4T:n käytännön ja teoreettisen syklin erot

Kun on kyse a nelitahtinen moottori, se yleensä selvennetään, jos kuvailet omaasi teoreettinen sykli tai sen käytännön sykli. Ero, joka on otettava huomioon, koska vaikka teoreettinen on yksinkertaistus sen toiminnan selittämiseksi, käytännöllinen lisää monia todellisuudessa esiintyviä fyysisiä tekijöitä.

Jos asetamme moottorin jakelu teoreettisen syklin kanssa se ei todennäköisesti toimisi. Siinä tapauksessa käynnistysvaikeuksien lisäksi sen suorituskyky olisi erittäin huono ja sen käyttäytyminen erittäin epävakaa.

4-tahtimoottorin käytännön sykli

Siksi käytännön sykli ottaa huomioon useita tekijöitä ja muuttaa hetkeä, jolloin moottorin komponentit toimivat. Nämä tekijät erottavat sen teoreettinen sykli Ne voidaan tiivistää seuraaviin kohtiin:

• Venttiilit eivät aukea ja sulkeudu kokonaan välittömästimutta ne vievät jonkin verran aikaa
• Seoksen palaminen ei myöskään ole välitöntä, mutta kestää muutaman millisekunnin, mikä on ratkaisevan tärkeää, jotta moottori toimii
• Kaasuilla on inertia, joten ne alkavat liikkua jonkin aikaa ja jatkavat liikkumista jonkin aikaa vaikutuksensa jälkeen

Tästä syystä venttiilien avautumis- ja sulkemishetki tai palamishetki ei ole teoreettisen syklin osoittama hetki. Katsotaan miten se todellisuudessa on nelitahtisen moottorin eri vaiheissa:

Pääsyvaihe käytännössä

Toisin kuin teoreettinen sykli, venttiilit imuventtiilit eivät avaudu, kun mäntä on Top Dead Centerissä (TDC). Kuten aiemmin totesimme, venttiilien avautuminen vie aikaa, joten jotta ne olisivat täysin auki, kun mäntä alkaa mennä alas, ne alkavat avautua, kun mäntä vielä nousee. Jos näin ei tehdä, kaikki mahdollinen ilma ei pääse sisään imuvaiheeseen ja moottori menettäisi tehonsa.

Sen jälkeen, mäntä liikkuu alas Bottom Dead Centeriin (PMI), jolloin teoreettinen sykli sanoo, että imuventtiilit ovat kiinni, mutta tämä ei pidä paikkaansa käytännössä. Ne eivät vielä sulkeudu, koska ilmassa on hitaus ja jatkaa sisääntuloa, vaikka mäntä alkaa nousta.

Lisäksi kun moottori pyörii suurilla kierrosluvuilla, ilma kuljettaa niin paljon nopeutta, että männän jo noustessa ylös tulee enemmän määrää kuin silloin, kun se oli laskeutumassa imemään sitä.

Puristusvaihe käytännössä

Imuventtiilit sulkeutuvat optimaalisesti johon ei pääse enää ilmaa (jossain männän nousussa). Siitä alkaa varsinainen pakkausvaihe, ja mäntä jatkaa nousuaan puristamaan ilmaa.

Tämä on hetki, jolloin tulee peliin injektio suoraruiskutusmoottoreissa. Ne suihkuttavat polttoainetta sylinteriin niin, että se sekoittuu ilman kanssa. Siksi, täältä emme enää sano ilmaa, ellei sekoita, joka jatkaa männän puristamista.

Epäsuorassa ruiskutusmoottoreissa imuaukon kautta tuleva ilma kuljettaa jo polttoainetta, joka on aiemmin ruiskutettu imusarja.

Aiheeseen liittyvä artikkeli:

Epäsuora ruiskutus ja suora ruiskutus

Polttovaihe käytännössä

Palaminen seoksesta syntyy kun mäntä vielä nousee. Eli ennen kuin se nousee Top Dead Centeriin (TDC). Näin on, koska seoksen palaminen vie aikaa ja siksi täysin hyödynnettävän räjähdyksen tuottaminen vie aikaa. Jos seos sytytetään TDC:ssä, mäntä menisi jo alas, kun kaasut laajenevat. Siksi niitä ei käytetä hyvin männän työntämiseen alas.

