รอบการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะ - คุณสมบัติ ไดอะแกรม และคำอธิบาย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ผู้ขับขี่รถยนต์ควรรู้ว่าเครื่องยนต์ทำงานอย่างไรอย่างน้อยก็ในแง่ทั่วไป รถยนต์ส่วนใหญ่มีเครื่องยนต์สี่จังหวะสี่สูบ มาดูรอบการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะกัน ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่ากระบวนการใดเกิดขึ้นเมื่อรถเคลื่อนที่

หลักการทั่วไปของการกระทำ

เครื่องยนต์ทำงานดังนี้. ส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ จากนั้นจะถูกบีบอัดภายใต้อิทธิพลของลูกสูบ ส่วนผสมจะติดไฟ ทำให้ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ขยายตัวดันลูกสูบและออกจากกระบอกสูบ

ในเครื่องยนต์สองจังหวะ หนึ่งรอบของเพลาข้อเหวี่ยงจะใช้เวลาสองรอบ เครื่องยนต์ลูกสูบสี่จังหวะทำให้รอบการทำงานสมบูรณ์ในสองรอบของเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์มีการติดตั้งจังหวะเวลา กลไกนี้คืออะไร? นี่คือองค์ประกอบที่ช่วยให้คุณปล่อยให้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องและปล่อยผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ออกจากที่นั่น การแลกเปลี่ยนก๊าซดำเนินการในช่วงเวลาของการปฏิวัติเพลาข้อเหวี่ยงครั้งเดียว การแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของลูกสูบ

ประวัติศาสตร์

อุปกรณ์ชิ้นแรกที่คล้ายกับมอเตอร์สี่จังหวะ ถูกคิดค้นโดยเฟลิซ มาตอคซีและยูจีน บาร์ซานติ แต่สิ่งประดิษฐ์นี้สูญหายไปอย่างไม่น่าเชื่อ เฉพาะในปี พ.ศ. 2404 ได้มีการจดสิทธิบัตรหน่วยที่คล้ายกัน

และเอ็นจิ้นที่ใช้งานได้ตัวแรกได้รับการพัฒนาโดยวิศวกรชาวเยอรมัน นิโคเลาส์ อ็อตโต มอเตอร์ได้รับการตั้งชื่อตามผู้ประดิษฐ์ และรอบการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะก็ตั้งชื่อตามวิศวกรเช่นกัน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์สี่จังหวะ

ในเครื่องยนต์สองจังหวะ หมุดลูกสูบและกระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง แบริ่ง และแหวนอัดได้รับการหล่อลื่นด้วยน้ำมันที่เติมลงในเชื้อเพลิง ในเครื่องยนต์สี่จังหวะ ส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการติดตั้งในอ่างน้ำมัน นี่คือความแตกต่างที่สำคัญ ดังนั้นในเครื่องยนต์สี่จังหวะจึงไม่จำเป็นต้องผสมน้ำมันกับน้ำมันเบนซิน

ข้อดีของระบบคือปริมาณคาร์บอนที่สะสมบนกระจกในกระบอกสูบและผนังท่อไอเสียนั้นน้อยกว่ามาก ความแตกต่างอีกประการหนึ่งคือในเครื่องยนต์สองจังหวะ สารผสมที่ติดไฟได้เข้าไปในท่อไอเสีย

เครื่องยนต์ทำงาน

ไม่ว่ามอเตอร์ชนิดใด หลักการทำงานของมอเตอร์จะคล้ายคลึงกัน วันนี้มีเครื่องคาร์บู ดีเซล หัวฉีด ทุกรุ่นใช้วงจรสี่จังหวะเดียวกัน มาดูกันดีกว่าว่ากระบวนการทำงานอะไรภายในมอเตอร์และทำให้มันเคลื่อนไหวได้

