Принцип работы 4-тактного двигателя автомобиля — подробное объяснение

4-тактный двигатель — это наиболее распространенный тип двигателя, который используется в большинстве современных автомобилей. Он назван так из-за числа тактов, или ходов поршня, которое требуется для одного полного цикла работы. В этой статье мы рассмотрим в деталях каждый из этих тактов и принципы их работы.

Первый такт — такт впуска. На этом этапе поршень смещается вниз, открывая клапан впуска, чтобы позволить топливо-воздушной смеси войти в цилиндр. В то же время, поршень сдвигает открытый выхлопной клапан для выталкивания остаточных газов с предыдущего такта работы.

Второй такт — такт сжатия. На этом этапе оба клапана закрыты, и поршень двигается вверх, сжимая топливо-воздушную смесь, что приводит к увеличению давления. В этот момент зажигание смеси не происходит, но она готовится к воспламенению в следующем такте.

Третий такт — такт работы (взрыв). Когда поршень достигает верхней точки, зажигание свечей происходит, вызывая внутренний взрыв и резкое расширение газов в цилиндре. Поршень смещается вниз, преобразуя энергию газового расширения в механическую работу.

Четвертый такт — такт выпуска. При достижении поршнем нижней точки, клапан выпуска открывается, и выброс газов уводится из цилиндра. Поршень поднимается, закрывая клапан выпуска, и цикл повторяется.

Все четыре такта сочетаются, чтобы создать непрерывное движение поршня и приводить в движение автомобиль. Это общий принцип работы 4-тактного двигателя автомобиля, который позволяет ему эффективно сжигать топливо и преобразовывать его энергию в движение.

Впускной такт двигателя

Процесс начинается со снижения поршня вниз, что создает область низкого давления в цилиндре. При открытии впускного клапана, смесь воздуха и топлива под воздействием атмосферного давления втягивается в цилиндр и заполняет его.

Впускная система двигателя состоит из таких компонентов, как впускной коллектор, дроссельная заслонка и впускные клапаны. Впускной коллектор предназначен для равномерного распределения воздушно-топливной смеси по цилиндрам двигателя. Дроссельная заслонка регулирует количество воздуха, поступающего в цилиндры. Впускные клапаны служат для открытия и закрытия впускного канала, позволяя смеси войти в цилиндр и предотвращая выход продуктов сгорания обратно во впускной коллектор.

Этап впускного такта является важной частью работы двигателя, так как качество впуска воздушно-топливной смеси напрямую влияет на производительность и экономичность двигателя. Эффективность впускного такта определяется правильной настройкой впускной системы и работы впускных клапанов.

Впускной такт является важной частью работы двигателя автомобиля и влияет на его производительность и экономичность. Правильное функционирование впускной системы и впускных клапанов позволяет достичь оптимального соотношения топлива и воздуха, что обеспечивает эффективную работу двигателя.

Сжатие смеси в цилиндре

После впуска свежей смеси в цилиндр, поршень двигается вверх, сжимая смесь при закрытых клапанах впуска и выпуска. Сжатие смеси происходит в верхней части цилиндра и имеет решающее значение для работы двигателя.

Во время сжатия смесь подвергается высокому давлению, которое обеспечивает более полное сгорание и эффективность работы двигателя. Важно отметить, что смесь сжимается до такого состояния, что воздух смешивается с топливом наиболее равномерно.

Чтобы повысить плотность смеси и обеспечить максимальное сжатие, поршень двигается вверх, уменьшая объем цилиндра. Это приводит к увеличению давления и температуры смеси.

Важным аспектом сжатия смеси является соблюдение правильного соотношения топлива и воздуха. Это достигается благодаря работе системы впрыска топлива и регулировки клапанов впуска и выпуска. Точное сжатие смеси играет ключевую роль в работе двигателя, обеспечивая его эффективность и плавность хода.

Рабочий такт двигателя

В первом ходе – всасывающем – поршень двигается от мертвой точки вниз, отводя горючую смесь через открытый впускной клапан в цилиндр. Второй ход – сжимающий – поршень движется от нижней мертвой точки вверх, сжимая горючую смесь. В третьем ходу – рабочем – происходит воспламенение сжатой горючей смеси при помощи свечи зажигания, что приводит к резкому увеличению давления в цилиндре.

В четвертом ходу – выпускном – поршень движется от верхней мертвой точки вниз, отводя отработавшие газы через открытый выпускной клапан. После четвертого хода начинается новая последовательность ходов, и так повторяется каждый оборот коленвала.

Таким образом, рабочий такт двигателя обеспечивает циклическое перемещение поршня и процесс сжигания горючей смеси, приводящий к выработке механической энергии, необходимой для движения автомобиля.

