Mikä on 4-tahtimoottori? | Miten nelitahtimoottori toimii?

moottoreita käytetään eniten ympäri maailmaa lukuisissa sovelluksissa. Näitä käytetään erilaisissa ajoneuvoissa, kuten linja-autoissa, kuorma-autoissa, pakettiautoissa ja moottoripyörissä jne. Moottoreita on erilaisia, ja nelitahtimoottori on yksi niistä. Männäniskujen lukumäärän mukaan moottoreita on kahta päätyyppiä, jotka ovat:

1. 2-iskumoottori
2. 4-tahtimoottori

edellisessä artikkelissa käsiteltiin 2-tahtimoottoria. Siksi tässä artikkelissa käsitellään pääasiassa nelitahtimoottoria.

mikä on nelitahtimoottori?

4-tahtimoottori on IC-moottori, joka käyttää neljää iskua männästä työjakson loppuun. Se muuntaa polttoaineen lämpöenergian hyödylliseksi mekaaniseksi työksi männän ylös-ja alaspäin suuntautuvan liikkeen vuoksi. Siksi se kuuluu mäntämoottorin luokkaan.

nelitahtimoottori täydentää tehosyklin kampiakselin kahden kierroksen ja männän 4 iskun jälkeen. Näitä moottoreita käytetään yleisimmin erilaisissa ajoneuvoissa, kuten kevyissä kuorma-autoissa, linja-autoissa, pakettiautoissa, autoissa jne.

tässä mäntämoottorissa puristusprosessi tapahtuu männän ylös-ja alaspäin suuntautuvan liikkeen vuoksi.

suurin ero 2-ja 4-tahtisten moottoreiden välillä on se, että 2-tahtinen moottori suorittaa työjakson vain kahdella iskulla, kun taas nelitahtinen moottori suorittaa työjakson neljällä männän iskulla. 2-tahtimoottori tuottaa vähemmän saasteita kuin 2-tahtimoottori.

Miten 4-tahtimoottori toimii?

nelitahtimoottori toimii seuraavissa vaiheissa:

1. imuprosessi
2. puristusprosessi
3. Tehoprosessi
4. Pakoprosessi

1) Imuviiva

• kun mäntä siirtyy TDC: stä (alaspäin) kohti BCD: tä, painekammion (sylinterin) sisälle alkaa muodostua tyhjiö.
• kun tyhjiö tuottaa puristuskammion sisälle, pakoventtiili sulkeutuu ja imuventtiili avautuu.
• kun imuventtiili aukeaa, ilma-polttoaineseos alkaa päästä puristuskammioon.

2) puristusvoima

• kun puristuskammion sisäinen paine tulee yhtä suureksi kuin ulompi paine, imuventtiili sulkeutuu ja puristusvoima alkaa.
• männän liikkuessa ylöspäin (BCD: stä TDC: hen) se puristaa ilma-polttoaine-seoksen puristuskammion sisään ja nostaa ilma-polttoaine-seoksen lämpötilaa ja painetta.

3) Voimanisku

• voimanisku tunnetaan myös palamisiskuna.
• kun puristusvoima on lähes täydellinen, Sytytystulppa polttaa paineilma-Polttoaineseoksen.
• polttoaineen syttyessä teho syntyy siten, että mäntä siirtyy TDC: stä BDC: hen laajentamalla kemiallista reaktiota. Siksi tätä aivohalvausta kutsutaan TEHOISKUKSI.
• tämän palamisprosessin vuoksi seoksen lämpötila ja paine nousevat erittäin korkeiksi. Paineen nousun vuoksi ilma-polttoaineseos työntää männän liikkumaan alaspäin (kohti BCD: tä TDC: stä) ja ajaa kampiakselia, joka liikuttaa ajoneuvoa edelleen.
• tämän prosessin aikana sekä imu-että pakoventtiilit pysyvät suljettuina.

4) Pakokaasun isku

• tehoniskun päätyttyä Pakokaasun isku alkaa.
• Pakoputken iskussa mäntä liikkuu jälleen ylöspäin (BDC: stä TDC: hen).
• tämän iskun aikana imuventtiili sulkeutuu ja pakoventtiili avautuu. Mäntä työntää pakokaasut ulos palotilasta.
• pakokaasuviivan jälkeen mäntä liikkuu jälleen alaspäin (TDC: stä BDC: hen), imee ilma-polttoaineseoksen ja koko sykli toistuu. Tämä viimeinen isku pakottaa käytetyt kaasut / pakokaasut ulos sylinteristä.

