Motor în patru timpi: cum funcționează și care sunt avantajele acestuia
Un motor în patru timpi, sau colocvial în patru timpi, este un motor cu ardere cu piston care funcționează în patru timpi. Aceasta înseamnă că ciclul de lucru al motorului se va desfășura în timpul a patru timpi ale pistonului și două rotații ale arborelui cotit.
Ciclurile de lucru sunt ușor diferite pentru motoarele cu scânteie și diesel, în funcție de modul în care amestecul este aprins. Deci, să vedem cum funcționează un motor pe benzină în patru timpi și un motor diesel în patru timpi.
Conţinut
Functie motor in patru timpi
Deoarece ciclurile de lucru ale motoarelor pe benzină și diesel sunt ușor diferite, vom vorbi despre ambele separat.
Motor pe benzină în patru timpi
1. Cursa de admisie
Pe măsură ce pistonul se mișcă în jos, spațiul de deasupra pistonului crește și, în același timp, se deschid și supapele de admisie. Acest lucru determină o scădere a presiunii deasupra pistonului (presiunea deasupra pistonului este mai mică decât presiunea atmosferică). Această diferență de presiune va permite motorului să aspire aerul necesar în cilindri prin conducta de admisie.
Pistoanele motorului: Cum funcționează?
Cu toate acestea, pe lângă aerul în sine, combustibilul intră și în cilindri. Aerul și combustibilul formează împreună un amestec inflamabil. Amestecul de aprindere se formează în canalele de admisie, galeria de admisie sau cilindru, în funcție de tehnologia de injecție a combustibilului.
2. Compresie
După ce pistonul atinge punctul mort inferior și faza de admisie se termină, începe să se miște în sus. Pistonul comprimă amestecul cu mișcarea sa ascendentă, care se încălzește ca urmare și, deoarece nu se poate extinde, crește și presiunea.
Raport de compresie: Ce efect are asupra motorului?
Temperatura și presiunea ridicată favorizează vaporizarea combustibilului și amestecarea acestuia cu aerul, făcând amestecul mai exploziv. Cu toate acestea, amestecul nu trebuie comprimat prea mult în timpul compresiei, astfel încât să nu atingă temperatura de autoaprindere a combustibilului (combustie prin detonare). În timpul compresiei, supapele de admisie și de evacuare sunt închise.
3. Extindere
În această fază începe procesul de ardere. O scânteie sare pe bujie și aprinde amestecul comprimat. După aprindere, amestecul începe să se extindă, împingând pistonul și deplasându-l în jos până la punctul mort inferior, transformând energia termică în lucru mecanic.
4. Evacuare
În această fază, supapele de evacuare se deschid pentru a permite gazelor de evacuare să iasă din cilindru. La sfârșitul expansiunii, presiunea în cilindru este mai mare decât presiunea atmosferică, din cauza căreia gazele de eșapament sunt forțate să iasă din cilindru. Pistonul împinge afară gazele de eșapament rămase în timp ce se deplasează spre punctul mort superior.
Cu toate acestea, pentru a îmbunătăți golirea cilindrului, supapele de evacuare se închid numai după ce pistonul atinge punctul mort superior și supapele de admisie sunt deja deschise.
După ce toate cele patru cicluri s-au terminat, ciclul de lucru al motorului începe din nou.
Motor diesel în patru timpi:
Principiul de funcționare al unui motor diesel în patru timpi este foarte asemănător cu funcționarea unui motor pe benzină în patru timpi. Principala diferență este că numai aer curat este atras în cilindri. După ce a fost comprimat și încălzit, motorina este injectată, iar amestecul rezultat este aprins prin căldură de compresie.
1. Cursa de admisie
Pistonul se deplasează de la punctul mort superior în jos la punctul mort inferior, mărind spațiul de deasupra pistonului și deschizând supapele de admisie. Acest lucru face ca cantitatea necesară de aer să intre în cilindri prin conducta de admisie.
2. Compresie
După ce pistonul atinge punctul mort inferior și faza de admisie se termină, începe să se miște în sus. Pistonul se deplasează astfel de la punctul mort inferior înapoi la punctul mort superior, în timp ce mișcarea sa în sus comprimă aerul, care se încălzește ca urmare, dar îi crește și presiunea.
Chiar înainte ca pistonul să atingă punctul mort superior, combustibilul este injectat în camera de ardere, care este amestecată, vaporizată și aprinsă, provocând expansiune.
3. Extindere
După ce amestecul este aprins, energia termică a combustibilului este eliberată prin ardere, care se manifestă prin creșterea presiunii gazului în cilindru. Astfel, presiunea gazului acționează asupra pistonului motorului, care transformă energia termică a combustibilului în lucru mecanic al motorului. În timpul expansiunii, pistonul motorului se deplasează de la punctul mort superior la punctul mort inferior.
4. Evacuare
În timpul ultimei părți a ciclului de lucru a unui motor diesel în patru timpi, pistonul se deplasează de la punctul mort inferior la punctul mort superior cu supapele de evacuare deschise. Aceasta înseamnă că pistonul împinge gazele de eșapament prin sistemul de evacuare în aer cu mișcare în sus. Supapele de evacuare sunt închise chiar înainte ca pistonul să atingă punctul mort superior.
Sistemul de evacuare: Care sunt componentele sale principale?
Același lucru este valabil și pentru un motor diesel în patru timpi și un motor pe benzină în patru timpi. După ce toate cele patru cicluri s-au terminat, ciclul de lucru al motorului începe din nou.
Un turbocompresor este adesea folosit pentru motoarele în patru timpi pentru a crea presiune de supraalimentare. În trecut, însă, turboalimentarea motoarelor cu ajutorul unui compresor era relativ răspândită. Dar să ne uităm la avantajele și dezavantajele unui motor în patru timpi în comparație cu un motor în doi timpi.
Avantajele unui motor în patru timpi:
- Consum mai mic de combustibil
- Funcționare mai echilibrată și mai rafinată
- Putere suficientă chiar și la turații mai mici
- Sistem de lubrifiere mai bun
- Consum redus de ulei de motor
- Emisii mai puține
- Răcire mai bună a motorului
- Serviciu mai lung viata
Dezavantajele unui motor în patru timpi:
- Greutate mai mare
- Design mai complex
- Reparații mai costisitoare în caz de defecțiune
- Sunt necesare două rotații ale arborelui cotit și patru timpi ale pistonului pentru un ciclu de lucru al motorului