Chu kỳ làm việc của động cơ bốn kỳ - tính năng, sơ đồ và mô tả

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Người lái xe ít nhất phải biết cách vận hành và hoạt động của động cơ. Hầu hết các xe ô tô đều có động cơ bốn kỳ, bốn xi lanh. Hãy xem xét chu kỳ làm việc của động cơ bốn kỳ. Không phải ai cũng biết quá trình nào xảy ra khi xe chuyển động.

Nguyên tắc chung của hành động

Động cơ hoạt động như sau. Hỗn hợp nhiên liệu đi vào buồng đốt, sau đó nó được nén dưới tác động của piston. Sau đó hỗn hợp bốc cháy. Điều này làm cho các sản phẩm của quá trình đốt cháy nở ra, đẩy ngược lại pít-tông và thoát ra khỏi xi-lanh.

Trong động cơ hai kỳ, một vòng quay của trục khuỷu cần hai chu kỳ. Động cơ pít tông bốn kỳ hoàn thành một chu trình làm việc trong hai vòng quay của trục khuỷu. Động cơ được trang bị thời gian. Cơ chế này là gì? Đây là một yếu tố cho phép bạn để cho hỗn hợp nhiên liệu vào các buồng và giải phóng các sản phẩm cháy từ đó. Trao đổi khí được thực hiện trongthời điểm của một vòng quay duy nhất của trục khuỷu. Sự trao đổi khí xảy ra do chuyển động của piston.

Lịch sử

Thiết bị đầu tiên giống động cơ bốn thì được phát minh bởi Felicce Matoczi và Eugene Barsanti. Nhưng phát minh này đã bị mất một cách đáng kinh ngạc. Chỉ vào năm 1861, một đơn vị tương tự đã được cấp bằng sáng chế.

Và động cơ có thể sử dụng đầu tiên được phát triển bởi kỹ sư người Đức Nikolaus Otto. Động cơ được đặt theo tên của nhà phát minh và chu kỳ làm việc của động cơ bốn kỳ cũng được đặt theo tên của kỹ sư.

Những điểm khác biệt chính giữa động cơ bốn thì

Trong động cơ hai kỳ, pít-tông và chốt xylanh, trục khuỷu, ổ trục và vòng nén được bôi trơn bằng dầu thêm vào nhiên liệu. Trong động cơ bốn kỳ, tất cả các bộ phận được lắp đặt trong bể dầu. Đây là một sự khác biệt đáng kể. Do đó, trong động cơ bốn thì, không cần phải trộn dầu và xăng.

Ưu điểm của hệ thống là lượng carbon bám trên gương trong xi lanh và trên thành bộ giảm thanh ít hơn nhiều. Một điểm khác biệt nữa là ở động cơ hai kỳ, một hỗn hợp dễ cháy sẽ đi vào ống xả.

Động cơ chạy

Bất kể loại động cơ nào, nguyên lý hoạt động của nó đều tương tự nhau. Ngày nay có động cơ chế hòa khí, diesel, phun. Tất cả các mô hình sử dụng cùng một chu kỳ bốn kỳ. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn những quy trình hoạt động bên trong động cơ và làm cho nó chuyển động.

Chu kỳ bốn kỳ là một chuỗi gồm bốn chu kỳ làm việc. Chu trình này thường được lấy làm đầu khi hỗn hợp dễ cháy đi vào buồng đốt. Mặc dù các hoạt động khác diễn ra trong động cơ trong suốt quá trình hoạt động của nó, nhưng chu trình được chỉ định là một quá trình làm việc. Ví dụ, hành trình nén không chỉ là nén. Trong giai đoạn này, hỗn hợp được trộn trong các bình, sự hình thành khí bắt đầu, nó bốc cháy.

Cũng có thể nói về các giai đoạn khác của động cơ. Điều quan trọng nhất ở đây là các quy trình khác nhau để hiểu rõ hơn và đơn giản hóa chu trình làm việc của động cơ bốn kỳ chỉ được chia thành bốn chu kỳ.

Nhập

Vì vậy, trong buồng đốt của bộ nguồn, các chu trình chuyển đổi năng lượng bắt đầu bằng phản ứng cháy của hỗn hợp nhiên liệu. Trong trường hợp này, piston ở điểm cao nhất (vị trí TDC), và sau đó di chuyển xuống. Kết quả là, chân không xuất hiện trong buồng đốt của động cơ. Dưới ảnh hưởng của nó, chất lỏng dễ cháy sẽ hút nhiên liệu. Van nạp ở vị trí mở và van xả đóng.

