Що таке чотири такти чотиритактного двигуна?

Що таке чотири такти чотиритактного двигуна?

Чотиритактний двигунце двигун внутрішнього згоряння, який використовує чотири різні ходи поршня (впуск, стиснення, потужність і випуск) для завершення робочого циклу. Поршень робить два повних ходу в циліндрі, щоб завершити робочий цикл. За один робочий цикл колінчастий вал повинен обертатися двічі, тобто на 720°.

Чотиритактні двигуни є найпоширенішим типом малих двигунів. Чотиритактний двигун виконує п'ять тактів за один робочий цикл, включаючи такт впуску, такт стиснення, такт запалювання, такт потужності та такт випуску.

Такт впуску

Подія всмоктування відноситься до часу, коли повітряно-паливна суміш вводиться для заповнення камери згоряння. Подія впуску відбувається, коли поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки і впускний клапан відкривається. Рух поршня до нижньої мертвої точки створює в циліндрі низький тиск. Атмосферний тиск навколишнього середовища змушує повітряно-паливну суміш потрапляти в циліндр через відкритий впускний клапан, щоб заповнити область низького тиску, утворену рухом поршня. Циліндр продовжує наповнюватися трохи далі нижньої мертвої точки, оскільки повітряно-паливна суміш продовжує текти за власною інерцією, а поршень починає змінювати напрямок. Після НМТ впускний клапан залишається відкритим на кілька градусів повороту колінчастого вала. Залежить від конструкції двигуна. Потім впускний клапан закривається, і повітряно-паливна суміш герметично закривається всередині циліндра.

Такт стиснення Такт стиснення — це час, протягом якого паливно-повітряна суміш стискається в циліндрі. Для створення заряду камера згоряння герметична. Заряд — це об’єм стисненої паливно-повітряної суміші в камері згоряння, готової до займання. Стиснення повітряно-паливної суміші виділяє більше енергії під час займання. Впускний і випускний клапани повинні бути закриті, щоб забезпечити герметичність циліндра для забезпечення компресії. Компресія - це процес зменшення або стиснення заряду в камері згоряння від великого об'єму до меншого. Маховик допомагає підтримувати імпульс, необхідний для стиснення заряду.

Коли поршень двигуна стискає заряд, збільшення сили стиснення, яке забезпечується роботою поршня, призводить до виділення тепла. Стиснення та нагрівання парів повітря та палива в заряді призводить до підвищення температури заряду та збільшення випаровування палива. Підвищення температури заряду відбувається рівномірно по всій камері згоряння, щоб забезпечити швидше згоряння (окислення палива) після запалювання.

Випаровування палива збільшується, коли дрібні краплі палива випаровуються більш повно через виділення тепла. Збільшена площа поверхні крапель, що піддаються впливу полум'я запалювання, дозволяє більш повно згоряти заряд в камері згоряння. Займаються лише пари бензину. Збільшена площа поверхні крапель змушує бензин виділяти більше парів замість того, щоб залишатися рідким.

Чим сильніше стискаються заряджені молекули пари, тим більше енергії виділяється в процесі горіння. Енергія, необхідна для стиснення заряду, набагато менша, ніж приріст сили, що виникає під час згоряння. Наприклад, у типовому невеликому двигуні енергія, необхідна для стиснення заряду, становить лише одну чверть енергії, виробленої під час згоряння.

Ступінь стиснення двигуна — це порівняння об’єму камери згоряння, коли поршень знаходиться у нижній мертвій точці, з об’ємом камери згоряння, коли поршень знаходиться у верхній мертвій точці. Ця область у поєднанні з дизайном і стилем камери згоряння визначає ступінь стиснення. Бензинові двигуни зазвичай мають ступінь стиснення від 6 до 1 до 10 до 1. Чим вищий ступінь стиснення, тим економічніший двигун. Вищий ступінь стиснення зазвичай значно збільшує тиск згоряння або силу, що діє на поршень. Однак вищий ступінь стиснення збільшує зусилля, необхідні оператору для запуску двигуна. Деякі невеликі двигуни мають системи, які скидають тиск під час такту стиснення, щоб зменшити зусилля, необхідні оператору під час запуску двигуна.

Подія запалювання Подія займання (згоряння) відбувається, коли заряд запалюється та швидко окислюється через хімічну реакцію з виділенням теплової енергії. Горіння — це швидка окислювальна хімічна реакція, під час якої паливо хімічно поєднується з атмосферним киснем і виділяє енергію у вигляді тепла.

Правильне горіння передбачає короткий, але обмежений час, протягом якого полум’я поширюється по всій камері згоряння. Іскра на свічці запалювання починає горіти, коли колінчастий вал повертається приблизно на 20° до верхньої мертвої точки. Атмосферний кисень і пари палива споживаються фронтом полум'я, що просувається. Фронт полум'я є межовою стінкою, яка відокремлює заряд від побічних продуктів горіння. Фронт полум'я проходить через камеру згоряння, поки не згорить весь заряд.

силовий удар

Силовий такт — це робочий такт двигуна, під час якого гарячі гази, що розширюються, відштовхують головку поршня від головки циліндра. Зусилля поршня та подальший рух передаються через шатун, щоб застосувати крутний момент до колінчастого вала. Прикладений крутний момент ініціює обертання колінчастого вала. Величина крутного моменту визначається тиском на поршень, розміром поршня та ходом двигуна. Під час силового ходу обидва клапани закриті.

Такт випуску. Такт випуску відбувається, коли вихлопні гази викидаються з камери згоряння та викидаються в атмосферу. Такт випуску є останнім тактом і відбувається, коли відкривається випускний клапан і закривається впускний. Рух поршня викидає вихлопні гази в атмосферу.

Коли поршень досягає нижньої мертвої точки під час робочого ходу, згоряння завершується, і циліндр заповнюється вихлопними газами. Випускний клапан відкривається, і інерція маховика та інших рухомих частин штовхає поршень назад у верхню мертву точку, змушуючи вихлопні гази випускатися через відкритий випускний клапан. У кінці такту випуску поршень знаходиться у верхній мертвій точці, і робочий цикл завершується.