Co To jest silnik 4-suwowy? / Jak działa silnik czterosuwowy?

silniki są najczęściej używane na całym świecie do wielu zastosowań. Są one używane w różnych pojazdach, takich jak autobusy, ciężarówki, samochody dostawcze i motocykle itp. Istnieją różne rodzaje silników, a silnik 4-suwowy jest jednym z nich. W zależności od liczby skoków tłoka, silniki mają dwa główne typy, które są:

1. 2-silnik suwowy
2. silnik czterosuwowy

w poprzednim artykule omówiliśmy silnik dwusuwowy. Dlatego w tym artykule omówimy głównie silnik czterosuwowy.

Co To jest silnik czterosuwowy?

silnik czterosuwowy to silnik IC, który wykorzystuje cztery suwy tłoka do zakończenia cyklu roboczego. Przekształca energię cieplną paliwa w użyteczną pracę mechaniczną dzięki ruchowi tłoka w górę iw dół. Dlatego należy do kategorii silnika tłokowego.

silnik czterosuwowy kończy cykl zasilania po zakończeniu dwóch obrotów wału korbowego i 4 suw tłoka. Silniki te są najczęściej stosowane w różnych pojazdach, takich jak lekkie ciężarówki, autobusy, samochody dostawcze, samochody osobowe itp.

w tym silniku tłokowym proces sprężania zachodzi dzięki ruchowi tłoka w górę iw dół.

główną różnicą między silnikami 2-suwowymi i 4-suwowymi jest to, że silnik 2-suwowy kończy cykl roboczy w zaledwie dwóch suwach, podczas gdy silnik czterosuwowy kończy cykl roboczy w czterech suwach tłoka. Silnik dwusuwowy wytwarza mniej zanieczyszczeń w porównaniu do silnika dwusuwowego.

jak działa silnik 4-suwowy?

silnik czterosuwowy pracuje w następujących krokach:

1. proces dolotowy
2. proces sprężania
3. proces zasilania
4. proces wydechowy

1) skok wlotu

• gdy tłok porusza się w kierunku BCD z TDC (w dół), próżnia zaczyna wytwarzać się wewnątrz komory sprężania (cylindra).
• gdy próżnia Wytwarza się wewnątrz komory sprężania, zawór wydechowy zamyka się, a zawór wlotowy otwiera.
• po otwarciu zaworu wlotowego mieszanka powietrzno-paliwowa zaczyna wchodzić do komory sprężania.

2) skok sprężania

• gdy ciśnienie wewnętrzne komory sprężania staje się równe ciśnieniu zewnętrznemu, zawór wlotowy zamyka się i rozpoczyna się skok sprężania.
• gdy tłok porusza się w górę (z BCD do TDC), spręża mieszankę powietrzno-paliwową wewnątrz komory sprężania i zwiększa temperaturę i ciśnienie mieszanki powietrzno-paliwowej.

3) skok mocy

• skok mocy jest również znany jako skok spalania.
• gdy suw sprężania jest prawie gotowy, świeca zapłonowa spala mieszankę sprężonego powietrza i paliwa.
• gdy paliwo się zapala, moc jest generowana tak, że tłok przesuwa się z TDC do BDC poprzez rozszerzenie reakcji chemicznej. Dlatego ten skok nazywa się udarem mocy.
• dzięki temu procesowi spalania temperatura i ciśnienie mieszanki stają się bardzo wysokie. Ze względu na wzrost ciśnienia mieszanka powietrzno-paliwowa popycha tłok, aby przesunąć się w dół (w kierunku BCD z TDC) i napędza wał korbowy, który dalej porusza pojazd.
• podczas tego procesu zarówno zawory wlotowe, jak i wylotowe pozostają zamknięte.