รอบสี่จังหวะคือลำดับของสี่รอบการทำงาน วัฏจักรนี้มักจะถือเป็นจุดเริ่มต้นเมื่อส่วนผสมที่ติดไฟได้เข้าไปในห้องเผาไหม้ แม้ว่าการดำเนินการอื่นๆ จะเกิดขึ้นในเครื่องยนต์ระหว่างการไหลของเครื่องยนต์ แต่รอบที่ระบุนั้นเป็นกระบวนการทำงานเดียว ตัวอย่างเช่น จังหวะการอัดไม่ได้เป็นเพียงการบีบอัดเท่านั้น ในช่วงเวลานี้ ส่วนผสมจะถูกผสมในกระบอกสูบ การก่อตัวของก๊าซจะเริ่มติดไฟ

สามารถพูดได้เช่นเดียวกันกับขั้นตอนอื่นๆ ของเครื่องยนต์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือกระบวนการต่างๆ เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นและทำให้วงจรการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะง่ายขึ้นจะแบ่งออกเป็นสี่รอบเท่านั้น

การบริโภค

ดังนั้น ในห้องเผาไหม้ของหน่วยพลังงาน รอบการแปลงพลังงานเริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิง ในกรณีนี้ ลูกสูบจะอยู่ที่จุดสูงสุด (ตำแหน่ง TDC) แล้วเลื่อนลง เป็นผลให้เกิดสุญญากาศในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ภายใต้อิทธิพลของมัน ของเหลวที่ติดไฟได้จะดูดเชื้อเพลิง วาล์วไอดีอยู่ในตำแหน่งเปิด และวาล์วไอเสียปิดอยู่

เมื่อลูกสูบเริ่มเคลื่อนลง ระดับเสียงที่สูงกว่าจะเพิ่มขึ้น นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดการพังทลาย มีค่าประมาณ 0.071-0.093 MPa ดังนั้นน้ำมันเบนซินจะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ในเครื่องยนต์หัวฉีด เชื้อเพลิงจะถูกฉีดด้วยหัวฉีด หลังจากที่ส่วนผสมเข้าสู่กระบอกสูบแล้ว อุณหภูมิจะอยู่ที่ 75 ถึง 125 องศา

จำนวนถังที่จะเติมด้วยส่วนผสมเชื้อเพลิงนั้นพิจารณาจากปัจจัยการเติม สำหรับเครื่องยนต์ที่มีระบบกำลังคาร์บูเรเตอร์ ตัวบ่งชี้นี้จะมีค่าตั้งแต่ 0.64 ถึง 0.74 ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์สูง มอเตอร์ยิ่งมีกำลังมาก

บีบอัด

หลังจากเติมห้องเผาไหม้ด้วยส่วนผสมของไอน้ำมันและอากาศที่ติดไฟได้ หากเพลาข้อเหวี่ยงหมุน ลูกสูบจะเริ่มกลับสู่ตำแหน่งล่าง วาล์วไอดีจะเริ่มปิด ณ จุดนี้ และงานรับปริญญาก็ยังปิดอยู่

จังหวะการทำงาน

นี่เป็นจังหวะที่สามของเครื่องยนต์สันดาปภายในสี่จังหวะ เป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการทำงานของหน่วยพลังงาน ในขั้นตอนการทำงานของเครื่องยนต์นี้เองที่พลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล ซึ่งทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนได้

เมื่อลูกสูบอยู่ใกล้กับ TDC แม้ในระหว่างการอัด หัวเทียนของเครื่องยนต์จะจุดระเบิดส่วนผสมของเชื้อเพลิง ค่าน้ำมันหมดเร็วมาก ก่อนเริ่มรอบนี้ ก๊าซที่ถูกเผาไหม้ยังมีค่าความดันสูงสุด ก๊าซเหล่านี้เป็นของไหลทำงานที่ถูกบีบอัดในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ในปริมาณเล็กน้อย เมื่อลูกสูบเริ่มเคลื่อนลง ก๊าซจะเริ่มขยายตัวอย่างรวดเร็วและปล่อยพลังงานออกมา

