Ciclo di lavoro del motore a quattro tempi: caratteristiche, diagramma e descrizione

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Gli automobilisti dovrebbero almeno in termini generali sapere come funziona e come funziona il motore. La maggior parte delle auto ha un motore a quattro tempi a quattro cilindri. Diamo un'occhiata al ciclo di lavoro di un motore a quattro tempi. Non tutti sanno quali processi si verificano quando l'auto è in movimento.

Principio generale di azione

Il motore funziona come segue. La miscela di carburante entra nella camera di combustione, quindi viene compressa sotto l'influenza del pistone. La miscela quindi si accende. Questo fa sì che i prodotti della combustione si espandano, spingendo contro il pistone ed uscendo dal cilindro.

Nei motori a due tempi, un giro dell'albero motore richiede due cicli. Un motore a pistoni a quattro tempi completa un ciclo di lavoro in due giri dell'albero motore. I motori sono dotati di fasatura. Qual è questo meccanismo? Questo è un elemento che consente di far entrare la miscela di carburante nelle camere e di rilasciare da lì i prodotti della combustione. Lo scambio gas avviene inmomento di un singolo giro dell'albero a gomiti. Lo scambio di gas avviene a causa del movimento del pistone.

Cronologia

Il primo dispositivo simile a un motore a quattro tempi è stato inventato da Felicce Matoczi ed Eugene Barsanti. Ma questa invenzione è stata incredibilmente persa. Solo nel 1861 un'unità simile fu brevettata.

E il primo motore utilizzabile è stato sviluppato dall'ingegnere tedesco Nikolaus Otto. Il motore prende il nome dall'inventore e anche il ciclo di lavoro del motore a quattro tempi prende il nome dall'ingegnere.

Le principali differenze tra i motori a quattro tempi

In un motore a due tempi, il pistone e i perni dei cilindri, l'albero motore, i cuscinetti e gli anelli di compressione sono lubrificati dall'olio aggiunto al carburante. In un motore a quattro tempi, tutti i componenti sono installati a bagno d'olio. Questa è una differenza significativa. Pertanto, in un'unità a quattro tempi, non è necessario mescolare oli e benzina.

I vantaggi del sistema sono che la quantità di depositi carboniosi sullo specchio nei cilindri e sulle pareti della marmitta è molto inferiore. Un' altra differenza è che nei motori a due tempi, una miscela combustibile entra nel tubo di scarico.

Motore acceso

Indipendentemente dal tipo di motore, il principio del suo funzionamento è simile. Oggi ci sono motori a carburatore, diesel, iniezione. Tutti i modelli utilizzano lo stesso ciclo a quattro tempi. Diamo un'occhiata più da vicino a quali processi funzionano all'interno del motore e lo fanno muovere.

Un ciclo a quattro tempi è una sequenza di quattro cicli di lavoro. Il ciclo viene generalmente preso come inizio quando una miscela combustibile entra nelle camere di combustione. Sebbene altre azioni abbiano luogo nel motore durante il suo flusso, il ciclo indicato è un processo di lavoro. Ad esempio, la corsa di compressione non è solo compressione. Durante questo periodo la miscela viene miscelata nei cilindri, inizia la formazione del gas, si accende.

Lo stesso si può dire delle altre fasi del motore. La cosa più importante qui è che i diversi processi per una migliore comprensione e semplificazione del ciclo di lavoro di un motore a quattro tempi sono scomposti in soli quattro cicli.

Assunzione

Quindi, nella camera di combustione del propulsore, iniziano i cicli di conversione dell'energia con la reazione di combustione della miscela di carburante. In questo caso, il pistone si trova nel punto più alto (posizione PMS), quindi si abbassa. Di conseguenza, si verifica un vuoto nella camera di combustione del motore. Sotto la sua influenza, un liquido combustibile aspira carburante. La valvola di aspirazione è in posizione aperta e la valvola di scarico è chiusa.

Quando il pistone inizia a scendere, il volume sopra di esso aumenta. Questo è ciò che provoca il guasto. È di circa 0,071-0,093 MPa. Pertanto, la benzina entra nella camera di combustione. Nei motori a iniezione, il carburante viene iniettato da un ugello. Dopo che la miscela è entrata nel cilindro, la sua temperatura può essere compresa tra 75 e 125 gradi.

Quanto verrà riempito il cilindro con la miscela di carburante è determinato dai fattori di riempimento. Permotori con sistema di alimentazione a carburatore, questo indicatore sarà compreso tra 0,64 e 0,74. Maggiore è il valore del coefficiente, più potente è il motore.

Compressione

Dopo aver riempito la camera di combustione con una miscela combustibile di vapori di benzina e aria, se l'albero a gomiti ruota, il pistone inizierà a tornare nella sua posizione più bassa. La valvola di aspirazione inizierà a chiudersi a questo punto. E la laurea sarà ancora chiusa.

Colpo di lavoro

Questa è la terza corsa di un motore a combustione interna a quattro tempi. È il più importante nel funzionamento dell'unità di potenza. È in questa fase del funzionamento del motore che l'energia della combustione del carburante viene convertita in energia meccanica, che fa ruotare l'albero a gomiti.

Quando il pistone è vicino al PMS, anche durante la compressione, la miscela di carburante viene accesa forzatamente dalla candela del motore. La carica del carburante si esaurisce molto rapidamente. Già prima dell'inizio di questo ciclo, i gas combusti hanno un valore di pressione massimo. Questi gas sono il fluido di lavoro compresso in un piccolo volume della camera di combustione del motore. Quando il pistone inizia a scendere, i gas iniziano ad espandersi rapidamente, rilasciando energia.