4) skok wydechu

• po zakończeniu skoku mocy rozpoczyna się skok wydechu.
• w skoku wydechu tłok ponownie przesuwa się w górę (z BDC do TDC).
• podczas tego skoku zawór wlotowy zamyka się, a zawór wydechowy otwiera. Tłok wypycha spaliny z komory spalania.
• po zakończeniu skoku wydechu tłok ponownie przesuwa się w dół (z TDC do BDC), zasysa mieszankę powietrzno-paliwową i powtarza się cały cykl. Ten ostateczny skok wymusza zużyte gazy / wydech z cylindra.

Czytaj także: praca silnika dwusuwowego

schemat PV silnika czterosuwowego

poniższy schemat PV przedstawia cykl pracy silnika czterosuwowego. Silnik czterosuwowy kończy cykl pracy w następujących krokach:

• proces izobaryczny (0 do 1): w procesie izobarycznym tłok porusza się w dół i wytwarza próżnię wewnątrz komory spalania. Podczas wytwarzania próżni powstaje różnica ciśnień między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem wewnętrznym Komory. Z powodu tej różnicy ciśnień zawór wlotowy otwiera się, a mieszanka powietrzno-paliwowa wchodzi do komory spalania.
• proces adiabatyczny (od 1 do 2): Po zakończeniu procesu izobarycznego zawór wlotowy zamyka się, a tłok przesuwa się w górę i zwiększa ciśnienie mieszanki powietrzno-paliwowej. Podczas tego procesu tłok podnosi temperaturę i ciśnienie mieszanki, ale jej ciepło nie zmienia się.
• proces Izochoryczny (2 do 3): świeca zapłonowa zapala mieszankę powietrzno-paliwową pod koniec suwu sprężania (proces adiabatyczny). Proces ten zwiększa temperaturę i ciśnienie mieszanki powietrzno-paliwowej i przekształca ją w mieszaninę wysokotemperaturowo-ciśnieniową. Ten proces zapłonu zwiększa również entropię (ciepło) mieszanki powietrzno-paliwowej.
• skok mocy (Proces 3 do 4): w tym skoku ciepło wytwarzane w wyniku procesu zapłonu jest wykorzystywane do popychania tłoka w dół, co dodatkowo przesuwa wał korbowy. Ruch wału korbowego porusza pojazd. Dlatego proces ten nazywa się udarem mocy.
• Faza wydechowa (4 do 1): w tej fazie tłok ponownie przesuwa się w górę i otwiera się zawór wydechowy, który odprowadza ciepło odpadowe z komory spalania. Z powodu usuwania bezużytecznego ciepła energia kinetyczna cząsteczek mieszanki powietrze-paliwo maleje. Ponownie różnica ciśnień Wytwarza się między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem wewnętrznym komory, a cały cykl się powtarza.

Historia

Atkinson Cycle

• w 1882 roku James Atkinson zaprojektował Silnik Atkinson cycle. Był to jednosuwowy silnik IC.
• cykl ten został wymyślony w celu zapewnienia wydajności przy wydatku gęstości mocy. Obecnie silnik cyklu Atkinsona jest wykorzystywany w niektórych najnowszych hybrydowych zastosowaniach elektrycznych.
• oryginalny 4-suwowy silnik tłokowy z cyklem Atkinsona umożliwiał skok dolotowy, skok sprężania, skok mocy i skok wydechowy w jednym obrocie wału korbowego, aby zapobiec naruszeniu szczególnych patentów dotyczących silnika Otto.
• unikalna konstrukcja wału korbowego silnika Atkinson może powodować różne współczynniki sprężania i rozszerzalności. Skok mocy jest dłuższy niż skok sprężania, co daje silnikowi większą entalpię (sprawność cieplną) niż konwencjonalne silniki tłokowe.
• początkowy projekt silnika Atkinsona to nic innego jak ciekawostka historyczna. Kilka najnowszych silników ma nietradycyjny rozrząd zaworów, który generuje dłuższy skok mocy lub krótszy skok sprężania, zapewniając poprawę zużycia paliwa.

