Pokiaľ ide o prevádzku a štvortaktný motor, zvyčajne sa to objasní, ak popisujete svoje teoretický cyklus alebo jeho praktický cyklus. Rozdiel, ktorý treba vziať do úvahy, pretože zatiaľ čo teoretický je zjednodušením na vysvetlenie jeho fungovania, praktický pridáva oveľa viac fyzikálnych faktorov, ktoré sa vyskytujú v skutočnosti.
Ak nastavíme distribúcia motora s teoretickým cyklom by to s najväčšou pravdepodobnosťou nemohlo fungovať. V takom prípade by okrem problémov so spustením bol jeho výkon veľmi slabý a jeho správanie veľmi nestabilné.
Praktický cyklus 4-taktného motora
To je dôvod, prečo praktický cyklus zohľadňuje viacero faktorov a upravuje moment, v ktorom pôsobia komponenty motora. Tieto faktory, ktoré ho odlišujú od teoretický cyklus Možno ich zhrnúť do nasledujúcich bodov:
- Ventily sa okamžite úplne neotvoria a nezatvoriaale zaberú určitý čas
- Ani spaľovanie zmesi nie je okamžité, ale trvá niekoľko milisekúnd, ktoré sú kľúčové pre fungovanie motora
- Plyny majú zotrvačnosť, takže im nejaký čas trvá, kým sa začnú hýbať, a pokračujú v pohybe ešte nejaký čas po tom, čo na ne zapôsobia
Z tohto dôvodu moment, v ktorom sa ventily otvárajú a zatvárajú, alebo moment spaľovania nie je ten, ktorý naznačuje teoretický cyklus. Uvidíme ako je to vlastne v rôznych fázach štvortaktného motora:
Prijímacia fáza v praxi
Na rozdiel od teoretického cyklu, ventily sacie ventily sa neotvoria, keď je piest v hornej úvrati (TDC). Ako sme už povedali, otvorenie ventilov chvíľu trvá, takže aby boli úplne otvorené, keď piest začne klesať, začnú sa otvárať, keď piest ešte stúpa. Ak by sa tak nestalo, do fázy nasávania by sa nedostal všetok možný vzduch a motor by stratil kapacitu.
Potom, piest sa pohybuje dole do dolnej úvrati (PMI), v tomto bode teoretický cyklus hovorí, že sacie ventily sú zatvorené, ale v praxi to neplatí. Zatiaľ sa nezatvárajú, pretože vzduch nesie zotrvačnosť a pokračuje v vstupe, aj keď piest začne stúpať.
Navyše, keď sa motor točí pri vysokých otáčkach, vzduch nesie toľko otáčok, že väčšie množstvo vstupuje, keď už piest stúpa, ako keď klesal, aby ho nasal.
Fáza kompresie v praxi
Nasávacie ventily sa zatvárajú v optimálnom čase do ktorého už nevstupuje vzduch (v určitom bode stúpania piestu). Odtiaľ začína vlastná fáza kompresie a piest ide stále hore na stlačenie vzduchu.
Toto je moment, kedy prichádza do hry injekciou v motoroch s priamym vstrekovaním. Rozprašujú palivo do valca tak, aby sa zmiešalo so vzduchom. Preto, odtiaľto už nehovoríme vzduch, ak nie mix, ktorý je naďalej stláčaný piestom.
V motoroch s nepriamym vstrekovaním vzduch, ktorý vstupuje cez sanie, už nesie palivo, ktoré bolo predtým vstreknuté do sacie potrubie.
Fáza horenia v praxi
Spaľovanie zmesi keď piest stále stúpa. Teda skôr, než sa dostane do Top Dead Center (TDC). je to tak, pretože zmes potrebuje čas na spálenie a preto si vyžaduje čas na vytvorenie plne využiteľnej explózie. Ak by sa zmes zapálila pri TDC, piest by už pri expanzii plynov klesol. Preto by sa nedali dobre použiť na zatlačenie piestu nadol.