Lue myös: kaksitahtimoottorin työskentely

PV nelitahtimoottorin kaavio

seuraava PV-kaavio kuvaa 4-tahtimoottorin työskentelyjaksoa. Nelitahtimoottori suorittaa työjakson seuraavissa vaiheissa:

• Isobaarinen prosessi (0-1): isobaarisessa prosessissa mäntä liikkuu alaspäin ja synnyttää tyhjiön palotilan sisälle. Tyhjiön syntymisen aikana ilmanpaineen ja kammion sisäisen paineen välille syntyy paine-ero. Tämän paine-eron vuoksi imuventtiili avautuu ja ilma-polttoaineseos siirtyy palotilaan.
• adiabaattinen prosessi (1-2): Isobaarisen prosessin päätyttyä imuventtiili sulkeutuu, ja mäntä liikkuu ylöspäin ja paineistaa ilma-polttoaineseoksen. Tämän prosessin aikana mäntä nostaa seoksen lämpötilaa ja painetta, mutta sen lämpö ei muutu.
• Isochoric Process (2-3): Sytytystulppa sytyttää ilma-polttoaine seoksen puristusvoiman lopussa (adiabaattinen prosessi). Tämä prosessi nostaa ilma-polttoaine-seoksen lämpötilaa ja painetta ja muuttaa sen korkean lämpötilan ja paineen seokseksi. Tämä sytytysprosessi lisää myös ilma-polttoaine-seoksen entropiaa (lämpöä).
• Tehoveto (prosessi 3-4): tässä iskussa sytytysprosessista syntyvää lämpöä käytetään männän työntämiseen alas, mikä liikuttaa kampiakselia edelleen. Kampiakselin liike liikuttaa ajoneuvoa. Siksi tätä prosessia kutsutaan tehoniskuksi.
• Pakovaihe (4-1): tässä vaiheessa mäntä liikkuu jälleen ylöspäin ja pakoventtiili avautuu, jolloin hukkalämpö poistuu palotilasta. Hyödyttömän lämmön poistumisen vuoksi ilma-polttoaineseoksen molekyylien liike-energia vähenee. Paine-ero syntyy jälleen ilmanpaineen ja kammion sisäisen paineen välille, ja koko sykli toistuu.

historia

Atkinson Cycle

• vuonna 1882 James Atkinson suunnitteli Atkinsonin cycle-Moottorin. Se oli yksitahtinen IC-Moottori.
• tämä sykli keksittiin tehokkuuden tarjoamiseksi tehotiheyden kustannuksella. Nykyään Atkinson cycle-moottoria hyödynnetään joissakin uusimmissa hybridisähkösovelluksissa.
• alkuperäinen Atkinson-syklillä varustettu 4-tahtinen mäntämoottori mahdollisti sisäänottovoiman, puristusvoiman, tehovoiman ja pakokaasuvedon yhdellä kampiakselin kierroksella, jotta Otto-moottoriin liittyviä tiettyjä patentteja ei rikottaisi.
• Atkinson Enginen ainutlaatuinen kampiakselin rakenne voi johtaa erilaisiin puristus-ja laajenemissuhteisiin. Tehonisku on pidempi kuin puristusvoima, mikä antaa moottorille suuremman entalpian (lämpötehokkuuden) kuin perinteiset mäntämoottorit.
• Atkinsonin Moottorin alkuasetelma on vain historiallinen kuriositeetti. Useat uusimmat moottorit on ei-perinteinen venttiili ajoitus tuottaa enää teho aivohalvaus tai, lyhyempi puristus aivohalvaus vaikutuksia, joka tarjoaa parannusta polttoainetaloutta.

