Чотирициліндровий чотиритактний двигун - це один із найпоширеніших типів двигунів в автомобілях сучасності. Він являє собою складну механічну систему, яка забезпечує перетворення палива в механічну енергію, необхідну для приведення в рух автомобіля.
Основний принцип роботи чотирициліндрового чотиритактного двигуна полягає в чергуванні виконання чотирьох тактових циклів: впуск, стиснення, робота і випуск. У кожному з циліндрів двигуна відбуваються ці цикли одночасно, створюючи таким чином постійне обертання колінчастого вала.
На першому такті - впуску - поршень двигуна опускається донизу, створюючи відкриту камеру з об'ємом, у яку входить паливо-повітряна суміш. Потім слідує такт стиснення, під час якого поршень рухається вгору і стискає суміш, збільшуючи її густину і температуру. Після цього настає такт роботи - поршень рухається вниз, запалюється запалювання, і суміш згорає, розширюючись і виштовхуючи поршень вгору. Нарешті, відбувається такт випуску, під час якого поршень рухається вгору і виштовхує згорілі гази з циліндра через відкритий випускний клапан.
Принцип роботи чотирициліндрового чотиритактного двигуна
Перед початком роботи двигуна паливно-повітряна суміш, що складається з повітря і палива, подається в циліндр через впускний клапан. Потім поршень піднімається і стискає суміш усередині циліндра, перекриваючи впускний клапан. Коли поршень досягає максимальної точки стиснення, усередині циліндра відбувається іскра, що спричиняє займання стиснутої паливно-повітряної суміші.
Іскра викликає вибух, який штовхає поршень вниз, створюючи робочий хід. При зниженні поршня відбувається відкриття випускного клапана, який випускає відпрацьовані гази назовні. Потім поршень знову піднімається і впускний клапан відкривається, щоб впустити нову порцію палива і повітря.
Описаний процес повторюється для всіх чотирьох циліндрів, забезпечуючи безперервну роботу двигуна. Результатом цього процесу є перетворення хімічної енергії палива на механічну енергію, яка приводить у рух автомобільні колеса та дозволяє автомобілю рухатися вперед.
Всмоктування суміші та випуск відпрацьованих газів
Всмоктування суміші
На початку всмоктування поршень двигуна перебуває в нижній точці ходу, а клапан всмоктування відкритий. Під час руху поршня вгору, об'єм у циліндрі збільшується, створюючи зону низького тиску. Це призводить до всмоктування суміші в циліндр через відкритий клапан всмоктування.
Суміш, що складається з повітря і палива, подається з паливного бака і змішується в карбюраторі або впускному колекторі. Звідти вона потрапляє у впускний трубопровід і через відкритий клапан всмоктування потрапляє в циліндр двигуна.
Випуск відпрацьованих газів
Після стиснення і згоряння суміші в циліндрі доходить момент випуску відпрацьованих газів. Верхній мертвий центр поршня двигуна відповідає закритому клапану всмоктування і відкритому клапану випуску. Під час руху поршня вниз, об'єм у циліндрі збільшується, створюючи зону низького тиску.
Стиснення суміші
Після всмоктування суміші в циліндр, поршень переміщається вгору, стискаючи суміш суміш всередині циліндра. Для досягнення цієї мети, поршень рухається вгору, а впускні та випускні клапани закриті.
Суміш стискається через те, що об'єм циліндра зменшується, а поршень рухається вгору. У результаті стиснення, тиск суміші збільшується. Завдяки високому тиску, суміш нагрівається і стає готовою до займання.
Для оцінки ступеня стиснення суміші, використовується показник компресії. Він визначається відношенням об'єму суміші після стиснення до об'єму суміші перед стисненням.
Стиснення суміші відіграє важливу роль у роботі двигуна. Завдяки стисненню, паливо може бути легше запалене і реагувати з повітрям, що дозволяє двигуну виробляти більше енергії та потужності.
| Переваги стиснення суміші | Недоліки стиснення суміші |
|---|---|
| Підвищена ефективність двигуна | Збільшення навантаження на двигун |
| Більше енергії та потужності | Втрати палива та енергії через теплові процеси |
| Економія палива |
Операції під час стиснення суміші в чотирициліндровому чотиритактному двигуні
Стиснення суміші здійснюється при закритих впускному і випускному клапанах, що дозволяє скоротити витік суміші під час підйому поршня. Тиск у циліндрі збільшується, а об'єм суміші зменшується.
Важливо відзначити, що під час стиснення суміші відбувається збільшення її температури і тиску. Компоненти суміші стають більш активними та готовими до процесу згоряння.
Під час стиснення суміші виконуються такі операції:
1. Зниження об'єму суміші: Поршень рухається вгору по циліндру, стискаючи повітряно-паливну суміш і зменшуючи її об'єм.
2. Збільшення тиску: Стиснення суміші призводить до збільшення її тиску. Тиск у циліндрі досягає максимального значення, готового до подальшого процесу згоряння.
3. Збільшення температури: Під час стиснення суміші відбувається також збільшення її температури. Це відбувається через адіабатичний нагрів стискуваної суміші.
Операції стиснення суміші відіграють важливу роль у роботі чотирициліндрового чотиритактного двигуна. Вони створюють умови для подальшого згоряння суміші та приведення двигуна в рух.
Стиснення суміші всередині циліндра
Під час стиснення суміші, поршень піднімається вгору, а клапани випускають гарячі гази з циліндра. Потім клапани випускають гарячу суміш короткого горіння, що призводить до створення ударної хвилі. Ця ударна хвиля поширюється від дна циліндра до головки, стискаючи суміш.
Стиснення суміші всередині циліндра призводить до підвищення температури і тиску суміші. Завдяки цьому, суміш стає більш сприйнятливою до запалювання. Під час стиснення, суміш змішується більш рівномірно і отримує ще більшу силу вибуху під час запалювання, що дозволяє двигуну функціонувати ефективно.
Важливо зазначити, що стиснення суміші всередині циліндра може бути регульованим. Це забезпечує можливість контролювати процес стиснення та оптимізувати роботу двигуна в різних умовах.
Загоряння стиснутої суміші
При досягненні необхідного рівня стиснення, відбувається займання суміші. Для цього використовується комплект запалювання, який подає іскру на свічку запалювання. Свічка запалювання своєю чергою ініціює горіння суміші.
Горіння відбувається шляхом передачі іскри через електроди свічки запалювання. Це призводить до займання суміші та формування вогню всередині циліндра. Спалах загоряння, що відбувається, створює тиск, який призводить до зміщення поршня вниз.
Використання певної композиції палива і повітря в суміші відіграє ключову роль в ефективності та продуктивності двигуна. Правильне співвідношення палива і повітря дозволяє досягти оптимального горіння, збільшуючи потужність і ефективність двигуна.