Toto sa volá predstih zapaľovania y, čím rýchlejšie sa motor točí, tým viac musíte predvídať spaľovanie zmiešať. V opačnom prípade by výbuch prišiel neskôr a neskôr, aby stlačil piest nadol, čo by spôsobilo obrovskú stratu účinnosti. Toto rieši elektronický vstrekovací systém súčasných áut. Tie staré mali mechanické predstihové systémy zapaľovania, ktoré fungovali podtlakom, odstredivou silou.
Úniková fáza v praxi
Výfukové ventily sa otvárajú, keď piest stále klesá. Konkrétne, keď už bol výbuch správne použitý a kinetická energia sa už nestráca otvorením ventilov. teda keď piest prejde BDC a začne stúpať, ventily sú úplne otvorené aby vypustili výfukové plyny.
Piest naďalej stúpa na TDC vytlačiť plyny, ale opäť sa berie do úvahy zotrvačnosť plynov. Preto, výfukové ventily nie sú v tom čase zatvorené, ale zostanú otvorené o niečo dlhšie zatiaľ čo piest klesá.
Tu je dôležitý detail, ktorý treba poznamenať: v tejto chvíli fáza výfuku a fáza nasávania koexistujú. Ak sa pozriete na prvú fázu (fáza nasávania v praxi), otvorenie sacích ventilov sa predpokladá, keď piest stále stúpa (v praxi výfuková fáza). Je tu teda moment, kedy sú súčasne otvorené sacie a výfukové ventily, moment, ktorý sa nazýva kríženie ventilov.
Ak výfukové plyny nevychádzajú cez sacie ventily, je to preto, že majú zotrvačnosť, aby vyšli cez výfukové ventily. Navyše, vzduch alebo zmes, ktorá vstupuje, pomáha spalinám uniknúť a zaberať ich priestor.
Stupne pokročilosti praktického cyklu
Ako vidíte, praktický cyklus je plný pokrokov v otváraní ventilov či zapaľovaní. Má dokonca oneskorenie pri zatváraní, aby využil žilu plynov so zotrvačnosťou tak, že naďalej vstupujú (alebo odchádzajú).
Všetko Tieto predstihy sa merajú a regulujú v stupňoch otáčania, ktoré vykonáva kľukový hriadeľ. Všetko závisí od motora, ale pre každý komponent motora existuje spoločný rozsah. Toto sú:
- El Vstupné otvorenie vopred (AAA): otvorenie sacích ventilov sa zvyčajne vykonáva medzi 10º a 25º pred PMS.
- El Oneskorenie uzávierky vstupu (RCA): zatvárajú sa medzi 20º a 45º po PMI, aby prepustili všetok možný vzduch, ktorý naďalej prechádza zotrvačnosťou.
- El Posun výfukovej clony (AAE): prehnanejší je predstih otvárania výfukových ventilov, ktoré sa otvárajú medzi 30º a 60º pred PMI.
- El Oneskorenie zatvárania výfuku (RCE): zatvárajú sa medzi 10º a 20º po PMS, aby využili svoju výstupnú zotrvačnosť a dokončili tlačenie vzduchu alebo nasávanej zmesi.
- La vstrekovanie paliva Vykonáva sa medzi 7º až 26º pred TDC (v motoroch s priamym vstrekovaním). Čo nie je samo o sebe predstih, ale spomíname ho, pretože je kalibrovaný na základe predstihu zapaľovania.
- El Predstih zapaľovania (AE): Logicky je predstih zapaľovania niečo po vstreknutí paliva. V benzíne ide o napredovanie iskry zapaľovacia sviečka. Jedným zo spôsobov, ako dosiahnuť podobný efekt v dieselových motoroch, je zvýšenie kompresného pomeru. Keďže motorová nafta je zapálená tlakom a teplom spaľovacej komory, zvyšujúca sa kompresia podporuje zapálenie zmesi.
