Verschillen tussen praktische en theoretische cyclus van een 4T

Als het gaat om de werking van een Vier-takt motor, wordt het meestal verduidelijkt als u uw theoretische cyclus of zijn praktische cyclus. Een verschil waarmee rekening moet worden gehouden, want terwijl de theoretische een vereenvoudiging is om de werking ervan uit te leggen, voegt de praktische veel meer fysieke factoren toe die in de werkelijkheid voorkomen.

Als we de distributie van een motor met de theoretische cyclus zou het hoogstwaarschijnlijk niet kunnen werken. In het geval dat dit wordt gedaan, zijn er behalve opstartproblemen ook zeer slechte prestaties en zeer onstabiel gedrag.

Praktische cyclus van de 4-taktmotor

Dat is waarom het praktische cyclus houdt rekening met verschillende factoren en wijzigt het moment waarop de motorcomponenten inwerken. Deze factoren die het onderscheiden van theoretische cyclus Ze zijn samen te vatten in de volgende punten:

• Kleppen openen en sluiten niet direct volledigmaar ze nemen een bepaalde tijd in beslag
• De verbranding van het mengsel is ook niet onmiddellijk, maar het duurt enkele milliseconden die cruciaal zijn om de motor te laten werken
• Gassen hebben traagheid, dus ze nemen de tijd om te gaan bewegen en blijven nog een tijdje bewegen nadat ze erop hebben gehandeld

Om deze reden is het moment waarop de kleppen openen en sluiten of het moment van verbranding niet het moment dat wordt aangegeven door de theoretische cyclus. We zullen zien hoe het er eigenlijk aan toe gaat in de verschillende fasen van de viertaktmotor:

Toelatingsfase in de praktijk

In tegenstelling tot de theoretische cyclus, de kleppen inlaatkleppen gaan niet open wanneer de zuiger zich in het bovenste dode punt (BDP) bevindt. Zoals we eerder zeiden, hebben de kleppen tijd nodig om te openen, dus om ze volledig te openen wanneer de zuiger begint te zakken, ze beginnen te openen wanneer de zuiger nog stijgt. Als dit niet zou gebeuren, zou niet alle mogelijke lucht in de inlaatfase komen en zou de motor capaciteit verliezen.

Daarna, de zuiger beweegt naar beneden naar het onderste dode punt (PMI), op welk punt de theoretische cyclus zegt dat de inlaatkleppen gesloten zijn, maar dit is in de praktijk niet waar. Ze sluiten nog niet omdat de lucht traagheid draagt en blijft binnenkomen, zelfs wanneer de zuiger begint te stijgen.

Bovendien, wanneer de motor met hoge toeren draait, draagt ​​de lucht zoveel snelheid dat er meer hoeveelheid binnenkomt wanneer de zuiger al omhoog gaat, dan wanneer hij naar beneden ging om hem aan te zuigen.

Compressiefase in de praktijk

Inlaatkleppen sluiten op het optimale moment waarin geen lucht meer binnenkomt (op een bepaald punt in de opstijging van de zuiger). Vanaf daar begint de eigenlijke compressiefase, en de zuiger blijft omhoog gaan om de lucht te comprimeren.

Dit is het moment waarop komt in het spel inyección bij motoren met directe injectie. Ze spuiten de brandstof in de cilinder zodat deze zich vermengt met de lucht. Dat is waarom, vanaf hier zeggen we niet langer lucht, zo niet mix, die nog steeds wordt samengedrukt door de zuiger.

Bij motoren met indirecte injectie draagt ​​de lucht die via de inlaat binnenkomt al de brandstof, die eerder in de is geïnjecteerd verzamelaar de admisión.

Gerelateerd artikel:

Indirecte injectie en directe injectie

Verbrandingsfase in de praktijk

de verbranding van het mengsel wordt geproduceerd als de zuiger nog omhoog gaat. Dat wil zeggen, voordat het stijgt naar Top Dead Center (TDC). Dit is zo, omdat het mengsel tijd nodig heeft om te verbranden en daarom kost het tijd om een ​​volledig exploiteerbare explosie te produceren. Als het mengsel bij BDP zou worden ontstoken, zou de zuiger al naar beneden gaan als de gassen uitzetten. Daarom zouden ze niet goed worden gebruikt om de zuiger naar beneden te duwen.

