Patru timpi motor
Motorul în patru timpi este cel mai cunoscut motor termic din lume, utilizate în mod obișnuit în mașini ; există diferite tipuri, capabile de ardere mai multe tipuri de combustibili fosili sau naturali, cum ar fi benzina , motorina , metan , GPL , metanol , E85 și E95 .
Introducere
Acest tip de motor, precum și în mașini, este larg răspândită pe motociclete și , mai recent , pe mai multe modele de scutere , dar mai ales în camioane mic tonaj sau chiar în mașini de tuns iarba.
Termenul „ în patru timpi“ derivă din faptul că are loc arderea în patru etape succesive, cu unele diferențe între aprindere prin scânteie motorului și motorul cu aprindere prin comprimare :
- Aspirația : există introducerea aerului sau a unui amestec aer - combustibil în cilindru;
- Comprimare : amestecul aer - combustibil este comprimat volumetric, în general , în timpul acestei faze începe arderea;
- Expansiunea : există expansiunea volumetrică a gazelor arse, în general , în timpul primelor faze de expansiune există la sfârșitul arderii;
- Evacuare : gazele de ardere sunt evacuate din motor.
Istorie
Realizând posibilitatea de a obține locul de muncă dintr - un amestec chimic , Eugenio Barsanti , o fizica profesor, construit și a prezentat studenților săi un dispozitiv rudimentar prin care, în cazul în care un amestec este intruse și o scânteie este lovit, el transformă explozia în forță de muncă. Perfectionarea aceasta, el a construit împreună cu ing. Felice Matteucci un motor cu un singur cilindru cu piston vertical. Mai târziu , în 1861 inginerul german Nikolaus August Otto a experimentat cu primul motor de benzină în 4 timpi , care a trebuit să abandoneze din cauza dificultăților tehnologice. În 1867 Otto însuși și compatriotul său Langen a conceput un motor cu gaz 4 timpi, cu aprindere a amestecului comprimat, a prezentat în anul următor la Paris. Marea intuiție Otto pune în a face aprindeti scânteie cu un amestec comprimat , mai degrabă decât doar unul aspirat, crescând astfel eficiența motorului.
Funcționarea / fazele ciclului
1 = PMS
2 = IMM-uri
A = Aspirația;
B = comprimare;
C = expansiune;
D = Refulare;
Ciclul termodinamic al motorului în patru timpi, așa cum se știe, se dezvoltă complet în două rotații ale arborelui cotit, deoarece pistonul îndeplinește o funcție dublă, așa cum se explică mai bine mai jos.
Aspiraţie
În cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie sunt deschise supapele de admisie pentru a permite intrarea taxei, care în motoarele cu injecție directă este de numai ardere ( de obicei aer) , în timp ce pentru motoarele de injecție indirectă sau carburatoare constă în amestecul preformat de combustibil-comburant. Pistonul se coboară din centrul mort superior (TDC) la punctul mort inferior (PMI): în timpul acestei călătorii bielei face 1 cursă și se rotește manivela 180 °. Mergând în jos, cei doi crea o puternică depresiune în camera de ardere, datorită căruia, împreună cu injecția de combustibil printr - un injector, cu umpleri camerale cu cantitatea de combustibil calculată de către unitatea de control electronic , pe baza presiunii pe pedala de accelerație ..
Pentru motoarele diesel există doar de admisie a aerului și injecție directă .
Comprimare
Admisie supapele aproape și pistonul se ridică de la PMI la PME, comprimarea încărcăturii în interiorul camerei de ardere .
La motoarele diesel , aerul este comprimat și presiunile la care sa ajuns la finalul acestei faze sunt mai mari decât cele ale motoarelor cu aprindere prin scânteie . Temperatura ridicată se aprinde combustibilul injectat la sfârșitul fazei de compresie.
 |
| 2. Compresia |
Aprindere și expansiune
Pe măsură ce pistonul se ridică, se comprimă aerul din interiorul cilindrului: odată ce acesta ajunge la capătul cursei, bujia aprinde amestecul producând expansiunea amestecului care, de acum detonat, împinge sus în jos cu piston.
