Mis on auto mootori töötsükkel
Mootoreid on mitut erinevat tüüpi, samas kui ratastel, roomik-, vee- ja mõnikord isegi õhutranspordil (veoautod ja autod, erivarustus, mootorpaadid, lennukid jne) võib sageli leida sisepõlemismootorit (ICE).
Sisepõlemismootorid on bensiini- ja diiselmootorid ning võivad edukalt töötada ka gaasil ja isegi vesinikul (vesinik-sisepõlemismootor). Mootorid erinevad ka disaini, paigutuse poolest, on kahe- ja neljataktilised.
Ühel või teisel viisil kasutati seda tüüpi jõuallikat laialdaselt selle autonoomia, mitmekülgsuse ja mitmete muude eeliste tõttu. Samas on agregaatidel palju erinevaid parameetreid ja omadusi, mille hulgast tasub esile tõsta töötsüklit. Järgmisena räägime sellest, mida tähendab auto sisepõlemismootori töötsükkel.
Artikli sisu
ICE töötsükkel: mida peate teadma
Kui arvestada sisepõlemismootori tööpõhimõtet, põleb sellistes agregaatides kütus kinnises kambris (põlemiskambris), kuhu tarnitakse eraldi valmis kütuse-õhu segu või õhku ja kütust (diiselmootorid ja otsesissepritse).
Sellise mootori töö põhineb asjaolul, et kütuse põlemisel gaasid paisuvad. Need gaasid põhjustavad silindris rõhu tõusu, mille tõttu kolb saab "tõuke". Seejärel muundatakse kolvile üle kantud energia mehaaniliseks tööks. Vaatame üksikasjalikumalt mootori tööpõhimõtet ja töötsükleid.
Seega on mootori töötsükkel järjekindlalt korduvad protsessid, mis toimuvad silindrites osana kütuse soojusenergia muutmisest kasulikuks mehaaniliseks tööks. Kui üks töötsükkel läbitakse 2 kolvitaktiga, kui väntvõll teeb ühe pöörde, on selline mootor kahetaktiline.
Autodesse paigaldatud mootorid töötavad tavaliselt neljataktilise tsükliga (neljataktiline mootor). See tähendab, et töötsükkel lõppeb kahe väntvõlli pöörde ja nelja kolvikäiguga. Sellise sisepõlemismootori töö võib jagada tsükliteks: sisselasketakt, survetakt, jõutakt, väljalasketakt.
Kuidas töötab neljataktiline bensiinimootor
Selguse huvides alustame sellest, et kui sisepõlemismootori töötamise ajal hakkab silindris olev kolb hõivama äärmuslikke positsioone (väntvõlli telje suhtes võimalikult lähedal või kaugel), positsioone nimetatakse tavaliselt TDC-ks ja BDC-ks. TDC tähendab ülemist surnud punkti, samas kui BDC tähendab alumist surnud punkti. Nüüd tagasi biitide juurde.
- Sisselasketaktil teeb mootori väntvõll esimese poole pöördest, samal ajal kui kolb liigub TDC-st BDC-sse. Sel hetkel on sisselaskeklapp avatud ja väljalaskeklapp suletud. Kolvi allapoole liikumisel tekib silindris vaakum, mille tulemusena "imetakse" läbi avatud sisselaskeklapi õhu-kütuse segu silindrisse. Töösegu koosneb õhust ja pihustatud kütusest (mõnedes mootorites siseneb sisselasketakti ajal ainult õhk).
- Järgmine samm on tihendamine. Pärast silindri täitmist kütuse-õhu seguga hakkab väntvõll tegema pöörde teist poolt. Sel hetkel hakkab kolb tõusma BDC-st TDC-sse. Sellisel juhul on sisselaskeklapp juba suletud. Järgmisena surub kolb segu hermeetiliselt suletud silindris kokku. Mida rohkem silindri maht väheneb, seda rohkem segu pressitakse. Selle kokkusurumise tulemuseks on segu temperatuuri tõus.
- Selleks ajaks, kui kolb jõuab survetakti lõpuni (peaaegu jõuab TDC-ni), süttib bensiinimootorites segu välisest allikast (süüteküünla elektrisäde). Seejärel põleb kütuselaeng läbi, mille tagajärjel tõuseb temperatuur ja rõhk silindris järsult. Sel hetkel liigub kolb juba TDC-st tagasi alumisse surnud punkti, võttes enda peale paisuvate gaaside energia.
Kolvist edasi ühendusvarda kaudu kantakse energia väntvõllile, võimaldades mootori väntvõllil pöörata. Väntvõll teeb sel ajal kolmanda poolpöörde ja kolvi liikumist TDC-st BDC-sse nimetatakse kolvi käiguks.