Lue Myös: Atkinsonin syklin

Dieselmoottori

• dieselmoottori on Otto-Moottorin käytännön edistysaskel vuodelta 1876.
• vuonna 1861 Otto katsoi, että Moottorin tuottavuutta voitaisiin parantaa puristamalla ilma-polttoaineseosta ennen sytytystä, ja Rudolf Diesel halusi tehdä tehokkaamman moottorin, joka pystyy käyttämään raskaampia polttoaineita.
• samoista syistä kuin Otto, Diesel halusi suunnitella Moottorin, joka pystyy toimittamaan pienemmille teollisuusyrityksille omalla voimallaan kilpailemaan oton kaltaisten suuryritysten kanssa ja vähentämään yhteisön polttoainehuoltoon kohdistuvia vaatimuksia. Oton tavoin se sai pitkän ajan rakentaa suurpainemoottorin,joka voisi spontaanisti sytyttää sylinteriin ruiskutetun polttoaineen. Diesel käytti ensimmäisessä moottorissaan ilma-polttoaineseosta.
• vuonna 1893 dieselistä kehitettiin lopulta menestyksekäs Moottori. Dieselmoottoreiksi kutsutaan korkeita puristusmoottoreita, jotka sytyttävät polttoaineen ilmanpolttoainepuristuksen suuren puristuksen vuoksi. Dieselmoottorin saa sekä neli-että kaksitahtisena.
• 4-tahtisia dieselmoottoreita käytetään useimmissa raskaissa sovelluksissa, kuten kuorma-autoissa, linja-autoissa ja pakettiautoissa jne. Tämä moottori käyttää raskasta polttoöljyä, joka sisältää enemmän energiaa ja vaatii vähemmän jalostusta tuottaakseen.

Lue myös: Dieselmoottorin käyttö

nelitahtimoottorin Tehorajoitukset

Moottorin lähtöteho riippuu sisään vedettävän ilman määrästä. Mäntämoottorin suorituskyky (onko se 4-tahtimoottori vai 2-tahtimoottori) riippuu nopeudesta (RPM), polttoaineen lämpöarvosta, häviöstä, ilman ja polttoaineen suhteesta, tilavuushyötysuhteesta, polttoaine-ilma-seoksen happipitoisuudesta ja polttokammion koosta. Viime kädessä moottorin nopeutta säädellään voitelun ja materiaalilujuuden avulla.

Moottorin kiertokanki, mäntä ja venttiili kohtaavat voimakkaat kiihtyvyysvoimat. Suuret Moottorin kierrosnopeudet voivat johtaa moottorin vaurioitumiseen, tehon menetykseen, männänrenkaiden lepatukseen tai muihin fyysisiin vaurioihin. Kun männän rengas värähtelee pystysuunnassa männän urassa, jossa männän rengas sijaitsee, männän rengas lepattaa.

rengaslepakon tarkoituksena on asettaa sylinterin seinämän ja renkaan välinen tiiviste, mikä johtaa sylinterin tehon ja paineen menetykseen.

jos moottori kääntyy liian nopeasti, venttiilijousi ei pysty sulkemaan venttiiliä tarpeeksi nopeasti. Tämä tunnetaan usein nimellä ”venttiilikellunta” ja aiheuttaa männän osumisen venttiiliin ja aiheuttaa vakavan Moottorin rikkoutumisen.

suurella nopeudella männän ja sylinterin seinän liittymän voitelu pyrkii vaurioitumaan. Siksi teollisuusmoottorin männän nopeus on rajoitettu 10 m / s asti.

Lue myös: eri moottorityypit

4-tahtisen Dieselmoottorin osat

nelitahtimoottorissa on seuraavat pääosat:

1. polttoaineen ruiskutus
2. mäntä
3. imuventtiili
4. pakoventtiili
5. kampiakseli
6. Kiertotanko
7. moottorilohko
8. Vauhtipyörä

1) mäntä ja männänrengas

4-tahtisen dieselmoottorin mäntä tuottaa edestakaista liikettä. Se yhdistyy kampiakseliin yhdystangon kautta. Se siirtää liikkeensä kampiakselille kiertokangen kautta. Mäntä liikkuu moottorin sylinterin sisällä alaspäin ja ylöspäin.

kun mäntä liikkuu ylöspäin, se imee sylinterin sisällä olevan ilman, kun taas se puristaa ilmaa liikkuessaan alaspäin. Männän liikkeen vuoksi sylinterin sisällä olevan ilma-polttoaineseoksen lämpötila ja paine kasvavat.

