Viertaktmotor-Arbeitszyklus - Merkmale, Diagramm und Beschreibung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Autofahrer sollten zumindest allgemein wissen, wie der Motor funktioniert und arbeitet. Die meisten Autos haben einen Viertakt-Vierzylindermotor. Betrachten wir den Arbeitszyklus eines Viertaktmotors. Nicht jeder weiß, welche Vorgänge ablaufen, wenn das Auto in Bewegung ist.

Allgemeines Wirkprinzip

Der Motor funktioniert wie folgt. Das Kraftstoffgemisch tritt in die Brennkammer ein und wird dann unter dem Einfluss des Kolbens komprimiert. Das Gemisch entzündet sich dann. Dadurch dehnen sich die Verbrennungsprodukte aus, drücken gegen den Kolben und verlassen den Zylinder.

Bei Zweitaktmotoren dauert eine Umdrehung der Kurbelwelle zwei Zyklen. Ein Viertakt-Kolbenmotor absolviert einen Arbeitszyklus in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Motoren sind mit Zeitsteuerung ausgestattet. Was ist dieser Mechanismus? Dies ist ein Element, mit dem Sie das Kraftstoffgemisch in die Kammern einlassen und von dort Verbrennungsprodukte freisetzen können. Der Gasaustausch erfolgt inMoment einer einzelnen Umdrehung der Kurbelwelle. Durch die Bewegung des Kolbens findet ein Gasaustausch statt.

Verlauf

Das erste Gerät, das einem Viertaktmotor ähnelt, wurde von Felicce Matoczi und Eugene Barsanti erfunden. Aber diese Erfindung war unglaublich verloren. Erst 1861 wurde eine ähnliche Einheit patentiert.

Und der erste brauchbare Motor wurde vom deutschen Ingenieur Nikolaus Otto entwickelt. Der Motor ist nach dem Erfinder benannt und auch die Einsch altdauer des Viertaktmotors ist nach dem Ingenieur benannt.

Die Hauptunterschiede zwischen Viertaktmotoren

In einem Zweitaktmotor werden Kolben- und Zylinderbolzen, Kurbelwelle, Lager und Kompressionsringe durch Öl geschmiert, das dem Kraftstoff zugesetzt wird. Bei einem Viertaktmotor sind alle Komponenten in einem Ölbad verbaut. Dies ist ein wesentlicher Unterschied. Daher ist es in einem Viertakter nicht erforderlich, Öle und Benzin zu mischen.

Die Vorteile des Systems sind, dass die Menge an Kohlenstoffablagerungen auf dem Spiegel in den Zylindern und auf den Schalldämpferwänden viel geringer ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei Zweitaktmotoren ein brennbares Gemisch in den Auspuff gelangt.

Motor läuft

Unabhängig von der Art des Motors ist das Funktionsprinzip ähnlich. Heute gibt es Vergasermotoren, Diesel, Einspritzung. Alle Modelle verwenden den gleichen Viertaktzyklus. Schauen wir uns genauer an, welche Prozesse im Inneren des Motors ablaufen und ihn in Bewegung setzen.

Ein Viertaktzyklus ist eine Abfolge von vier Arbeitszyklen. Der Zyklus wird normalerweise als Beginn angesehen, wenn ein brennbares Gemisch in die Brennkammern eintritt. Obwohl im Motor während seines Ablaufs andere Aktionen stattfinden, ist der angegebene Zyklus ein Arbeitsvorgang. Beispielsweise ist der Verdichtungstakt nicht nur Verdichtung. Während dieser Zeit wird das Gemisch in den Zylindern gemischt, die Gasbildung beginnt, es entzündet sich.

Dasselbe gilt für andere Stufen des Motors. Das Wichtigste dabei ist, dass die verschiedenen Prozesse zum besseren Verständnis und zur Vereinfachung des Arbeitszyklus eines Viertaktmotors in nur vier Zyklen zerlegt werden.

Aufnahme

Im Brennraum des Triebwerks beginnen also die Energieumwandlungszyklen mit der Verbrennungsreaktion des Kraftstoffgemisches. In diesem Fall befindet sich der Kolben an seinem höchsten Punkt (OT-Position) und bewegt sich dann nach unten. Dadurch entsteht im Brennraum des Motors ein Unterdruck. Unter seinem Einfluss saugt eine brennbare Flüssigkeit Kraftstoff an. Das Einlassventil ist geöffnet und das Auslassventil geschlossen.

Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, erhöht sich das Volumen darüber. Dies verursacht den Zusammenbruch. Sie beträgt etwa 0,071–0,093 MPa. Somit gelangt Benzin in die Brennkammer. Bei Einspritzmotoren wird Kraftstoff durch eine Düse eingespritzt. Nachdem die Mischung in den Zylinder eintritt, kann ihre Temperatur 75 bis 125 Grad betragen.

Wie stark der Zylinder mit dem Kraftstoffgemisch gefüllt wird, wird durch die Füllfaktoren bestimmt. ZumBei Motoren mit Vergaserantrieb liegt dieser Indikator zwischen 0,64 und 0,74. Je höher der Koeffizientenwert, desto leistungsstärker ist der Motor.

Komprimierung

Nach dem Füllen der Verbrennungskammer mit einem brennbaren Gemisch aus Benzindämpfen und Luft beginnt der Kolben, wenn sich die Kurbelwelle dreht, in seine untere Position zurückzukehren. Das Einlassventil beginnt sich an diesem Punkt zu schließen. Und der Abschluss bleibt noch geschlossen.

Arbeitshub

Dies ist der dritte Takt eines Viertakt-Verbrennungsmotors. Es ist das wichtigste für den Betrieb des Netzteils. In dieser Phase des Motorbetriebs wird Energie aus der Kraftstoffverbrennung in mechanische Energie umgewandelt, die die Kurbelwelle zum Drehen bringt.

Wenn sich der Kolben nahe am OT befindet, wird das Kraftstoffgemisch selbst während der Kompression zwangsweise durch die Zündkerze des Motors gezündet. Die Kraftstoffladung brennt sehr schnell ab. Bereits vor Beginn dieses Zyklus haben die verbrannten Gase einen maximalen Druckwert. Diese Gase sind das Arbeitsfluid, das in einem kleinen Volumen der Brennkammer des Motors komprimiert wird. Wenn der Kolben beginnt, sich nach unten zu bewegen, dehnen sich die Gase schnell aus und setzen dabei Energie frei.

Unter allen Takten des Arbeitszyklus eines Vierzylindermotors ist dieser der nützlichste. Es arbeitet mit der Last der Einheit. Nur in diesem Stadium erhält die Kurbelwelle eine beschleunigende Beschleunigung. Bei allen anderen erzeugt der Motor keine Energie, sondern verbraucht sie von derselben Kurbelwelle.

Freigabe

Nach der ÜbergabeGase von nützlicher Arbeit, müssen sie den Zylinder verlassen, um Platz für einen neuen Teil des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu schaffen. Dies ist der letzte Takt eines Viertaktmotors.

Gase stehen in diesem Stadium unter einem deutlich höheren Druck als der atmosphärische Druck. Am Ende des Zyklus sinkt die Temperatur auf etwa 700 Grad. Die Kurbelwelle bewegt den Kolben über ein Pleuel in den OT. Als nächstes öffnet sich das Auslassventil, die Gase werden durch das Abgassystem in die Atmosphäre gedrückt. Der Druck ist nur ganz am Anfang hoch. Am Ende des Zyklus sinkt er auf 0,120 MPa. Natürlich ist es unmöglich, Verbrennungsprodukte im Zylinder vollständig zu beseitigen. Daher werden sie beim nächsten Ansaugtakt mit dem Kraftstoffgemisch vermischt.

In Ordnung

Die beschriebenen Schritte bilden den Arbeitszyklus eines Viertakt-Ottomotors. Sie müssen verstehen, dass es keine strikten Entsprechungen zwischen Zyklen und Prozessen in Kolbenmotoren gibt. Dies lässt sich leicht durch die Tatsache erklären, dass während des Betriebs des Triebwerks die Phasen des Gasverteilungsmechanismus und der Zustand der Ventile den Bewegungen der Kolben in verschiedenen Motoren auf völlig unterschiedliche Weise überlagert werden.

In jedem Zylinder verläuft der Arbeitszyklus eines Viertakt-Vergasermotors auf diese Weise. Jede Brennkammer in einem Motor wird benötigt, um eine einzelne Kurbelwelle zu drehen, die die Kraft von den Kolben aufnimmt.

Dieser Wechsel wird Arbeitsauftrag genannt. Diese Reihenfolge wird in der Konstruktionsphase des Triebwerks durch die Merkmale der Nockenwelle und der Kurbelwelle festgelegt. Er ist nichtÄnderungen während des Betriebs des Mechanismus.

