Keturtaktis variklis: jo privalumai, trūkumai ir veikimo principas
Keturtaktis variklis, dar vadinamas keturtakčiu varikliu arba šnekamojoje kalboje keturtakčiu, yra stūmoklinis degimo variklis, veikiantis keturių taktų arba, kitaip tariant, keturių taktų režimu. Tai reiškia, kad variklio darbo ciklas vyks keturių stūmoklio taktų ir dviejų alkūninio veleno apsisukimų metu.
Priklausomai nuo mišinio uždegimo būdo, kibirkštinio uždegimo ir dyzelinių variklių darbo ciklai šiek tiek skiriasi. Taigi pakalbėkime apie tai, kaip veikia benzininis keturtaktis variklis ir dyzelinis keturtaktis variklis.
Turinys
Keturių taktų variklio darbo ciklas:
Kadangi kibirkštinio uždegimo ir dyzelinių variklių darbo ciklai šiek tiek skiriasi, apie abu kalbėsime atskirai.
Keturtaktis benzininis variklis:
1. Siurbimas
Stūmokliui judant žemyn, erdvė virš stūmoklio didėja ir tuo pačiu atsidaro ir įsiurbimo vožtuvai. Tai sukels slėgio kritimą virš stūmoklio (slėgis virš stūmoklio yra mažesnis nei atmosferos slėgis). Šis slėgio skirtumas leis varikliui per įsiurbimo vamzdį įsiurbti reikiamą oro kiekį į cilindrus.
Variklio stūmokliai: ką jie turi atlaikyti ir kokia jų funkcija?
Tačiau, be paties oro, į cilindrus patenka ir kuras. Oras ir kuras kartu sudaro degų mišinį. Uždegimo mišinys formuojamas arba įsiurbimo kanaluose, įsiurbimo kolektoriuje arba tiesiai cilindre, priklausomai nuo degalų įpurškimo technologijos.
2. Suspaudimas
Stūmokliui pasiekus apatinę negyvąją vietą ir pasibaigus įsiurbimo fazei, jis pradeda judėti aukštyn. Stūmoklis savo judėjimu į viršų suspaudžia mišinį, kuris dėl to įkaista, o kadangi negali išsiplėsti, kyla ir slėgis.
Suspaudimo laipsnis: ar žinojote, ką jis rodo ir kokį poveikį jis turi varikliui?
Aukšta temperatūra ir slėgis skatina kuro garavimą ir maišymąsi su oru, todėl mišinys tampa sprogstamesnis. Tačiau spaudžiant mišinio negalima per daug suspausti, kad nepasiektų degalų savaiminio užsidegimo temperatūros (detonacinio degimo). Suspaudimo metu įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai yra uždaryti.
3. Išsiplėtimas
Šiame etape prasideda degimo procesas. Ant uždegimo žvakės šokinėja kibirkštis, uždegdama suspaustą mišinį. Po uždegimo mišinys pradeda plėstis, stumdamas stūmoklį ir judėdamas žemyn į apatinį negyvąjį tašką, paversdamas šiluminę energiją mechaniniu darbu.
4. Išmetimas
Šios fazės metu išmetimo vožtuvai atsidaro, kad išmetamosios dujos galėtų išeiti iš cilindro. Išsiplėtimo pabaigoje slėgis cilindre yra didesnis nei atmosferos slėgis, dėl to išmetamosios dujos yra išstumiamos iš cilindro. Likusios išmetamosios dujos išstumiamos stūmokliu, kai jis juda į viršutinį negyvąjį centrą.
Tačiau siekiant pagerinti cilindro ištuštinimą, išmetimo vožtuvai užsidaro tik tada, kai stūmoklis pasiekia viršutinį negyvąjį tašką, o įsiurbimo vožtuvai jau yra atidaryti.
Pasibaigus visiems keturiems ciklams, variklio darbo ciklas prasideda iš naujo.
Keturių taktų dyzelinis variklis:
Keturtakčio dyzelinio variklio veikimo principas labai panašus į keturtakčio benzininio variklio veikimą. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad į cilindrus įtraukiamas tik švarus oras, į kurį suspaudus ir pakaitinus įpurškiamas dyzelinis kuras ir gautas mišinys užsidega suspaudimo šiluma.
1. Siurbimas
Stūmoklis juda iš viršutinio negyvojo taško žemyn į apatinį negyvąjį tašką, o tai padidina erdvę virš stūmoklio ir tuo pačiu atidaro įsiurbimo vožtuvus, kurių dėka per įsiurbimo vamzdį į cilindrus patenka reikiamas oro kiekis.
2. Suspaudimas
Stūmokliui pasiekus apatinę negyvąją vietą ir pasibaigus įsiurbimo fazei, jis pradeda judėti aukštyn. Taigi stūmoklis juda iš apatinio negyvojo taško atgal į viršutinį negyvąjį tašką, o jo judėjimas aukštyn suspaudžia orą, kuris dėl to įkaista, bet kartu padidina ir jo slėgį.
Prieš pat stūmokliui pasiekiant viršutinį negyvąjį tašką, degalai įpurškiami į degimo kamerą, kuri sumaišoma, išgarinama ir uždegama, todėl plečiasi.
3. Išsiplėtimas
Uždegus mišinį, kuro šiluminė energija išsiskiria degant, o tai pasireiškia padidėjus dujų slėgiui cilindre. Taigi dujų slėgis veikia variklio stūmoklį, kuris kuro šiluminę energiją paverčia mechaniniu variklio darbu. Išsiplėtimo metu variklio stūmoklis juda iš viršutinio negyvojo taško į apatinį negyvąjį tašką.
4. Išmetimas
Per paskutinę keturtakčio dyzelinio variklio darbo ciklo dalį stūmoklis juda iš apatinio negyvojo taško į viršutinį negyvąjį tašką atidarius išmetimo vožtuvus. Tai reiškia, kad stūmoklis savo judėjimu aukštyn stumia išmetamąsias dujas per išmetimo sistemą į orą. Išmetimo vožtuvai užsidaro prieš pat stūmokliui pasiekiant viršutinį negyvąjį tašką.
Išmetimo sistema: ar žinojote, iš kokių komponentų ji susideda?
Dyzeliniam keturtakčiui varikliui galioja tas pats, kaip ir benzininiam keturtakčiui. Pasibaigus visiems keturiems ciklams, variklio darbo ciklas prasideda iš naujo.
Keturtakčiams varikliams turbokompresorius dažniausiai naudojamas slėgiui sukurti. Tačiau anksčiau gana plačiai buvo paplitęs ir variklių turbokompresorius naudojant kompresorių. Tačiau pažvelkime į keturtakčio variklio pranašumus ir trūkumus, palyginti su dvitakčiu.
Keturių taktų variklio pranašumai:
- Mažesnės degalų sąnaudos
- Subalansuotas ir rafinuotesnis veikimas
- Pakankama galia net esant mažesniam greičiui
- Tobulesnė tepimo sistema
- Mažos variklio alyvos sąnaudos
- Ekologiškesnis veikimas
- Geresnis variklio aušinimas
- Turi ilgesnis tarnavimo laikas
Keturių taktų variklio trūkumai:
- Didesnis svoris
- Sudėtingesnė konstrukcija
- Brangesnis remontas gedimo atveju
- Vienam variklio darbo ciklui reikia dviejų alkūninio veleno apsisukimų ir keturių stūmoklio taktų