Praktický cyklus v motoroch s variabilným nasávaním
Motory s premenlivým časovaním ventilov sú schopný široko modifikovať moment otvárania a zatvárania ventilov. Týmto spôsobom sa môžu lepšie prispôsobiť potrebám kladeným na otáčky motora a atmosférické podmienky.
Keď motor točí pri 1.000 ot./min., nepotrebuje rovnaké otváranie sacieho ventilu ako pri 6.000 ot./min. Preto, keď stúpajú revolúcie môže upraviť časovanie motora tak, že zostať otvorené dlhšie.
Na mnohých miestach to vysvetlíte tým, že „udrží ventily dlhšie otvorené“, avšak je ľahké to pochopiť. Motor sa točí pri oveľa vyšších otáčkach, takže čas otvorenia ventilov môže byť ešte kratší, aj keď sa zmení časovanie. V skutočnosti je to presnejší spôsob vyjadrenia ventily zostanú otvorené viac stupňov otáčania kľukového hriadeľa. Čo nie je to isté, ako zostať otvorené dlhšie.
Ak sa chcete o tomto type motorov dozvedieť viac, odporúčame článok Variabilné rozdelenie: čo to je a aká je jeho funkcia.
Teoretický cyklus štvortaktných motorov
V krátkosti si pripomeňme, aký je teoretický cyklus týchto motorov, aby bol jasný rozdiel oproti praktickému cyklu. Pripomeňme si, že ide o teoretické zjednodušenie, ktoré sa snaží vysvetliť činnosť motora. Preto sa zvyčajne používa len na didaktické účely, ktoré položia základ, aby sa neskôr dobre pochopil praktický cyklus. Fázy teoretického cyklu sú zhrnuté:
- vstupné: Piest je v TDC, ventily sa otvárajú a piest sa pohybuje dole do BDC
- kompresia: sacie ventily sa zatvoria, piest stúpa z BDC do TDC, aby sa stlačil vzduch, palivo sa vstrekuje počas procesu.
- Expanzia: keď je piest v PMS, zmes sa odpáli zapaľovacou sviečkou a výbuch zatlačí piest späť do PMI
- uniknúť: výfukové ventily sa otvoria a piest stúpa z PMI do PMS, aby cez ne odstránil výfukové plyny. Keď dosiahne vrchol, ventily sa zatvoria.
Ako vidíte, všetky predstihy a oneskorenia ventilov a zapaľovania sú vynechané, takže to nemá nič spoločné s tým, čo motor v praxi potrebuje.
V tom, čo si všimneme rozdiely, je to v časoch, ktoré rôzne systémové ventily.
Tieto rýchlosti upravuje nauhličenej zmesi a množstvo spáleného plynu, vo všeobecnosti veľmi nízke, o ktorých sa v teoretickom cykle len uvažuje «ideálne situácie» (niečo veľmi podobné Fyzika základné)
Namiesto toho sú tieto rýchlosti úmerné rýchlosti otáčania, niečo, čo s vývojom technológie a pri hľadaní dosiahnutia právomoci čo najvyššie sa stal úplne zastaraným.
Ďalším detailom, ktorý musíme vziať do úvahy, je, že keď sa plyn pohybuje vysokou rýchlosťou, interaguje s rôznymi odporové alebo trecie sily ktoré generujú spomalenie pred zmenou rýchlosti, generujúc a tlaková strata a ďalší rad javov, ktoré v teoretickom cykle sa neberú do úvahy.
Týmto spôsobom a v závislosti od množstva nauhličenej zmesi, dostanete výkon motora, generovanie a väčšie množstvo nasatého plynu, reakčnejšia masa a najväčšia práca.
Dobrý deň, volám sa David Arredondo, o koľko stupňov predstihu sa ventil predtým otvorí?