Kalbant apie a operaciją keturtaktis variklis, paprastai paaiškinama, jei aprašote savo teorinis ciklas arba jo praktinis ciklas. Skirtumas, į kurį reikia atsižvelgti, nes nors teorinis yra supaprastinimas, paaiškinantis jo veikimą, o praktinis prideda daug daugiau fizinių veiksnių, atsirandančių realybėje.
Jei nustatysime variklio paskirstymas su teoriniu ciklu jis greičiausiai negalėjo veikti. Tokiu atveju, be paleidimo sunkumų, jo veikimas būtų labai prastas ir elgesys labai nestabilus.
Praktinis 4 taktų variklio ciklas
Štai kodėl praktinis ciklas atsižvelgiama į keletą veiksnių ir pakeičia variklio komponentų veikimo momentą. Šie veiksniai jį skiria nuo teorinis ciklas Juos galima apibendrinti šiuose punktuose:
- Vožtuvai neatsidaro ir visiškai neužsidaro iš kartobet jie užtrunka tam tikrą laiką
- Mišinys taip pat neuždega iš karto, tačiau reikia kelių milisekundžių, būtinų, kad variklis veiktų
- Dujos turi inerciją, todėl jiems reikia laiko, kol jie pradeda judėti, ir dar kurį laiką juda po to, kai juos veikia
Dėl šios priežasties vožtuvų atsidarymo ir užsidarymo momentas arba degimo momentas nėra tas, kurį nurodo teorinis ciklas. Pamatysime kaip iš tikrųjų yra skirtingose keturtakčio variklio fazėse:
Priėmimo etapas praktikoje
Priešingai nei teorinis ciklas, vožtuvai įsiurbimo vožtuvai neatsidaro, kai stūmoklis yra viršutiniame negyvos centre (TDC). Kaip minėjome anksčiau, vožtuvams atsidaryti reikia laiko, todėl norint, kad jie visiškai atsidarytų, kai stūmoklis pradeda kristi žemyn, jie pradeda atsidaryti, kai stūmoklis vis dar kyla. Jei tai nebūtų padaryta, į įsiurbimo fazę nepatektų visas įmanomas oras ir variklis prarastų savo galią.
Po to stūmoklis juda žemyn į Bottom Dead Center (PMI), šiuo metu teorinis ciklas sako, kad įsiurbimo vožtuvai yra uždaryti, tačiau praktikoje tai netiesa. Jie dar neužsidaro, nes oras neša inerciją ir toliau patenka net tada, kai stūmoklis pradeda kilti.
Be to, kai variklis sukasi dideliais apsisukimais, oras neša tokį greitį, kad stūmokliui jau kylant į viršų patenka daugiau jo, nei leidžiantis žemyn jo siurbti.
Suspaudimo fazė praktikoje
Įsiurbimo vožtuvai užsidaro optimaliu laiku į kurį daugiau oro nepatenka (tam tikru stūmoklio pakilimo tašku). Nuo tada prasideda tikroji suspaudimo fazė ir stūmoklis vis kyla aukštyn suspausti orą.
Tai momentas, kai įsijungia injekcija tiesioginio įpurškimo varikliuose. Jie purškia kurą į cilindrą, kad jis susimaišytų su oru. Štai kodėl, iš čia jau nesakome oro, jei ne maišyti, kurį ir toliau spaudžia stūmoklis.
Netiesioginio įpurškimo varikliuose oras, patenkantis per įleidimo angą, jau neša kurą, kuris anksčiau buvo įpurkštas į įsiurbimo kolektorius.
Degimo fazė praktikoje
Degimas susidaro mišinio kai stūmoklis vis dar kyla aukštyn. Tai yra, kol jis nepakyla į Top Dead Center (TDC). Tai taip, nes mišiniui pridegti reikia laiko ir todėl reikia laiko sukurti visiškai išnaudojamam sprogimui. Jei mišinys būtų uždegtas esant TDC, stūmoklis jau nusileistų, kai dujos išsiplės. Todėl jie nebūtų tinkamai naudojami stūmokliui stumti žemyn.
