Unterschiede zwischen praktischem und theoretischem Zyklus eines 4T

Der praktische Zyklus eines Viertaktmotors

Wenn es um den Betrieb eines Viertaktmotor, wird es normalerweise geklärt, wenn Sie Ihre beschreiben theoretischen Zyklus oder seinen praktischen Zyklus. Ein Unterschied, der berücksichtigt werden muss, denn während der theoretische eine Vereinfachung darstellt, um seine Funktionsweise zu erklären, fügt der praktische viel mehr physikalische Faktoren hinzu, die in der Realität auftreten.

Wenn wir die setzen Verteilung eines Motors mit dem theoretischen Zyklus könnte es höchstwahrscheinlich nicht funktionieren. In diesem Fall wäre neben Startschwierigkeiten auch seine Leistung sehr schlecht und sein Verhalten sehr instabil.

Praktischer Zyklus des 4-Takt-Motors

Deshalb praktischer Zyklus berücksichtigt mehrere Faktoren und modifiziert den Moment, in dem die Motorkomponenten wirken. Diese Faktoren unterscheiden es von Theoretischer Zyklus Sie lassen sich in folgenden Punkten zusammenfassen:

IM Praxiszyklus wird die Wirkung mehrerer Komponenten vorangetrieben

  • Ventile öffnen und schließen nicht sofort vollständigaber sie brauchen eine gewisse Zeit
  • Die Verbrennung des Gemisches erfolgt auch nicht sofort, aber es dauert einige Millisekunden, die für den Betrieb des Motors entscheidend sind
  • Gase haben Trägheit, also brauchen sie Zeit, um sich zu bewegen, und bewegen sich noch einige Zeit weiter, nachdem sie auf sie eingewirkt haben

Aus diesem Grund ist der Moment, in dem sich die Ventile öffnen und schließen, oder der Moment der Verbrennung nicht der, der durch den theoretischen Zyklus angezeigt wird. Wir werden sehen wie es eigentlich in den verschiedenen Phasen des Viertaktmotors ist:

Aufnahmephase in der Praxis

Im Gegensatz zum theoretischen Zyklus die Ventile Einlassventile öffnen nicht, wenn sich der Kolben am oberen Totpunkt (TDC) befindet. Wie wir bereits gesagt haben, brauchen die Ventile Zeit zum Öffnen, damit sie vollständig geöffnet sind, wenn der Kolben beginnt, sich zu senken, Sie beginnen sich zu öffnen, wenn der Kolben noch steigt. Andernfalls würde in der Ansaugphase nicht die gesamte mögliche Luft eintreten und der Motor würde an Leistung verlieren.

Nachdem, Der Kolben bewegt sich nach unten zum unteren Totpunkt (PMI), an diesem Punkt sagt der theoretische Zyklus, dass die Einlassventile geschlossen sind, aber dies ist in der Praxis nicht der Fall. Sie schließen noch nicht, weil die Luft Trägheit trägt und tritt weiter ein, auch wenn der Kolben zu steigen beginnt.

Wenn sich der Motor mit hoher Drehzahl dreht, trägt die Luft außerdem so viel Geschwindigkeit, dass mehr Menge eindringt, wenn der Kolben bereits nach oben geht, als wenn er nach unten geht, um ihn anzusaugen.

In der Ansaugphase öffnen die Ventile bei noch steigendem Kolben.

Kompressionsphase in der Praxis

Einlassventile schließen zum optimalen Zeitpunkt in die keine Luft mehr eintritt (irgendwann beim Aufsteigen des Kolbens). Ab da beginnt die eigentliche Verdichtungsphase und der Kolben geht immer weiter nach oben um die Luft zu komprimieren.

Dies ist der Moment, in dem kommt ins Spiel Injektion bei Direkteinspritzmotoren. Sie sprühen den Kraftstoff in den Zylinder, sodass er sich mit der Luft vermischt. Deshalb, ab hier sagen wir nicht mehr luft, wenn nicht mischen, die weiterhin durch den Kolben komprimiert wird.

Bei Motoren mit indirekter Einspritzung trägt die Luft, die durch den Einlass eintritt, bereits den zuvor eingespritzten Kraftstoff mit sich Ansaugkrümmer.

Direct Injection
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In der Kompressionsphase werden die Ventile geöffnet gelassen, wenn der Kolben noch steigt

Verbrennungsphase in der Praxis

Die Verbrennung der Mischung entsteht wenn der Kolben noch nach oben geht. Das heißt, bevor es zum Top Dead Center (TDC) ansteigt. Das ist so, denn die Mischung braucht Zeit zum Brennen und braucht daher Zeit, um eine vollständig ausnutzbare Explosion zu erzeugen. Würde das Gemisch im oberen Totpunkt gezündet, würde der Kolben bereits bei der Ausdehnung der Gase nach unten gehen. Daher würden sie nicht gut verwendet werden, um den Kolben nach unten zu drücken.