Dit heet ontstekingsvervroeging y, hoe sneller de motor draait, hoe meer je moet anticiperen op verbranding mengen. Anders zou de explosie later en later komen om de zuiger naar beneden te duwen, wat een enorm verlies aan efficiëntie zou veroorzaken. Dit wordt afgehandeld door elektronisch injectiesysteem: van huidige auto's. De oude hadden mechanische ontstekingsvervroegingssystemen die werkten door vacuüm, door middelpuntvliedende kracht.

Ontsnappingsfase in de praktijk

De uitlaatkleppen gaan open als de zuiger nog naar beneden gaat. Zeker als de explosie al goed is gebruikt en er geen kinetische energie meer verloren gaat door het openen van de kleppen. Dus, wanneer de zuiger BDC passeert en begint te stijgen, zijn de kleppen volledig open om de uitlaatgassen te laten ontsnappen.

Zuiger blijft stijgen tot TDC om de gassen naar buiten te duwen, maar ook hier wordt rekening gehouden met de traagheid van de gassen. Dat is waarom, uitlaatkleppen zijn op dat moment niet gesloten, maar ze blijven wat langer open terwijl de zuiger naar beneden gaat.

Hier is een belangrijk detail dat moet worden opgemerkt: op dit moment de uitlaatfase en de inlaatfase bestaan ​​naast elkaar. Als je kijkt naar de eerste fase (inlaatfase in de praktijk), dan wordt geanticipeerd op het openen van de inlaatkleppen als de zuiger nog omhoog gaat (uitlaatfase in de praktijk). Er is dus een moment dat de inlaat- en uitlaatkleppen tegelijkertijd open staan, een moment dat heet klep kruising.

Als de uitlaatgassen niet via de inlaatkleppen naar buiten komen, komt dat omdat ze traagheid dragen om via de uitlaatkleppen naar buiten te komen. Bovendien helpt de lucht of het mengsel dat binnenkomt de verbrandingsdampen te ontsnappen en hun ruimte in te nemen.

De graden van vooruitgang van de praktische cyclus

Zoals u kunt zien, zit de praktische cyclus vol met vorderingen bij het openen van de kleppen of de ontsteking. Het heeft zelfs een vertraging bij het sluiten om te profiteren van de ader van gassen met traagheid, zodat ze blijven binnenkomen (of vertrekken).

alle Deze vorderingen worden gemeten en gereguleerd in de rotatiegraden van de krukas. Het hangt allemaal af van de motor, maar er is een gemeenschappelijk kwaliteitsbereik voor elk motoronderdeel. Dit zijn:

• El Toelating Openingsvoorschot (AAA): het openen van de inlaatkleppen gebeurt meestal tussen 10º en 25º vóór PMS.
• El Sluitingsvertraging toelating (RCA): ze sluiten tussen 20º en 45º na de PMI, om alle mogelijke lucht binnen te laten die door traagheid blijft gaan.
• El Uitlaatopening Advance (AAE): meer overdreven is de openingsvooruitgang van de uitlaatkleppen die openen tussen 30º en 60º vóór PMI.
• El Uitlaat sluitvertraging (RCE): ze sluiten tussen 10º en 20º na PMS om te profiteren van hun outputtraagheid en eindigen met het duwen van het lucht- of inlaatmengsel.
• La brandstof injectie Het wordt gedaan tussen 7º en 26º vóór BDP (in motoren met directe injectie). Wat niet per se een voorschot is, maar we noemen het wel omdat het gekalibreerd is op basis van voorontsteking.
• El Ontsteking Advance (AE): Logischerwijs is de voorontsteking iets na de brandstofinjectie. Bij benzine gaat het om het bevorderen van de vonk van de bougie. Een manier om een ​​soortgelijk effect bij dieselmotoren te bereiken, is door de compressieverhouding te verhogen. Aangezien dieselbrandstof wordt ontstoken door de druk en hitte van de verbrandingskamer, bevordert toenemende compressie de ontsteking van het mengsel.

