valtaosa nykyisin myytävistä ajoneuvoista (henkilöautot ja hyötyajoneuvot) on varustettu polttomoottoreilla. Tässä artikkelissa aiomme kuvata, miten nelitahtinen polttomoottori toimii.
polttomoottori luokitellaan lämpövoimakoneeksi. Sitä kutsutaan sisäiseksi, koska ilma-polttoaineseoksen palaminen tapahtuu moottorin sisällä, palotilassa, ja osa palaneista kaasuista on osa uutta palamissykliä.
periaatteessa polttomoottori muuntaa palavan ilma-polttoaineseoksen lämpöenergian mekaaniseksi energiaksi. Sitä kutsutaan 4 iskua, koska se kestää 4 lyöntiä männän suorittaa täydellinen palamisjakso. Henkilöauton voimanlähteenä toimivan moottorin täydellinen nimi on: 4-tahtimäntäpolttomoottori, lyhennettynä ICE (polttomoottori).
nyt tutkitaan, mitkä ovat jään pääkomponentti.
Kuva: polttomoottorin (DOHC) osat |
selitykset:
TDC – top kuollut keskus BDC-pohjan kuollut keskus |
sylinterikannessa (8) on yleensä nokka-akseli (t), venttiilit, venttiilikauhat, venttiilien paluujouset, kipinä- / hehkutulpat ja suuttimet (suorille ruiskutusmoottorit). Sylinterinkannen läpi virtaa moottorin jäähdytysneste.
moottorilohkon (12) sisältä löytyy mäntä, kiertotanko ja kampiakseli. Mitä Sylinterikannen läpi moottorin lohko virtaa jäähdytysnesteen auttaa hallitsemaan moottorin lämpötilaa.
mäntä liikkuu sylinterin sisällä BDC: stä TDC: hen. Palotila on männän, sylinterinkannen ja moottorilohkon välille syntyvä tilavuus, kun mäntä on lähellä TDC: tä.
kuvassa 1 voidaan tarkastella jään mekaanisten osien kokonaisuutta. Osa komponenteista on kiinteitä (esimerkiksi sylinterinkanta, sylinterilohko) ja osa liikkuu. Alla olevassa kuvassa tarkastelemme jään pääasiallista liikkuvaa osaa, joka muuttaa kaasun painetta sylinterin sisällä mekaanisella voimalla.
Kuva: polttomoottorin liikkuvat osat
legenda:
- nokka-akselin ketjupyörä
- mäntä
- kampiakseli
- kiertotanko
- venttiilikauha
- nokka-akseli
nokka-akselin kierto on synkronoitu kampiakselin pyöriminen hammastetun vyön tai ketjun kautta. Imu-ja pakoventtiilien sijainti on synkronoitava tarkasti männän sijainnin kanssa, jotta palamisjaksot voivat tapahtua vastaavasti.
nelitahtisen jään täydellisessä moottorisyklissä on seuraavat vaiheet (strokes:
- imu
- puristus
- teho (laajeneminen)
- pakokaasu
isku on männän liike kahden kuolleen Keskuksen (pohja ja yläosa) välillä.
nyt kun tiedämme, mitkä ovat jään osia, voimme tutkia, mitä tapahtuu moottorisyklin jokaisessa iskussa. Alla olevasta taulukosta näet männän sijainnin jokaisen iskun alussa ja yksityiskohdat sylinterissä tapahtuvista tapahtumista.
aivohalvaus 1-saanti
polttomoottorin imuväli |
imuvedon alussa mäntä on lähellä TDC: tä. Imuventtiili avataan, mäntä alkaa liikkua kohti BDC: tä. Sylinteriin vedetään ilmaa (tai ilma-polttoaineseosta). Tätä iskua kutsutaan imuksi, koska moottoriin otetaan raitista ilmaa/seosta. Imuviiva päättyy, kun mäntä on BDC: ssä.
imuvedon aikana moottori kuluttaa energiaa (kampiakseli pyörii komponenttien inertian vuoksi). |
isku 2-puristus
polttomoottorin puristusvoima |
puristusvoima alkaa männästä BDC: ssä, kun imuveto on päättynyt. Puristusvoiman aikana molemmat venttiilit, imu-ja pakokaasut, ovat kiinni, ja männät liikkuvat kohti TDC: tä. Kun molemmat venttiilit ovat suljettuina, ilma / seos puristetaan ja saavutetaan suurin paine, kun mäntä on lähellä TDC: tä.
ennen kuin mäntä saavuttaa TDC: n (mutta hyvin lähellä sitä) puristusvoiman aikana:
puristusvoiman aikana moottori kuluttaa energiaa (kampiakseli pyörii komponenttien inertian vuoksi) enemmän kuin imuveto. |
isku 3-teho
polttomoottorin iskutilavuus |
voimanosto alkaa männästä TDC: ssä. Molemmat venttiilit, imu-ja pakokaasut, ovat yhä kiinni. Ilma-polttoaineseoksen palaminen alkoi puristusvoiman lopussa, jolloin paine sylinterin sisällä kasvaa merkittävästi. Sylinterin sisällä oleva paine työntää männän alas kohti BDC: tä.
vain voimanoton aikana moottori tuottaa energiaa. |
isku 4-pakokaasu
polttomoottorin Pakokaasun iskunpituus |
Pakokaasun veto alkaa männästä BDC: ssä, kun tehonisku on päättynyt. Tämän iskun aikana poistoventtiili on auki. Männän liike BDC: stä kohti TDC: tä työntää suurimman osan pakokaasuista ulos sylinteristä, pakoputkiin.
pakokaasuviivan aikana moottori kuluttaa energiaa (kampiakseli pyörii komponenttien inertian vuoksi). |
kuten näette, täydellisen palamisen (Moottorin) syklin saamiseksi männän on suoritettava 4 iskua. Tämä tarkoittaa, että yksi moottorijakso kestää kampiakselin kaksi täyttä kierrosta (720°).
ainoa vääntöä (energiaa) tuottava tahti on tehoveto, kaikki muut kuluttavat energiaa.
männän lineaarinen liike muuttuu kampiakselin kiertoliikkeeksi kiertokangen kautta.
paremman ymmärryksen saamiseksi teemme yhteenvedon männän alkuasennosta, venttiilin asennosta ja energiataseesta jokaiselle iskulle.
| Iskutilanne | Iskunimi | männän alkuasento | imuventtiilin tila | pakoventtiilin tila | energiatase |
| 1 | saanti | TDC | avoin | suljettu | kuluttaa |
| 2 | Pakkaus | BDC | suljettu | suljettu | kuluttaa |
| 3 | teho | TDC | suljettu | suljettu | tuottaa |
| 4 | Pako | BDC | suljettu | avoin | kuluttaa |
alla olevasta animaatiosta näet selvästi, miten polttomoottori toimii. Kiinnitä huomiota männän asentoon, venttiilin asentoon, syttymishetkeen ja vetojen peräkkäisyyteen.
polttomoottorin animaatio