a ma forgalmazott járművek (személygépkocsik és haszongépjárművek) túlnyomó többsége belső égésű motorral van felszerelve. Ebben a cikkben leírjuk, hogyan működik egy négyütemű belső égésű motor.
a belső égésű motor hőmotornak minősül. Azért hívják belsőnek, mert a levegő-üzemanyag keverék égése a motor belsejében, az égéstérben történik, és az égett gázok egy része az új égési ciklus része.
alapvetően egy belső égésű motor az égő levegő-üzemanyag keverék hőenergiáját mechanikai energiává alakítja. 4 ütésnek hívják, mert 4 ütésre van szükség ahhoz, hogy a dugattyú teljes égési ciklust hajtson végre. A személygépkocsit működtető motor teljes neve: 4 ütemű dugattyús belső égésű motor, rövidítve ICE (belső égésű motor).
most vizsgáljuk meg, melyek a jég fő alkotóelemei.
kép: belső égésű motor (DOHC) alkatrészek |
legenda:
TDC – felső holtpont BDC – alsó holtpont |
a hengerfej (8) általában tartalmazza a vezérműtengely(ek), szelepek, szelep kanalak, szelep visszatérő rugók, szikra / izzítógyertyák és injektorok (közvetlen befecskendező motorok). A motor hűtőfolyadéka a hengerfejen keresztül áramlik.
a motorblokkban (12) megtalálható a dugattyú, az összekötő rúd és a főtengely. Ami a hengerfejet illeti, a motorblokkon keresztül áramlik a hűtőfolyadék, hogy segítsen szabályozni a motor hőmérsékletét.
a dugattyú a henger belsejében BDC-ről TDC-re mozog. Az égéstér a dugattyú, a hengerfej és a motorblokk közötti térfogat, amikor a dugattyú közel van a TDC-hez.
az 1. ábrán egy jég mechanikai alkatrészeinek teljes készletét vizsgálhatjuk. Az alkatrészek egy része rögzített (pl. hengerfej, hengerblokk), néhány pedig mozog. Az alábbi ábrán megnézzük az ICE fő mozgó részét, amely mechanikai erővel átalakítja a hengeren belüli gáznyomást.
kép: belső égésű motor mozgó alkatrészek
Jelmagyarázat:
- vezérműtengely lánckerék
- dugattyú
- főtengely
- összekötő rúd
- szelep
- szelep vödör
- vezérműtengely
a forgatás a vezérműtengely szinkronban van a a forgattyústengely forgása fogazott övön vagy láncon keresztül. A szívó-és kipufogószelepek helyzetét pontosan össze kell hangolni a dugattyú helyzetével, hogy az égési ciklusok ennek megfelelően történjenek.
a 4 ütemű ICE teljes motorciklusának a következő fázisai vannak (löketek):
- szívó
- kompressziós
- teljesítmény (expanzió)
- kipufogó
a löket a dugattyú mozgása a két holtpont (alsó és felső) között.
most, hogy tudjuk, melyek az ICE alkotóelemei, megvizsgálhatjuk, mi történik a motorciklus minden egyes ütemében. Az alábbi táblázatban láthatja a dugattyú helyzetét az egyes löketek elején, valamint a hengerben zajló események részleteit.
Stroke 1-bevitel
belső égésű motor szívó lökete |
a szívási löket elején a dugattyú közel van a TDC-hez. A szívószelep nyitva van, a dugattyú elindul a BDC felé. Levegő (vagy levegő-üzemanyag keverék) kerül a hengerbe. Ezt a löketet szívásnak nevezzük, mert friss levegőt / keveréket viszünk be a motorba. A szívó löket akkor ér véget, amikor a dugattyú a BDC-n van.
a szívó löket alatt a motor energiát fogyaszt (a főtengely az alkatrészek tehetetlensége miatt forog). |
Stroke 2-tömörítés
belső égésű motor kompressziós löket |
a kompressziós löket a dugattyúval kezdődik a BDC – nél, miután a szívási löket befejeződött. A kompressziós löket alatt mind a szelepek, mind a kipufogó szelepek zárva vannak, és a dugattyúk a TDC felé mozognak. Mindkét szelep zárva van, a levegő/keverék összenyomódik, elérve a maximális nyomást, amikor a dugattyú közel van a TDC-hez.
mielőtt a dugattyú eléri a TDC-t (de nagyon közel hozzá), a kompressziós löket alatt:
a kompressziós löket során a motor energiát fogyaszt (a főtengely forog az alkatrészek tehetetlensége miatt), több, mint a szívó löket. |
Stroke 3-teljesítmény
belső égésű motor lökettérfogata |
a teljesítmény löket a dugattyúval kezdődik a TDC – nél. Mindkét szelep, a szívó és a kipufogó, még mindig zárva van. A levegő-üzemanyag keverék égése a kompressziós löket végén kezdődött, ami a henger belsejében a nyomás jelentős növekedését okozza. A henger belsejében lévő nyomás lenyomja a dugattyút a BDC felé.
a motor csak a teljesítménylöket alatt termel energiát. |
Stroke 4-kipufogó
belső égésű motor kipufogógáz-lökete |
a kipufogógáz-löket a dugattyúval kezdődik a BDC-nél, miután a teljesítmény-löket befejeződött. A löket alatt a kipufogószelep nyitva van. A dugattyú mozgása a BDC-től a TDC felé a kipufogógázok nagy részét kiszorítja a hengerből, a kipufogócsövekbe.
a kipufogógáz-löket során a motor energiát fogyaszt (a főtengely az alkatrészek tehetetlensége miatt forog). |
mint látható, a teljes égési (motor) ciklus érdekében a dugattyúnak 4 ütést kell végrehajtania. Ez azt jelenti, hogy egy motorciklus a forgattyústengely két teljes forgását veszi igénybe (720^).
az egyetlen löket, amely nyomatékot (energiát) termel, a teljesítmény löket, az összes többi energiát fogyaszt.
a dugattyú lineáris mozgása a főtengely forgási mozgásává alakul át a hajtórúdon keresztül.
a jobb megértés érdekében összefoglaljuk a dugattyú kezdeti helyzetét, a szelep helyzetét és az energiaegyensúlyt minden egyes löketnél.
| löket sorrend | löket név | dugattyú kezdeti pozíció | szívószelep állapota | kipufogószelep állapota | energiamérleg |
| 1 | bevitel | TDC | nyitott | zárt | fogyaszt |
| 2 | tömörítés | BDC | zárt | zárt | fogyaszt |
| 3 | teljesítmény | TDC | zárt | zárt | termel |
| 4 | kipufogó | BDC | zárt | nyitott | fogyaszt |
az alábbi animációban világosan láthatja, hogyan működik a belső égésű motor. Ügyeljen a dugattyú helyzetére, a szelep helyzetére, a gyújtás pillanatára és a löketek egymásutánjára.
belső égésű motor animáció