Όταν πρόκειται για τη λειτουργία του α τετράχρονος κινητήρας, συνήθως διευκρινίζεται αν περιγράφετε το δικό σας θεωρητικό κύκλο ή τον πρακτικό του κύκλο. Μια διαφορά που πρέπει να ληφθεί υπόψη γιατί, ενώ η θεωρητική είναι μια απλοποίηση για να εξηγήσει τη λειτουργία της, η πρακτική προσθέτει πολλούς περισσότερους φυσικούς παράγοντες που συμβαίνουν στην πραγματικότητα.
Αν ρυθμίσουμε το διανομή ενός κινητήρα με τον θεωρητικό κύκλο, πιθανότατα δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει. Σε αυτή την περίπτωση, εκτός από τις δυσκολίες εκκίνησης, η απόδοσή του θα ήταν πολύ κακή και η συμπεριφορά του πολύ ασταθής.
Πρακτικός κύκλος τετράχρονου κινητήρα
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρακτικός κύκλος λαμβάνει υπόψη αρκετούς παράγοντες και τροποποιεί τη στιγμή κατά την οποία δρουν τα εξαρτήματα του κινητήρα. Αυτοί οι παράγοντες που το διαφοροποιούν από θεωρητικό κύκλο Μπορούν να συνοψιστούν στα ακόλουθα σημεία:
- Οι βαλβίδες δεν ανοίγουν και κλείνουν εντελώς αμέσωςαλλά χρειάζονται συγκεκριμένο χρόνο
- Ούτε η καύση του μείγματος είναι άμεση, αλλά χρειάζονται μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου κρίσιμα για να συμβεί η λειτουργία του κινητήρα
- Τα αέρια έχουν αδράνεια, έτσι χρειάζονται χρόνο για να αρχίσουν να κινούνται και συνεχίζουν να κινούνται για κάποιο χρονικό διάστημα αφού ενεργήσουν πάνω τους
Για το λόγο αυτό, η στιγμή που οι βαλβίδες ανοίγουν και κλείνουν ή η στιγμή της καύσης δεν είναι αυτή που υποδεικνύεται από τον θεωρητικό κύκλο. Θα δούμε πώς είναι στην πραγματικότητα στις διάφορες φάσεις του τετράχρονου κινητήρα:
Φάση εισαγωγής στην πράξη
Σε αντίθεση με τον θεωρητικό κύκλο, τις βαλβίδες Οι βαλβίδες εισαγωγής δεν ανοίγουν όταν το έμβολο βρίσκεται στο Top Dead Center (TDC). Όπως είπαμε και προηγουμένως, οι βαλβίδες χρειάζονται χρόνο για να ανοίξουν, οπότε για να είναι πλήρως ανοιχτές όταν το έμβολο αρχίσει να κατεβαίνει, αρχίζουν να ανοίγουν όταν το έμβολο εξακολουθεί να ανεβαίνει. Αν δεν γινόταν αυτό, δεν θα έμπαινε όλος ο πιθανός αέρας στη φάση εισαγωγής και ο κινητήρας θα έχανε την ικανότητα.
Μετά από αυτό, το έμβολο μετακινείται προς τα κάτω στο νεκρό κέντρο (PMI), οπότε ο θεωρητικός κύκλος λέει ότι οι βαλβίδες εισαγωγής είναι κλειστές, αλλά αυτό δεν ισχύει στην πράξη. Δεν κλείνουν ακόμα γιατί ο αέρας φέρει αδράνεια και συνεχίζει να μπαίνει ακόμα και όταν το έμβολο αρχίζει να ανεβαίνει.
Επιπλέον, όταν ο κινητήρας περιστρέφεται σε υψηλές στροφές, ο αέρας έχει τόση ταχύτητα που μπαίνει περισσότερη ποσότητα όταν το έμβολο ήδη ανεβαίνει, παρά όταν κατέβαινε για να το ρουφήξει.
Φάση συμπίεσης στην πράξη
Οι βαλβίδες εισαγωγής κλείνουν στον βέλτιστο χρόνο στο οποίο δεν μπαίνει άλλος αέρας (σε κάποιο σημείο στην ανάβαση του εμβόλου). Από εκεί αρχίζει η σωστή φάση συμπίεσης και το πιστόνι συνεχίζει να ανεβαίνει να συμπιέσει τον αέρα.
