un motor în patru timpi (cunoscut și sub numele de patru cicluri) este un motor cu ardere internă în care pistonul completează patru curse separate care cuprind un singur ciclu termodinamic. Un accident vascular cerebral se referă la deplasarea completă a pistonului de-a lungul cilindrului, în ambele direcții. Cele patru curse separate sunt denumite:
- admisie: această cursă a pistonului începe în centrul mortului superior. Pistonul coboară din partea superioară a cilindrului în partea inferioară a cilindrului, mărind volumul cilindrului., Un amestec de combustibil și aer este forțat de presiunea atmosferică (sau mai mare) în cilindru prin orificiul de admisie.
- compresie: cu supapele de admisie și evacuare închise, pistonul revine în partea superioară a cilindrului comprimând amestecul aer sau combustibil-aer în chiulasa.
- putere: acesta este începutul celei de-a doua revoluții a ciclului. În timp ce pistonul este aproape de centrul mort superior (TDC), amestecul aer–combustibil comprimat într-un motor pe benzină este aprins, de o bujie în motoarele pe benzină, sau care se aprinde din cauza căldurii generate de compresie într-un motor diesel., Presiunea rezultată din arderea amestecului combustibil-aer comprimat forțează pistonul înapoi în jos spre centrul mortului inferior (BDC).
- evacuare: în timpul cursei de evacuare, pistonul revine din nou în centrul mortului superior în timp ce supapa de evacuare este deschisă. Această acțiune expulzează amestecul combustibil-aer uzat prin supapa(supapele) de evacuare.,
Design și inginerie principii
Putere de ieșire limitări
Cele patru timpi ciclu
O: Aportul
B: Compresie
C: Putere
D: Evacuare
1=TDC
2=BDC
valoarea maximă a puterii generate de un motor este determinată de cantitatea maximă de aer ingerate., Cantitatea de energie generata de un motor cu piston este legat de dimensiunea acesteia (volum cilindru), dacă acesta este un doi timpi sau în patru timpi design, eficiență volumetrică, pierderi, aer-carburant, valoarea calorică a combustibilului, conținutul de oxigen din aer și viteza (RPM). Viteza este în cele din urmă limitată de rezistența materialului și de lubrifiere. Supape, pistoane și tije de conectaresuferă forțe de accelerație severe. La turația mare a motorului, se poate produce ruperea fizică și fluturarea inelului pistonului, ceea ce duce la pierderea puterii sau chiar distrugerea motorului., Flutterul inelului pistonului apare atunci când inelele oscilează vertical în canelurile pistonului în care se află. Flutterul inelului compromite sigiliul dintre inel și peretele cilindrului, ceea ce provoacă o pierdere a presiunii și puterii cilindrului. Dacă un motor se învârte prea repede, arcurile de supapă nu pot acționa suficient de repede pentru a închide supapele. Acest lucru este denumit în mod obișnuit „plutitor de supapă” și poate duce la contactul pistonului cu supapa, dăunând grav motorului. La viteze mari, lubrifierea interfeței peretelui cilindrului pistonului tinde să se descompună., Aceasta limitează viteza pistonului pentru motoarele industriale la aproximativ 10 m/s.
debitul orificiului de admisie/evacuare
puterea de ieșire a unui motor depinde de capacitatea de admisie (amestec aer–combustibil) și a materiei de evacuare de a se deplasa rapid prin orificiile supapei, situate de obicei în chiulasa. Pentru a crește puterea de ieșire a motorului, neregularitățile căilor de admisie și evacuare, cum ar fi defectele de turnare, pot fi îndepărtate și, cu ajutorul unui banc de curgere a aerului, razele rotirilor portului supapei și configurația scaunului supapei pot fi modificate pentru a reduce rezistența., Acest proces se numește portare și se poate face manual sau cu o mașină CNC.o modalitate de a crește puterea motorului este de a forța mai mult aer în cilindru, astfel încât să se poată produce mai multă putere din fiecare cursă de putere. Acest lucru se poate face folosind un tip de dispozitiv de compresie a aerului cunoscut sub numele de turbocompresor, care poate fi alimentat de arborele cotit al motorului.supraalimentarea crește limitele de putere ale unui motor cu ardere internă în raport cu deplasarea acestuia., Cel mai frecvent, compresorul funcționează întotdeauna, dar au existat modele care îi permit să fie tăiat sau rulat la viteze diferite (în raport cu turația motorului). Supraalimentarea acționată mecanic are dezavantajul că o parte din puterea de ieșire este utilizată pentru a conduce supraalimentatorul, în timp ce puterea este irosită în evacuarea de înaltă presiune, deoarece aerul a fost comprimat de două ori și apoi câștigă mai mult volum potențial în ardere, dar este extins doar într-o singură etapă.un turbocompresor este un turbocompresor care este acționat de gazele de eșapament ale motorului, cu ajutorul unei turbine., Se compune dintr-un ansamblu de turbină de mare viteză din două piese, cu o parte care comprimă aerul de admisie, iar cealaltă parte care este alimentată de ieșirea gazelor de eșapament.la ralanti și la viteze mici până la moderate, turbina produce puțină putere din volumul mic de evacuare, turbocompresorul are un efect redus și motorul funcționează aproape în mod natural aspirat., Când mult mai mult puterea de ieșire este necesar, turația motorului și deschiderea clapetei de accelerație sunt crescut până în gazele de evacuare sunt suficiente pentru a ‘spin’ turbinei turbine pentru a începe comprimarea mult mai mult aer decât în mod normal în galeria de admisie.Turbocompresia permite o funcționare mai eficientă a motorului, deoarece este acționată de presiunea de evacuare care altfel ar fi (mai ales) irosită, dar există o limitare de proiectare cunoscută sub numele de turbo lag., Puterea crescută a motorului nu este disponibilă imediat din cauza necesității de a crește brusc turația motorului, de a crește presiunea și de a roti turbo-ul, înainte ca turbo să înceapă să facă orice compresie utilă a aerului. Volumul crescut de admisie provoacă o evacuare crescută și învârte turbo mai repede și așa mai departe până când se atinge o funcționare constantă de mare putere. O altă dificultate este că presiunea de evacuare mai mare determină gazul de evacuare să transfere mai multă căldură către părțile mecanice ale motorului.,
raportul tijă și piston-cursă
raportul tijă-cursă este raportul dintre lungimea tijei de conectare și lungimea cursei pistonului. O tijă mai lungă reduce presiunea laterală a pistonului pe peretele cilindrului și forțele de stres, crescând durata de viață a motorului. De asemenea, crește costul și înălțimea și greutatea motorului.
