Коли мова йде про операцію a чотиритактний двигун, зазвичай уточнюється, якщо ви описуєте свій теоретичний цикл або його практичний цикл. Різницю, яку слід враховувати, тому що, хоча теоретичний є спрощенням для пояснення його роботи, практичний додає багато інших фізичних факторів, які мають місце в реальності.
Якщо ми встановимо розподіл двигуна з теоретичним циклом, швидше за все, не могло б вийти. У такому випадку, окрім проблем із запуском, його продуктивність буде дуже низькою, а його поведінка дуже нестабільною.
Практичний цикл 4-тактного двигуна
Ось чому практичний цикл враховує кілька факторів і змінює момент дії компонентів двигуна. Ці фактори, які його відрізняють від теоретичний цикл Їх можна узагальнити в наступних пунктах:
- Клапани не відкриваються і не закриваються повністю відразуале вони займають певний час
- Загоряння суміші також не відбувається миттєво, але це займає кілька мілісекунд, вирішальних для роботи двигуна
- Гази мають інерцію, тому їм потрібен час, щоб почати рухатися, і продовжують рухатися деякий час після дії на них
З цієї причини момент, коли клапани відкриваються і закриваються, або момент згоряння не є тим, що вказує теоретичний цикл. Ми побачимо як це насправді в різних фазах чотиритактного двигуна:
Вступний етап на практиці
Всупереч теоретичному циклу, клапани впускні клапани не відкриваються, коли поршень знаходиться у верхній мертвій точці (ВМТ). Як ми вже говорили раніше, клапанам потрібен час, щоб відкритися, тому, щоб вони були повністю відкриті, коли поршень починає опускатися, вони починають відкриватися, коли поршень ще піднімається. Якби цього не було зроблено, не весь можливий повітря надійшов би у фазу впуску, і двигун втратив би потужність.
Після того, поршень рухається вниз до нижньої мертвої точки (PMI), тоді теоретичний цикл каже, що впускні клапани закриті, але на практиці це не так. Вони ще не закриваються, тому що повітря несе в собі інерцію і продовжує входити навіть тоді, коли поршень починає підніматися.
Крім того, коли двигун обертається на високих оборотах, повітря рухається з такою великою швидкістю, що більше повітря надходить, коли поршень уже піднімається вгору, ніж коли він опускається, щоб всмоктувати його.
Фаза стиснення на практиці
Впускні клапани закриваються в оптимальний час в який більше не надходить повітря (у певний момент підйому поршня). З цього моменту починається власне фаза стиснення поршень продовжує рухатися вгору стискати повітря.
Це той момент, коли вступає в гру ін’єкція в двигунах з прямим уприскуванням. Вони розпилюють паливо в циліндр, щоб воно змішалося з повітрям. Ось чому, звідси ми більше не говоримо повітря, якщо не суміш, яка продовжує стискатися поршнем.
У двигунах з непрямим уприскуванням повітря, яке надходить через впускний отвір, уже містить паливо, яке попередньо було впорснуто в впускний колектор.
Фаза горіння на практиці
Горіння суміші виробляється коли поршень все ще піднімається. Тобто до того, як він підніметься до верхньої мертвої точки (ВМТ). Це так, оскільки суміші потрібен час, щоб згоріти і тому потрібен час, щоб створити повністю придатний для експлуатації вибух. Якби суміш запалювали у ВМТ, то при розширенні газів поршень би вже йшов вниз. Таким чином, вони не будуть добре використовуватися для штовхання поршня вниз.
Це називається випередження запалювання y, чим швидше обертається двигун, тим більше потрібно передбачити згоряння змішувати. В іншому випадку вибух буде відбуватися все пізніше і пізніше, щоб штовхнути поршень вниз, що призведе до величезної втрати ефективності. Цим займається електронна система впорскування поточних автомобілів. У старих були механічні системи випередження запалювання, які працювали від вакууму, відцентрової сили.
Фаза втечі на практиці
Випускні клапани відкриваються, коли поршень ще опускається. Зокрема, коли вибух уже використано належним чином і кінетична енергія більше не втрачатиметься через відкриття клапанів. Таким чином, коли поршень проходить НМТ і починає підніматися, клапани повністю відкриті щоб випускати вихлопні гази.
Поршень продовжує підніматися до ВМТ виштовхувати гази, але знову ж таки враховується інерція газів. Ось чому, випускні клапани на той час не закриті, але вони залишаються відкритими трохи довше при цьому поршень опускається.
Ось важлива деталь, на яку слід звернути увагу: у цей час фаза вихлопу та фаза всмоктування співіснують. Якщо поглянути на першу фазу (Фаза впуску на практиці), відкриття впускних клапанів передбачається, коли поршень ще піднімається (Фаза випуску на практиці). Отже, є момент, коли впускний і випускний клапани відкриті одночасно, момент, який називається перетин клапанів.
Якщо вихлопні гази не виходять через впускні клапани, це тому, що вони мають інерцію, щоб вийти через випускні клапани. Крім того, повітря або суміш, які надходять, допомагають випарам згоряння вийти, займаючи їх простір.