Выпускной такт двигателя

Выпускной такт начинается с открытия выпускного клапана, который позволяет газам покинуть цилиндр. При этом поршень двигается вверх, выталкивая отработанные газы из цилиндра в выпускной коллектор. В то же время, клапан впускного канала остается закрытым, чтобы предотвратить провалы в работе двигателя.

Важно, чтобы выпускной клапан закрывался плотно после того, как все газы покинули цилиндр. Если клапан остается открытым или плохо закрывается, часть отходных газов может вернуться обратно в цилиндр, что негативно сказывается на работе двигателя и его эффективности.

Выпускной такт является важным шагом в работе 4-тактного двигателя. Правильное функционирование выпускного клапана и хорошая проходимость выпускного коллектора позволяют оптимально удалять отходные газы, обеспечивая более эффективную работу двигателя и увеличивая его мощность.

Работа клапанов в двигателе

В двигателе обычно установлено два вида клапанов: впускной и выпускной. Впускной клапан позволяет воздуху и топливу попасть в цилиндр, а выпускной клапан открывается для выхода отработанных газов.

Работа впускного клапана:

При работе двигателя, коленчатый вал вращается, и поршни двигаются вверх и вниз. Когда поршень двигается вниз, впускной клапан открывается, позволяя воздуху и топливу заполнить цилиндр. Затем клапан закрывается и поршень поднимается, сжимая смесь.

Работа выпускного клапана:

При достижении верхней точки хода поршня, сгоревшая смесь топлива и воздуха создает давление, которое выталкивает поршень вниз. В этот момент выпускной клапан открывается, позволяя отработанным газам выйти в выпускную систему.

Клапаны в двигателе работают в строго синхронизированном режиме, открываясь и закрываясь в нужный момент, чтобы обеспечить оптимальную работу двигателя.

Важно помнить, что клапаны должны быть правильно настроены исходя из рекомендаций производителя, чтобы обеспечить оптимальную производительность двигателя и избежать возможных поломок.

Зажигание смеси и воспламенение

После процесса сжатия и передачи сжатой смеси в камеру сгорания, необходимо зажечь смесь, чтобы произошло воспламенение и началась работа двигателя. Зажигание смеси и воспламенение происходят благодаря так называемой свече зажигания.

Свеча зажигания представляет собой металлический корпус с электродами. Когда смесь в камере сгорания сжимается, давление и температура возрастают, что приводит к увеличению плотности смеси. Это создает оптимальные условия для зажигания.

Свеча зажигания, подведенная к электрической цепи высоковольтного зажигания, создает искру между электродами. Искра, перескакивая между электродами, вызывает инициирование сжатой смеси. После воспламенения смесь начинает гореть и выделять тепло, что приводит к расширению газов и созданию давления в цилиндре.

Система зажигания имеет тайминг, который управляется электронным блоком управления двигателем (ЭБУ). ЭБУ регулирует момент зажигания и контролирует все процессы зажигания смеси. Подача электрического импульса на свечу зажигания точно определенным образом позволяет достичь оптимальной работы двигателя.

Важно отметить, что система зажигания должна работать надежно и без сбоев, чтобы обеспечить правильное зажигание смеси. Неправильная работа свечи зажигания или нарушение времени зажигания может привести к неполному сгоранию смеси, потере мощности двигателя и повреждению его элементов.

Работа поршня и коленвала

Когда поршень двигается вниз по цилиндру, в камеру сгорания поступает смесь воздуха и топлива, которая затем сжимается при восходящем ходе поршня. Во время сжатия поршень двигается в направлении клапанов. После сжатия смесь в зажигается свечой зажигания, и происходит воспламенение.

После того, как смесь загорается, газы сгорания начинают расширяться и выдвигать поршень вниз по цилиндру. Это называется рабочим тактом. Во время движения поршня вниз, газы сгорания выходят через открытые клапаны выпуска, и смесь воздуха и топлива поступает в камеру сгорания.

После окончания рабочего такта поршень двигается вверх, чтобы вытолкнуть выгоревшие газы через клапаны выпуска. Во время восходящего хода поршень также передвигает коленчатый вал, который преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение.

Коленчатый вал является ключевым компонентом двигателя и состоит из центрального вала и нескольких шатунов. Когда поршень двигается вниз, он передвигает шатун и вращает коленчатый вал. При вращении коленчатого вала поршень возвращается вверх и повторяет этот процесс несколько раз во время каждого такта.

Как итог, поршень и коленчатый вал работают вместе, чтобы преобразовать энергию сгорания во вращательное движение, которое передается на привод автомобиля и приводит к колесам в движение.