Siklus tugas mesin empat langkah - fitur, diagram, dan deskripsi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Pengendara setidaknya secara umum harus mengetahui cara kerja dan cara kerja mesin. Sebagian besar mobil memiliki mesin empat langkah, empat silinder. Mari kita lihat siklus kerja mesin empat langkah. Tidak semua orang tahu proses apa yang terjadi saat mobil bergerak.

Prinsip tindakan umum

Mesin bekerja sebagai berikut. Campuran bahan bakar memasuki ruang bakar, kemudian dikompresi di bawah pengaruh piston. Campuran kemudian menyala. Hal ini menyebabkan hasil pembakaran memuai, mendorong piston dan keluar dari silinder.

Pada mesin dua langkah, satu putaran poros engkol membutuhkan dua siklus. Sebuah mesin piston empat langkah menyelesaikan siklus kerja dalam dua putaran poros engkol. Mesin dilengkapi dengan waktu. Apa mekanisme ini? Ini adalah elemen yang memungkinkan Anda membiarkan campuran bahan bakar ke dalam bilik dan melepaskan produk pembakaran dari sana. Pertukaran gas dilakukan dimomen satu putaran poros engkol. Pertukaran gas terjadi karena pergerakan piston.

Sejarah

Perangkat pertama yang menyerupai motor empat langkah ditemukan oleh Felicce Matoczi dan Eugene Barsanti. Tapi penemuan ini sangat hilang. Baru pada tahun 1861 unit serupa dipatenkan.

Dan mesin pertama yang dapat digunakan dikembangkan oleh insinyur Jerman Nikolaus Otto. Motor dinamai menurut penemunya, dan siklus kerja mesin empat langkah juga dinamai menurut nama insinyurnya.

Perbedaan utama antara mesin empat langkah

Dalam mesin dua langkah, piston dan pin silinder, poros engkol, bantalan, dan cincin kompresi dilumasi dengan oli yang ditambahkan ke bahan bakar. Dalam mesin empat langkah, semua komponen dipasang di penangas oli. Ini adalah perbedaan yang signifikan. Oleh karena itu, pada unit empat langkah tidak perlu mencampur minyak dan bensin.

Keuntungan dari sistem ini adalah jumlah simpanan karbon pada kaca spion dalam silinder dan dinding knalpot jauh lebih sedikit. Perbedaan lainnya adalah pada mesin dua langkah, campuran yang mudah terbakar masuk ke pipa knalpot.

Mesin berjalan

Terlepas dari jenis motornya, prinsip pengoperasiannya serupa. Saat ini ada mesin karburator, diesel, injeksi. Semua model menggunakan siklus empat langkah yang sama. Mari kita lihat lebih dekat proses apa yang bekerja di dalam motor dan membuatnya bergerak.

Siklus empat langkah adalah urutan dari empat siklus kerja. Siklus biasanya diambil sebagai awal ketika campuran yang mudah terbakar memasuki ruang bakar. Meskipun tindakan lain terjadi di mesin selama alirannya, siklus yang ditunjukkan adalah satu proses kerja. Misalnya, langkah kompresi bukan hanya kompresi. Selama periode ini, campuran dicampur dalam silinder, pembentukan gas dimulai, itu menyala.

Hal yang sama dapat dikatakan tentang tahapan mesin lainnya. Yang paling penting di sini adalah bahwa proses yang berbeda untuk pemahaman yang lebih baik dan penyederhanaan siklus kerja mesin empat langkah didekomposisi menjadi hanya empat siklus.

Intake

Jadi, di ruang bakar unit daya, siklus konversi energi dimulai dengan reaksi pembakaran campuran bahan bakar. Dalam hal ini, piston berada pada titik tertinggi (posisi TDC), dan kemudian bergerak ke bawah. Akibatnya, terjadi kevakuman di ruang bakar mesin. Di bawah pengaruhnya, cairan yang mudah terbakar menyedot bahan bakar. Katup masuk dalam posisi terbuka, dan katup buang tertutup.

