چرخه کار موتور چهار زمانه - ویژگی ها، نمودار و توضیحات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

رانندگان باید حداقل به طور کلی بدانند که موتور چگونه کار می کند و چگونه کار می کند. اکثر خودروها دارای موتور چهار زمانه و چهار سیلندر هستند. بیایید به چرخه کاری یک موتور چهار زمانه نگاه کنیم. همه نمی دانند وقتی ماشین در حرکت است چه فرآیندهایی رخ می دهد.

اصل کلی عمل

موتور به شرح زیر عمل می کند. مخلوط سوخت وارد محفظه احتراق می شود، سپس تحت تأثیر پیستون فشرده می شود. سپس مخلوط مشتعل می شود. این باعث می شود محصولات احتراق منبسط شوند، پیستون را فشار داده و از سیلندر خارج شوند.

در موتورهای دو زمانه، یک دور چرخش میل لنگ دو چرخه طول می کشد. یک موتور پیستونی چهار زمانه یک چرخه کار را در دو دور چرخش میل لنگ کامل می کند. موتورها مجهز به زمان بندی هستند. این مکانیسم چیست؟ این عنصری است که به شما اجازه می دهد تا مخلوط سوخت را وارد محفظه ها کنید و محصولات احتراق را از آنجا آزاد کنید. تبادل گاز در انجام می شودلحظه یک چرخش میل لنگ تبادل گاز به دلیل حرکت پیستون رخ می دهد.

تاریخ

اولین وسیله ای شبیه به موتور چهار زمانه توسط فلیچه ماتوزی و یوجین بارسانتی اختراع شد. اما این اختراع به طرز باورنکردنی گم شد. فقط در سال 1861 یک واحد مشابه ثبت اختراع شد.

و اولین موتور قابل استفاده توسط مهندس آلمانی نیکولاس اتو ساخته شد. موتور به نام مخترع و چرخه کار موتور چهار زمانه نیز به نام مهندس نامگذاری شده است.

تفاوت های اصلی موتورهای چهار زمانه

در موتورهای دو زمانه، پین‌های پیستون و سیلندر، میل لنگ، یاتاقان‌ها و حلقه‌های تراکم با روغنی که به سوخت اضافه می‌شود، روان‌کاری می‌شوند. در یک موتور چهار زمانه، تمام اجزا در حمام روغن نصب می شوند. این یک تفاوت قابل توجه است. بنابراین در دستگاه چهار زمانه نیازی به مخلوط کردن روغن و بنزین نیست.

مزایای سیستم این است که میزان رسوب کربن روی آینه در سیلندرها و روی دیواره های صدا خفه کن بسیار کمتر است. تفاوت دیگر این است که در موتورهای دو زمانه، یک مخلوط قابل احتراق وارد لوله اگزوز می شود.

موتور در حال کار

صرف نظر از نوع موتور، اصل کارکرد آن مشابه است. امروزه موتورهای کاربراتوری، دیزلی، تزریقی وجود دارد. همه مدل ها از یک چرخه چهار زمانه استفاده می کنند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به فرآیندهای داخل موتور بیندازیم و آن را به حرکت وادار کنیم.

یک چرخه چهار زمانه دنباله ای از چهار چرخه کاری است. این چرخه معمولاً به عنوان آغازی در نظر گرفته می شود که یک مخلوط قابل احتراق وارد محفظه های احتراق می شود. اگرچه اقدامات دیگری در طول جریان موتور در موتور انجام می شود، چرخه نشان داده شده یک فرآیند کاری است. به عنوان مثال، ضربه فشرده سازی تنها فشرده سازی نیست. در این مدت، مخلوط در سیلندرها مخلوط می شود، تشکیل گاز شروع می شود، مشتعل می شود.

در مورد سایر مراحل موتور هم همینطور است. مهمترین چیز در اینجا این است که فرآیندهای مختلف برای درک بهتر و ساده سازی چرخه کاری یک موتور چهار زمانه تنها به چهار چرخه تجزیه می شود.

مصرف

بنابراین، در محفظه احتراق واحد نیرو، چرخه های تبدیل انرژی با واکنش احتراق مخلوط سوخت آغاز می شود. در این حالت پیستون در بالاترین نقطه خود (موقعیت TDC) قرار دارد و سپس به سمت پایین حرکت می کند. در نتیجه خلاء در محفظه احتراق موتور ایجاد می شود. تحت تأثیر آن، یک مایع قابل احتراق سوخت را می مکد. سوپاپ ورودی در حالت باز است و دریچه خروجی بسته است.

