เครื่องยนต์สี่จังหวะสี่จังหวะมีอะไรบ้าง?

เครื่องยนต์สี่จังหวะสี่จังหวะมีอะไรบ้าง?

เครื่องยนต์สี่จังหวะเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้จังหวะลูกสูบที่แตกต่างกันสี่จังหวะ (ไอดี กำลังอัด กำลัง และไอเสีย) เพื่อให้รอบการทำงานสมบูรณ์ ลูกสูบจะเดินครบสองจังหวะในกระบอกสูบเพื่อให้รอบการทำงานสมบูรณ์ รอบการทำงานหนึ่งรอบกำหนดให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนสองครั้ง ซึ่งก็คือ 720°

เครื่องยนต์สี่จังหวะเป็นเครื่องยนต์ขนาดเล็กประเภทที่พบบ่อยที่สุด เครื่องยนต์สี่จังหวะจะทำงานครบห้าจังหวะในรอบการทำงานเดียว รวมถึงจังหวะไอดี จังหวะอัด จังหวะจุดระเบิด จังหวะกำลัง และจังหวะไอเสีย

จังหวะการบริโภค

เหตุการณ์ไอดีหมายถึงเวลาที่ส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงถูกนำมาใช้เพื่อเติมห้องเผาไหม้ เหตุการณ์ไอดีเกิดขึ้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่จากจุดศูนย์กลางตายบนไปยังจุดศูนย์กลางตายล่าง และวาล์วไอดีเปิด การเคลื่อนที่ของลูกสูบไปทางจุดศูนย์กลางตายด้านล่างจะสร้างแรงดันต่ำในกระบอกสูบ ความดันบรรยากาศโดยรอบจะบังคับให้ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบผ่านทางวาล์วไอดีแบบเปิด เพื่อเติมเต็มบริเวณแรงดันต่ำที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของลูกสูบ กระบอกสูบยังคงเติมต่อไปเลยจุดศูนย์กลางตายด้านล่างเล็กน้อย เนื่องจากส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงยังคงไหลต่อไปตามแรงเฉื่อยของมันเอง และลูกสูบเริ่มเปลี่ยนทิศทาง หลังจาก BDC วาล์วไอดียังคงเปิดอยู่ตามการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงสองสามองศา ขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องยนต์ จากนั้นวาล์วไอดีจะปิดลงและส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะถูกผนึกไว้ภายในกระบอกสูบ

จังหวะการอัด จังหวะการอัดคือเวลาที่ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ติดอยู่ถูกบีบอัดภายในกระบอกสูบ ห้องเผาไหม้ถูกปิดผนึกเพื่อสร้างประจุ ประจุคือปริมาตรของส่วนผสมอากาศอัดกับเชื้อเพลิงภายในห้องเผาไหม้ที่พร้อมสำหรับการจุดระเบิด การบีบอัดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงจะปล่อยพลังงานมากขึ้นในระหว่างการจุดระเบิด ต้องปิดวาล์วไอดีและไอเสียเพื่อให้แน่ใจว่ากระบอกสูบถูกปิดผนึกเพื่อให้เกิดแรงอัด การบีบอัดเป็นกระบวนการลดหรือบีบประจุในห้องเผาไหม้จากปริมาตรมากไปหาปริมาตรน้อยลง มู่เล่ช่วยรักษาโมเมนตัมที่จำเป็นในการอัดประจุ

เมื่อลูกสูบของเครื่องยนต์บีบอัดประจุ แรงอัดที่เพิ่มขึ้นจากการทำงานของลูกสูบจะส่งผลให้เกิดความร้อน การบีบอัดและการให้ความร้อนของไอเชื้อเพลิงในอากาศในประจุส่งผลให้อุณหภูมิประจุเพิ่มขึ้นและการระเหยของเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิประจุที่เพิ่มขึ้นจะเกิดขึ้นอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งห้องเผาไหม้เพื่อให้เกิดการเผาไหม้เร็วขึ้น (ออกซิเดชันของเชื้อเพลิง) หลังจากการจุดระเบิด

การกลายเป็นไอของเชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้นเมื่อหยดน้ำมันเชื้อเพลิงขนาดเล็กกลายเป็นไออย่างสมบูรณ์มากขึ้นเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้น พื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นของหยดที่สัมผัสกับเปลวไฟช่วยให้การเผาไหม้ประจุในห้องเผาไหม้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ไอน้ำมันเบนซินเท่านั้นที่จะติดไฟ พื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นของหยดทำให้น้ำมันเบนซินปล่อยไอมากขึ้นแทนที่จะเป็นของเหลวที่เหลืออยู่