Tätä kutsutaan sytytysennakko y, mitä nopeammin moottori pyörii, sitä enemmän sinun on ennakoitava palamista sekoita. Muuten räjähdys saapuisi myöhemmin ja myöhemmin työntämään männän alas, mikä aiheuttaisi valtavan tehonmenetyksen. Tämän hoitaa elektroninen ruiskutusjärjestelmä nykyisistä autoista. Vanhoissa oli mekaaniset sytytysjärjestelmät, jotka toimivat tyhjiöllä, keskipakovoimalla.

Pakovaihe käytännössä

Pakoventtiilit avautuvat, kun mäntä vielä laskee. Varsinkin silloin, kun räjähdys on jo käytetty kunnolla eikä liike-energiaa enää mene hukkaan venttiilien avaamisesta. Täten, kun mäntä ohittaa BDC:n ja alkaa nousta, venttiilit ovat täysin auki päästämään pakokaasut ulos.

Mäntä jatkaa nousuaan TDC:hen kaasujen työntämiseksi ulos, mutta taas otetaan huomioon kaasujen inertia. Siksi, pakoventtiilit eivät ole suljettuina tuolloin, mutta ne pysyvät auki vähän kauemmin kun mäntä laskee.

Tässä on tärkeä yksityiskohta, joka tulee huomioida: tällä hetkellä pakovaihe ja imuvaihe ovat rinnakkain. Jos tarkastellaan ensimmäistä vaihetta (Käytännössä Imuvaihe), imuventtiilien avautuminen on odotettavissa, kun mäntä vielä nousee (Pakovaihe käytännössä). Joten on hetki, jolloin imu- ja pakoventtiilit ovat auki samanaikaisesti, hetki, jota kutsutaan venttiilin ylitys.

Jos pakokaasut eivät tule ulos imuventtiilien kautta, se johtuu siitä, että niillä on inertia tulla ulos pakoventtiilien kautta. Lisäksi sisään tuleva ilma tai seos auttaa palamishöyryjä poistumaan ja viemään niiden tilan.

Käytännön syklin etenemisasteet

Kuten näette, käytännön sykli on täynnä edistysaskeleita venttiilien avaamisessa tai sytytyksen suhteen. Sillä on jopa viive sulkeutumisessa hyödyntääkseen kaasujen suonen hitautta, jotta ne jatkavat tuloa (tai poistumista).

Kaikki Nämä edistysaskeleet mitataan ja säädellään pyörimisasteilla kampiakseli. Kaikki riippuu moottorista, mutta jokaiselle moottorin komponentille on yhteinen laatualue. Nämä ovat:

• El Sisäänpääsyn avausennakko (AAA): imuventtiilit avataan yleensä 10º ja 25º välillä ennen PMS:ää.
• El Sisäänpääsyn sulkeutumisviive (RCA): ne sulkeutuvat 20º ja 45º välillä PMI:n jälkeen päästääkseen sisään kaiken mahdollisen ilman, joka kulkee edelleen inertian läpi.
• El Pakokaasun aukon lisäys (AAE): Liioiteltua on pakoventtiilien avautuminen, jotka avautuvat 30º–60º ennen PMI:tä.
• El Pakokaasun sulkeutumisviive (RCE): ne sulkeutuvat 10º ja 20º välillä PMS:n jälkeen hyödyntääkseen lähtöhitautta ja lopettaakseen ilman- tai imuseoksen työntämisen.
• La polttoaineen syöttö Se tehdään välillä 7º–26º ennen TDC:tä (suoraruiskutusmoottoreissa). Mikä ei sinänsä ole edistystä, mutta mainitsemme sen, koska se on kalibroitu sytytysennakon perusteella.
• El Sytytyksen edistyminen (AE): Loogisesti sytytyksen eteneminen on jotain polttoaineen ruiskutuksen jälkeen. Bensiinissä kyse on kipinän edistämisestä sytytystulppa. Yksi tapa saavuttaa samanlainen vaikutus dieselmoottoreissa on lisätä puristussuhdetta. Koska dieselpolttoaine syttyy polttokammion paineen ja lämmön vaikutuksesta, lisääntyvä puristus edistää seoksen syttymistä.

