Ce este un motor în 4 timpi? | Cum funcționează un motor în patru timpi?

motoarele sunt cele mai utilizate pe scară largă în întreaga lume pentru numeroase aplicații. Acestea sunt utilizate în diferite vehicule, cum ar fi autobuze, camioane, camionete și motociclete etc. Există diferite tipuri de motoare, iar un motor în 4 timpi este unul dintre ele. În funcție de numărul de curse ale pistonului, motoarele au două tipuri majore care sunt:

1. 2-motor în cursă
2. motor în 4 timpi

în articolul precedent, am discutat despre motorul în 2 timpi. Prin urmare, în acest articol, vom discuta în principal motorul în patru timpi.

ce este un motor în patru timpi?

un motor în 4 timpi este un motor IC care utilizează patru curse ale pistonului pentru a finaliza un ciclu de lucru. Transformă energia termică a combustibilului în lucrări mecanice utile datorită mișcării în sus și în jos a pistonului. Prin urmare, aparține categoriei motorului cu piston.

un motor în patru timpi completează un ciclu de putere după finalizarea a două rotații ale arborelui cotit și 4 curse ale pistonului. Aceste motoare sunt cele mai utilizate pe scară largă în diferite vehicule, cum ar fi camioane ușoare, autobuze, autoutilitare, mașini etc.

în acest motor alternativ, procesul de compresie are loc datorită mișcării în sus și în jos a pistonului.

principala diferență între motoarele în 2 timpi și 4 timpi este că un motor în 2 timpi completează un ciclu de lucru în doar două timpi, în timp ce un motor în patru timpi completează un ciclu de lucru în patru timpi ai pistonului. Un motor în 2 timpi produce mai puțină poluare în comparație cu un motor în 2 timpi.

cum funcționează un motor în 4 timpi?

un motor în patru timpi funcționează în următoarele etape:

1. procesul de admisie
2. procesul de compresie
3. procesul de alimentare
4. procesul de evacuare

1) Cursa de admisie

• pe măsură ce pistonul se rotește spre BCD de la TDC (în jos), un vid începe să producă în interiorul camerei de compresie (cilindru).
• când vidul produce în interiorul camerei de compresie, supapa de evacuare se închide și supapa de admisie se deschide.
• când supapa de admisie se deschide, amestecul aer-combustibil începe să intre în camera de compresie.

2) Cursa de compresie

• pe măsură ce presiunea internă a camerei de compresie devine egală cu presiunea exterioară, supapa de admisie se închide și cursa de compresie începe.
• pe măsură ce pistonul se deplasează în sus (de la BCD la TDC), comprimă amestecul aer-combustibil în interiorul camerei de compresie și crește temperatura și presiunea amestecului aer-combustibil.

3) Cursa de putere

• Cursa de putere este, de asemenea, cunoscută sub numele de cursa de combustie.
• când cursa de compresie este aproape de finalizare, o bujie arde amestecul aer-combustibil comprimat.
• pe măsură ce combustibilul se aprinde, puterea este generată astfel încât pistonul să se deplaseze de la TDC la BDC prin extinderea reacției chimice. Prin urmare, acest accident vascular cerebral se numește accident vascular cerebral de putere.
• datorită acestui proces de ardere, temperatura și presiunea amestecului devin foarte mari. Datorită creșterii presiunii, amestecul aer-combustibil împinge pistonul să se deplaseze în jos (spre BCD de la TDC) și acționează arborele cotit, care mișcă în continuare vehiculul.
• în timpul acestui proces, atât supapele de admisie, cât și cele de evacuare rămân închise.

4) Cursa de evacuare

• după finalizarea cursei de putere, Cursa de evacuare începe.
• în cursa de evacuare, pistonul se deplasează din nou în sus (de la BDC la TDC).
• în timpul acestei curse, supapa de admisie se închide și supapa de evacuare se deschide. Pistonul împinge gazele de eșapament din camera de ardere.
• după finalizarea cursei de evacuare, pistonul se deplasează din nou în jos (de la TDC la BDC), aspiră amestecul aer-combustibil și întregul ciclu se repetă. Această cursă finală forțează gazele uzate / evacuarea din cilindru.