Khi piston bắt đầu chuyển động xuống, thể tích phía trên nó sẽ tăng lên. Đây là những gì gây ra sự cố. Nó xấp xỉ 0,071-0,093 MPa. Như vậy, xăng đi vào buồng đốt. Trong động cơ phun, nhiên liệu được phun bằng vòi phun. Sau khi hỗn hợp đi vào xi lanh, nhiệt độ của nó có thể là 75 đến 125 độ.

Lượng hỗn hợp nhiên liệu sẽ được đổ đầy vào xi lanh được xác định bởi hệ số nạp đầy. Vìđộng cơ có hệ thống điện bộ chế hòa khí, chỉ số này sẽ từ 0,64 đến 0,74. Giá trị hệ số càng cao thì động cơ càng mạnh.

Nén

Sau khi đổ đầy hỗn hợp hơi xăng và không khí vào buồng đốt, nếu trục khuỷu quay, piston sẽ bắt đầu quay trở lại vị trí thấp hơn của nó. Lúc này van nạp sẽ bắt đầu đóng. Và lễ tốt nghiệp vẫn sẽ được đóng lại.

Hành trình làm việc

Đây là kỳ thứ ba của động cơ đốt trong bốn kỳ. Nó là quan trọng nhất trong hoạt động của đơn vị điện. Chính ở giai đoạn vận hành động cơ này, năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu được chuyển hóa thành cơ năng làm cho trục khuỷu quay.

Khi piston gần TDC, ngay cả trong quá trình nén, hỗn hợp nhiên liệu sẽ bị bugi của động cơ đánh lửa cưỡng bức. Lượng nhiên liệu cháy hết rất nhanh. Ngay cả trước khi bắt đầu chu trình này, các khí cháy có giá trị áp suất cực đại. Các khí này là chất lỏng làm việc được nén trong một thể tích nhỏ trong buồng đốt của động cơ. Khi piston bắt đầu chuyển động xuống, các chất khí bắt đầu giãn nở nhanh chóng, giải phóng năng lượng.

Trong số tất cả các hành trình của chu trình làm việc của động cơ bốn xi-lanh, thì thao tác này là hữu ích nhất. Nó hoạt động dựa trên tải của đơn vị. Chỉ ở giai đoạn này trục khuỷu nhận được gia tốc tăng tốc. Trong tất cả các động cơ khác, động cơ không tạo ra năng lượng mà tiêu thụ năng lượng từ cùng một trục khuỷu.

Phát hành

Sau khi cam kếtkhí của công việc hữu ích, chúng phải rời khỏi xi lanh để nhường chỗ cho một phần mới của hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Đây là kỳ cuối cùng của động cơ bốn kỳ.

Các chất khí ở giai đoạn này chịu áp suất cao hơn đáng kể so với áp suất khí quyển. Đến cuối chu kỳ, nhiệt độ giảm xuống khoảng 700 độ. Trục khuỷu di chuyển piston tới TDC nhờ thanh truyền. Tiếp theo, van xả mở ra, các khí được đẩy vào khí quyển qua hệ thống xả. Đối với áp lực, nó chỉ cao khi mới bắt đầu. Vào cuối chu kỳ, nó giảm xuống 0,120 MPa. Đương nhiên, không thể loại bỏ hoàn toàn các sản phẩm cháy trong xi lanh. Do đó, chúng được trộn với hỗn hợp nhiên liệu trong lần nạp tiếp theo.

Làm việc

Các bước được mô tả tạo thành chu trình hoạt động của động cơ xăng bốn kỳ. Bạn cần hiểu rằng không có sự tương ứng chặt chẽ giữa các chu trình và quá trình trong động cơ piston. Điều này dễ dàng giải thích bởi thực tế là trong quá trình hoạt động của bộ nguồn, các giai đoạn của cơ cấu phân phối khí và trạng thái của các van sẽ được chồng lên chuyển động của các pít-tông trong các động cơ khác nhau theo những cách hoàn toàn khác nhau.

Trong bất kỳ xi lanh nào, chu trình làm việc của động cơ bốn kỳ chế hòa khí diễn ra theo cách này. Mỗi buồng đốt trong động cơ là cần thiết để quay một trục khuỷu duy nhất lấy lực từ các pít-tông.

Sự luân phiên này được gọi là thứ tự công việc. Thứ tự này được đặt ra ở giai đoạn thiết kế bộ nguồn thông qua các đặc điểm của trục cam và trục khuỷu. Anh ấy không lànhững thay đổi trong quá trình hoạt động của cơ chế.