Αυτή είναι η στιγμή που μπαίνει στο παιχνίδι έγχυση σε κινητήρες άμεσου ψεκασμού. Ψεκάζουν το καύσιμο στον κύλινδρο έτσι ώστε να αναμιγνύεται με τον αέρα. Να γιατί, από εδώ δεν λέμε πλέον αέρα, αν όχι ανακατεύουμε, το οποίο συνεχίζει να συμπιέζεται από το έμβολο.
Σε κινητήρες έμμεσου ψεκασμού, ο αέρας που εισέρχεται μέσω της εισαγωγής μεταφέρει ήδη το καύσιμο, το οποίο έχει προηγουμένως εγχυθεί στο πολλαπλή εισαγωγής.
Φάση καύσης στην πράξη
Η καύση του μείγματος παράγεται όταν το έμβολο ανεβαίνει ακόμα. Δηλαδή, πριν ανέβει στο Top Dead Center (TDC). Αυτό είναι έτσι, γιατί το μείγμα θέλει χρόνο να καεί και επομένως χρειάζεται χρόνος για να παραχθεί μια πλήρως εκμεταλλεύσιμη έκρηξη. Εάν το μείγμα αναφλεγόταν στο TDC, το έμβολο θα κατέβαινε ήδη όταν διαστέλλονται τα αέρια. Επομένως, δεν θα χρησιμοποιηθούν καλά για να πιέσουν το έμβολο προς τα κάτω.
Αυτό ονομάζεται προώθηση ανάφλεξης y, όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο κινητήρας, τόσο περισσότερο πρέπει να προβλέψετε την καύση μείγμα. Διαφορετικά, η έκρηξη θα ερχόταν αργότερα και αργότερα για να σπρώξει το έμβολο προς τα κάτω, κάτι που θα προκαλούσε τεράστια απώλεια απόδοσης. Αυτό το χειρίζεται ηλεκτρονικό σύστημα έγχυσης των σημερινών αυτοκινήτων. Τα παλιά είχαν μηχανικά συστήματα προώθησης ανάφλεξης που λειτουργούσαν υπό κενό, με φυγόκεντρο δύναμη.
Φάση διαφυγής στην πράξη
Οι βαλβίδες εξαγωγής ανοίγουν όταν το έμβολο εξακολουθεί να κατεβαίνει. Συγκεκριμένα όταν η έκρηξη έχει ήδη χρησιμοποιηθεί σωστά και η κινητική ενέργεια δεν πρόκειται πλέον να χαθεί ανοίγοντας τις βαλβίδες. Ετσι, όταν το έμβολο περάσει το BDC και αρχίσει να ανεβαίνει, οι βαλβίδες είναι πλήρως ανοιχτές για να βγουν τα καυσαέρια.
Το έμβολο συνεχίζει να ανεβαίνει στο TDC να ωθήσει τα αέρια προς τα έξω, αλλά και πάλι λαμβάνεται υπόψη η αδράνεια των αερίων. Να γιατί, βαλβίδες εξαγωγής δεν είναι κλειστά εκείνη την ώρα, αλλά μένουν ανοιχτά για λίγο ακόμα ενώ το έμβολο κατεβαίνει.
Εδώ είναι μια σημαντική λεπτομέρεια που πρέπει να σημειωθεί: αυτή τη στιγμή η φάση της εξάτμισης και η φάση εισαγωγής συνυπάρχουν. Εάν κοιτάξετε την πρώτη φάση (Φάση εισαγωγής στην πράξη), αναμένεται το άνοιγμα των βαλβίδων εισαγωγής όταν το έμβολο εξακολουθεί να ανεβαίνει (φάση εξαγωγής στην πράξη). Υπάρχει λοιπόν μια στιγμή που οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ανοιχτές ταυτόχρονα, μια στιγμή που ονομάζεται διασταύρωση βαλβίδας.
Εάν τα καυσαέρια δεν εξέρχονται από τις βαλβίδες εισαγωγής, είναι επειδή φέρουν αδράνεια για να βγουν από τις βαλβίδες εξαγωγής. Επιπλέον, ο αέρας ή το μείγμα που εισέρχεται βοηθά τους αναθυμιάσεις της καύσης να διαφύγουν καταλαμβάνοντας το χώρο τους.