Czytaj: Praca w cyklu Atkinsona

cykl Diesla

• silnik Diesla jest praktycznym rozwinięciem silnika Otto z 1876 roku.
• w 1861 roku Otto uważał, że wydajność silnika można poprawić poprzez sprężanie mieszanki powietrzno-paliwowej przed zapłonem, a Rudolf Diesel pragnął stworzyć bardziej wydajny silnik, który może napędzać cięższe paliwa.
• z tych samych powodów, co Otto, Diesel pragnął zaprojektować silnik, który mógłby zaopatrzyć mniejsze przedsiębiorstwa przemysłowe we własną moc, aby konkurować z dużymi firmami, takimi jak Otto, i zmniejszyć zapotrzebowanie na dostawy paliwa we Wspólnocie. Podobnie jak Otto, miał dużo czasu na zbudowanie wysokociśnieniowego silnika, który mógł spontanicznie zapalić paliwo wtryskiwane do cylindra. Diesel w swoim pierwszym silniku zastosował mieszankę powietrza i paliwa.
• w 1893 roku Diesel został ostatecznie opracowany jako udany silnik. Silniki wysokoprężne, które zapalają paliwo ze względu na wysoki stopień sprężania sprężania powietrze-paliwo, są znane jako silniki wysokoprężne. Silnik wysokoprężny jest dostępny zarówno w konstrukcjach czterosuwowych, jak i dwusuwowych.
• 4-suwowe silniki wysokoprężne są wykorzystywane w większości ciężkich zastosowań, takich jak ciężarówki, autobusy i łopatki itp. Silnik ten wykorzystuje ciężki olej opałowy, który zawiera więcej energii i wymaga mniej rafinacji do produkcji.

Czytaj także: praca silnika Diesla

Moc silnika czterosuwowego ograniczenia mocy wyjściowej

moc wyjściowa silnika zależy od ilości zasysanego powietrza. Wydajność silnika tłokowego (niezależnie od tego, czy jest to silnik czterosuwowy, czy dwusuwowy) zależy od prędkości obrotowej (RPM), wartości opałowej paliwa, strat, stosunku powietrze-paliwo, wydajności objętościowej, zawartości tlenu w mieszance paliwowo-powietrznej i wielkości komory spalania. Ostatecznie prędkość silnika kontroluje poprzez smarowanie i wytrzymałość materiału.

korbowód, tłok i zawór silnika mają silne siły przyspieszenia. Wysokie prędkości obrotowe silnika mogą prowadzić do uszkodzenia silnika, utraty mocy, trzepotania pierścienia tłokowego lub innych uszkodzeń fizycznych. Gdy pierścień tłokowy wibruje pionowo w rowku tłokowym, w którym znajduje się pierścień tłokowy, pierścień tłokowy trzepocze.

celem trzepotania pierścienia jest osadzenie uszczelnienia między ścianką cylindra a pierścieniem, co prowadzi do utraty mocy i ciśnienia w cylindrze.

jeśli silnik obraca się zbyt szybko, sprężyna zaworu nie będzie w stanie wystarczająco szybko zamknąć zaworu. Jest to często nazywane „pływakiem zaworu” i powoduje, że tłok uderza w zawór i powoduje poważną awarię silnika.

przy dużej prędkości smarowanie interfejsu ściennego tłoka-cylindra ma tendencję do uszkodzenia. Dlatego prędkość tłoka silnika Przemysłowego jest ograniczona do 10 m / s.

Czytaj także: różne typy silników

Komponenty czterosuwowego silnika Diesla

silnik czterosuwowy ma następujące główne komponenty:

1. Wtryskiwacz Paliwa
2. tłok
3. zawór wlotowy
4. Zawór Wydechowy
5. wał korbowy
6. Korbowód
7. blok silnika
8. Koło zamachowe

1) tłok i Pierścień Tłokowy

tłok w 4-suwowym silniku wysokoprężnym wytwarza ruch posuwisto-zwrotny. Łączy się z wałem korbowym za pomocą korbowodu. Przenosi swój ruch na wał korbowy za pomocą korbowodu. Tłok porusza się w dół i w górę wewnątrz cylindra silnika.