De praktische cyclus in motoren met variabele inlaat

Motoren met variabele kleptiming zijn: in staat om het moment van openen en sluiten van de kleppen op grote schaal te wijzigen. Op deze manier kunnen ze zich beter aanpassen aan de behoeften die worden opgelegd door motortoerentallen en atmosferische omstandigheden.

Wanneer de motor met 1.000 tpm draait, heeft hij niet dezelfde opening van de inlaatklep nodig als bij 6.000 tpm. Dat is waarom, wanneer de revoluties opkomen kan de timing van de motor wijzigen zodat: langer open blijven.

Je zult zien dat dit op veel plaatsen wordt uitgelegd door te zeggen dat het "de kleppen langer openhoudt", maar het is gemakkelijk om dit verkeerd te begrijpen. De motor draait met een veel hogere snelheid, dus de tijd dat de kleppen opengaan kan nog korter zijn, zelfs als de timing wordt gewijzigd. Eigenlijk is dat een meer accurate manier om het uit te drukken kleppen blijven open meer graden van krukasrotatie. Wat niet hetzelfde is als langer open blijven.

Als je meer wilt weten over dit type motoren, raden we het artikel aan Variabele verdeling: wat is het en wat is de functie ervan?.

De theoretische cyclus van viertaktmotoren

Laten we ons kort herinneren hoe de theoretische cyclus van deze motoren eruit ziet, zodat het verschil met de praktijkcyclus duidelijk is. Laten we niet vergeten dat het een theoretische vereenvoudiging is die de werking van de motor probeert te verklaren. Het wordt dus meestal alleen gebruikt voor didactische doeleinden die een basis leggen, om later de praktische cyclus goed te begrijpen. De fasen van de theoretische cyclus samengevat zijn:

• toelating: Zuiger staat op BDC, kleppen open en zuiger gaat omlaag naar BDC
• samendrukking: inlaatkleppen sluiten, zuiger stijgt van BDC naar BDC om lucht te comprimeren, daarbij wordt brandstof ingespoten.
• Uitbreiding: wanneer de zuiger op PMS staat, wordt het mengsel met de bougie tot ontploffing gebracht en de explosie duwt de zuiger terug naar PMI
• Ontsnappen: de uitlaatkleppen gaan open en de zuiger stijgt van PMI naar PMS om de uitlaatgassen erdoorheen te verwijderen. Wanneer het de top bereikt, sluiten de kleppen.

Zoals je kunt zien, worden alle vervroegingen en vertragingen van de kleppen en ontsteking weggelaten, dus het heeft niets te maken met wat een motor in de praktijk nodig heeft.

In wat we wel de verschillen merken, is het in de tijd dat de verschillende systeemventielen.

Deze snelheden worden aangepast door de gecarbureerd mengsel en de hoeveelheid verbrand gas, over het algemeen erg laag, die in de theoretische cyclus alleen worden overwogen «ideale situaties» (iets dat sterk lijkt op het Natuurkunde elementair)

In plaats daarvan zijn deze snelheden evenredig met de rotatiesnelheid, iets dat met de evolutie van technologie en op zoek naar het bereiken van bevoegdheden zo hoog mogelijk is volledig achterhaald.

Een ander detail waarmee we rekening moeten houden, is dat wanneer een gas met hoge snelheid beweegt, het interageert met verschillende weerstand of wrijvingskrachten die een traagheid genereren vóór een verandering van snelheid, waardoor a druk verlies en een andere reeks verschijnselen die in de theoretische cyclus worden niet in aanmerking genomen.

Op deze manier, en afhankelijk van de hoeveelheid gecarboniseerd mengsel, je krijgt de motorkracht, het genereren van een grotere hoeveelheid aangezogen gas, meer reactionaire massa en grootste baan.