Citește și: funcționarea motorului în 2 timpi

diagrama fotovoltaică a motorului în patru timpi

următoarea diagramă fotovoltaică reprezintă ciclul de lucru al motorului în 4 timpi. Un motor în patru timpi completează un ciclu de lucru în următorii pași:

• procesul izobaric (0 la 1): în procesul izobaric, pistonul se deplasează în jos și generează un vid în interiorul camerei de ardere. În timpul creării vidului, o diferență de presiune generează între presiunea atmosferică și presiunea interioară a camerei. Datorită acestei diferențe de presiune, supapa de admisie se deschide și amestecul aer-combustibil intră în camera de ardere.
• procesul Adiabatic (de la 1 la 2): După finalizarea procesului izobaric, supapa de admisie se închide, iar pistonul se deplasează în sus și presurizează amestecul aer-combustibil. În timpul acestui proces, pistonul crește temperatura și presiunea amestecului, dar căldura acestuia nu se schimbă.
• proces Izocoric (2 până la 3): o bujie aprinde amestecul aer-combustibil la sfârșitul cursei de compresie (proces adiabatic). Acest proces crește temperatura și presiunea amestecului aer-combustibil și îl transformă într-un amestec de temperatură și presiune ridicată. Acest proces de aprindere crește, de asemenea, entropia (căldura) amestecului aer-combustibil.
• Cursa de putere (procesul de la 3 la 4): în această cursă, căldura produsă datorită procesului de aprindere este utilizată pentru a împinge pistonul să se deplaseze în jos, ceea ce mișcă în continuare arborele cotit. Mișcarea arborelui cotit mișcă vehiculul. Prin urmare, acest proces se numește accident vascular cerebral.
• faza de evacuare (4 la 1): în această fază, pistonul se deplasează din nou în sus și supapa de evacuare se deschide, care evacuează căldura reziduală din camera de ardere. Datorită eliminării căldurii inutile, energia cinetică a moleculelor amestecului aer-combustibil scade. Din nou, diferența de presiune generează între presiunea atmosferică și presiunea interioară a camerei, iar întregul ciclu se repetă.

Istorie

ciclul Atkinson

• în 1882, James Atkinson a proiectat motorul ciclului Atkinson. A fost un motor IC cu un singur timp.
• acest ciclu a fost inventat pentru asigurarea eficienței la cheltuielile densității puterii. În zilele noastre, motorul cu ciclu Atkinson este utilizat în unele aplicații electrice hibride de ultimă generație.
• motorul alternativ original în 4 timpi cu ciclu Atkinson a permis Cursa de admisie, Cursa de compresie, Cursa de putere și cursa de evacuare într-o rotație a arborelui cotit pentru a preveni încălcarea anumitor brevete referitoare la motorul Otto.
• construcția unică a arborelui cotit al motorului Atkinson poate duce la diferite rapoarte de compresie și expansiune. Cursa de putere este mai lungă decât cursa de compresie, oferind motorului o entalpie mai mare (eficiență termică) decât motoarele convenționale cu piston.
• designul inițial al motorului Atkinson nu este altceva decât o curiozitate istorică. Mai multe motoare de ultimă generație au o sincronizare netradițională a supapelor pentru a genera Cursa de putere mai lungă sau, efectele cursei de compresie mai scurte, oferind o îmbunătățire a economiei de combustibil.

Citește Și: Lucrul ciclului Atkinson

ciclul Diesel

• un motor diesel este o avansare practică a Motorului Otto din 1876.
• în 1861, Otto a considerat că productivitatea motorului ar putea fi îmbunătățită prin comprimarea amestecului aer-combustibil înainte de aprindere, iar Rudolf Diesel a dorit să facă un motor mai eficient care să poată funcționa cu combustibili mai grei.
• din aceleași motive ca Otto, Diesel a dorit să proiecteze un motor care să poată furniza companiilor industriale mai mici propria putere pentru a concura cu companii mari precum Otto și pentru a reduce cererile de alimentare cu combustibil a comunității. La fel ca Otto, a avut mult timp să construiască un motor cu compresie ridicată care să poată aprinde spontan combustibilul injectat în cilindru. Diesel a folosit un amestec de aer-combustibil în primul său motor.
• în 1893, motorina a fost în cele din urmă dezvoltată ca un motor de succes. Motoarele cu compresie ridicată care aprind combustibilul datorită compresiei ridicate a compresiei aer-combustibil sunt cunoscute sub numele de motoare diesel. Motorul diesel este accesibil atât în patru timpi, cât și în doi timpi.
• motoarele diesel în 4 timpi sunt utilizate în majoritatea aplicațiilor grele, cum ar fi camioanele, autobuzele și paletele etc. Acest motor folosește păcură grea, care conține mai multă energie și necesită mai puțină rafinare pentru a produce.

Citește și: funcționarea motorului Diesel

limitările puterii motorului în patru timpi

puterea motorului depinde de cantitatea de aer aspirată. Performanța unui motor cu piston (indiferent dacă este un motor în 4 timpi sau un motor în 2 timpi) depinde de viteza (RPM), valoarea calorică a combustibilului, pierderea, raportul aer-combustibil, eficiența volumetrică, conținutul de oxigen din amestecul combustibil-aer și dimensiunea camerei de ardere. În cele din urmă, viteza motorului controlează prin lubrifiere și rezistența materialului.