Käytännön sykli säädettävässä imumoottoreissa

Säädettävät venttiiliajoitusmoottorit ovat pystyy muuttamaan laajasti venttiilien avautumis- ja sulkeutumishetkeä. Tällä tavalla ne voivat paremmin mukautua moottorin kierrosnopeuksien ja ilmakehän olosuhteiden asettamiin tarpeisiin.

Kun moottori pyörii nopeudella 1.000 6.000 rpm, se ei tarvitse samaa imuventtiilin aukkoa kuin XNUMX XNUMX rpm. Siksi, kun vallankumoukset nousevat voi muuttaa moottorin ajoitusta niin, että pysyä auki pidempään.

Näet monissa paikoissa selittävän tämän sanomalla, että se "pitää venttiilit auki pidempään", mutta tämä on helppo ymmärtää väärin. Moottori pyörii paljon suuremmalla nopeudella, joten venttiilien avautumisaika voi olla vieläkin lyhyempi, vaikka ajoitusta muutetaan. Itse asiassa tarkempi tapa ilmaista se on se venttiilit pysyvät auki enemmän kampiakselin kiertoasteita. Mikä ei ole sama asia kuin pysyä auki pidempään.

Jos haluat tietää lisää tämän tyyppisistä moottoreista, suosittelemme artikkelia Muuttujajakauma: mikä se on ja mikä sen tehtävä on.

Nelitahtimoottoreiden teoreettinen sykli

Muistellaanpa lyhyesti, millainen näiden moottoreiden teoreettinen sykli on, niin että ero käytännön sykliin on selvä. Muistakaamme, että se on teoreettinen yksinkertaistus, joka yrittää selittää moottorin toimintaa. Joten sitä käytetään yleensä vain didaktisiin tarkoituksiin, jotka luovat perustan, jotta myöhemmin ymmärrettäisiin käytännön kiertokulku hyvin. Teoreettisen syklin vaiheet yhteenvetona ovat:

• pääsy: Mäntä on TDC:ssä, venttiilit auki ja mäntä liikkuu alas BDC:hen
• puristus: imuventtiilit sulkeutuvat, mäntä nousee BDC:stä TDC:hen puristamaan ilmaa, polttoainetta ruiskutetaan prosessissa.
• laajeneminen: kun mäntä on PMS:ssä, seos räjäytetään sytytystulpalla ja räjähdys työntää männän takaisin PMI:hen
• Paeta: pakoventtiilit avautuvat ja mäntä nousee PMI:stä PMS:ään poistaakseen pakokaasut niiden kautta. Kun se saavuttaa yläosan, venttiilit sulkeutuvat.

Kuten näette, kaikki venttiilien ja sytytyksen edistykset ja viiveet on jätetty pois, joten sillä ei ole mitään tekemistä sen kanssa, mitä moottori tarvitsee käytännössä.

Siinä, mitä me huomaamme, erot ovat aikoina eri järjestelmäventtiilit.

Näitä nopeuksia muutetaan hiiltynyt seos ja poltetun kaasun määrä, yleensä hyvin alhainen, jotka teoreettisessa syklissä otetaan vain huomioon «ihanteellisia tilanteita» (jotain hyvin samanlaista kuin Fysiikka perus)

Sen sijaan nämä nopeudet ovat verrannollinen pyörimisnopeuteen, jotain, että teknologian kehityksen ja etsivät saavuttaa tehot mahdollisimman korkealle on vanhentunut täysin.

Toinen yksityiskohta, joka meidän on otettava huomioon, on se, että kun kaasu liikkuu suurella nopeudella, se on vuorovaikutuksessa erilaisten kanssa vastus- tai kitkavoimat jotka synnyttävät hitautta ennen nopeuden muutosta, synnyttäen a painehäviö ja toinen sarja ilmiöitä, jotka teoreettisessa syklissä ei oteta huomioon.

Tällä tavalla ja riippuen hiiltyneen seoksen määrästä, saat moottorin teho, tuottaa a suurempi määrä imettyä kaasua, taantumuksellisempi massa ja suurin työ.