4ストロークエンジンとは何ですか？ /四ストロークエンジンはどのように機能しますか？

エンジンは多数の適用のために世界中最も広く利用されています。 これらはバス、トラック、バンおよびオートバイ等のような異なった車で使用されます。 エンジンにはさまざまな種類があり、4ストロークエンジンもその一つです。 ピストン打撃の数に従って、エンジンに次の二つの主要なタイプがあります:

1. 2-ストロークエンジン
2. 4ストロークエンジン

前回の記事では、2ストロークエンジンについて説明しました。 したがって、この記事では、主に4ストロークエンジンについて説明します。

4ストロークエンジンとは何ですか？

4ストロークエンジンは、ピストンの四ストロークを使用して作業サイクルを完了するICエンジンです。 これは、ピストンの上下運動のために燃料の熱エネルギーを有用な機械的作業に変換する。 したがって、それはレシプロエンジンのカテゴリに属します。

四ストロークエンジンは、クランクシャフトの二つの回転とピストンの4ストロークが完了した後、パワーサイクルを完了します。 これらのエンジンは軽トラック、バス、バン、車、等のような異なった車で最も広く利用されています。

このレシプロエンジンでは、ピストンの上下運動により圧縮プロセスが発生します。

2ストロークエンジンと4ストロークエンジンの主な違いは、2ストロークエンジンはわずか2ストロークで作業サイクルを完了し、4ストロークエンジンはピストンの4ストロークで作業サイクルを完了することである。 2打撃エンジンは2打撃エンジンと比較されるより少ない汚染を作り出す。

4ストロークエンジンはどのように機能しますか？

四ストロークエンジンは、次の手順で動作します:

1. 吸気プロセス
2. 圧縮プロセス
3. パワープロセス
4. 排気プロセス

1) 吸気ストローク

• ピストンがTDCからbcdに向かって（下方に）往復すると、圧縮室（シリンダ）内に真空が発生し始めます。
• 圧縮室内で真空が発生すると、排気弁が閉じ、入口弁が開きます。
• 吸気弁が開くと、混合気が圧縮室に入り始めます。

2) 圧縮ストローク

• 圧縮室の内圧が外圧と等しくなると、入口バルブが閉じ、圧縮ストロークが開始されます。
• ピストンが上向きに（BCDからTDCに）移動すると、圧縮室内の混合気を圧縮し、混合気の温度と圧力を上昇させます。

3) パワーストローク

• パワーストロークは燃焼ストロークとも呼ばれます。
• 圧縮行程がほぼ完了すると、スパークプラグが圧縮空気-燃料混合物を燃焼させます。
• 燃料が点火されると、化学反応を拡大することによってピストンがTDCからBDCに移動するように電力が発生します。 したがって、このストロークはパワーストロークと呼ばれます。
• この燃焼プロセスにより、混合物の温度と圧力が非常に高くなります。 圧力の上昇により、空気-燃料混合物はピストンを下方に（TDCからBCDに向かって）移動させ、クランクシャフトを駆動し、車両をさらに移動させる。
• このプロセスの間、入口弁と排気弁の両方が停止したままです。

4) 排気ストローク

• パワーストロークが完了すると、排気ストロークが開始されます。
• 排気ストロークでは、ピストンが再び上向きに移動します（BDCからTDCに）。
• このストロークの間、入口バルブが閉じ、排気バルブが開きます。 ピストンは燃焼室から排気ガスを押し出す。
• 排気行程が完了した後、ピストンは再び下向きに（TDCからBDCに）移動し、混合気を吸い込み、サイクル全体が繰り返されます。 この最終的な打撃はシリンダーから使われたガス/排気を強制する。

また読む：2ストロークエンジンの動作

四ストロークエンジンのPV図

次のPV図は、4ストロークエンジンの動作サイクルを表しています。 四ストロークエンジンは、次の手順で作業サイクルを完了します:

• 等圧プロセス（0から1）:等圧プロセスでは、ピストンは下方に動き、燃焼室の中の真空を発生させます。 真空の作成の間に、圧力相違は大気圧と部屋の内部圧力の間で発生します。 この圧力差により、吸気弁が開き、空気-燃料混合物が燃焼室に入る。
• 断熱プロセス(1～2): 等圧プロセスが完了した後、入口弁が閉じ、ピストンが上方に移動し、空気-燃料混合物を加圧する。 このプロセス中、ピストンは混合物の温度および圧力を上昇させるが、その熱は変化しない。
• アイソホリックプロセス（2-3）：スパークプラグは、圧縮行程の終わりに空気-燃料混合物に点火する（断熱プロセス）。 このプロセスは、空気-燃料混合物の温度および圧力を増加させ、それを高温および圧力混合物に変換する。 この点火プロセスはまた、空気-燃料混合物のエントロピー（熱）を増加させる。
• パワーストローク（プロセス3-4）：このストロークでは、点火プロセスによって生成された熱を使用してピストンを押し下げ、クランクシャフトをさらに動 クランクシャフトの動きは、車両を移動させます。 したがって、このプロセスはパワーストロークと呼ばれます。
• 排気フェーズ（4-1）：このフェーズでは、ピストンが再び上に移動し、排気バルブが開き、燃焼室から廃熱を排出します。 無用な熱の除去のために、空気-燃料混合物の分子の運動エネルギーが減少する。 再度、圧力相違は大気圧と部屋の内部圧力の間で発生し、全周期は繰り返す。

歴史

アトキンソン-サイクル

• 1882年、ジェームズ-アトキンソンがアトキンソン-サイクル-エンジンを設計した。 シングルストロークのICエンジンであった。
• このサイクルは、電力密度の消費で効率を提供するために発明されました。 この頃は、Atkinson周期エンジンはある最も最近の雑種の電気適用で利用される。
• アトキンソンサイクルを備えたオリジナルの4ストロークレシプロエンジンは、オットーエンジンに関する特定の特許の侵害を防ぐために、クランクシャフトの一回転で吸気ストローク、圧縮ストローク、パワーストローク、排気ストロークを許可した。
• Atkinson engineのユニークなクランクシャフト構造は、異なる圧縮比と膨張比をもたらす可能性があります。 パワーストロークは圧縮ストロークよりも長く、従来のレシプロエンジンよりもエンタルピー（熱効率）が高い。
• アトキンソンエンジンの初期設計は、歴史的な好奇心に過ぎません。 複数の最も最近のエンジンに燃料節約の改善を提供するより長い力の打撃か、より短い圧縮打撃の効果を発生させる非伝統的なバルブタイミングが

も読む: アトキンソンサイクルの働き

ディーゼルサイクル

• ディーゼルエンジンは、1876年からオットーエンジンの実用的な進歩です。
• 1861年、オットーは点火前に混合気を圧縮することでエンジンの生産性を向上させることができると感じ、ルドルフ-ディーゼルはより重い燃料を実行できるより効率的なエンジンを作りたいと考えていた。
• オットーと同じ理由から、ディーゼルはオットーのような大企業と競争し、コミュニティの燃料供給に対する要求を減らすために、小規模な産業企業に自 オットーのように、シリンダーに注入された燃料に自発的に点火する可能性のある高圧縮エンジンを構築するのに長い時間がかかりました。 ディーゼルは、彼の最初のエンジンに空気燃料の混合物を使用しました。
• 1893年、ディーゼルは最終的に成功したエンジンとして開発されました。 空気-燃料圧縮の高圧縮のために燃料を点火する高圧縮エンジンは、ディーゼルエンジンとして知られている。 ディーゼルエンジンは、4ストロークまたは2ストロークの両方の設計でアクセス可能です。
• 4打撃のディーゼル機関はトラック、バスおよびベーン等のようなほとんどの頑丈な適用で利用されます。 このエンジンは、より多くのエネルギーを含み、生産するためにより少ない精製を必要とする重油を使用する。

また読む：ディーゼルエンジンの作業

四ストロークエンジン出力制限

エンジンの出力電力は、吸い込まれる空気の量に依存します。 ピストンエンジンの性能（4ストロークエンジンであろうと2ストロークエンジンであろうと）は、速度（RPM）、燃料の発熱量、損失、空燃比、体積効率、燃料-空気混合物の酸素content有量、燃焼室の大きさに依存する。 最終的には、エンジンの速度は潤滑と材料の強度によって制御されます。