Οι βαθμοί προόδου του πρακτικού κύκλου
Όπως μπορείτε να δείτε, ο πρακτικός κύκλος είναι γεμάτος προόδους στο άνοιγμα των βαλβίδων ή στην ανάφλεξη. Έχει ακόμη και καθυστέρηση στο κλείσιμο για να εκμεταλλευτεί τη φλέβα των αερίων με αδράνεια ώστε να συνεχίσουν να μπαίνουν (ή να βγαίνουν).
Όλα Αυτές οι προόδους μετρώνται και ρυθμίζονται στους βαθμούς περιστροφής που γίνονται από το στροφαλοφόρος άξων. Όλα εξαρτώνται από τον κινητήρα, αλλά υπάρχει ένα κοινό εύρος ποιότητας για κάθε εξάρτημα κινητήρα. Αυτά είναι:
- El Προκαταβολή ανοίγματος εισόδου (AAA): το άνοιγμα των βαλβίδων εισαγωγής γίνεται συνήθως μεταξύ 10º και 25º πριν από το PMS.
- El Καθυστέρηση κλεισίματος εισόδου (RCA): κλείνουν μεταξύ 20º και 45º μετά το PMI, για να μπει όλος ο πιθανός αέρας που συνεχίζει να περνά μέσα από την αδράνεια.
- El Προώθηση διαφράγματος εξάτμισης (AAE): πιο υπερβολική είναι η προώθηση ανοίγματος των βαλβίδων εξαγωγής που ανοίγουν μεταξύ 30º και 60º πριν από το PMI.
- El Καθυστέρηση κλεισίματος καυσαερίων (RCE): κλείνουν μεταξύ 10º και 20º μετά το PMS για να εκμεταλλευτούν την αδράνεια εξόδου τους και να ολοκληρώσουν την ώθηση του αέρα ή του μείγματος εισαγωγής.
- La έγχυση καυσίμου Γίνεται μεταξύ 7º και 26º πριν από το TDC (σε κινητήρες άμεσου ψεκασμού). Το οποίο δεν είναι αβάνς από μόνο του, αλλά το αναφέρουμε γιατί είναι βαθμονομημένο με βάση την προώθηση ανάφλεξης.
- El Προώθηση ανάφλεξης (ΑΕ): Λογικά η προώθηση ανάφλεξης είναι κάτι μετά τον ψεκασμό καυσίμου. Στη βενζίνη πρόκειται για την προώθηση του σπινθήρα του μπουζί. Ένας τρόπος για να επιτευχθεί παρόμοιο αποτέλεσμα στους κινητήρες ντίζελ είναι η αύξηση της σχέσης συμπίεσης. Καθώς το καύσιμο ντίζελ αναφλέγεται από την πίεση και τη θερμότητα του θαλάμου καύσης, η αυξανόμενη συμπίεση προωθεί την ανάφλεξη του μείγματος.
Ο πρακτικός κύκλος σε κινητήρες μεταβλητής εισαγωγής
Οι κινητήρες μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων είναι ικανό να τροποποιήσει ευρέως τη στιγμή ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων. Με αυτόν τον τρόπο μπορούν να προσαρμοστούν καλύτερα στις ανάγκες που επιβάλλουν οι στροφές του κινητήρα και οι ατμοσφαιρικές συνθήκες.
Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται στις 1.000 σ.α.λ. δεν χρειάζεται το ίδιο άνοιγμα βαλβίδας εισαγωγής όπως στις 6.000 σ.α.λ. Να γιατί, όταν οι επαναστάσεις ανεβαίνουν μπορεί να τροποποιήσει το χρονισμό του κινητήρα έτσι ώστε μείνε ανοιχτός περισσότερο.
Θα δείτε πολλά μέρη να το εξηγούν λέγοντας ότι "διατηρεί τις βαλβίδες ανοιχτές περισσότερο", ωστόσο είναι εύκολο να το παρεξηγήσετε αυτό. Ο κινητήρας περιστρέφεται πολύ πιο γρήγορα, επομένως ο χρόνος ανοίγματος της βαλβίδας μπορεί να είναι ακόμη μικρότερος ακόμα και αν αλλάξει ο χρονισμός. Στην πραγματικότητα, ένας πιο ακριβής τρόπος έκφρασης είναι αυτός Οι βαλβίδες παραμένουν ανοιχτές περισσότερους βαθμούς περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα. Κάτι που δεν είναι το ίδιο με το να μένεις ανοιχτό περισσότερο.
Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα για αυτόν τον τύπο κινητήρων, σας προτείνουμε το άρθρο Μεταβλητή κατανομή: τι είναι και ποια είναι η λειτουργία της.
Ο θεωρητικός κύκλος των τετράχρονων κινητήρων
Ας θυμηθούμε εν συντομία πώς είναι ο θεωρητικός κύκλος αυτών των κινητήρων, ώστε να είναι ξεκάθαρη η διαφορά με τον πρακτικό κύκλο. Ας θυμηθούμε ότι είναι μια θεωρητική απλοποίηση που προσπαθεί να εξηγήσει τη λειτουργία του κινητήρα. Έτσι συνήθως χρησιμοποιείται μόνο για διδακτικούς σκοπούς που θέτουν τα θεμέλια, για να κατανοήσουμε αργότερα καλά τον πρακτικό κύκλο. Οι φάσεις του θεωρητικού κύκλου που συνοψίζονται είναι:
- Εισαγωγή: Το έμβολο είναι στο TDC, οι βαλβίδες ανοίγουν και το έμβολο κινείται προς τα κάτω στο BDC
- Συμπίεση: οι βαλβίδες εισαγωγής κλείνουν, το έμβολο ανεβαίνει από το BDC στο TDC για να συμπιέσει τον αέρα, το καύσιμο εγχέεται κατά τη διαδικασία.
- Επέκταση: όταν το έμβολο είναι στο PMS, το μείγμα πυροδοτείται με το μπουζί και η έκρηξη σπρώχνει το έμβολο πίσω στο PMI
- Διαφυγή: οι βαλβίδες εξαγωγής ανοίγουν και το έμβολο ανεβαίνει από το PMI στο PMS για να αφαιρέσει τα καυσαέρια μέσω αυτών. Όταν φτάσει στην κορυφή, οι βαλβίδες κλείνουν.
Όπως καταλαβαίνετε, όλες οι προόδους και οι καθυστερήσεις των βαλβίδων και της ανάφλεξης παραμένουν εκτός, οπότε δεν έχει καμία σχέση με το τι χρειάζεται ένας κινητήρας για να λειτουργήσει στην πράξη.
Σε αυτό που παρατηρούμε τις διαφορές, είναι στους χρόνους που το διαφορετικές βαλβίδες συστήματος.
Αυτές οι ταχύτητες τροποποιούνται από το ενανθρακωμένο μείγμα και την ποσότητα του αερίου που καίγεται, γενικά πολύ χαμηλά, τα οποία στον θεωρητικό κύκλο θεωρούνται μόνο «ιδανικές καταστάσεις» (κάτι πολύ παρόμοιο με το Φυσική στοιχειώδης)
Αντίθετα, αυτές οι ταχύτητες είναι ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής, κάτι που με την εξέλιξη της τεχνολογίας και σε αναζήτηση να το πετύχουμε εξουσίες όσο το δυνατόν υψηλότερες έχει καταστεί εντελώς ξεπερασμένο.
Μια άλλη λεπτομέρεια που πρέπει να λάβουμε υπόψη μας είναι ότι όταν ένα αέριο κινείται με μεγάλη ταχύτητα, αλληλεπιδρά με διάφορα δυνάμεις αντίστασης ή τριβής που δημιουργούν μια βραδύτητα πριν από μια αλλαγή ταχύτητας, δημιουργώντας α απώλεια πίεσης και μια άλλη σειρά φαινομένων που στον θεωρητικό κύκλο δεν λαμβάνονται υπόψη.
Με αυτόν τον τρόπο, και ανάλογα με την ποσότητα του ενανθρακωμένου μείγματος, παίρνετε το ισχύς κινητήρα, δημιουργώντας α μεγαλύτερη ποσότητα αναρροφούμενου αερίου, πιο αντιδραστική μάζα και μεγαλύτερη δουλειά.
Γεια σας, με λένε David Arredondo, πόσους βαθμούς προόδου θα ανοίξει η βαλβίδα πριν;