Tra tutte le corse del ciclo di lavoro di un quattro cilindri, questa è la più utile. Funziona sul carico dell'unità. Solo in questa fase l'albero motore riceve un'accelerazione in accelerazione. In tutti gli altri il motore non genera energia, ma la consuma dallo stesso albero a gomiti.

Rilascio

Dopo aver commessogas di lavoro utile, devono uscire dalla bombola per fare spazio a una nuova porzione della miscela aria-carburante. Questa è l'ultima corsa di un motore a quattro tempi.

I gas in questa fase sono sotto pressione significativamente superiore alla pressione atmosferica. Alla fine del ciclo, la temperatura scende a circa 700 gradi. L'albero a gomiti sposta il pistone al PMS per mezzo di una biella. Successivamente, la valvola di scarico si apre, i gas vengono spinti nell'atmosfera attraverso il sistema di scarico. Per quanto riguarda la pressione, è alta solo all'inizio. Alla fine del ciclo, diminuisce a 0,120 MPa. Naturalmente, è impossibile eliminare completamente i prodotti della combustione nel cilindro. Pertanto, vengono miscelati con la miscela di carburante durante la successiva corsa di aspirazione.

Ordine funzionante

Le fasi descritte costituiscono il ciclo di funzionamento di un motore a benzina a quattro tempi. È necessario comprendere che non esistono corrispondenze rigorose tra cicli e processi nei motori a pistoni. Ciò è facilmente spiegabile dal fatto che durante il funzionamento dell'unità di potenza, le fasi del meccanismo di distribuzione del gas e lo stato delle valvole si sovrapporranno ai movimenti dei pistoni in diversi motori in modi completamente diversi.

In qualsiasi cilindro, il ciclo di lavoro di un motore a carburatore a quattro tempi procede in questo modo. Ciascuna camera di combustione di un motore è necessaria per ruotare un singolo albero a gomiti che prende la forza dai pistoni.

Questa alternanza si chiama ordine di lavoro. Questo ordine è impostato nella fase di progettazione del propulsore attraverso le caratteristiche dell'albero a camme e dell'albero motore. Lui non ècambia durante il funzionamento del meccanismo.

L'esecuzione dell'ordine di lavoro viene eseguita alternando le scintille che giungono alle candele dal sistema di accensione. Quindi, un motore a quattro cilindri può funzionare nei seguenti ordini: 1, 3, 4, 2 e 1, 2, 4, 3.

Puoi scoprire l'ordine in cui funzionano i cilindri del motore dalle istruzioni per l'auto. A volte l'ordine delle operazioni è indicato sul corpo del blocco.

Così funziona un motore a carburatore a quattro tempi o qualsiasi altro. Il sistema di alimentazione non pregiudica il principio di funzionamento dell'unità. L'unica differenza è che il carburatore è un sistema di alimentazione meccanico che presenta alcuni svantaggi e, nel caso degli iniettori, questi svantaggi non sono presenti nel sistema.

Motori diesel

Il ciclo di lavoro di un motore diesel a quattro tempi è la stessa sequenza di processi del ciclo di un motore a carburatore. La differenza sta nel modo in cui procede il ciclo, così come nelle differenze nei processi di formazione della miscela e di accensione.

Corsa di aspirazione diesel

Quando il pistone si abbassa, il meccanismo di distribuzione del gas apre la valvola di aspirazione. Una certa quantità di aria entra nella camera di combustione. La temperatura nel cilindro è di circa 80 gradi. Nei motori diesel, il sistema di alimentazione è significativamente diverso dai motori a carburatore a benzina. Ad esempio, la resistenza idraulica al loro interno è inferiore e la pressione aumenta leggermente.

Corsa di compressione diesel

In questa fase del lavoro, il pistonenella camera di combustione sale verso il PMS. Entrambe le valvole nel motore dell'auto sono nello stato chiuso. Come risultato del funzionamento del pistone, l'aria nel cilindro viene compressa. Il rapporto di compressione in un motore diesel è superiore a quello dei motori a benzina e la pressione all'interno del cilindro può raggiungere 5 MPa. L'aria compressa si riscalda notevolmente. Le temperature possono raggiungere i 700 gradi. Questo è necessario per accendere il carburante. Viene fornito sui motori diesel tramite ugelli installati su ciascun cilindro. In inverno vengono utilizzate candelette. Preriscaldano il composto freddo. Ciò facilita l'avviamento del motore in inverno. Ma non tutte le auto hanno un tale sistema.

La corsa di espansione del gas in un motore diesel

Quando il pistone del motore diesel non ha ancora raggiunto il punto più alto di circa 30 gradi sull'albero motore, la pompa di iniezione fornisce carburante ad alta pressione al cilindro attraverso l'ugello. È necessario un valore di 18 MPa affinché il carburante possa essere nebulizzato finemente e distribuito su tutto il volume del cilindro.

Inoltre, il carburante sotto l'azione delle alte temperature si accende e brucia rapidamente. Il pistone si sposta nel punto più basso. La temperatura all'interno del cilindro in questo momento è di circa 2000 gradi. La temperatura scende verso la fine del ciclo.

Scarico diesel

In questa fase, la valvola di scarico è aperta, il pistone si sposta nel punto più alto. I prodotti della combustione vengono rimossi con la forza dal cilindro. Quindi vanno al collettore di scarico. Dopo di che per lavorareil catalizzatore è acceso. I gas che lo attraversano ad alta temperatura vengono purificati. Nell'atmosfera viene già rilasciato gas pulito e innocuo. Sui veicoli diesel è inoltre installato un filtro antiparticolato. Aiuta anche a purificare i gas.

Conclusione

Abbiamo analizzato nel dettaglio come si svolge il ciclo di lavoro di un motore a quattro tempi (ci vogliono due giri all'albero motore della centrale). E il ciclo stesso include molti processi diversi.