un „motor pătrat” este un motor cu un diametru alezajului egal cu lungimea cursei sale., Un motor în care diametrul alezajului este mai mare decât lungimea cursei sale este un Motor Supra-pătrat, invers, un motor cu un diametru alezajului mai mic decât lungimea cursei sale este un motor sub-pătrat.supapele sunt de obicei acționate de un arbore cu came care se rotește la jumătate din viteza arborelui cotit. Are o serie de came de-a lungul lungimii sale, fiecare concepută pentru a deschide o supapă în timpul părții corespunzătoare a unei curse de admisie sau evacuare. Un robinet între supapă și camă este o suprafață de contact pe care glisează cama pentru a deschide supapa., Multe motoare folosesc unul sau mai mulți arbori cu came „deasupra” unui rând (sau a fiecărui rând) de cilindri, ca în ilustrație, în care fiecare camă acționează direct o supapă printr-un tapet plat. În alte modele ale motorului, arborele cu came se află în carter, caz în care fiecare camă contactează o tijă de împingere, care contactează un braț basculant care deschide o supapă. Designul camelor aeriene permite de obicei viteze mai mari ale motorului, deoarece oferă calea cea mai directă între camă și supapă.,
Supapei
Supapei se referă la diferența mică între un tachetului de supapă și supapă stem care asigură supapa se închide complet. La motoarele cu reglare mecanică a supapei, clearance-ul excesiv provoacă zgomot din trenul supapei. O distanță prea mică a supapei poate duce la închiderea corectă a supapelor, ceea ce duce la pierderea performanței și, eventual, la supraîncălzirea supapelor de evacuare. În mod obișnuit, clearance-ul trebuie reajustat la fiecare 20.000 de mile (32.000 km) cu un ecartament.,majoritatea motoarelor moderne de producție folosesc elevatoare hidraulice pentru a compensa automat uzura componentelor trenului de supapă. Uleiul de motor murdar poate provoca defectarea liftului.motoarele Otto sunt de aproximativ 30% eficiente; cu alte cuvinte, 30% din energia generată de ardere este transformată în energie de rotație utilă la arborele de ieșire al motorului, în timp ce restul fiind pierderi datorate căldurii reziduale, frecării și accesoriilor motorului. Există o serie de modalități de a recupera o parte din energia pierdută din căldura reziduală., Utilizarea unui turbocompresor la motoarele Diesel este foarte eficientă prin creșterea presiunii aerului de intrare și, de fapt, asigură aceeași creștere a performanței ca și deplasarea mai mare. Compania de camioane Mack, cu zeci de ani în urmă, a dezvoltat un sistem de turbină care a transformat căldura reziduală în energie cinetică pe care a alimentat-o înapoi în transmisia motorului. În 2005, BMW a anunțat dezvoltarea turbo-steamer, un sistem de recuperare a căldurii în două etape similar cu sistemul Mack care recuperează 80% din energia din gazele de eșapament și crește eficiența unui Motor Otto cu 15%., În schimb, un motor în șase timpi poate reduce consumul de combustibil cu până la 40%.motoarele moderne sunt adesea construite în mod intenționat pentru a fi puțin mai eficiente decât ar putea fi altfel. Acest lucru este necesar pentru controalele emisiilor, cum ar fi recircularea gazelor de eșapament și convertoarele catalitice care reduc smogul și alți poluanți atmosferici. Reducerea eficienței poate fi contracarată cu o unitate de control a motorului utilizând tehnici de ardere slabă.în Statele Unite, economia medie de combustibil corporativ mandatele pe care vehiculele trebuie să atingă o medie de 35.,5 mile pe galon (mpg), comparativ cu standardul actual de 25 mpg. Pe măsură ce producătorii auto încearcă să îndeplinească aceste standarde până în 2016, ar putea fi luate în considerare noi modalități de Inginerie a motorului tradițional cu ardere internă (ICE). Unele soluții potențiale pentru creșterea eficienței consumului de combustibil pentru a îndeplini noile mandate includ arderea după ce pistonul este cel mai îndepărtat de arborele cotit, cunoscut sub numele de top dead center (TDC) și aplicarea ciclului Miller. Împreună, această reproiectare ar putea reduce semnificativ consumul de combustibil și emisiile de NOx.,
Starting position, intake stroke, and compression stroke.
Ignition of fuel, power stroke, and exhaust stroke.