gdy tłok porusza się w górę, zasysa powietrze wewnątrz cylindra, podczas gdy spręża powietrze, gdy porusza się w dół. Dzięki temu ruchowi tłoka wzrasta temperatura i ciśnienie mieszanki powietrzno-paliwowej wewnątrz cylindra.

tłok silnika ma złożoną konstrukcję ze stalową koroną i osłoną z żeliwa sferoidalnego. Ta spódnica wykorzystuje smarowanie ciśnieniowe, aby zapewnić dostarczanie oleju do tulei cylindrowej pod każdą sytuacją roboczą. Olej doprowadzany jest do kanału chłodzącego w górnej części tłoka przez korbowody. Wszystkie pierścienie tłokowe są chromowane, aby wytrzymać zużycie. Pierścień tłokowy zawiera kompatybilny ze sprężyną pierścień kontrolny oleju i 2 prowadzące pierścienie kompresyjne. Rowek pierścienia tłokowego ma doskonałą odporność na zużycie i jest stabilizowany.

2) Cylinder liniowy

ten element silnika czterosuwowego ma wysoki, sztywny kołnierz, aby zmniejszyć odkształcenia. Ten liniowy materiał jest stopem żeliwa szarego o wysokiej wytrzymałości i doskonałej odporności na zużycie. Precyzyjnie umieszczone pionowe otwory na wodę chłodzącą zapewniają precyzyjną kontrolę temperatury. Aby uniknąć ryzyka polerowania otworu, liniowy wyposażony jest w ochronny pierścień polerski.

przestrzeń między tuleją cylindrową i uszczelkami bloku cylindrów z podwójnym O-ringiem. Górny koniec liniału wyposażony jest w antypolski pierścień, który zapobiega polerowaniu wewnętrznych otworów i zmniejsza zużycie oleju smarowego.

3) Łożyska Big end i łożyska główne

łożysko big end to okładzina z brązu ołowiowego z oparciami ze stali tri-metalowej i grubą, gładką warstwą. Łożysko bimetaliczne, a także łożysko tri-metalowe są zubożone jako łożyska główne.

4) Korbowód

artykuł główny: Korbowód

ten element 4-suwowego silnika wysokoprężnego łączy wał korbowy silnika i tłok. Wykonany jest ze stali stopowej i kuty w jednym kawałku. Korbowód jest obrabiany w przekroju kołowym. Dolna strona korbowodu rozdziela się w kierunku poziomym, dzięki czemu korbowód i tłok mogą zostać usunięte z tulei cylindrowej. Łożysko sworznia gudgeon składa się z tri-metalu.

wszystkie śruby korbowodu są dokręcane hydraulicznie. Otwory w korbowodzie kierują olej do tłoków i łożyska sworznia gudgeon. Ten element silnika przenosi ruch tłoka na wał korbowy, który dalej przesuwa się na koło pojazdu.

5) wał korbowy

wał korbowy przekształca ruch posuwisto-zwrotny tłoka silnika w ruch obrotowy. Jest niezbędnym elementem wszystkich silników. Ta część przekazuje końcową moc w postaci energii kinetycznej. Wykonany jest w formie jednego kawałka. Korbowód tworzy połączenie między wałem korbowym a tłokiem silnika.

Czytaj także: praca wału korbowego

6) blok silnika

blok silnika jest wykonany z żeliwa sferoidalnego i nadaje się do wszystkich cylindrów. Główne zaślepki łożysk są mocowane od spodu za pomocą dwóch hydraulicznych śrub napinających.

te nakładki są skierowane na dole i na górze poprzecznie przez blok silnika. Hydraulicznie dokręcona pozioma śruba boczna podtrzymuje główną nasadkę łożyska.

Czytaj: Praca bloku silnika

7) wałek rozrządu

służy do otwierania i zamykania zaworów wejściowych i wydechowych oraz do sterowania pompą paliwa w silniku wysokoprężnym o wysokim ciśnieniu.

Czytaj także: praca Wałka Rozrządu

8) świeca zapłonowa

stosuje się ją w silnikach benzynowych lub silnikach SI. Służy do dostarczania iskry do mieszanki paliwowo-powietrznej, aby ją zapalić.