Biela, pistonul și supapa motorului se confruntă cu forțe puternice de accelerație. Turațiile mari ale motorului pot duce la deteriorarea motorului, pierderea puterii, fluturarea inelului pistonului sau alte daune fizice. Când inelul pistonului vibrează vertical în canelura pistonului în care este amplasat inelul pistonului, inelul pistonului flutură.

scopul flutterului inelului este de a așeza etanșarea dintre peretele cilindrului și inel, ceea ce duce la o pierdere de putere și presiune în cilindru.

dacă motorul se rotește prea repede, arcul supapei nu va putea închide supapa suficient de repede. Acest lucru este adesea cunoscut sub numele de „plutitor de supapă” și face ca pistonul să lovească supapa și să provoace o întrerupere gravă a motorului.

la viteză mare, lubrifierea interfeței perete piston-cilindru tinde să fie deteriorată. Prin urmare, viteza pistonului unui motor industrial este limitată până la 10 m / s.

Citește și: diferite tipuri de motoare

componente ale motorului Diesel în 4 timpi

motorul în patru timpi are următoarele componente majore:

1. injector de combustibil
2. Piston
3. supapă de admisie
4. supapă de evacuare
5. Arbore Cotit
6. bielă
7. Bloc motor
8. volant

1) Piston și inel de Piston

pistonul din motorul diesel în 4 timpi produce mișcare alternativă. Se conectează cu arborele cotit printr-o bielă. Își transferă mișcarea către arborele cotit printr-o bielă. Pistonul se deplasează în jos și în sus în interiorul cilindrului motorului.

când pistonul se deplasează în sus, aspiră aerul din interiorul cilindrului, în timp ce comprimă aerul când se deplasează în jos. Datorită acestei mișcări a pistonului, temperatura și presiunea amestecului aer-combustibil din interiorul cilindrului cresc.

pistonul motorului are o construcție complexă, cu o coroană din oțel și o fustă din fontă ductilă. Această fustă folosește lubrifierea sub presiune pentru a asigura livrarea uleiului la căptușeala cilindrului sub fiecare situație de lucru. Federalii de ulei se îndreaptă spre conducta de răcire din partea superioară a pistonului prin biele. Toate inelele pistonului sunt cromate pentru a rezista uzurii. Inelul pistonului conține un inel de control al uleiului compatibil cu arcul și 2 inele de compresie de ghidare. Canelura inelului pistonului are o rezistență excelentă la uzură și este stabilizată.

2) Cilindru liniar

această componentă a motorului în patru timpi are un guler înalt și rigid pentru a diminua deformarea. Acest material liniar este un aliaj de fontă gri, cu rezistență ridicată și rezistență strălucitoare la uzură. Găurile verticale de apă de răcire amplasate precis asigură un control precis al temperaturii. Pentru a evita riscul de lustruire a alezajului, liniarul se echipează cu un inel de lustruire protector.

spațiul dintre garnitura cilindrului și garniturile blocului cilindrului cu un inel O dublu. Capătul superior al liniei este echipat cu un inel anti-polonez care împiedică lustruirea găurilor interne și reduce consumul de ulei lubrifiant.

3) rulmenți cu capăt mare și rulmenți principali

Rulmentul cu capăt mare este o căptușeală din bronz cu plumb, cu spate din oțel tri-metalic și un strat gros, neted. Rulmentul bi-metalic, precum și rulmentul tri-metalic sunt epuizate ca rulmenți principali.

4) bielă

Articol principal: Bielă

această componentă a motorului diesel în 4 timpi conectează arborele cotit și pistonul motorului. Este fabricat din oțel aliat și forjat într-o singură bucată. O tijă de legătură este prelucrată într-o secțiune transversală circulară. Partea inferioară a bielei se desparte în direcția orizontală, astfel încât Biela și pistonul să poată fi scoase din căptușeala cilindrului. Rulmentul știftului gudgeon este format din tri-metal.

toate șuruburile bielei sunt strânse hidraulic. Găurile din bielă direcționează uleiul către pistoane și rulmentul știftului pistonului. Această componentă a motorului transferă mișcarea pistonului către arborele cotit, care se deplasează în continuare pe roata vehiculului.

5) Arbore Cotit

arborele cotit transformă mișcarea alternativă a pistonului motorului în mișcare de rotație. Este o componentă esențială pentru toate motoarele. Această parte transferă puterea finală sub formă de energie cinetică. Se face sub forma unei singure bucăți. Tija de conectare face o legătură între arborele cotit și pistonul motorului.