Die Umsetzung des Arbeitsauftrages erfolgt durch abwechselnde Funken, die von der Zündanlage zu den Kerzen gelangen. Ein Vierzylindermotor kann also in den folgenden Reihenfolgen laufen: 1, 3, 4, 2 und 1, 2, 4, 3.

Die Reihenfolge, in der die Motorzylinder arbeiten, kannst du der Anleitung des Autos entnehmen. Manchmal ist die Reihenfolge der Operation auf dem Blockkörper angegeben.

So funktioniert ein Viertakt-Vergasermotor oder irgendein anderer. Das Stromversorgungssystem hat keinen Einfluss auf das Funktionsprinzip des Geräts. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Vergaser ein mechanisches Antriebssystem ist, das bestimmte Nachteile hat, und im Fall von Einspritzdüsen sind diese Nachteile nicht im System.

Dieselmotoren

Der Arbeitszyklus eines Viertakt-Dieselmotors ist der gleiche Prozessablauf wie der Zyklus eines Vergasermotors. Der Unterschied liegt im Zyklusablauf, sowie in den Prozessen der Gemischbildung und Zündung.

Diesel-Ansaughub

Wenn sich der Kolben nach unten bewegt, öffnet der Gasverteilungsmechanismus das Einlassventil. Eine bestimmte Menge Luft tritt in die Brennkammer ein. Die Temperatur im Zylinder beträgt etwa 80 Grad. Bei Dieselmotoren unterscheidet sich das Antriebssystem erheblich von Benzin-Vergasermotoren. Beispielsweise ist der hydraulische Widerstand in ihnen geringer und der Druck steigt leicht an.

Diesel-Verdichtungstakt

In dieser Phase der Arbeit der Kolbenim Brennraum geht Richtung OT nach oben. Beide Ventile im Motor des Autos sind im geschlossenen Zustand. Als Ergebnis der Betätigung des Kolbens wird die Luft im Zylinder komprimiert. Das Verdichtungsverhältnis in einem Dieselmotor ist höher als in Benzinmotoren, und der Druck im Zylinder kann 5 MPa erreichen. Druckluft erwärmt sich stark. Die Temperaturen können 700 Grad erreichen. Dies ist notwendig, um den Kraftstoff zu entzünden. Es wird bei Dieselmotoren durch Düsen zugeführt, die an jedem Zylinder installiert sind. Im Winter kommen Glühkerzen zum Einsatz. Sie wärmen die k alte Mischung vor. Dies erleichtert das Starten des Motors im Winter. Aber nicht alle Autos haben ein solches System.

Der Gasexpansionstakt in einem Dieselmotor

Wenn der Kolben des Dieselmotors noch nicht den höchsten Punkt von etwa 30 Grad auf der Kurbelwelle erreicht hat, fördert die Einspritzpumpe Kraftstoff unter Hochdruck durch die Düse in den Zylinder. Ein Wert von 18 MPa ist notwendig, damit der Kraftstoff fein zerstäubt und über das gesamte Volumen im Zylinder verteilt werden kann.

Ferner entzündet und verbrennt der Kraftstoff unter Einwirkung hoher Temperaturen schnell. Der Kolben bewegt sich zum tiefsten Punkt. Die Temperatur im Inneren des Zylinders beträgt in diesem Moment etwa 2000 Grad. Gegen Ende des Zyklus sinkt die Temperatur.

Dieselauspuff

In diesem Stadium ist das Auslassventil geöffnet, der Kolben bewegt sich zum höchsten Punkt. Verbrennungsprodukte werden zwangsweise aus dem Zylinder entfernt. Dann gehen sie zum Auspuffkrümmer. Danach zur Arbeitder Katalysator ist eingesch altet. Gase, die es bei hoher Temperatur passieren, werden gereinigt. Sauberes, ungefährliches Gas wird bereits in die Atmosphäre freigesetzt. Bei Dieselfahrzeugen ist zusätzlich ein Partikelfilter verbaut. Es hilft auch bei der Reinigung von Gasen.

Schlussfolgerung

Wir haben detailliert analysiert, wie der Arbeitszyklus eines Viertaktmotors durchgeführt wird (es dauert zwei Umdrehungen der Kurbelwelle des Kraftwerks). Und der Kreislauf selbst beinh altet viele verschiedene Prozesse.