Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя в современных автомобилях. Он основан на принципе работы поршневых двигателей, разработанном в конце XIX века. Четырехтактный двигатель получил свое название благодаря количеству ходов поршня, которые он выполняет в рамках полного цикла работы.
Полную последовательность тактов, или ходов, в рабочем цикле четырехтактного двигателя обычно обозначают буквами: В (впускной такт), С (сжатие), Р (рабочий такт, включает зажигание топлива) и В (выпускной такт). Каждый такт имеет свою специфическую функцию и происходит внутри цилиндра двигателя.
Во время впускного такта поршень двигается от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), что позволяет впустить в цилиндр смесь воздуха и топлива. В следующем такте, так называемом сжатии, поршень двигается в обратном направлении от НМТ к ВМТ, сжимая смесь и повышая ее давление и температуру.
- Впускной ход: как происходит подача топливно-воздушной смеси в цилиндр
- Сжатие: как поршень сжимает топливную смесь для её дальнейшего воспламенения
- Рабочий ход: как происходит воспламенение топливной смеси и развитие силы
- Выпускной ход: как выталкивается отработавший газ из цилиндра
- Однооборотный цикл: сколько оборотов коленчатого вала требуется для одного рабочего цикла
Впускной ход: как происходит подача топливно-воздушной смеси в цилиндр
Перед открытием впускного клапана поршень двигается вниз, создавая разрежение в цилиндре. Это привлекает топливо и воздух из впускной системы двигателя. Обычно впускной клапан открывается на всех цилиндрах одновременно, что позволяет равномерно распределить смесь по всем цилиндрам.
Воздух и топливо проходят через впускной коллектор и фильтр воздуха, где фильтруются от пыли и других загрязнений. Затем они поступают в смесительное устройство, где происходит смешивание топлива и воздуха в оптимальных пропорциях. Смесительное устройство может быть карбюратором или форсункой, в зависимости от типа двигателя.
После смешивания, топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр через впускной клапан, который открывается под воздействием распределительного механизма. Когда поршень достигает нижней мертвой точки и начинает двигаться вверх, впускной клапан закрывается, задерживая смесь в цилиндре.
Впускной ход является одним из ключевых этапов работы двигателя, так как именно здесь формируется топливно-воздушная смесь, которая затем будет сжата и сгореть в цилиндре в результате зажигания.
Сжатие: как поршень сжимает топливную смесь для её дальнейшего воспламенения
Поршень двигается вверх после того, как клапан впуска закрыт, а клапан выпуска открыт. Это создает для поршня закрытую камеру сгорания, в которой происходит сжатие топливной смеси. Постепенно сжимаясь, объем смеси уменьшается, а давление внутри камеры восходит.
Увеличивая давление и температуру воздуха или топливной смеси, сжатие обеспечивает условия для последующего воспламенения вещества в энергетическом цикле двигателя. Этот процесс повышает эффективность работы двигателя, так как позволяет получить максимальное количество энергии из топлива.
Сжатие происходит благодаря движению поршня и действию кривошипно-шатунного механизма. Когда поршень движется вверх, объем камеры сгорания уменьшается, сжимая содержащуюся в ней смесь. Вместе с этим, давление внутри камеры увеличивается, готовя смесь к дальнейшему воспламенению в следующем такте.
Надлежащее сжатие топливной смеси особенно важно для работы двигателя. Оно должно быть достаточным для обеспечения эффективного воспламенения, но не слишком высоким, чтобы предотвратить нежелательное самовозгорание. Каждое сжатие является неотъемлемой частью цикла работы четырехтактного двигателя, обеспечивая его надежную и эффективную работу.
Рабочий ход: как происходит воспламенение топливной смеси и развитие силы
Рабочий ход в четырехтактном двигателе начинается с сжатия впитываемой воздушно-топливной смеси. После того, как поршень возвращается вверх после выпуска отработанных газов, клапаны впуска и выпуска закрываются, и поршень начинает сжимать воздух, который смешивается с топливом. Сжатие смеси приводит к повышению давления и температуры в цилиндре.
Затем наступает момент воспламенения смеси. Для этого используется свеча зажигания, которая создает электрическую искру. Эта искра перескакивает между электродами свечи, что приводит к воспламенению смеси. Зажигание должно произойти в правильный момент, когда поршень находится на верхней точке хода сжатия.
После воспламенения смесь быстро сгорает, и развивается сила, которая приводит в движение поршень. Выделяющиеся при сгорании газы создают давление, которое расширяется, отталкивает поршень вниз и приводит в действие коренной вал двигателя.
Таким образом, рабочий ход представляет собой период, во время которого сжимается и воспламеняется воздушно-топливная смесь, а затем сгорает с развитием силы, которая приводит в движение поршень и позволяет двигателю работать.
Выпускной ход: как выталкивается отработавший газ из цилиндра
Процесс выпуска отработавшего газа начинается с открытия клапана выпуска. В этот момент поршень находится в верхней мертвой точке и движется вниз по цилиндру. Открытие клапана выпуска обеспечивает свободный проход для выхода газов из цилиндра.
Когда поршень движется вниз, отработавший газ сжимается, а затем выталкивается в выпускной коллектор. Этот процесс происходит под действием давления, создаваемого поршнем, и помогает увеличить эффективность работы двигателя.
Клапан выпуска закрывается, когда поршень достигает нижней мертвой точки и начинает двигаться обратно вверх. Закрытие клапана выпуска предотвращает обратное попадание воздуха или топлива в цилиндр, что может привести к неэффективной сгоранию смеси.
Выпускной ход является важной фазой рабочего цикла двигателя, позволяющей удалить отработавший газ из цилиндра и обеспечить подачу свежей смеси для следующего такта. Оптимальная работа выпускной системы двигателя помогает улучшить его производительность и эффективность.
| Ключевые слова | Синонимы |
|---|---|
| выпускной ход | выпускной такт, выхлопной ход |
| отработавший газ | выхлопные газы, отходы сгорания |
| цилиндр | вакуумное пространство, камера сгорания |
| клапан выпуска | выпускной клапан, клапан отработки газов |
| выпускной коллектор | выхлопная система, глушитель |
| сжимается | сокращается, стискается |
| эффективность работы | производительность, энергоэффективность |
Однооборотный цикл: сколько оборотов коленчатого вала требуется для одного рабочего цикла
Однооборотный цикл в четырехтактных двигателях означает, что для одного полного рабочего цикла, состоящего из всего четырех тактов (впускного, сжатия, рабочего и выпускного), необходимо два полных оборота коленчатого вала.
Первый оборот коленчатого вала выполняет два такта: впускной и сжатия. Во время впускного такта поршень опускается вниз и открывает клапаны для приема смеси воздуха и топлива в цилиндр. Затем на сжатий такте поршень поднимается вверх, сжимая смесь воздуха и топлива. Во время этого оборота коленчатый вал совершает полный оборот.
Второй оборот коленчатого вала выполняет два оставшихся такта: рабочий и выпускной. На рабочем такте сжатая смесь воздуха и топлива подвергается воспламенению, вызывая взрыв и толкая поршень вниз. Затем, на выпускном такте, поршень поднимается вверх и открывает клапаны для выталкивания отработанных газов из цилиндра. После этого коленчатый вал совершает второй полный оборот.
Таким образом, для завершения одного рабочего цикла четырехтактного двигателя необходимо два полных оборота коленчатого вала.