Ступені просування практичного циклу
Як бачите, практичний цикл сповнений прогресів у відкритті клапанів або запалюванні. Він навіть має затримку в закритті, щоб скористатися інерційною жилою газів, щоб вони продовжували входити (або виходити).
всі Ці досягнення вимірюються та регулюються за допомогою ступенів обертання колінчастий вал. Все залежить від двигуна, але для кожного компонента двигуна існує загальний діапазон марок. Це:
- El Прийом відкриття заздалегідь (AAA): відкриття впускних клапанів зазвичай відбувається між 10º і 25º перед PMS.
- El Затримка закриття прийому (RCA): вони закриваються між 20º і 45º після PMI, щоб впустити все можливе повітря, яке продовжує проходити через інерцію.
- El Розширення вихідної апертури (AAE): більш перебільшеним є випередження відкриття випускних клапанів, які відкриваються між 30º і 60º перед PMI.
- El Затримка закриття вихлопу (RCE): вони закриваються між 10º і 20º після PMS, щоб скористатися перевагами своєї інерції на виході та завершити проштовхування повітря або всмоктуваної суміші.
- La впорскування палива Це робиться від 7º до 26º перед ВМТ (у двигунах з прямим уприскуванням). Що само по собі не є випередженням, але ми згадуємо про це, оскільки воно відкалібровано на основі випередження запалювання.
- El Випередження запалювання (AE): Логічно випередження запалювання відбувається після вприскування палива. У бензині мова йде про просування іскри свічка запалювання. Одним із способів досягнення подібного ефекту в дизельних двигунах є збільшення ступеня стиснення. Оскільки дизельне паливо запалюється тиском і теплом камери згоряння, збільшення компресії сприяє займанню суміші.
Практичний цикл у двигунах із змінним впуском
Двигуни зі змінними фазами газорозподілу можливість широко змінювати момент відкриття і закриття клапанів. Таким чином, вони можуть краще адаптуватися до потреб, які висуваються частотою обертання двигуна та атмосферними умовами.
Коли двигун обертається зі швидкістю 1.000 об/хв, йому не потрібне таке ж відкриття впускного клапана, як при 6.000 об/хв. Ось чому, коли піднімуться революції можна змінити синхронізацію двигуна так, щоб залишатися відкритим довше.
Ви побачите, що багато місць пояснюють це, кажучи, що це «тримає клапани відкритими довше», однак це легко неправильно зрозуміти. Двигун обертається зі значно вищою швидкістю, тому час відкриття клапанів може бути ще меншим, навіть якщо змінити час. Насправді більш точний спосіб виразити це так клапани залишаються відкритими більше градусів обертання колінчастого вала. Що не те саме, що залишатися відкритим довше.
Якщо ви хочете дізнатися більше про цей тип моторів, рекомендуємо статтю Розподіл змінних: що це таке і яка його функція.
Теоретичний цикл чотиритактних двигунів
Коротко нагадаємо, як виглядає теоретичний цикл цих двигунів, щоб була зрозуміла різниця з практичним циклом. Нагадаємо, що це теоретичне спрощення, яке намагається пояснити роботу двигуна. Тому зазвичай він використовується лише в дидактичних цілях, щоб закласти основу, щоб пізніше добре зрозуміти практичний цикл. Узагальнено фази теоретичного циклу:
- Вхід: Поршень знаходиться у ВМТ, клапани відкриваються і поршень рухається вниз до НМТ
- Стиснення: впускні клапани закриваються, поршень піднімається від НМТ до ВМТ для стиснення повітря, при цьому впорскується паливо.
- Розширення: коли поршень знаходиться в PMS, суміш детонує за допомогою свічки запалювання, і вибух штовхає поршень назад до PMI
- Бігти: випускні клапани відкриваються, і поршень піднімається від PMI до PMS, щоб видалити через них вихлопні гази. Коли воно досягає верху, клапани закриваються.
Як ви можете бачити, усі випередження та затримки клапанів і запалювання не враховуються, тому це не має нічого спільного з тим, що двигуну потрібно працювати на практиці.
У тому, що ми робимо, помічаємо відмінності, це в часах, які клапани різних систем.
Ці швидкості змінюються науглерожена суміш і кількість спаленого газу, як правило, дуже низькі, які в теоретичному циклі лише розглядаються «ідеальні ситуації» (щось дуже схоже на Фізика елементарний)
Натомість ці швидкості є пропорційна швидкості обертання, те, що з еволюцією технологій і в пошуках досягнення повноваження якомога вище повністю вийшла з ужитку.
Ще одна деталь, яку ми повинні взяти до уваги, полягає в тому, що коли газ рухається з високою швидкістю, він взаємодіє з різними сили опору або тертя які створюють повільність перед зміною швидкості, створюючи a втрати тиску та інший ряд явищ, які в теоретичному циклі не враховуються.
Таким чином, і в залежності від кількості науглероженной суміші, ви отримуєте потужність двигуна, породжуючи a більша кількість всмоктуваного газу, більш реакційна маса і найбільша робота.
Привіт, мене звати Девід Арредондо, на скільки градусів вперед відкриється клапан раніше?