9) Wtryskiwacz Paliwa

służy do wtrysku paliwa do cylindrów silnika. Niektóre silniki używają pompy paliwa zamiast wtryskiwacza paliwa.

10) Koło zamachowe

ten element czterosuwowego silnika benzynowego zamontowany na żeliwnym słupie. Magazynuje energię jako bezwładność.

zalety i wady silników czterosuwowych

silnik czterosuwowy ma następujące zalety i wady:

zalety silnika czterosuwowego

1. niezawodność: te typy silników Diesla są bardziej niezawodne i wydajne.
2. trwałość: silniki te mają wysoką trwałość niż silniki 2-suwowe.
3. Przyjazny Dla środowiska: Silniki te są przyjazne dla środowiska, ponieważ silnik czterosuwowy emituje mniej niebezpiecznych spalin niż silnik dwusuwowy.
4. te silniki są najlepsze do ciężkich ładunków i ciężkich pojazdów.
5. oszczędność paliwa: silniki te mają wysoką oszczędność paliwa niż silniki 2-suwowe.
6. hałas: mają cichą pracę niż silniki dwusuwowe
7. większy moment obrotowy: przy niskich obrotach silniki czterosuwowe wytwarzają większy moment obrotowy niż silniki dwusuwowe.
8. Większa oszczędność paliwa: ten typ silnika IC ma wyższą oszczędność paliwa niż silnik dwusuwowy.
9. brak dodatkowego zapotrzebowania na olej: ten silnik nie wymaga dodatkowego smarowania ani oleju, aby dodać paliwo. Tylko elementy tokarskie wymagają pośredniego smarowania.

1. te silniki wysokoprężne wytwarzają najmniejsze NOX.

wady silnika czterosuwowego

1. moc: silnik ten ma mniejszą moc niż silnik dwusuwowy.
2. drogie: silnik czterosuwowy ma wiele części. Dlatego ma wysoki koszt niż silnik dwusuwowy.
3. Waga: Silniki te mają dużą masę niż silniki 2-suwowe
4. wymagany obszar: wymagały dużego obszaru do instalacji.
5. skok tłoka: wymaga większej liczby skoków tłoka, aby zakończyć cykl zasilania.
6. konstrukcja: silniki te mają złożoną konstrukcję.

jakie są różnice między 4-suwowym silnikiem diesla a 4-suwowym silnikiem benzynowym?

Silnik Benzynowy	Silnik wysokoprężny
silnik ten działa na bazie cyklu otto.	działa na bazie silnika Diesla.
w tym silniku proces zapłonu zachodzi dzięki Iskrze dostarczanej przez świecę zapłonową.	w tym silniku zapłon następuje z powodu wysokiego sprężania mieszanki powietrzno-paliwowej.
używa benzyny lub benzyny jako płynu roboczego.	używa oleju napędowego.
ten silnik jest mniej wydajny.	jest najbardziej wydajny.
ma niski współczynnik kompresji.	ten silnik ma wysoki stopień sprężania.
zużywa mniej paliwa.	zużywa niewielką ilość paliwa.
silniki te są najczęściej używane w małych zastosowaniach, takich jak Rowery, Motocykle i generatory itp.	silniki te są najczęściej używane do ciężkich zastosowań, takich jak autobusy, ciężarówki i Samochody Dostawcze itp.

sekcja FAQ

co oznacza silnik 4-suwowy?

jakie są przykłady silnika 4-suwowego?

który silnik wytwarza mniej zanieczyszczeń, 2-suwowy czy 4-suwowy?

który jest szybszy, 2-suwowy czy 4-suwowy?

czy jest silnik sześciosuwowy?

1. różne typy silników
2. różne typy silników Tłokowych
3. praca silnika dwusuwowego
4. praca silnika parowego
5. rodzaje silników IC
6. rodzaje silników spalinowych zewnętrznych
7. praca silnika SI lub benzynowego