 |  |
| 3.1 Combustion | 3.2 Extinderea |
Motoare cu aprindere pozitivă
În cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie, are loc arderea datorită contactului generate de scânteia care lovește între electrozii unuia sau mai multor bujii. Scânteia se declanșează la momentul dorit (datorită semnalului senzorului de fază) după comprimare și chiar înainte de atingerea TDC. Este important de subliniat faptul că , în această fază în interiorul camerei de ardere nu există nici o deflagrație , dar de ardere. Arderea continuă foarte rapid și trebuie să fie completate fără a da naștere la o explozie (ceea ce ar duce la așa-numitul bat în cap ) , deoarece , în acest caz , tensiunile, depășind cu mult parametrii de proiectare, ar duce rapid la ruperea mecanică. Această fază este singura faza „activă“ a întregului ciclu , deoarece este singura faza in care se produce o muncă utilă (pistonul este împins către PMI de energia produsă prin arderea). Celelalte trei faze sunt numite „pasive“. Energia necesară în aceste faze este furnizat de volant care stochează o parte din energia produsa in faza activa sub forma cinetică a energiei și apoi revine în celelalte trei faze.
Motoare cu aprindere prin compresie
În cazul motoarelor cu aprindere prin compresie ( diesel ), arderea combustibilului injectat la sfârșitul fazei de compresie se produce datorită atingerea temperaturii de autoaprindere a combustibilului, această creștere a temperaturii este o consecință a creșterii presiunii puternice generate de compresie. Ardere generează o creștere ridicată în entalpie , fluidul cu motor utilizează sale „conținut de entalpie“ pentru a efectua lucrările de expansiune prin împingerea pistonului până la PMI.
Descarc
Supapa de evacuare se deschide înainte de a ajunge pistonul PMI, această fază se numește „evacuare liberă“, atunci când merge în jos la PMI merge din nou din cauza mișcării celorlalte pistoane sau prin efectul maselor volantului în un singur cilindri , „evacuare forțată“, expulzarea gazelor cauzate de ardere , prin deschiderea supapelor de evacuare , care evacuează gazele arse din cilindru, pregătindu - l pentru un nou ciclu, în timp ce reziduurile de ardere sunt introduse în colectorul de evacuare, conectat la sistemul de evacuare, constând din convertorul catalitic , din amortizorul de zgomot și în unele cazuri, la fel ca în motor diesel , de asemenea , de lafiltrul departicule activ , filtrarea gazelor și descărcarea acestora în aer. Dimensiunile acestor componente din urmă sunt proporționale cu deplasarea motorului.
Precauții
În cazul motoarelor în patru timpi, există câteva trucuri pentru a îmbunătăți funcționalitatea diferitelor faze și eficiența generală a motorului:
- Traversarea valvelor: la trecerea de la evacuare la faza de admisie, această tehnică face posibilă exploatarea inerției gazelor emise pentru a facilita aportul de gaze proaspete în cilindru.
- Întârziere de admisie: aceasta este o tehnică care constă în a face supapele de admisie se închide cu întârziere, care în loc să se închidă atunci când pistonul ajunge la PMI, aproape atunci când pistonul se ridică; acest lucru este necesar să se îmbunătățească umplerea, ca gaze proaspete au o inerție care umplere previne ideal.
- Evacuare Advance: este o tehnică care constă în a face eșapamentul vanele se deschid în avans, în cazul în care are loc deschiderea supapelor înainte de a ajunge pistonul PMI, acest lucru este necesar pentru a evita ca altfel deșeurile piston prea multă energie pentru a expulza aceste gaze .
- Variabilă supapă de distribuție sistem : sistem care permite acționarea supapei să fie adaptate mai mult sau mai puțin semnificativ , în scopul de a extinde domeniul de funcționare optimă a motorului.
- Supapă de administrare : această supapă este guvernată de un motor electric, comandat la rândul său de o unitate de control ; această soluție este adoptată, deoarece distribuția fazelor are limite de operabilitate, în cazul în care valorile de setare sunt optime pentru o situație de funcționare dat. Poate fi de două tipuri:
- La admisie, cu această supapă este posibil să se reducă rezistența la admisie și astfel optimiza umplerea cilindrului în diferite situații, pentru a compensa întârzierea închiderii și evitarea fenomenelor de reflux de aer, toate în avantajul eficienței.
- La evacuare, cu această supapă este posibil să se reducă rezistența la evacuare și , prin urmare , efectul avansului de evacuare, limitând pierderile de presiune la deschiderea acesteia și pierderile de aer din gazul de eșapament, îmbunătățind astfel eficiența.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre motor în patru timpi
