Каковы четыре такта четырехтактного двигателя?

Каковы четыре такта четырехтактного двигателя?

Четырехтактный двигательпредставляет собой двигатель внутреннего сгорания, который использует четыре различных хода поршня (впуск, сжатие, мощность и выпуск) для завершения рабочего цикла. Поршень совершает два полных хода в цилиндре, завершая рабочий цикл. За один рабочий цикл коленчатый вал должен провернуться дважды, то есть на 720°.

Четырехтактные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей малой мощности. Четырехтактный двигатель совершает пять тактов за один рабочий цикл, включая такт впуска, такт сжатия, такт зажигания, рабочий такт и такт выпуска.

Такт впуска

Событие впуска относится к моменту, когда топливовоздушная смесь вводится для заполнения камеры сгорания. Событие впуска происходит, когда поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку и открывается впускной клапан. Движение поршня к нижней мертвой точке создает низкое давление в цилиндре. Окружающее атмосферное давление выталкивает топливовоздушную смесь в цилиндр через открытый впускной клапан, чтобы заполнить область низкого давления, создаваемую движением поршня. Цилиндр продолжает наполняться немного выше нижней мертвой точки, поскольку топливовоздушная смесь продолжает течь по собственной инерции, а поршень начинает менять направление. После НМТ впускной клапан остается открытым в течение нескольких градусов поворота коленчатого вала. Зависит от конструкции двигателя. Затем впускной клапан закрывается, и топливно-воздушная смесь герметизируется внутри цилиндра.

Такт сжатия. Такт сжатия — это время, в течение которого захваченная топливовоздушная смесь сжимается внутри цилиндра. Камера сгорания герметична для создания заряда. Заряд – это объем сжатой топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания, готовой к воспламенению. Сжатие топливовоздушной смеси высвобождает больше энергии при воспламенении. Впускной и выпускной клапаны должны быть закрыты, чтобы обеспечить герметичность цилиндра и обеспечить сжатие. Сжатие – это процесс уменьшения или сжатия заряда в камере сгорания из большого объема в меньший. Маховик помогает поддерживать импульс, необходимый для сжатия заряда.

Когда поршень двигателя сжимает заряд, увеличение силы сжатия, создаваемой работой, совершаемой поршнем, приводит к выделению тепла. Сжатие и нагрев паров топливовоздушной смеси в заряде приводит к повышению температуры заряда и усилению испарения топлива. Повышение температуры заряда происходит равномерно по всей камере сгорания, что обеспечивает более быстрое сгорание (окисление топлива) после зажигания.

Испарение топлива увеличивается, когда мелкие капли топлива испаряются более полно из-за выделяемого тепла. Увеличенная площадь поверхности капель, подвергающихся воздействию запального пламени, позволяет обеспечить более полное сгорание шихты в камере сгорания. Возгораются только пары бензина. Увеличенная площадь поверхности капель приводит к тому, что бензин выделяет больше пара вместо оставшейся жидкости.

Чем сильнее сжимаются заряженные молекулы пара, тем больше энергии получается в процессе сгорания. Энергия, необходимая для сжатия заряда, намного меньше прироста силы, возникающей при сгорании. Например, в типичном небольшом двигателе энергия, необходимая для сжатия заряда, составляет лишь четверть энергии, вырабатываемой при сгорании.

Степень сжатия двигателя — это сравнение объема камеры сгорания, когда поршень находится в нижней мертвой точке, с объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Эта область в сочетании с конструкцией и стилем камеры сгорания определяет степень сжатия. Бензиновые двигатели обычно имеют степень сжатия от 6:1 до 10:1. Чем выше степень сжатия, тем более экономичным является двигатель. Более высокая степень сжатия обычно значительно увеличивает давление сгорания или силу, действующую на поршень. Однако более высокая степень сжатия увеличивает усилие, необходимое оператору для запуска двигателя. Некоторые двигатели малой мощности имеют системы, которые сбрасывают давление во время такта сжатия, чтобы уменьшить усилия, необходимые оператору при запуске двигателя.

Событие воспламенения Событие воспламенения (возгорания) происходит, когда заряд воспламеняется и быстро окисляется в результате химической реакции с выделением тепловой энергии. Горение — это быстрая окислительная химическая реакция, при которой топливо химически соединяется с кислородом воздуха и выделяет энергию в виде тепла.

Правильное сгорание предполагает короткое, но ограниченное время, в течение которого пламя распространяется по камере сгорания. Искра на свече зажигания начинает сгорать, когда коленчатый вал поворачивается примерно на 20° перед верхней мертвой точкой. Атмосферный кислород и пары топлива поглощаются наступающим фронтом пламени. Фронт пламени представляет собой граничную стенку, отделяющую шихту от побочных продуктов сгорания. Фронт пламени проходит через камеру сгорания до тех пор, пока не сгорит весь заряд.

рабочий ход

Рабочий такт — это рабочий такт двигателя, при котором горячие расширяющиеся газы отталкивают головку поршня от головки блока цилиндров. Усилие поршня и последующее движение передаются через шатун, придавая крутящий момент коленчатому валу. Приложенный крутящий момент инициирует вращение коленчатого вала. Величина создаваемого крутящего момента определяется давлением на поршень, размером поршня и ходом двигателя. Во время рабочего хода оба клапана закрыты.

Такт выпускаТакт выпуска возникает, когда выхлопные газы выбрасываются из камеры сгорания и попадают в атмосферу. Такт выпуска является последним тактом и происходит, когда выпускной клапан открывается, а впускной клапан закрывается. Движение поршня выбрасывает выхлопные газы в атмосферу.

Когда поршень достигает нижней мертвой точки во время рабочего такта, сгорание завершается и цилиндр наполняется выхлопными газами. Выпускной клапан открывается, и инерция маховика и других движущихся частей толкает поршень обратно в верхнюю мертвую точку, заставляя выхлопные газы выходить через открытый выпускной клапан. В конце такта выпуска поршень находится в верхней мертвой точке, и рабочий цикл завершается.