Saat piston mulai bergerak ke bawah, volume di atasnya bertambah. Inilah yang menyebabkan rusaknya. Ini sekitar 0,071-0,093 MPa. Dengan demikian, bensin masuk ke ruang bakar. Pada mesin injeksi, bahan bakar disuntikkan oleh nozzle. Setelah campuran masuk ke dalam silinder, suhunya bisa mencapai 75 hingga 125 derajat.

Berapa banyak silinder yang akan diisi dengan campuran bahan bakar ditentukan oleh faktor pengisian. Untukmesin dengan sistem tenaga karburator, indikator ini akan dari 0,64 hingga 0,74. Semakin tinggi nilai koefisien, semakin kuat motor.

Kompresi

Setelah mengisi ruang bakar dengan campuran uap bensin dan udara yang mudah terbakar, jika poros engkol berputar, piston akan mulai kembali ke posisi yang lebih rendah. Katup masuk akan mulai menutup pada titik ini. Dan wisuda akan tetap ditutup.

Stroke kerja

Ini adalah langkah ketiga dari mesin pembakaran dalam empat langkah. Ini adalah yang paling penting dalam pengoperasian unit daya. Pada tahap pengoperasian mesin inilah energi dari pembakaran bahan bakar diubah menjadi energi mekanik, yang membuat poros engkol berputar.

Ketika piston mendekati TMA, bahkan selama kompresi, campuran bahan bakar secara paksa dinyalakan oleh busi mesin. Muatan bahan bakar habis dengan sangat cepat. Bahkan sebelum dimulainya siklus ini, gas yang terbakar memiliki nilai tekanan maksimum. Gas-gas ini adalah fluida kerja yang dikompresi dalam volume kecil di ruang bakar mesin. Saat piston mulai bergerak ke bawah, gas mulai mengembang dengan cepat, melepaskan energi.

Di antara semua langkah siklus kerja mesin empat silinder, langkah ini adalah yang paling berguna. Ini beroperasi pada beban unit. Hanya pada tahap ini poros engkol menerima percepatan percepatan. Di semua yang lain, motor tidak menghasilkan energi, tetapi mengkonsumsinya dari poros engkol yang sama.

Rilis

Setelah melakukangas kerja yang berguna, mereka harus meninggalkan silinder untuk memberikan ruang bagi bagian baru dari campuran bahan bakar-udara. Ini adalah langkah terakhir dari mesin empat langkah.

Gas pada tahap ini berada di bawah tekanan yang jauh lebih tinggi daripada tekanan atmosfer. Pada akhir siklus, suhu turun menjadi sekitar 700 derajat. Poros engkol menggerakkan piston ke TMA melalui batang penghubung. Selanjutnya, katup buang terbuka, gas didorong ke atmosfer melalui sistem pembuangan. Adapun tekanan, itu tinggi hanya di awal. Pada akhir siklus menurun menjadi 0,120 MPa. Secara alami, tidak mungkin untuk sepenuhnya menghilangkan produk pembakaran di dalam silinder. Oleh karena itu, mereka dicampur dengan campuran bahan bakar selama langkah hisap berikutnya.

Pesanan kerja

Langkah-langkah yang dijelaskan merupakan siklus pengoperasian mesin bensin empat langkah. Anda perlu memahami bahwa tidak ada korespondensi yang ketat antara siklus dan proses di mesin piston. Ini mudah dijelaskan oleh fakta bahwa selama pengoperasian unit daya, fase mekanisme distribusi gas dan keadaan katup akan ditumpangkan pada pergerakan piston di mesin yang berbeda dengan cara yang sangat berbeda.

Dalam silinder apa pun, siklus kerja mesin karburator empat langkah berlangsung dengan cara ini. Setiap ruang bakar dalam mesin diperlukan untuk memutar satu poros engkol yang mengambil gaya dari piston.