وقتی پیستون شروع به حرکت به سمت پایین می کند، حجم بالای آن افزایش می یابد. این همان چیزی است که باعث خرابی می شود. تقریباً 0.071-0.093 مگاپاسکال است. بنابراین بنزین وارد محفظه احتراق می شود. در موتورهای انژکتوری، سوخت توسط یک نازل تزریق می شود. بعد از اینکه مخلوط وارد سیلندر شد دمای آن می تواند 75 تا 125 درجه باشد.

میزان پر شدن سیلندر از مخلوط سوخت توسط فاکتورهای پر تعیین می شود. برایموتورهای با سیستم قدرت کاربراتوری این نشانگر از 0.64 تا 0.74 خواهد بود. هر چه مقدار ضریب بالاتر باشد، موتور قدرتمندتر است.

فشرده‌سازی

پس از پر کردن محفظه احتراق با مخلوطی قابل احتراق از بخارات بنزین و هوا، در صورت چرخش میل لنگ، پیستون شروع به بازگشت به موقعیت پایین خود می کند. دریچه ورودی در این نقطه شروع به بسته شدن می کند. و فارغ التحصیلی همچنان بسته خواهد بود.

سکته مغزی

این سومین زمان موتور احتراق داخلی چهار زمانه است. این مهمترین در عملکرد واحد قدرت است. در این مرحله از کار موتور است که انرژی حاصل از احتراق سوخت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که باعث می شود میل لنگ بچرخد.

وقتی پیستون به TDC نزدیک است، حتی در هنگام فشرده سازی، مخلوط سوخت به زور توسط شمع موتور مشتعل می شود. شارژ سوخت خیلی سریع می سوزد. حتی قبل از شروع این چرخه، گازهای سوخته دارای حداکثر فشار هستند. این گازها سیال کاری هستند که در حجم کمی از محفظه احتراق موتور فشرده می شوند. هنگامی که پیستون شروع به حرکت به سمت پایین می کند، گازها به سرعت شروع به انبساط می کنند و انرژی آزاد می کنند.

در میان تمام ضربات چرخه کاری یک موتور چهار سیلندر، این یکی مفیدترین است. بر روی بار دستگاه عمل می کند. فقط در این مرحله میل لنگ شتاب شتاب را دریافت می کند. در سایر موارد، موتور انرژی تولید نمی کند، بلکه آن را از همان میل لنگ مصرف می کند.

انتشار

پس از تعهدگازهایی که کار مفیدی دارند، باید سیلندر را ترک کنند تا جا برای قسمت جدیدی از مخلوط سوخت و هوا باز شود. این آخرین حرکت موتور چهار زمانه است.

گازها در این مرحله به طور قابل توجهی تحت فشار بیشتر از فشار اتمسفر هستند. در پایان چرخه، دما به حدود 700 درجه کاهش می یابد. میل لنگ با استفاده از میله اتصال پیستون را به سمت TDC حرکت می دهد. سپس، دریچه اگزوز باز می شود، گازها از طریق سیستم اگزوز به اتمسفر رانده می شوند. در مورد فشار، فقط در همان ابتدا زیاد است. در پایان سیکل به 0.120 مگاپاسکال کاهش می یابد. به طور طبیعی، خلاص شدن کامل از محصولات احتراق در سیلندر غیرممکن است. بنابراین، آنها با مخلوط سوخت در طول نوبت مصرف بعدی مخلوط می شوند.

سفارش

مراحل شرح داده شده، چرخه عملکرد یک موتور بنزینی چهار زمانه را تشکیل می دهد. باید بدانید که هیچ تناظر دقیقی بین چرخه ها و فرآیندها در موتورهای پیستونی وجود ندارد. این به راحتی با این واقعیت قابل توضیح است که در حین کارکرد واحد نیرو، فازهای مکانیسم توزیع گاز و وضعیت سوپاپ ها به روش های کاملاً متفاوت بر روی حرکات پیستون ها در موتورهای مختلف قرار می گیرند..

در هر سیلندر، چرخه کاری یک موتور کاربراتوری چهار زمانه به این ترتیب پیش می رود. هر محفظه احتراق در یک موتور برای چرخاندن یک میل لنگ که نیرو را از پیستون ها می گیرد، مورد نیاز است.