ในบรรดาจังหวะการทำงานทั้งหมดของเครื่องยนต์สี่สูบ อันนี้มีประโยชน์มากที่สุด มันทำงานบนโหลดของเครื่อง เฉพาะในขั้นตอนนี้เพลาข้อเหวี่ยงจะได้รับการเร่งความเร็ว อย่างอื่นทั้งหมด มอเตอร์ไม่ได้สร้างพลังงาน แต่กินมันจากเพลาข้อเหวี่ยงเดียวกัน

ปล่อย

หลังจากตกลงกันก๊าซที่มีประโยชน์จะต้องออกจากกระบอกสูบเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศส่วนใหม่ นี่เป็นจังหวะสุดท้ายของเครื่องยนต์สี่จังหวะ

ก๊าซในระยะนี้อยู่ภายใต้ความกดดันที่สูงกว่าความดันบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อสิ้นสุดรอบ อุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณ 700 องศา เพลาข้อเหวี่ยงเคลื่อนลูกสูบไปที่ TDC โดยใช้ก้านสูบ ถัดไป วาล์วไอเสียเปิดออก ก๊าซจะถูกผลักเข้าสู่บรรยากาศผ่านระบบไอเสีย ส่วนเรื่องความดันนั้นสูงแค่ช่วงเริ่มต้นเท่านั้น เมื่อสิ้นสุดรอบ จะลดลงเหลือ 0.120 MPa โดยธรรมชาติแล้ว เป็นไปไม่ได้เลยที่จะกำจัดผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ในกระบอกสูบให้หมดไป ดังนั้นพวกเขาจึงผสมกับส่วนผสมของเชื้อเพลิงในช่วงจังหวะการบริโภคครั้งต่อไป

สั่งงาน

ขั้นตอนที่อธิบายไว้ประกอบด้วยวงจรการทำงานของเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะ คุณต้องเข้าใจว่าไม่มีความสอดคล้องกันอย่างเข้มงวดระหว่างรอบและกระบวนการในเครื่องยนต์ลูกสูบ สิ่งนี้อธิบายได้ง่าย ๆ จากข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างการทำงานของหน่วยส่งกำลัง ขั้นตอนของกลไกการจ่ายก๊าซและสถานะของวาล์วจะถูกซ้อนทับบนการเคลื่อนที่ของลูกสูบในเครื่องยนต์ต่างๆ ในรูปแบบที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง

ในกระบอกสูบใด ๆ รอบการทำงานของเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์สี่จังหวะจะดำเนินการในลักษณะนี้ ห้องเผาไหม้แต่ละห้องในเครื่องยนต์จำเป็นสำหรับการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเดี่ยวที่ใช้แรงจากลูกสูบ

การสลับนี้เรียกว่าสั่งงาน ลำดับนี้ถูกกำหนดไว้ที่ขั้นตอนการออกแบบของหน่วยกำลังผ่านคุณสมบัติของเพลาลูกเบี้ยวและเพลาข้อเหวี่ยง เขาไม่ได้การเปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของกลไก

การดำเนินการตามลำดับของงานดำเนินการโดยการสลับประกายไฟที่มาจากระบบจุดระเบิดไปยังเทียนไข ดังนั้น เครื่องยนต์สี่สูบสามารถทำงานตามลำดับต่อไปนี้ - 1, 3, 4, 2 และ 1, 2, 4, 3.

คุณสามารถดูลำดับการทำงานของกระบอกสูบเครื่องยนต์ได้จากคำแนะนำสำหรับรถยนต์ บางครั้งลำดับการทำงานจะแสดงบนตัวบล็อก

นี่คือการทำงานของเครื่องยนต์คาร์บูสี่จังหวะหรืองานอื่นๆ ระบบจ่ายไฟไม่ส่งผลต่อหลักการทำงานของเครื่อง ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ คาร์บูเรเตอร์เป็นระบบพลังงานกลที่มีข้อเสียบางประการ และในกรณีของหัวฉีด ข้อเสียเหล่านี้ไม่มีอยู่ในระบบ

เครื่องยนต์ดีเซล

วงจรการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะเป็นลำดับขั้นตอนเดียวกันกับวงจรของเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ ความแตกต่างอยู่ที่ว่าวัฏจักรดำเนินไปอย่างไร เช่นเดียวกับความแตกต่างในกระบวนการสร้างส่วนผสมและการจุดไฟ

