Quali sono i quattro tempi di un motore a quattro tempi?

Quali sono i quattro tempi di un motore a quattro tempi?

Un motore a ciclo a quattro tempiè un motore a combustione interna che utilizza quattro diverse corse del pistone (aspirazione, compressione, potenza e scarico) per completare un ciclo di lavoro. Il pistone compie due corse complete nel cilindro per completare un ciclo di lavoro. Un ciclo di lavoro richiede che l'albero motore ruoti due volte, ovvero 720°.

I motori a ciclo a quattro tempi sono il tipo più comune di piccoli motori. Un motore a quattro tempi completa cinque corse in un ciclo di lavoro, comprese la corsa di aspirazione, la corsa di compressione, la corsa di accensione, la corsa di potenza e la corsa di scarico.

Corsa di aspirazione

L'evento di aspirazione si riferisce al momento in cui la miscela aria-carburante viene introdotta per riempire la camera di combustione. Un evento di aspirazione si verifica quando il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore e la valvola di aspirazione si apre. Il movimento del pistone verso il punto morto inferiore crea una bassa pressione nel cilindro. La pressione atmosferica ambientale spinge la miscela aria-carburante nel cilindro attraverso la valvola di aspirazione aperta per riempire l'area di bassa pressione creata dal movimento del pistone. Il cilindro continua a riempirsi leggermente oltre il punto morto inferiore mentre la miscela aria-carburante continua a fluire con la propria inerzia e il pistone inizia a cambiare direzione. Dopo il PMI, la valvola di aspirazione rimane aperta per alcuni gradi di rotazione dell'albero motore. Dipende dal design del motore. La valvola di aspirazione quindi si chiude e la miscela aria-carburante viene sigillata all'interno del cilindro.

Corsa di compressioneLa corsa di compressione è il tempo in cui la miscela aria-carburante intrappolata viene compressa all'interno del cilindro. La camera di combustione è sigillata per creare una carica. La carica è il volume della miscela aria compressa-carburante all'interno della camera di combustione pronta per l'accensione. La compressione della miscela aria-carburante rilascia più energia durante l'accensione. Le valvole di aspirazione e scarico devono essere chiuse per garantire che il cilindro sia sigillato per fornire la compressione. La compressione è il processo di riduzione o compressione della carica nella camera di combustione da un volume grande a un volume più piccolo. Il volano aiuta a mantenere lo slancio necessario per comprimere la carica.

Quando il pistone di un motore comprime la carica, l'aumento della forza di compressione fornita dal lavoro svolto dal pistone determina la generazione di calore. La compressione e il riscaldamento del vapore aria-carburante nella carica comportano un aumento della temperatura della carica e una maggiore vaporizzazione del carburante. L'aumento della temperatura di carica avviene in modo uniforme in tutta la camera di combustione per produrre una combustione più rapida (ossidazione del carburante) dopo l'accensione.

La vaporizzazione del carburante aumenta quando le piccole goccioline di carburante vaporizzano in modo più completo a causa del calore generato. La maggiore superficie delle goccioline esposte alla fiamma di accensione consente una combustione più completa della carica nella camera di combustione. Si accenderanno solo i vapori di benzina. La maggiore superficie delle goccioline fa sì che la benzina rilasci più vapore invece di rimanere liquida.

Quanto più le molecole di vapore cariche vengono compresse, maggiore è l'energia ricavata dal processo di combustione. L'energia richiesta per comprimere la carica è molto inferiore all'aumento di forza prodotto durante la combustione. Ad esempio, in un tipico motore di piccole dimensioni, l'energia richiesta per comprimere la carica è solo un quarto dell'energia prodotta durante la combustione.

Il rapporto di compressione di un motore è il confronto tra il volume della camera di combustione quando il pistone si trova al punto morto inferiore e il volume della camera di combustione quando il pistone si trova al punto morto superiore. Questa zona, unita al design e allo stile della camera di combustione, determina il rapporto di compressione. I motori a benzina hanno tipicamente un rapporto di compressione compreso tra 6:1 e 10:1. Maggiore è il rapporto di compressione, maggiore è il consumo di carburante del motore. Un rapporto di compressione più elevato aumenta solitamente in modo significativo la pressione di combustione o la forza che agisce sul pistone. Tuttavia, un rapporto di compressione più elevato aumenta lo sforzo richiesto dall'operatore per avviare il motore. Alcuni piccoli motori sono dotati di sistemi che alleviano la pressione durante la corsa di compressione per ridurre lo sforzo richiesto dall'operatore all'avvio del motore.

evento di accensione Un evento di accensione (combustione) si verifica quando una carica viene accesa e rapidamente ossidata attraverso una reazione chimica per rilasciare energia termica. La combustione è una reazione chimica ossidativa rapida in cui il combustibile si combina chimicamente con l'ossigeno atmosferico e rilascia energia sotto forma di calore.

Una corretta combustione prevede un tempo breve ma limitato in cui la fiamma si propaga in tutta la camera di combustione. La scintilla sulla candela inizia la combustione quando l'albero motore ruota di circa 20° prima del punto morto superiore. L'ossigeno atmosferico e il vapore di carburante vengono consumati dall'avanzamento del fronte di fiamma. Il fronte di fiamma è la parete di confine che separa la carica dai sottoprodotti della combustione. Il fronte di fiamma attraversa la camera di combustione fino a bruciare l'intera carica.

colpo di potenza

La corsa di potenza è la corsa operativa del motore in cui i gas caldi in espansione allontanano la testa del pistone dalla testata del cilindro. La forza del pistone e il successivo movimento vengono trasmessi attraverso la biella per applicare la coppia all'albero motore. La coppia applicata avvia la rotazione dell'albero motore. La quantità di coppia prodotta è determinata dalla pressione sul pistone, dalle dimensioni del pistone e dalla corsa del motore. Durante la corsa di potenza, entrambe le valvole sono chiuse.

Corsa di scaricoLa corsa di scarico avviene quando i gas di scarico vengono espulsi dalla camera di combustione e rilasciati nell'atmosfera. La corsa di scarico è la corsa finale e avviene quando la valvola di scarico si apre e la valvola di aspirazione si chiude. Il movimento del pistone espelle i gas di scarico nell'atmosfera.

Quando il pistone raggiunge il punto morto inferiore durante la corsa di potenza, la combustione è completa e il cilindro è pieno di gas di scarico. La valvola di scarico si apre e l'inerzia del volano e delle altre parti mobili spinge il pistone nuovamente al punto morto superiore, costringendo i gas di scarico a essere scaricati attraverso la valvola di scarico aperta. Al termine della corsa di scarico il pistone si trova al punto morto superiore e il ciclo di lavoro è completato.