به این تناوب سفارش کار می گویند. این دستور در مرحله طراحی واحد قدرت از طریق ویژگی های میل بادامک و میل لنگ تنظیم می شود. او نمی باشددر طول عملکرد مکانیسم تغییر می کند.

اجرای دستور کار با جرقه های متناوب که از سیستم احتراق به شمع ها می آید انجام می شود. بنابراین، یک موتور چهار سیلندر می تواند به ترتیب های زیر کار کند - 1، 3، 4، 2 و 1، 2، 4، 3.

می توانید ترتیب کار سیلندرهای موتور را از دستورالعمل های مربوط به خودرو دریابید. گاهی اوقات ترتیب عملکرد روی بدنه بلوک نشان داده می شود.

موتور کاربراتوری چهار زمانه یا هر موتور دیگری اینگونه عمل می کند. سیستم منبع تغذیه بر اصل عملکرد واحد تأثیر نمی گذارد. تنها تفاوت این است که کاربراتور یک سیستم قدرت مکانیکی است که دارای معایب خاصی است و در مورد انژکتورها این معایب در سیستم نیست.

موتورهای دیزل

چرخه کاری یک موتور دیزلی چهار زمانه همان توالی فرآیندهای چرخه یک موتور کاربراتوری است. تفاوت در نحوه ادامه چرخه و همچنین تفاوت در فرآیندهای تشکیل مخلوط و احتراق نهفته است.

سکته مصرفی دیزل

هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می کند، مکانیسم توزیع گاز دریچه ورودی را باز می کند. مقدار معینی هوا وارد محفظه احتراق می شود. دمای سیلندر حدود 80 درجه است. در موتورهای دیزلی، سیستم قدرت تفاوت قابل توجهی با موتورهای کاربراتوری بنزینی دارد. به عنوان مثال، مقاومت هیدرولیکی در آنها کمتر است و فشار کمی افزایش می یابد.

ضربه تراکمی دیزل

در این مرحله از کار، پیستوندر محفظه احتراق به سمت TDC بالا می رود. هر دو سوپاپ موتور خودرو در حالت بسته هستند. در نتیجه عملکرد پیستون، هوای داخل سیلندر فشرده می شود. نسبت تراکم در موتورهای دیزلی بیشتر از موتورهای بنزینی است و فشار داخل سیلندر می تواند به 5 مگاپاسکال برسد. هوای فشرده به میزان قابل توجهی گرم می شود. دما می تواند به 700 درجه برسد. این برای احتراق سوخت ضروری است. در موتورهای دیزلی از طریق نازل های نصب شده روی هر سیلندر عرضه می شود. در زمستان از شمع های تابش استفاده می شود. مخلوط سرد را از قبل گرم می کنند. این باعث می شود موتور در زمستان راحت تر روشن شود. اما همه خودروها چنین سیستمی ندارند.

میزان انبساط گاز در موتور دیزل

وقتی پیستون موتور دیزل هنوز حدود 30 درجه روی میل لنگ به نقطه بالایی نرسیده است، پمپ تزریق سوخت با فشار بالا را از طریق نازل به سیلندر می رساند. مقدار 18 مگاپاسکال لازم است تا سوخت به خوبی پاشیده شود و در کل حجم سیلندر توزیع شود.

بعلاوه، سوخت تحت تأثیر دماهای بالا به سرعت مشتعل شده و می سوزد. پیستون به پایین ترین نقطه حرکت می کند. دمای داخل سیلندر در این لحظه حدود 2000 درجه است. دما تا پایان چرخه کاهش می یابد.

اگزوز دیزل

در این مرحله، دریچه اگزوز باز است، پیستون به سمت بالا حرکت می کند. محصولات احتراق به زور از سیلندر خارج می شوند. سپس به منیفولد اگزوز می روند. پس از آن به کارمبدل کاتالیزوری روشن است. گازهایی که در دمای بالا از آن عبور می کنند، تصفیه می شوند. گاز تمیز و بی ضرر در حال حاضر در جو منتشر می شود. در خودروهای دیزلی، یک فیلتر ذرات نیز نصب شده است. همچنین به تصفیه گازها کمک می کند.

نتیجه گیری

ما به طور مفصل نحوه انجام چرخه کار یک موتور چهار زمانه را تجزیه و تحلیل کرده ایم (دو دور چرخش میل لنگ نیروگاه طول می کشد). و خود چرخه شامل بسیاری از فرآیندهای مختلف است.