Citește și: funcționarea arborelui cotit

6) blocul motor

blocul motor este construit din fontă ductilă și este potrivit pentru toți cilindrii. Capacele principale ale lagărului sunt fixate de dedesubt cu două șuruburi hidraulice de tensionare.

aceste capace sunt direcționate lateral în partea de jos și de sus prin blocul motor. Un șurub lateral orizontal strâns hidraulic susține capacul lagărului principal.

Citește Și: Funcționarea blocului motor

7) arbore cu came

se utilizează pentru a deschide și închide supapele de intrare și evacuare și pentru a controla pompa de combustibil într-un motor diesel cu presiune ridicată.

Citește și: funcționarea arborelui cu came

8) Bujie

se folosește la motoarele pe benzină sau la motoarele SI. Se folosește pentru a furniza scânteia amestecului aer-combustibil pentru ao aprinde.

9) injectorul de combustibil

este utilizat pentru a injecta combustibilul în interiorul cilindrilor motorului. Unele motoare folosesc pompa de combustibil în loc de injector de combustibil.

10) volant

această componentă a motorului pe benzină în patru timpi montat pe un stâlp de fontă. Stochează energia ca inerție.

avantajele și dezavantajele motoarelor în 4 timpi

motorul în patru timpi are următoarele avantaje și dezavantaje:

avantajele motorului în patru timpi

1. fiabilitate: aceste tipuri de motoare dieselesunt mai fiabile și mai eficiente.
2. durabilitate: aceste motoare au o durabilitate ridicată decât motoarele în 2 timpi.
3. mediu prietenos: Aceste motoare sunt ecologice, deoarece un motor în 4 timpi eliberează vapori mai puțin periculoși decât un motor în 2 timpi.
4. aceste motoresunt cele mai bune pentru încărcături grele și vehicule grele.
5. eficiența consumului de combustibil: aceste motoare au o eficiență ridicată a consumului de combustibil decât motoarele în 2 timpi.
6. zgomot: acestea au o funcționare silențioasă decât motoarele în doi timpi
7. cuplu mai mare: la viteză mică, motoarele în patru timpi produc un cuplu mai mare decât motoarele în 2 timpi.
8. mai multă eficiență a consumului de combustibil: acest tip de motor IC are o eficiență mai mare a consumului de combustibil decât un motor în doi timpi.
9. fără cerințe suplimentare de ulei: acest motor nu necesită lubrifiere suplimentară sau ulei pentru a adăuga combustibil. Numai componentele de strunjire necesită lubrifiere intermediară.

1. aceste motoare diesel produc cel mai mic NOX.

dezavantaje ale motorului în patru timpi

1. putere: acest motor are o putere mai mică decât motorul în doi timpi.
2. scump: un motor în patru timpi are multe piese. Prin urmare, are un cost ridicat decât un motor în doi timpi.
3. greutate: Aceste motoare au o greutate mare decât motoarele în 2 timpi
4. zona necesară: au necesitat o suprafață mare pentru instalare.
5. curse Piston: este nevoie de mai multe curse piston pentru a finaliza un ciclu de putere.
6. proiectare: aceste motoare au un design complex.

care sunt diferențele dintre un motor diesel în 4 timpi și un motor pe benzină în 4 timpi?

motor pe benzină	motor Diesel
acest motor funcționează pe baza ciclului otto.	funcționează pe baza unui motor diesel.
în acest motor, procesul de aprindere are loc datorită scânteii furnizate de o bujie.	în acest motor, aprinderea are loc datorită compresiei ridicate a amestecului aer-combustibil.
folosește benzină sau benzină ca fluid de lucru.	folosește motorină.
acest motor este mai puțin eficient.	este cel mai eficient.
are un raport de compresie scăzut.	acest motor are un raport de compresie ridicat.
folosește mai puțin combustibil.	folosește o cantitate mică de combustibil.
aceste motoare sunt utilizate mai ales în aplicații mici, cum ar fi biciclete, motociclete și generatoare etc.	aceste motoare sunt utilizate în principal pentru aplicații grele, cum ar fi autobuze, camioane și camionete etc.

secțiunea Întrebări frecvente

ce se înțelege printr-un motor în 4 timpi?

care sunt exemplele unui motor în 4 timpi?

ce motor produce mai puțină poluare, în 2 timpi sau în 4 timpi?

care este mai rapid, 2 timpi sau 4 timpi?

există un motor în șase timpi?

1. diferite tipuri de motoare
2. diferite tipuri de motoare cu piston
3. funcționarea motorului în 2 timpi
4. funcționarea motorului cu aburi
5. tipuri de motoare IC
6. tipuri de motoare cu combustie externă
7. funcționarea motorului SI sau pe benzină