エンジンのコンロッド、ピストン、バルブは強い加速力に直面しています。 高いエンジン速度は力のエンジンの損傷、損失、ピストンリングのなびき、または他の物理的な損傷の原因となる場合があります。 ピストンリングが配置されているピストン溝内でピストンリングが垂直に振動すると、ピストンリングがひらひらします。

リングフラッタの目的は、シリンダ壁とリングの間にシールを固定することであり、シリンダ内の電力と圧力の損失につながります。

エンジンの回転が速すぎると、バルブスプリングは十分に速くバルブを閉じることができません。 これは頻繁に”弁の浮遊物”として知られ、ピストンが弁に当り、深刻なエンジンの壊れ目を引き起こす原因となります。

高速では、ピストン-シリンダ壁界面の潤滑が損傷する傾向があります。 したがって、産業用エンジンのピストン速度は最大10m/sに制限されています。

また読む：異なるタイプのエンジン

4ストロークディーゼルエンジンの部品

4ストロークエンジンには、以下の主要なコンポーネントがあります。:

1. 燃料噴射装置
2. ピストン
3. 入口弁
4. 排気弁

クランク軸

5. コンロッド
6. エンジンブロック
7. フライホイール

1) ピストンとピストンリング

4ストロークディーゼルエンジンのピストンは、往復運動を生成します。 それは連接棒でクランク軸によって接続する。 それは連接棒によってクランク軸に動きを移す。 ピストンはエンジンのシリンダーの中で下方にそして上向きに動く。

ピストンが上に移動するとシリンダー内の空気を吸い込み、下に移動すると空気を圧縮します。 このピストンの動きにより、シリンダ内の空気-燃料混合物の温度および圧力が増加する。

エンジンピストンは鋼製のクラウンと延性鋳鉄製のスカートを持つ複雑な構造を持っています。 このスカートは各作業状況の下のシリンダーはさみ金にオイル配達を保障するのに圧力潤滑を使用する。 連接棒でピストンの上の冷却の管の方にfedsに油をさして下さい。 すべてのピストンリングは摩耗に抵抗するためにクロムめっきされる。 ピストン-リングはばね互換性があるオイル制御リングおよび2つの指導の圧縮リングを含んでいる。 ピストンリングの溝に優秀な耐久性があり、安定します。

2)シリンダーリニア

四ストロークエンジンのこのコンポーネントは、変形を軽減するために、高い、剛性の襟を持っています。 この線形材料は高力および華麗な耐久性の灰色の鋳鉄の合金です。 正確に置かれた縦の冷水の穴は精密な温度調整を保障する。 穴の磨く危険を避けるためには、線形は保護磨くリングによって装備する。

シリンダーライナーとシリンダブロックの間のスペースは、ダブルOリングでシールします。 線形の上部端は内部穴が磨かれることを防ぎ、潤滑油の消費を減らす反光沢リングによって装備する。

3)大きい端軸受けおよび主要な軸受け

大きい端軸受けは三金属の鋼鉄背部および厚く、滑らか動く層が付いている鉛の青銅色のライニングです。 バイメタル軸受け、また三金属軸受けは主要な軸受けとして減る。

4)コンロッド

主な記事: コンロッド

4ストロークディーゼルエンジンのこのコンポーネントは、エンジンのクランクシャフトとピストンを接続します。 それは合金鋼から成り、一つで造られます。 連接棒は円の横断面で機械で造られます。 連接棒およびピストンがシリンダーはさみ金から取除くことができるように連接棒のより低い側面は横の方向で裂けます。 Gudgeonピン軸受けは三金属から成っている。

コンロッドのすべてのボルトは油圧で締め付けられます。 コンロッドの穴はピストンおよびgudgeonピン軸受けにオイルを指示します。 エンジンのこの構成要素は、ピストンの動きをクランクシャフトに伝達し、クランクシャフトはさらに車両の車輪に移動する。

5)クランクシャフト

クランクシャフトは、エンジンピストンの往復運動を回転運動に変換します。 それはすべてのエンジンのための必要な部品である。 この部分は、運動エネルギーの形で最終的な力を伝達する。 それは一枚の形で作られています。 コンロッドは、エンジンのクランクシャフトとピストンとの間のリンクを作ります。