Das nennt man Zündvorlauf y, Je schneller der Motor dreht, desto mehr muss man mit der Verbrennung rechnen mischen. Andernfalls würde die Explosion immer später eintreffen, um den Kolben nach unten zu drücken, was einen enormen Wirkungsgradverlust verursachen würde. Dies wird von abgewickelt elektronisches Einspritzsystem von aktuellen Autos. Die alten hatten mechanische Frühzündungssysteme, die durch Vakuum, durch Zentrifugalkraft funktionierten.

IM praktischen Zyklus eines Viertaktmotors gibt es eine Frühzündung

Fluchtphase in der Praxis

Die Auslassventile öffnen, wenn der Kolben noch nach unten geht. Vor allem dann, wenn die Explosion bereits richtig eingesetzt wurde und keine kinetische Energie mehr durch das Öffnen der Ventile verloren geht. Daher, Wenn der Kolben den unteren Totpunkt passiert und zu steigen beginnt, sind die Ventile vollständig geöffnet um die Abgase abzulassen.

Kolben steigt weiter bis zum OT um die Gase herauszudrücken, aber auch hier wird die Trägheit der Gase berücksichtigt. Deshalb, Auslassventile sind zu dieser Zeit nicht geschlossen, aber sie bleiben etwas länger geöffnet während der Kolben nach unten geht.

Hier ist ein wichtiges Detail, das beachtet werden sollte: zu diesem Zeitpunkt die Abgasphase und die Ansaugphase koexistieren. Betrachtet man die erste Phase (Praxis Einlassphase), so wird das Öffnen der Einlassventile bei noch steigendem Kolben vorweggenommen (Praxis Auslassphase). Es gibt also einen Moment, in dem die Einlass- und Auslassventile gleichzeitig geöffnet sind, einen Moment, der aufgerufen wird Ventildurchgang.

In der Auslassphase des praktischen Zyklus bleiben die Auslassventile geöffnet, obwohl sich der Kolben bereits senkt

Wenn die Abgase nicht durch die Einlassventile austreten, liegt dies daran, dass sie eine Trägheit mit sich führen, um durch die Auslassventile auszutreten. Darüber hinaus trägt die eintretende Luft oder das Gemisch dazu bei, dass die Verbrennungsdämpfe entweichen und ihren Raum einnehmen.

Die Vertiefungsgrade des praktischen Zyklus

Wie Sie sehen, ist der praktische Zyklus voll von Fortschritten beim Öffnen der Ventile oder der Zündung. Es hat sogar eine Verzögerung beim Schließen, um die Gasader mit Trägheit auszunutzen, damit sie weiterhin eintreten (oder austreten) können.

Alle Diese Fortschritte werden in den Graden der Drehung gemessen und reguliert, die von der gemacht werden Kurbelwelle. Es hängt alles vom Motor ab, aber es gibt einen gemeinsamen Sortenbereich für jede Motorkomponente. Diese sind:

  • El Eintrittsöffnungsvorschuss (AAA): Das Öffnen der Einlassventile erfolgt normalerweise zwischen 10º und 25º vor PMS.
  • El Verzögerung des Einlassschlusses (RCA): Sie schließen zwischen 20º und 45º nach dem PMI, um die gesamte mögliche Luft einzulassen, die weiterhin durch Trägheit strömt.
  • El Auslassöffnungsvorschub (AAE): Übertriebener ist der Öffnungsvorlauf der Auslassventile, die zwischen 30º und 60º vor PMI öffnen.
  • El Verzögerung beim Schließen des Auspuffs (RCE): Sie schließen zwischen 10º und 20º nach PMS, um ihre Ausgangsträgheit zu nutzen und das Luft- oder Ansauggemisch fertig zu drücken.
  • La Kraftstoffeinspritzung Dies erfolgt zwischen 7º und 26º vor OT (bei Motoren mit Direkteinspritzung). Was an sich kein Vorschuss ist, aber wir erwähnen ihn, weil er auf Basis des Zündvorschusses kalibriert wird.
  • El Zündung voraus (AE): Logischerweise ist die Frühzündung etwas nach der Kraftstoffeinspritzung. Beim Benziner geht es darum, den Zündfunken voranzutreiben Zündkerze. Eine Möglichkeit, einen ähnlichen Effekt bei Dieselmotoren zu erzielen, ist die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses. Da Dieselkraftstoff durch den Druck und die Hitze der Brennkammer gezündet wird, beschleunigt eine zunehmende Kompression die Zündung des Gemischs.