ยิ่งโมเลกุลไอที่มีประจุถูกบีบอัดมากเท่าไร ก็จะยิ่งได้รับพลังงานจากกระบวนการเผาไหม้มากขึ้นเท่านั้น พลังงานที่ต้องใช้ในการอัดประจุจะน้อยกว่าแรงที่ได้รับระหว่างการเผาไหม้มาก ตัวอย่างเช่น ในเครื่องยนต์ขนาดเล็กทั่วไป พลังงานที่ต้องใช้ในการอัดประจุจะเป็นเพียงหนึ่งในสี่ของพลังงานที่ผลิตได้ระหว่างการเผาไหม้

อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์คือการเปรียบเทียบปริมาตรห้องเผาไหม้เมื่อลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายด้านล่างกับปริมาตรห้องเผาไหม้เมื่อลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายด้านบน บริเวณนี้เมื่อรวมกับการออกแบบและรูปแบบของห้องเผาไหม้จะกำหนดอัตราส่วนกำลังอัด โดยทั่วไปเครื่องยนต์เบนซินจะมีอัตราส่วนกำลังอัด 6 ต่อ 1 ต่อ 10 ต่อ 1 ยิ่งอัตราส่วนกำลังอัดสูง เครื่องยนต์ก็จะยิ่งประหยัดน้ำมันมากขึ้นเท่านั้น อัตราส่วนกำลังอัดที่สูงขึ้นมักจะเพิ่มความดันการเผาไหม้หรือแรงที่กระทำต่อลูกสูบอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม อัตรากำลังอัดที่สูงขึ้นจะทำให้ผู้ปฏิบัติงานต้องใช้ความพยายามในการสตาร์ทเครื่องยนต์มากขึ้น เครื่องยนต์ขนาดเล็กบางรุ่นมีระบบที่ช่วยลดแรงดันระหว่างจังหวะการอัดเพื่อลดแรงที่ผู้ควบคุมต้องใช้เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์

เหตุการณ์การจุดระเบิด เหตุการณ์การจุดระเบิด (การเผาไหม้) เกิดขึ้นเมื่อประจุถูกจุดและออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วผ่านปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อปล่อยพลังงานความร้อน การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาเคมีออกซิเดชันที่รวดเร็ว ซึ่งเชื้อเพลิงจะรวมตัวทางเคมีกับออกซิเจนในบรรยากาศ และปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อน

การเผาไหม้ที่เหมาะสมจะใช้เวลาสั้นๆ แต่จำกัด โดยเปลวไฟจะกระจายไปทั่วห้องเผาไหม้ ประกายไฟที่หัวเทียนจะเริ่มการเผาไหม้เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุนประมาณ 20° ก่อนจุดศูนย์ตายบน ออกซิเจนในบรรยากาศและไอเชื้อเพลิงจะถูกใช้โดยส่วนหน้าของเปลวไฟที่กำลังลุกลาม หน้าเปลวไฟเป็นกำแพงกั้นที่แยกประจุออกจากผลพลอยได้จากการเผาไหม้ หน้าเปลวไฟจะผ่านห้องเผาไหม้จนกระทั่งประจุทั้งหมดถูกเผา

จังหวะกำลัง

จังหวะกำลังคือจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ซึ่งก๊าซขยายตัวร้อนดันหัวลูกสูบออกจากฝาสูบ แรงลูกสูบและการเคลื่อนที่ตามมาจะถูกส่งผ่านก้านสูบเพื่อส่งแรงบิดไปยังเพลาข้อเหวี่ยง แรงบิดที่ใช้จะเริ่มต้นการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ปริมาณแรงบิดที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับแรงดันบนลูกสูบ ขนาดของลูกสูบ และระยะชักของเครื่องยนต์ ในระหว่างจังหวะกำลัง วาล์วทั้งสองจะปิด

จังหวะไอเสีย จังหวะไอเสียเกิดขึ้นเมื่อก๊าซไอเสียถูกไล่ออกจากห้องเผาไหม้และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ จังหวะไอเสียคือจังหวะสุดท้ายและเกิดขึ้นเมื่อวาล์วไอเสียเปิดและวาล์วไอดีปิด การเคลื่อนที่ของลูกสูบจะไล่ก๊าซไอเสียออกสู่ชั้นบรรยากาศ

เมื่อลูกสูบถึงจุดศูนย์กลางตายล่างระหว่างจังหวะกำลัง การเผาไหม้จะเสร็จสมบูรณ์และกระบอกสูบจะเต็มไปด้วยก๊าซไอเสีย วาล์วไอเสียจะเปิดขึ้น และความเฉื่อยของมู่เล่และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวอื่นๆ จะดันลูกสูบกลับไปที่จุดศูนย์กลางตายด้านบน บังคับให้ก๊าซไอเสียถูกระบายออกทางวาล์วไอเสียที่เปิดอยู่ เมื่อสิ้นสุดจังหวะไอเสีย ลูกสูบจะอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายด้านบน และรอบการทำงานจะเสร็จสมบูรณ์