Pergantian ini disebut perintah kerja. Urutan ini diatur pada tahap desain unit daya melalui fitur poros bubungan dan poros engkol. Ia tidakperubahan selama pengoperasian mekanisme.

Implementasi urutan kerja dilakukan dengan percikan api yang datang ke lilin dari sistem pengapian secara bergantian. Jadi, mesin empat silinder dapat berjalan dengan urutan sebagai berikut - 1, 3, 4, 2 dan 1, 2, 4, 3.

Anda dapat mengetahui urutan kerja silinder mesin dari instruksi untuk mobil. Terkadang urutan operasi ditunjukkan pada badan blok.

Beginilah cara kerja mesin karburator empat tak atau lainnya. Sistem catu daya tidak memengaruhi prinsip pengoperasian unit. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa karburator adalah sistem tenaga mekanis yang memiliki kelemahan tertentu, dan dalam hal injektor, kelemahan ini tidak ada dalam sistem.

Mesin diesel

Siklus kerja mesin diesel empat langkah adalah urutan proses yang sama dengan siklus mesin karburator. Perbedaannya terletak pada bagaimana siklus berlangsung, serta perbedaan dalam proses pembentukan campuran dan penyalaan.

Stroke asupan diesel

Saat piston bergerak ke bawah, mekanisme distribusi gas membuka katup masuk. Sejumlah udara masuk ke ruang bakar. Suhu di dalam silinder sekitar 80 derajat. Pada mesin diesel, sistem tenaga berbeda secara signifikan dari mesin karburator bensin. Misalnya, hambatan hidrolik di dalamnya lebih rendah, dan tekanannya naik sedikit.

Langkah kompresi diesel

Pada tahap kerja ini, pistondi ruang bakar naik menuju TDC. Kedua katup pada mesin mobil dalam keadaan tertutup. Sebagai hasil dari pengoperasian piston, udara di dalam silinder dikompresi. Rasio kompresi pada mesin diesel lebih tinggi dari pada mesin bensin, dan tekanan di dalam silinder bisa mencapai 5 MPa. Udara terkompresi memanas secara signifikan. Suhu bisa mencapai 700 derajat. Ini diperlukan untuk menyalakan bahan bakar. Ini disuplai pada mesin diesel melalui nozel yang dipasang di setiap silinder. Di musim dingin, busi pijar digunakan. Mereka memanaskan campuran dingin. Hal ini membuat mesin lebih mudah untuk hidup di musim dingin. Tapi tidak semua mobil memiliki sistem seperti itu.

Langkah ekspansi gas pada mesin diesel

Ketika piston mesin diesel belum mencapai titik puncak sekitar 30 derajat pada poros engkol, pompa injeksi mengirimkan bahan bakar bertekanan tinggi ke silinder melalui nosel. Nilai 18 MPa diperlukan agar bahan bakar dapat disemprotkan dengan halus dan didistribusikan ke seluruh volume di dalam silinder.

Selanjutnya, bahan bakar di bawah aksi suhu tinggi menyala dan terbakar dengan cepat. Piston bergerak ke titik terendah. Suhu di dalam silinder saat ini adalah sekitar 2000 derajat. Suhu turun menjelang akhir siklus.

Knalpot Diesel

Pada tahap ini, katup buang terbuka, piston bergerak ke titik teratas. Produk pembakaran dikeluarkan secara paksa dari silinder. Kemudian mereka pergi ke manifold buang. Setelah itu bekerjacatalytic converter dihidupkan. Gas yang melewatinya pada suhu tinggi dimurnikan. Gas bersih dan tidak berbahaya sudah dilepaskan ke atmosfer. Pada kendaraan diesel, filter partikulat juga dipasang. Ini juga membantu memurnikan gas.

Kesimpulan

Kami telah menganalisis secara rinci bagaimana siklus kerja mesin empat langkah dilakukan (dibutuhkan dua putaran poros engkol pembangkit listrik). Dan siklus itu sendiri mencakup banyak proses yang berbeda.