Négyütemű motor: Hogyan működik és mik az előnyei
A négyütemű motor, vagy köznyelven négyütemű, egy dugattyús belső égésű motor, amely négy ütemben működik. Ez azt jelenti, hogy a motor munkaciklusa a dugattyú négy üteme és a főtengely két fordulata alatt zajlik.
A munkaciklusok kissé eltérnek a szikra és dízelmotorok esetében attól függően, hogy a keverék hogyan gyújtódik be. Tehát nézzük meg, hogyan működik egy benzines négyütemű motor és egy dízel négyütemű motor.
Tartalom
Négyütemű motor funkció
Mivel a benzin és dízel motorok működési ciklusa némileg eltér egymástól, mindkettőről külön fogunk beszélni.
Benzines négyütemű motor
1. Beszívás löket
A dugattyú lefelé mozgásával megnő a dugattyú feletti tér, és ezzel egyidejűleg a szívószelepek is kinyílnak. Ez nyomásesést okoz a dugattyú felett (a dugattyú feletti nyomás alacsonyabb, mint a légköri nyomás). Ez a nyomáskülönbség lehetővé teszi, hogy a motor a szívócsövön keresztül szívja be a szükséges levegőt a hengerekbe.
Motordugattyúk: hogyan működnek?
Azonban magán a levegőn kívül az üzemanyag is bejut a hengerekbe. A levegő és az üzemanyag együtt gyúlékony keveréket alkot. A gyújtókeverék az üzemanyag-befecskendezési technológiától függően a szívócsatornákban, a szívócsonkban vagy a hengerben keletkezik.
2. Tömörítés
Miután a dugattyú eléri az alsó holtpontját és a szívófázis véget ér, elkezd felfelé mozogni. A dugattyú felfelé irányuló mozgásával összenyomja a keveréket, ami ennek hatására felmelegszik, és mivel nem tud tágulni, a nyomás is megemelkedik.
Tömörítési arány: milyen hatással van a motorra?
A magas hőmérséklet és nyomás elősegíti az üzemanyag elpárologtatását és levegővel való keveredését, ezáltal a keverék robbanékonyabbá válik. A keveréket azonban a tömörítés során nem szabad túlságosan összenyomni, hogy ne érje el az üzemanyag öngyulladási hőmérsékletét (detonációs égés). A tömörítés során a szívó- és kipufogószelepek zárva vannak.
3. Bővítés
Ebben a fázisban megindul az égési folyamat. A gyújtógyertyára szikra ugrik, és meggyújtja az összenyomott keveréket. A gyújtás után a keverék tágulni kezd, rányomja a dugattyút és lefelé mozgatja az alsó holtpontig, így a hőenergiát mechanikai munkává alakítja.
4. Kipufogó
Ebben a fázisban a kipufogószelepek kinyílnak, hogy a kipufogógáz kiléphessen a hengerből. A tágulás végén a hengerben a nyomás nagyobb, mint a légköri nyomás, ami miatt a kipufogógázok kiszorulnak a hengerből. A dugattyú kinyomja a maradék kipufogógázokat, miközben a felső holtpontja felé halad.
A hengerürítés javítása érdekében azonban a kipufogószelepek csak akkor zárnak be, ha a dugattyú elérte a felső holtpontját, és a szívószelepek már nyitva vannak.
Miután mind a négy ciklus véget ért, a motor munkaciklusa újra kezdődik.
Négyütemű dízelmotor:
A négyütemű dízelmotor működési elve nagyon hasonló a négyütemű benzinmotor működéséhez. A fő különbség az, hogy csak tiszta levegőt szívnak be a hengerekbe. Sűrítés és felmelegítés után dízel üzemanyagot fecskendeznek be, és a kapott keveréket kompressziós hő hatására meggyújtják.
1. Beszívás löket
A dugattyú a felső holtpontjából lefelé mozog az alsó holtpontba, növelve a dugattyú feletti teret és kinyitva a szívószelepeket. Ezáltal a szükséges mennyiségű levegő a szívócsövön keresztül jut be a hengerekbe.
2. Tömörítés
Miután a dugattyú eléri az alsó holtpontját és a szívófázis véget ér, elkezd felfelé mozogni. A dugattyú így az alsó holtpontjából visszafelé halad a felső holtpontjába, miközben felfelé irányuló mozgása összenyomja a levegőt, ami ennek hatására felmelegszik, de növeli a nyomását is.
Közvetlenül azelőtt, hogy a dugattyú elérné a felső holtpontját, üzemanyagot fecskendeznek be az égéstérbe, amely összekeveredik, elpárolog és meggyullad, ami tágulást okoz.
3. Bővítés
A keverék meggyújtása után az üzemanyag hőenergiája égéssel szabadul fel, ami a hengerben lévő gáznyomás növekedésében nyilvánul meg. Így a gáznyomás a motor dugattyújára hat, amely az üzemanyag hőenergiáját a motor mechanikai munkájává alakítja. A tágulás során a motor dugattyúja a felső holtpontjából az alsó holtpontjába mozog.
4. Kipufogó
A négyütemű dízelmotor munkaciklusának utolsó szakaszában a dugattyú az alsó holtpontjából a felső holtpontjába mozog nyitott kipufogószelepekkel. Ez azt jelenti, hogy a dugattyú a kipufogógázokat a kipufogórendszeren keresztül, felfelé irányuló mozgással nyomja a levegőbe. A kipufogószelepek közvetlenül azelőtt záródnak, hogy a dugattyú elérné a felső holtpontját.
Kipufogórendszer: Mik a fő elemei?
Ugyanez vonatkozik a dízel négyütemű motorra és a benzines négyütemű motorra is. Miután mind a négy ciklus véget ért, a motor munkaciklusa újra kezdődik.
Négyütemű motorokhoz gyakran használnak turbófeltöltőt a töltőnyomás létrehozására. A múltban azonban viszonylag elterjedt volt a motorok kompresszoros turbófeltöltése. De nézzük a négyütemű motor előnyeit és hátrányait a kétütemű motorhoz képest.
A négyütemű motor előnyei:
- Alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás
- Kiegyensúlyozottabb és kifinomultabb működés
- Kisebb fordulatszámon is elegendő teljesítmény
- Jobb kenési rendszer
- Alacsony motorolaj-fogyasztás
- Kevesebb károsanyag-kibocsátás
- Jobb motorhűtés
- Hosszabb üzemidő élet
A négyütemű motor hátrányai:
- Nagyobb tömeg
- Bonyolultabb kialakítás
- Meghibásodás esetén költségesebb javítás
- A motor egy munkaciklusához két főtengely-fordulat és négy dugattyúlöket szükséges