Tai vadinama uždegimo paankstinimas y, kuo greičiau sukasi variklis, tuo labiau reikia numatyti degimą sumaišyti. Priešingu atveju sprogimas įvyktų vėliau ir vėliau, kad nustumtų stūmoklį žemyn, o tai sukeltų didelį efektyvumo praradimą. Tai tvarko elektroninė įpurškimo sistema dabartinių automobilių. Senieji turėjo mechanines uždegimo pažangos sistemas, kurios veikė vakuumu, išcentrine jėga.
Pabėgimo fazė praktikoje
Išmetimo vožtuvai atsidaro, kai stūmoklis vis dar leidžiasi žemyn. Tiksliau, kai sprogimas jau buvo tinkamai panaudotas ir atidarius vožtuvus kinetinė energija nebebus prarasta. Taigi, kai stūmoklis praeina BDC ir pradeda kilti, vožtuvai yra visiškai atidaryti išleisti išmetamąsias dujas.
Stūmoklis toliau kyla į TDC išstumti dujas, bet vėlgi atsižvelgiama į dujų inerciją. Štai kodėl, išmetimo vožtuvai tuo metu nėra uždarytos, bet jie lieka atidaryti šiek tiek ilgiau kol stūmoklis nusileidžia.
Čia yra svarbi detalė, į kurią reikėtų atkreipti dėmesį: šiuo metu išmetimo fazė ir įsiurbimo fazė egzistuoja kartu. Jei pažvelgsite į pirmąją fazę (įsiurbimo fazė praktiškai), įsiurbimo vožtuvai atsidarys, kai stūmoklis vis dar kyla (išmetimo fazė praktiškai). Taigi yra momentas, kai įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai yra atidaryti tuo pačiu metu, momentas, kuris vadinamas vožtuvo kirtimas.
Jei išmetamosios dujos neišeina pro įsiurbimo vožtuvus, taip yra todėl, kad jos turi inerciją išeiti pro išmetimo vožtuvus. Be to, patekęs oras ar mišinys padeda degimo dūmams pasišalinti, užimdami jų erdvę.
Praktinio ciklo pažangos laipsniai
Kaip matote, praktinis ciklas yra kupinas vožtuvų atidarymo ar uždegimo pažangos. Jis netgi vėluoja užsidaryti, kad išnaudotų dujų inerciją, kad jos toliau patektų (arba išeitų).
Visi Šie pažanga matuojami ir reguliuojami sukimosi laipsniais, kuriuos padaro alkūninis velenas. Viskas priklauso nuo variklio, tačiau kiekvienam variklio komponentui yra bendras klasės. Šitie yra:
- El Priėmimo atidarymo išankstinis mokestis (AAA): įsiurbimo vožtuvai paprastai atidaromi nuo 10º iki 25º prieš PMS.
- El Priėmimo uždarymo vėlavimas (RCA): jie užsidaro tarp 20º ir 45º po PMI, kad įleistų visą įmanomą orą, kuris ir toliau praeina per inerciją.
- El Išmetimo angos padidinimas (AAE): labiau perdėtas yra išmetimo vožtuvų, kurie atsidaro nuo 30º iki 60º prieš PMI, atidarymas.
- El Išmetimo uždarymo delsa (RCE): jie užsidaro nuo 10º iki 20º po PMS, kad pasinaudotų išėjimo inercija ir baigtų stumti oro arba įsiurbimo mišinį.
- La kuro įpurškimas Tai daroma nuo 7° iki 26° prieš TDC (tiesioginio įpurškimo varikliuose). Tai nėra pažanga per se, bet mes tai minime, nes ji kalibruojama pagal uždegimo pažangą.
- El Uždegimo pažanga (AE): Logiškai mąstant, uždegimo greitis yra kažkas po degalų įpurškimo. Benzino atveju kalbama apie kibirkšties pažangą uždegimo žvakė. Vienas iš būdų pasiekti panašų efektą dyzeliniuose varikliuose – padidinti suspaudimo laipsnį. Kadangi dyzelinas užsidega dėl degimo kameros slėgio ir šilumos, didėjantis suspaudimas skatina mišinio užsidegimą.