また読む:クランク軸の働き

6)エンジンブロック

エンジンブロックは延性がある鉄の組み立てられ、すべてのシリンダーのために適 主要な軸受け帽子は2つの油圧引張りねじによって下にから留まる。

これらのキャップは、エンジンブロックを介して横方向に底部と上部に向けられています。 油圧できつく締められた横の側面ねじは主要な軸受け帽子を支える。

も読む: エンジンブロックの働き

7）カムシャフト

高圧のディーゼル機関の入れ、排気弁を開け、締め、燃料ポンプを制御することを使用します。

また読む:カムシャフトの働き

8)点火プラグ

それはガソリンエンジンかSIエンジンで使用する。 それはそれを発火させるためにエア燃料の混合物に火花を提供するのに使用します。

9)燃料噴射装置

エンジンシリンダーの中の燃料を注入するのに使用されています。 一部のエンジンは、燃料噴射装置の代わりに燃料ポンプを使用しています。

10)フライホイール

鋳鉄製のポールに取り付けられた四ストロークガソリンエンジンのコンポーネントです。 それは慣性としてエネルギーを保存します。

4ストロークエンジンの利点と欠点

4ストロークエンジンには以下の利点と欠点があります。

4ストロークエンジンの利点

1. 信頼性：これらのタイプのディーゼルエンジンは、より信頼性が高く効率的です。
2. 耐久性：これらのエンジンは、2ストロークエンジンよりも高い耐久性を持っています。
3. : これらのエンジンは4打撃エンジンが2打撃エンジンよりより少なく危ない発煙を解放するので環境友好的である。
4. これらのエンジンは重負荷および大型車のために最もよい。
5. 燃費：2ストロークエンジンよりも燃費が高いエンジンです。
6. 騒音：これらは2ストロークエンジンよりも静かな動作をしています
7. より多くのトルク：低速では、4ストロークエンジンは2ストロークエンジンよりも
8. より多くの燃料効率:このタイプのICエンジンは、ツーストロークエンジンよりも高い燃料効率を持っています。
9. 余分なオイルの要件はありません：このエンジンは、燃料を追加するために追加の潤滑やオイルを必要としません。 回転部品だけ潤滑を中間的に要求します。

1. これらのディーゼルエンジンは、最小のNOXを生成します。

四ストロークエンジンの欠点

1. パワー：このエンジンは、二ストロークエンジンよりも低い電力を持っています。
2. 高価な：四ストロークエンジンは、多くの部品を持っています。 従って、それにツーストロークエンジンより高い費用があります。
3. : これらのエンジンは、2ストロークエンジンよりも高い重量を持っています
4. 必要な面積：彼らは、インストールのための広い面積を必要としました。
5. ピストンストローク:パワーサイクルを完了するには、より多くのピストンストロークが必要です。
6. 設計：これらのエンジンは複雑な設計をしています。

4ストロークディーゼルエンジンと4ストロークガソリンエンジンの違いは何ですか？

ガソリンエンジン	ディーゼルエンジン
このエンジンはオットーサイクルのベースで動作します。	ディーゼルエンジンのベースで動作します。
このエンジンでは、点火プロセスは点火プラグによって提供される火花のために起こる。	このエンジンでは、混合気-混合気の高圧縮により点火が発生します。
それは作動流体としてガソリンかガソリンを使用します。	ディーゼルを使用しています。
このエンジンはあまり効率的ではありません。	最も効率的です。
それは低い圧縮比を有する。	このエンジンは高い圧縮比を持っています。
それは燃料のより少ない量を使用します。	燃料の使用量が少ない。
これらのエンジンはバイクのような小さい適用で大抵、オートバイおよび発電機、等使用されます。	これらのエンジンはバス、トラックおよびバン、等のような頑丈な適用のために大抵使用されます。

よくある質問セクション

4ストロークエンジンとは何ですか？

4ストロークエンジンの例は何ですか？

どのエンジンがより少ない汚染、2打撃または4打撃を作り出しますか。

どちらが速く、2ストロークまたは4ストロークですか？

6ストロークエンジンはありますか？

1. 異なるタイプのエンジン
2. 異なるタイプのレシプロエンジン
3. 2ストロークエンジンの動作
4. 蒸気エンジンの動作
5. ICエンジンの種類
6. 外燃機関の種類
7. SIまたはガソリンエンジンの動作