Hva er firetaktene til en firetaktsmotor?

Hva er firetaktene til en firetaktsmotor?

En firetaktsmotorer en forbrenningsmotor som bruker fire forskjellige stempelslag (inntak, kompresjon, kraft og eksos) for å fullføre en arbeidssyklus. Stempelet fullfører to komplette slag i sylinderen for å fullføre en arbeidssyklus. En arbeidssyklus krever at veivakselen roterer to ganger, det vil si 720°.

Firetaktsmotorer er den vanligste typen små motorer. En firetaktsmotor fullfører fem slag i én arbeidssyklus, inkludert inntaksslag, kompresjonstakt, tenningsslag, kraftslag og eksosslag.

Inntaksslag

Inntakshendelsen refererer til tidspunktet da luft-drivstoffblandingen introduseres for å fylle forbrenningskammeret. En inntakshendelse oppstår når stempelet beveger seg fra øvre dødpunkt til nedre dødpunkt og inntaksventilen åpner. Bevegelsen av stempelet mot nedre dødpunkt skaper et lavt trykk i sylinderen. Omgivende atmosfærisk trykk tvinger luft-drivstoffblandingen inn i sylinderen gjennom den åpne inntaksventilen for å fylle lavtrykksområdet skapt av stempelbevegelsen. Sylinderen fortsetter å fylles litt forbi bunnens dødpunkt ettersom luft-drivstoffblandingen fortsetter å strømme med sin egen treghet og stempelet begynner å endre retning. Etter BDC forblir inntaksventilen åpen for noen få graders veivakselrotasjon. Avhenger av motordesign. Inntaksventilen lukkes og luft-drivstoffblandingen er forseglet inne i sylinderen.

KompresjonsslagKompresjonsslaget er tiden den innestengte luft-drivstoffblandingen komprimeres inne i sylinderen. Forbrenningskammeret er forseglet for å lage en ladning. Ladning er volumet av komprimert luft-drivstoffblanding inne i forbrenningskammeret klar for tenning. Ved å komprimere luft-drivstoffblandingen frigjøres mer energi under tenning. Inntaks- og eksosventilene må være lukket for å sikre at sylinderen er forseglet for å gi kompresjon. Kompresjon er prosessen med å redusere eller presse ut ladningen i forbrenningskammeret fra et stort volum til et mindre volum. Svinghjulet bidrar til å opprettholde momentumet som trengs for å komprimere ladningen.

Når en motors stempel komprimerer ladningen, resulterer økningen i kompresjonskraften fra arbeidet utført av stempelet i generering av varme. Komprimering og oppvarming av luft-drivstoffdampen i ladningen resulterer i økt ladetemperatur og økt drivstofffordamping. Økningen i ladetemperatur skjer jevnt i hele forbrenningskammeret for å gi raskere forbrenning (brenseloksidasjon) etter tenning.

Fordamping av drivstoff øker når små drivstoffdråper fordamper mer fullstendig på grunn av varmen som genereres. Det økte overflatearealet til dråpene som er utsatt for tennflammen tillater mer fullstendig forbrenning av ladningen i forbrenningskammeret. Bare bensindamp vil antennes. Det økte overflatearealet til dråpene gjør at bensinen slipper ut mer damp i stedet for å forbli væske.

Jo mer de ladede dampmolekylene komprimeres, jo mer energi får man ut av forbrenningsprosessen. Energien som kreves for å komprimere ladningen er mye mindre enn kraftforsterkningen som produseres under forbrenning. For eksempel, i en typisk liten motor, er energien som kreves for å komprimere ladningen bare en fjerdedel av energien som produseres under forbrenning.

Kompresjonsforholdet til en motor er sammenligningen av forbrenningskammervolumet når stempelet er ved nedre dødpunkt med forbrenningskammervolumet når stempelet er på øvre dødpunkt. Dette området, kombinert med designen og stilen til forbrenningskammeret, bestemmer kompresjonsforholdet. Bensinmotorer har vanligvis et kompresjonsforhold på 6 til 1 til 10 til 1. Jo høyere kompresjonsforhold, jo mer drivstoffeffektiv er motoren. Et høyere kompresjonsforhold øker vanligvis forbrenningstrykket eller kraften som virker på stempelet betydelig. Et høyere kompresjonsforhold øker imidlertid innsatsen som kreves av operatøren for å starte motoren. Noen små motorer har systemer som avlaster trykket under kompresjonsslaget for å redusere innsatsen som kreves av operatøren når motoren startes.

antenningshendelseEn antenningshendelse (forbrenning) oppstår når en ladning antennes og raskt oksideres gjennom en kjemisk reaksjon for å frigjøre termisk energi. Forbrenning er en rask oksidativ kjemisk reaksjon der drivstoff kjemisk kombineres med atmosfærisk oksygen og frigjør energi i form av varme.

Riktig forbrenning innebærer en kort, men begrenset tid der flammen spres gjennom brennkammeret. Gnisten ved tennpluggen begynner forbrenningen når veivakselen roterer ca. 20° før øvre dødpunkt. Atmosfærisk oksygen og drivstoffdamp forbrukes av den fremadskridende flammefronten. Flammefronten er grenseveggen som skiller ladningen fra forbrenningsbiproduktene. Flammefronten går gjennom brennkammeret til hele ladningen er brent.

kraftslag

Kraftslaget er motorens driftsslag der varme ekspanderende gasser tvinger stempelhodet bort fra sylinderhodet. Stempelkraften og den påfølgende bevegelsen overføres gjennom koblingsstangen for å påføre dreiemoment på veivakselen. Det påførte dreiemomentet setter i gang rotasjon av veivakselen. Mengden av dreiemoment som produseres bestemmes av trykket på stempelet, størrelsen på stempelet og slaglengden til motoren. Under kraftslaget er begge ventilene stengt.

Eksosslag Eksosslaget oppstår når eksosgasser drives ut av forbrenningskammeret og slippes ut i atmosfæren. Eksosslaget er siste slag og oppstår når eksosventilen åpner og inntaksventilen stenger. Bevegelsen av stempelet driver ut avgassene ut i atmosfæren.

Når stempelet når nedre dødpunkt under kraftslaget, er forbrenningen fullført og sylinderen er fylt med eksosgasser. Eksosventilen åpnes, og tregheten til svinghjulet og andre bevegelige deler skyver stempelet tilbake til øvre dødpunkt, og tvinger eksosgassene til å slippes ut gjennom den åpne eksosventilen. På slutten av eksosslaget er stempelet i øvre dødpunkt og en arbeidssyklus er fullført.