Praktinis ciklas kintamo įsiurbimo varikliuose
Kintamo vožtuvo laiko varikliai yra gali plačiai keisti vožtuvų atidarymo ir uždarymo momentus. Tokiu būdu jie gali geriau prisitaikyti prie poreikių, kuriuos kelia variklio sūkiai ir atmosferos sąlygos.
Kai variklis sukasi 1.000 6.000 aps./min., jam nereikia atidaryti tokio pat įsiurbimo vožtuvo, kaip esant XNUMX XNUMX aps./min. Štai kodėl, kai kyla revoliucijos gali pakeisti variklio veikimo laiką taip, kad likti atviras ilgiau.
Pamatysite, kad daugelyje vietų tai paaiškinama sakydama, kad „vožtuvai ilgiau laikomi atviri“, tačiau lengva tai suprasti neteisingai. Variklis sukasi daug greičiau, todėl vožtuvo atsidarymo laikas gali būti dar trumpesnis net ir pakeitus laiką. Tiesą sakant, tikslesnis būdas tai išreikšti yra toks vožtuvai lieka atviri daugiau alkūninio veleno sukimosi laipsnių. Tai nėra tas pats, kas ilgiau likti atviram.
Jei norite sužinoti daugiau apie šio tipo variklius, rekomenduojame šį straipsnį Kintamasis skirstinys: kas tai yra ir kokia jo funkcija.
Keturių taktų variklių teorinis ciklas
Trumpai prisiminkime, koks yra šių variklių teorinis ciklas, kad skirtumas nuo praktinio ciklo būtų aiškus. Prisiminkime, kad tai teorinis supaprastinimas, kuriuo bandoma paaiškinti variklio veikimą. Taigi jis dažniausiai naudojamas tik didaktiniais tikslais, kurie padeda pagrindą, kad vėliau gerai suprastų praktinį ciklą. Apibendrinami teorinio ciklo etapai:
- Priėmimas: Stūmoklis yra TDC, vožtuvai atsidaro ir stūmoklis juda žemyn į BDC
- Suspaudimas: įsiurbimo vožtuvai užsidaro, stūmoklis pakyla iš BDC į TDC, kad suspaustų orą, proceso metu įpurškiamas kuras.
- Plėtra: kai stūmoklis yra PMS, mišinys detonuojamas uždegimo žvake ir sprogimas stumia stūmoklį atgal į PMI
- Pabegti: atsidaro išmetimo vožtuvai ir stūmoklis pakyla nuo PMI iki PMS, kad per juos pašalintų išmetamąsias dujas. Kai jis pasiekia viršų, vožtuvai užsidaro.
Kaip matote, visi vožtuvų ir uždegimo pažangos ir vėlavimai yra palikti nuošalyje, todėl tai neturi nieko bendra su tuo, ko variklis turi veikti praktiškai.
Tai, ką mes pastebime, skirtumai yra laikomi skirtingų sistemų vožtuvai.
Šiuos greičius keičia karbonizuoto mišinio ir sudegintų dujų kiekio, paprastai labai žemas, kurios teoriniame cikle yra tik svarstomos «idealios situacijos» (kažkas labai panašaus į Fizika elementarus)
Vietoj to, šie greičiai yra proporcingas sukimosi greičiui, kažkas, kas su technologijų evoliucija ir ieškant pasiekti kuo didesnes galias tapo visiškai pasenusi.
Dar viena smulkmena, į kurią turime atsižvelgti, yra ta, kad kai dujos juda dideliu greičiu, jos sąveikauja su įvairiais pasipriešinimo arba trinties jėgos kurios sukuria lėtumą prieš keičiant greitį ir sukuria a slėgio praradimas ir dar viena reiškinių serija, kuri teoriniame cikle neatsižvelgiama.
Tokiu būdu ir priklausomai nuo karbonizuoto mišinio kiekio, jūs gaunate variklio galia, generuoja a didesnis įsiurbtų dujų kiekis, reakcingesnė masė ir didžiausias darbas.
Sveiki, mano vardas Davidas Arredondo, prieš kiek laipsnių į priekį atsidarys vožtuvas?