Je nach Motordrehzahl öffnen und schließen die Ventile früher oder später

Der praktische Zyklus bei Motoren mit variabler Ansaugung

Motoren mit variabler Ventilsteuerung sind in der Lage, den Moment des Öffnens und Schließens der Ventile weitgehend zu modifizieren. Auf diese Weise können sie sich besser an die Anforderungen anpassen, die durch Motordrehzahlen und atmosphärische Bedingungen auferlegt werden.

Wenn der Motor mit 1.000 U/min dreht, benötigt er nicht die gleiche Einlassventilöffnung wie bei 6.000 U/min. Deshalb, wenn die Revolutionen steigen kann die Steuerzeiten des Motors so ändern, dass länger offen bleiben.

Sie werden sehen, dass dies an vielen Stellen erklärt wird, indem es sagt, dass es „die Ventile länger offen hält“, aber es ist leicht, dies misszuverstehen. Der Motor dreht viel schneller, sodass die Ventilöffnungszeit sogar noch kürzer sein kann, wenn die Steuerzeiten geändert werden. Eigentlich ist eine genauere Art, es auszudrücken, so Ventile bleiben mehr Grad Kurbelwellendrehung geöffnet. Was nicht dasselbe ist, wie länger offen zu bleiben.

Wenn Sie mehr über diese Art von Motoren erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen den Artikel Variable Verteilung: Was ist das und was ist ihre Funktion?.

Der theoretische Zyklus von Viertaktmotoren

Im theoretischen Zyklus werden die Früh- oder Spätverstellungen von Ventilen und Zündung nicht berücksichtigt

Erinnern wir uns kurz daran, wie der theoretische Zyklus dieser Motoren aussieht, damit der Unterschied zum praktischen Zyklus deutlich wird. Erinnern wir uns, dass es sich um eine theoretische Vereinfachung handelt, die versucht, den Betrieb des Motors zu erklären. Es wird also meist nur zu didaktischen Zwecken verwendet, die eine Grundlage legen, um später den Praxiszyklus gut zu verstehen. Die Phasen des theoretischen Zyklus sind zusammengefasst:

  • Eintritt: Kolben steht auf OT, Ventile öffnen und Kolben bewegt sich nach unten auf UT
  • Kompression: Einlassventile schließen, Kolben steigt von UT auf OT, um Luft zu verdichten, dabei wird Kraftstoff eingespritzt.
  • Expansion: Wenn der Kolben auf PMS steht, wird das Gemisch mit der Zündkerze zur Detonation gebracht und die Explosion drückt den Kolben zurück auf PMI
  • Flucht: Die Auslassventile öffnen und der Kolben steigt von PMI zu PMS, um die Abgase durch sie zu entfernen. Oben angekommen schließen die Ventile.

Wie Sie sehen können, werden alle Vor- und Verzögerungen der Ventile und der Zündung weggelassen, also hat es nichts mit dem zu tun, was ein Motor in der Praxis braucht, um zu funktionieren.

Der praktische Zyklus ist der tatsächliche Betrieb eines Motors

Worin wir die Unterschiede bemerken, ist es in den Zeiten, in denen die verschiedene Systemventile.

Diese Geschwindigkeiten werden durch die modifiziert aufgekohlte Gemisch und die Menge an verbranntem Gas, im Allgemeinen sehr gering, die im theoretischen Zyklus nur berücksichtigt werden «ideale Situationen» (etwas sehr ähnliches wie die Physik elementar)

Stattdessen sind diese Geschwindigkeiten proportional zur Drehzahl, etwas, das mit der Entwicklung der Technologie und auf der Suche nach Erfolg Kräfte so hoch wie möglich ist völlig obsolet geworden.

Ein weiteres Detail, das wir berücksichtigen müssen, ist, dass ein Gas, wenn es sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, mit verschiedenen wechselwirkt Widerstand oder Reibungskräfte die vor einer Geschwindigkeitsänderung eine Langsamkeit erzeugen, erzeugen a Druckverlust und eine weitere Reihe von Phänomenen, die im theoretischen Zyklus werden nicht berücksichtigt.

Auf diese Weise und abhängig von der Menge an aufgekohltem Gemisch, du bekommst die Motorleistung, erzeugen a größere Menge an angesaugtem Gas, mehr reaktionäre Masse und größte Aufgabe.


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  1.   David Arredondo sagte

    Hallo, mein Name ist David Arredondo, wie viele Grad Vorlauf öffnet das Ventil vorher?