Moottorin männässä on monimutkainen rakenne, jossa on teräksinen kruunu ja pallografiittivalurautainen hame. Tämä hame käyttää painevoitelua varmistaakseen öljyn toimituksen sylinterin vuoraukseen jokaisen työtilanteen alla. Öljy siirtyy männän yläosassa olevaa jäähdytyskanavaa kohti kiertokankien kautta. Kaikki männänrenkaat on kromattu kulumisen estämiseksi. Männän rengas sisältää jouseen yhteensopivan öljynohjausrenkaan ja 2 ohjaavaa puristusrengasta. Männänrengasuralla on erinomainen kulutuskestävyys ja se on vakiintunut.

2) sylinterin Lineaarinen

tässä nelitahtimoottorin osassa on korkea, jäykkä kaulus, joka vähentää muodonmuutoksia. Tämä lineaarinen materiaali on harmaa valurautaseos, jolla on suuri lujuus ja loistava kulutuskestävyys. Tarkasti sijoitetut pystysuorat jäähdytysvesiaukot takaavat tarkan lämpötilan säädön. Jotta vältettäisiin porakiillotusriski, lineaarinen varustaa suojaavalla kiillotusrenkaalla.

sylinterin vuorauksen ja sylinterilohkon tiivisteiden välinen tila, jossa on kaksinkertainen O-rengas. Yläpää lineaarinen varustaa anti-Puolan rengas, joka estää sisäisen poraukset kiillotettu ja vähentää voiteluöljyn kulutusta.

3) isot päätylaakerit ja päälaakerit

iso päätylaakeri on lyijypronssivuori, jossa on kolmimetalliterässelät ja paksu, sileä kerros. Kaksimetallilaakeri sekä kolmimetallilaakeri ovat ehtyneet päälaakereiksi.

4) Kiertokanki

pääartikkeli: Kiertokanki

tämä 4-tahtisen dieselmoottorin komponentti yhdistää moottorin kampiakselin ja männän. Se on valmistettu seosteräksestä ja taottu yhtenä kappaleena. Kiertokanki työstetään poikkileikkaukseltaan pyöreäksi. Kiertokangen alaosa halkeaa vaakasuoraan niin, että kiertokanki ja mäntä voidaan irrottaa sylinterin vuorauksesta. Gudgeon nuppineulan laakeri koostuu tri-metallista.

kaikki kiertoliittymän pultit kiristetään hydraulisesti. Kiertokangen reiät ohjaavat öljyä mäntiin ja gudgeon-nuppineulalaakeriin. Tämä Moottorin komponentti siirtää männän liikkeen kampiakselille, joka edelleen siirtyy ajoneuvon pyörään.

5) kampiakseli

kampiakseli muuttaa moottorin männän edestakaisen liikkeen kiertoliikkeeksi. Se on olennainen osa kaikkia moottoreita. Tämä osa siirtää lopullisen tehon kineettisen energian muodossa. Se on valmistettu yhtenä kappaleena. Kiertokanki tekee linkin moottorin kampiakselin ja männän välille.

Lue myös: Kampiakselin työstö

6) moottorilohko

moottorilohko on valmistettu pallografiittivaluraudasta ja sopii kaikille sylintereille. Tärkeimmät Laakerit kiinnitetään alta kahdella hydraulisella kiristysruuvilla.

nämä korkit on suunnattu moottorin lohkon läpi alhaalta ja ylhäältä sivusuunnassa. Hydraulisesti kiristetty vaakasivuruuvi tukee päälaakerikorkkia.

Lue Myös: Moottorilohkon toiminta

7) nokka-akseli

sitä käytetään Tulo-ja pakoventtiilien avaamiseen ja sulkemiseen sekä Polttoainepumpun ohjaamiseen dieselmoottorissa, jossa on korkea paine.

Lue myös: nokka-akselin käyttö

8) Sytytystulppa

sitä käytetään bensiini-tai SI-moottoreissa. Se antaa kipinän ilma-polttoaineseokseen sytyttääkseen sen.