Việc thực hiện thứ tự công việc được thực hiện bằng các tia lửa điện luân phiên phát ra từ các ngọn nến từ hệ thống đánh lửa. Vì vậy, động cơ bốn xi-lanh có thể chạy theo các thứ tự sau - 1, 3, 4, 2 và 1, 2, 4, 3.

Bạn có thể tìm hiểu thứ tự hoạt động của các xi-lanh động cơ từ các hướng dẫn dành cho ô tô. Đôi khi thứ tự hoạt động được chỉ định trên thân khối.

Đây là cách hoạt động của động cơ bốn kỳ chế hòa khí hoặc bất kỳ loại nào khác. Hệ thống cung cấp điện không ảnh hưởng đến nguyên lý hoạt động của tổ máy. Điểm khác biệt duy nhất là bộ chế hòa khí là một hệ thống trợ lực cơ khí có những nhược điểm nhất định, và trong trường hợp kim phun, những nhược điểm này không có trong hệ thống.

Động cơ diesel

Chu trình làm việc của động cơ diesel bốn kỳ là một chuỗi các quá trình giống như chu trình của động cơ dùng bộ chế hòa khí. Sự khác biệt nằm ở cách chu trình tiến hành, cũng như sự khác biệt trong các quá trình hình thành hỗn hợp và đánh lửa.

Hành trình nạp động cơ diesel

Khi piston di chuyển xuống, cơ cấu phân phối khí sẽ mở van nạp. Một lượng không khí nhất định đi vào buồng đốt. Nhiệt độ trong xi lanh là khoảng 80 độ. Ở động cơ diesel, hệ thống động lực có sự khác biệt đáng kể so với động cơ chế hòa khí xăng. Ví dụ, lực cản thủy lực trong chúng thấp hơn và áp suất tăng nhẹ.

Hành trình nén diesel

Ở giai đoạn làm việc này, pistontrong buồng đốt đi lên về phía TDC. Cả hai van trong động cơ của ô tô đều ở trạng thái đóng. Kết quả của hoạt động của piston, không khí trong xi lanh được nén lại. Tỷ số nén trong động cơ diesel cao hơn trong động cơ xăng và áp suất bên trong xi lanh có thể đạt 5 MPa. Khí nén nóng lên đáng kể. Nhiệt độ có thể lên tới 700 độ. Điều này là cần thiết để đốt cháy nhiên liệu. Nó được cung cấp trên động cơ diesel thông qua các vòi phun được lắp trên mỗi xi lanh. Vào mùa đông, phích cắm phát sáng được sử dụng. Họ làm nóng trước hỗn hợp lạnh. Điều này giúp động cơ khởi động dễ dàng hơn vào mùa đông. Nhưng không phải tất cả các xe đều có hệ thống như vậy.

Hành trình giãn nở khí trong động cơ diesel

Khi piston của động cơ diesel chưa đạt đến đỉnh khoảng 30 độ trên trục khuỷu, bơm phun sẽ cung cấp nhiên liệu áp suất cao đến xi lanh qua vòi phun. Giá trị 18 MPa là cần thiết để nhiên liệu có thể được phun mịn và phân phối trong toàn bộ thể tích trong xi lanh.

Hơn nữa, nhiên liệu dưới tác dụng của nhiệt độ cao sẽ bốc cháy và cháy nhanh chóng. Piston chuyển động đến điểm thấp nhất. Nhiệt độ bên trong xi lanh lúc này là khoảng 2000 độ. Nhiệt độ giảm dần về cuối chu kỳ.

Khí thải diesel

Ở giai đoạn này, van xả mở, piston di chuyển đến điểm trên cùng. Các sản phẩm cháy được loại bỏ cưỡng bức ra khỏi xi lanh. Sau đó, chúng đi đến ống xả. Sau đó để làm việcbộ chuyển đổi xúc tác được bật. Khí đi qua nó ở nhiệt độ cao được làm sạch. Khí sạch, vô hại đã được thải vào khí quyển. Trên xe động cơ diesel, một bộ lọc hạt được lắp đặt thêm. Nó cũng giúp thanh lọc khí.

Kết

Chúng tôi đã phân tích cụ thể về cách thực hiện chu trình làm việc của động cơ bốn kỳ (trục khuỷu của nhà máy điện cần hai vòng quay). Và bản thân chu trình bao gồm nhiều quy trình khác nhau.