos syötetään täyttämään polttokammio. Imutapahtuma tapahtuu, kun mäntä siirtyy yläkuolokohdasta alempaan kuolokohtaan ja imuventtiili avautuu. Männän liike kohti alakuolokohtaa luo matalan paineen sylinteriin. Ympäristön ilmanpaine pakottaa ilma-polttoaineseoksen sylinteriin avoimen imuventtiilin kautta täyttämään männän liikkeen synnyttämän matalapainealueen. Sylinteri jatkaa täyttymistä hieman alakuolokohdan yli, kun ilma-polttoaineseos jatkaa virtaamista omalla inertiallaan ja mäntä alkaa muuttaa suuntaa. BDC:n jälkeen imuventtiili pysyy auki muutaman asteen kampiakselin pyörimisnopeuden. Riippuu moottorin rakenteesta. Sen jälkeen imuventtiili sulkeutuu ja ilma-polttoaineseos tiivistetään sylinterin sisällä.

Puristustahti Puristustahti on aika, jolloin loukkuun jäänyt ilma-polttoaineseos puristetaan sylinteriin. Polttokammio on suljettu latauksen muodostamiseksi. Panos on polttokammion sisällä olevan paineilma-polttoaineseoksen tilavuus, joka on valmis sytytystä varten. Ilma-polttoaineseoksen puristaminen vapauttaa enemmän energiaa sytytyksen aikana. Imu- ja pakoventtiilit on suljettava varmistaakseen, että sylinteri on tiivis puristuksen aikaansaamiseksi. Puristus on prosessi, jossa polttokammion varausta vähennetään tai puristetaan suuresta tilavuudesta pienempään tilavuuteen. Vauhtipyörä auttaa ylläpitämään vauhtia, joka tarvitaan latauksen puristamiseen.

Kun moottorin mäntä puristaa panoksen, männän työn tuottama puristusvoiman kasvu johtaa lämmön muodostumiseen. Ilma-polttoainehöyryn puristaminen ja kuumentaminen latauksessa nostaa latauslämpötilaa ja lisää polttoaineen höyrystymistä. Latauslämpötilan nousu tapahtuu tasaisesti koko polttokammiossa nopeamman palamisen (polttoaineen hapettumisen) aikaansaamiseksi sytytyksen jälkeen.

Polttoaineen höyrystyminen lisääntyy, kun pienet polttoainepisarat höyrystyvät täydellisemmin syntyneen lämmön vuoksi. Sytytysliekille alttiina olevien pisaroiden suurempi pinta-ala mahdollistaa panoksen täydellisemmän palamisen palotilassa. Vain bensiinihöyry syttyy palamaan. Pisaroiden lisääntynyt pinta-ala saa bensiinin vapauttamaan enemmän höyryä jäljellä olevan nesteen sijaan.

Mitä enemmän varautuneita höyrymolekyylejä puristetaan, sitä enemmän energiaa saadaan palamisprosessista. Varauksen puristamiseen tarvittava energia on paljon pienempi kuin palamisen aikana muodostuva voiman vahvistus. Esimerkiksi tyypillisessä pienessä moottorissa varauksen puristamiseen tarvittava energia on vain neljäsosa palamisen aikana syntyvästä energiasta.

Moottorin puristussuhde on polttokammion tilavuuden vertailu, kun mäntä on alakuolokohdassa, polttokammion tilavuuteen, kun mäntä on yläkuolokohdassa. Tämä alue yhdessä palotilan suunnittelun ja tyylin kanssa määrittää puristussuhteen. Bensiinimoottorien puristussuhde on tyypillisesti 6-1-10-1. Mitä korkeampi puristussuhde, sitä polttoainetehokkaampi moottori on. Suurempi puristussuhde lisää yleensä merkittävästi palopainetta tai mäntään vaikuttavaa voimaa. Suurempi puristussuhde kuitenkin lisää vaivaa, joka käyttäjältä vaaditaan moottorin käynnistämiseksi. Joissakin pienissä moottoreissa on järjestelmiä, jotka vähentävät painetta puristustahdin aikana, mikä vähentää käyttäjän vaivaa moottoria käynnistettäessä.

sytytystapahtumaSytytys (palaminen) tapahtuu, kun varaus sytytetään ja hapetetaan nopeasti kemiallisen reaktion kautta lämpöenergian vapauttamiseksi. Palaminen on nopea oksidatiivinen kemiallinen reaktio, jossa polttoaine yhdistyy kemiallisesti ilmakehän hapen kanssa ja vapauttaa energiaa lämmön muodossa.

Oikea palaminen edellyttää lyhyen mutta rajoitetun ajan, jonka aikana liekki leviää koko polttokammioon. Sytytystulpan kipinä alkaa palaa, kun kampiakseli pyörii noin 20° ennen yläkuolokohtaa. Etenevä liekkirintama kuluttaa ilmakehän happea ja polttoainehöyryä. Liekin rintama on rajaseinä, joka erottaa panoksen palamisen sivutuotteista. Liekin etuosa kulkee palotilan läpi, kunnes koko panos palaa.

tehoisku

Tehoisku on moottorin toimintatahti, jossa kuumat laajenevat kaasut pakottavat männän pään poispäin sylinterin kannesta. Männän voima ja sitä seuraava liike välitetään kiertokangen kautta vääntömomentin kohdistamiseksi kampiakseliin. Käytetty vääntömomentti käynnistää kampiakselin pyörimisen. Tuotetun vääntömomentin määrä määräytyy mäntään kohdistuvan paineen, männän koon ja moottorin iskun perusteella. Tehotahdin aikana molemmat venttiilit ovat kiinni.

PakotahtiPakotahti tapahtuu, kun pakokaasut poistetaan palokammiosta ja päästetään ilmakehään. Pakoisku on viimeinen isku ja tapahtuu, kun pakoventtiili avautuu ja imuventtiili sulkeutuu. Männän liike ajaa pakokaasut ilmakehään.

Kun mäntä saavuttaa alemman kuolokohdan voimatahdin aikana, palaminen on valmis ja sylinteri täyttyy pakokaasuilla. Pakoventtiili avautuu ja vauhtipyörän ja muiden liikkuvien osien hitaus työntää männän takaisin yläkuolokohtaan pakottaen pakokaasut poistumaan avoimen pakoventtiilin kautta. Pakotahdin lopussa mäntä on yläkuolokohdassa ja työjakso päättyy.