9) polttoaineen ruiskutus

sitä käytetään polttoaineen ruiskuttamiseen moottorin sylinterien sisään. Joissakin moottoreissa käytetään polttoainepumppua polttoaineruiskun sijaan.

10) Vauhtipyörä

tämä nelitahtisen bensiinimoottorin osa asennettuna valurautapaaluun. Se varastoi energiaa inertiana.

4-Tahtimoottoreiden edut ja haitat

nelitahtimoottorilla on seuraavat edut ja haitat:

nelitahtimoottorin edut

1. luotettavuus: tämäntyyppiset dieselmoottorit ovat luotettavampia ja tehokkaampia.
2. kestävyys: näissä moottoreissa on korkea kestävyys kuin 2-tahtimoottoreissa.
3. ympäristöystävällinen: Nämä moottorit ovat ympäristöystävällisiä, koska 4-tahtinen moottori päästää vähemmän vaarallisia höyryjä kuin 2-tahtinen moottori.
4. nämä moottorit ovat parhaita raskaille kuormille ja raskaille ajoneuvoille.
5. polttoainetehokkuus: näissä moottoreissa on korkea polttoainetehokkuus kuin 2-tahtimoottoreissa.
6. melu: nämä toimivat hiljaisemmin kuin kaksitahtimoottorit
7. enemmän vääntöä: pienillä kierrosnopeuksilla nelitahtimoottorit tuottavat enemmän vääntöä kuin 2-tahtimoottorit.
8. polttoainetehokkuus: tämän tyyppisessä IC-moottorissa on parempi polttoainetehokkuus kuin kaksitahtimoottorissa.
9. ei ylimääräistä öljyä: tämä moottori ei vaadi lisävoitelua tai öljyä polttoaineen lisäämiseen. Vain sorvausosat vaativat voitelua välillisesti.

1. nämä dieselmoottorit tuottavat pienintä NOX: ää.

nelitahtimoottorin haitat

1. teho: tämän moottorin teho on pienempi kuin kaksitahtimoottorin.
2. kallis: nelitahtimoottorissa on monta osaa. Siksi se on kallis kuin kaksitahtimoottori.
3. Paino: Näissä moottoreissa on suuri paino kuin 2-tahtimoottoreissa
4. vaadittu pinta-ala: ne vaativat suuren pinta-alan asennukseen.
5. Männäniskut: voimasyklin suorittaminen vaatii enemmän männäniskuja.
6. suunnittelu: nämä moottorit ovat rakenteeltaan monimutkaisia.

Mitä eroa on 4-tahtisella dieselmoottorilla ja 4-tahtisella bensiinimoottorilla?

bensiinimoottori	Dieselmoottori
tämä moottori toimii otto-syklin pohjalla.	se toimii dieselmoottorin pohjalla.
tässä moottorissa syttyminen tapahtuu sytytystulpan synnyttämän kipinän vuoksi.	tässä moottorissa syttyminen johtuu ilma-polttoaineseoksen suuresta puristuksesta.
se käyttää työaineena bensiiniä tai bensiiniä.	se käyttää dieseliä.
tämä moottori on tehottomampi.	se on tehokkain.
sillä on alhainen puristussuhde.	tässä moottorissa on korkea puristussuhde.
se käyttää vähemmän polttoainetta.	se käyttää vähän polttoainetta.
näitä moottoreita käytetään enimmäkseen pienissä sovelluksissa, kuten polkupyörissä, moottoripyörissä ja generaattoreissa jne.	näitä moottoreita käytetään lähinnä raskaissa sovelluksissa, kuten linja-autoissa, kuorma-autoissa ja pakettiautoissa jne.

UKK-osio

mitä tarkoitetaan 4-tahtimoottorilla?

mitkä ovat esimerkkejä 4-tahtimoottorista?

kumpi moottori tuottaa vähemmän saasteita, 2-vai 4-tahtinen?

kumpi on nopeampi, 2-vai 4-tahtinen?

onko siellä kuusitahtimoottoria?

1. erityyppiset moottorit
2. erityyppiset mäntämoottorit
3. kaksitahtimoottorin käyttö
4. höyrykoneen käyttö
5. IC-moottorien tyypit
6. ulkoisten polttomoottoreiden tyypit
7. SI – tai bensiinimoottorin käyttö