จังหวะการบริโภคดีเซล

เมื่อลูกสูบเคลื่อนลง กลไกการจ่ายแก๊สจะเปิดวาล์วไอดี อากาศจำนวนหนึ่งเข้าสู่ห้องเผาไหม้ อุณหภูมิในกระบอกสูบประมาณ 80 องศา ในเครื่องยนต์ดีเซล ระบบส่งกำลังแตกต่างจากเครื่องยนต์เบนซินคาร์บูเรเตอร์อย่างมาก ตัวอย่างเช่น ความต้านทานไฮดรอลิกในนั้นต่ำกว่า และแรงดันเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

จังหวะอัดดีเซล

ช่วงนี้งานลูกสูบในห้องเผาไหม้ขึ้นไปทาง TDC วาล์วทั้งสองในเครื่องยนต์ของรถอยู่ในสถานะปิด อันเป็นผลมาจากการทำงานของลูกสูบ อากาศในกระบอกสูบจึงถูกบีบอัด อัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นสูงกว่าในเครื่องยนต์เบนซิน และแรงดันภายในกระบอกสูบสามารถสูงถึง 5 MPa อากาศอัดร้อนขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิสามารถเข้าถึง 700 องศา นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการจุดไฟเชื้อเพลิง มีให้ในเครื่องยนต์ดีเซลผ่านหัวฉีดที่ติดตั้งในแต่ละกระบอกสูบ ในฤดูหนาวจะใช้ปลั๊กเรืองแสง พวกเขาอุ่นส่วนผสมที่เย็นไว้ ช่วยให้สตาร์ทเครื่องยนต์ในฤดูหนาวได้ง่ายขึ้น แต่ไม่ใช่ว่ารถทุกคันจะมีระบบแบบนี้

จังหวะการขยายตัวของแก๊สในเครื่องยนต์ดีเซล

เมื่อลูกสูบเครื่องยนต์ดีเซลยังไม่ถึงจุดบนสุดประมาณ 30 องศาบนเพลาข้อเหวี่ยง ปั๊มฉีดจะส่งเชื้อเพลิงแรงดันสูงไปยังกระบอกสูบผ่านหัวฉีด จำเป็นต้องใช้ค่า 18 MPa เพื่อให้สามารถพ่นและกระจายเชื้อเพลิงได้อย่างละเอียดทั่วปริมาตรทั้งหมดในกระบอกสูบ

นอกจากนี้ เชื้อเพลิงภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงจะจุดไฟและเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ลูกสูบเคลื่อนที่ไปยังจุดต่ำสุด อุณหภูมิภายในกระบอกสูบขณะนี้อยู่ที่ประมาณ 2,000 องศา อุณหภูมิจะลดลงเมื่อสิ้นสุดรอบ

ท่อไอเสียดีเซล

ในขั้นตอนนี้วาล์วไอเสียเปิดอยู่ ลูกสูบจะเคลื่อนไปที่จุดสูงสุด ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะถูกลบออกจากกระบอกสูบ จากนั้นพวกเขาก็ไปที่ท่อร่วมไอเสีย หลังจากนั้นก็ทำงานเครื่องฟอกไอเสียเปิดอยู่ ก๊าซที่ไหลผ่านที่อุณหภูมิสูงจะถูกทำให้บริสุทธิ์ ก๊าซที่สะอาดและไม่เป็นอันตรายถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศแล้ว สำหรับรถยนต์ดีเซล จะมีการติดตั้งตัวกรองอนุภาคเพิ่มเติม ยังช่วยทำให้ก๊าซบริสุทธิ์อีกด้วย

สรุป

เราได้วิเคราะห์โดยละเอียดแล้วว่ารอบการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะมีการดำเนินการอย่างไร (ต้องหมุนเพลาข้อเหวี่ยงของโรงไฟฟ้าสองครั้ง) และวงจรเองก็มีกระบวนการต่างๆ มากมาย