- Kui kolb on käigu lõpus peaaegu jõudnud BDC-ni, avaneb väljalaskeklapp. Pärast seda rõhk silindris väheneb ja ka temperatuur langeb mõnevõrra. Seejärel algab vabastuslöök. Sel ajal teeb väntvõll viimase poolpöörde, samal ajal kui kolb tõuseb taas BDC-st TDC-sse, sõna otseses mõttes "surudes" heitgaasid silindrist läbi avatud väljalaskeklapi väljalaskekollektorisse.
Neljataktilise diiselmootori töö
Kuigi diiselmootor sarnaneb ehituselt bensiinimootoriga, surutakse diiselmootorites esialgu kokku ainult õhk, misjärel diiselkütus pihustatakse otse põlemiskambrisse. Sel juhul toimub sellise segu süttimine iseseisvalt (kõrge rõhu all, samuti kokkupuutel tugevast kokkusurumist kuumutatud õhuga).
Lihtsamalt öeldes surutakse õhk kõigepealt kokku ja kuumutatakse keskmiselt kuni 650 kraadini Celsiuse järgi. Üsna survetakti lõpus süstib kütusepihusti diislikütust põlemiskambrisse, seejärel süttib diislikütuse ja õhu segu iseeneslikult.
Võttes arvesse seda omadust, suunatakse sisselasketaktil (kolb liigub TDC-st BDC-sse) vaakumi tõttu silindrisse õhku läbi avatud sisselaskeklapi. Õhurõhk ja temperatuur on sel hetkel madalad.
Seejärel algab kokkusurumine, kolb tõuseb BDC-st ülemisse surnud punkti. Nagu bensiinimootori puhul, on sisselaske- ja väljalaskeklapid täielikult suletud, mis võimaldab kolvil õhku tugevalt kokku suruda.
Pange tähele, et diiselmootori puhul on väga oluline, et suruõhu temperatuur oleks piisav kütuse süütamiseks. Sel põhjusel on diiselmootoriga ICE-de surveaste palju kõrgem kui bensiinimootorites. Lisaks, kui kolb jõuab peaaegu TDC-ni, toimub kütuse sissepritse (diiselmootori sissepritsemoment).
Arvestades, et õhurõhk silindris on kõrge (soojendamiseks vajalik), tuleb ka diislikütust sissepritse ajal anda väga kõrge rõhuga. Tegelikult peab otsik "suruma" diislikütust põlemiskambrisse, mis juba sisaldab kuuma õhku, mis on kolvi poolt tugevalt kokku surutud.
Selle probleemi lahendamiseks on paljudel diiselmootorite toitesüsteemidel sissepritsepump (kõrgsurve kütusepump). Samuti saab vooluringis kasutada pumppihusteid (otsik ja pump on ühendatud üheks seadmeks). Veel on valikuid, kui mootorit toidab nn kõrgsurve "aku". Me räägime Common Rail süsteemidest.
Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, mis on pöördemoment ja mootori võimsus. Sellest artiklist saate üksikasjalikult teada nende omaduste kohta, kuidas mõõdetakse mootori võimsust ja pöördemomenti, kuidas need näitajad üksteisest sõltuvad jne.
Pärast laengu süütamist gaasid paisuvad ja kolvikäik algab. Segu põlemisel temperatuur tõuseb ja rõhk tõuseb. Määratud gaasirõhk “surub” kolvi, tekib töötakt. Viimane etapp on vabastamine, kui kolb tõuseb pärast käigu lõpetamist uuesti BDC-st TDC-sse. Seejärel korratakse kogu ülalkirjeldatud protsessi (mootori töötsükkel).
Mitme silindri sünkroonne töö
Eespool kirjeldati sisepõlemismootori tööpõhimõtet, kusjuures käsitleti protsesse ühes silindris. Kuid nagu teate, on enamik mootoreid mitmesilindrilised. Kõigi silindrite sujuva ja sünkroonse töö saavutamiseks peab iga üksiku silindri kolvikäik toimuma võrdse aja möödudes (väntvõlli pöördenurgad on samad).
Sel juhul nimetatakse järjestust, millega samad tsüklid erinevates silindrites vahelduvad, tavaliselt sisepõlemismootori tööjärjekorraks (näiteks 1-2-4-3). Praktikas näeb see välja nii, et peale 1. silindri käiku toimub löök teises, neljandas ja alles siis kolmandas silindris.
Sõltuvalt mootori paigutusest ja selle disainifunktsioonidest võib järjestus (tööjärjekord) olla erinev. Fakt on see, et mootorid pole mitte ainult reas, vaid ka V-kujulised.
Soovitame lugeda ka artiklit diiselmootori efektiivsuse kohta. Sellest artiklist saate teada selle parameetri kohta ja sellest, millest sõltub tõhusus, ning ka seda, miks on diiselmootoritel suurem kasutegur võrreldes bensiinimootoriga ICE-dega.
Teisel juhul võimaldab selline paigutus silindreid nurga all asetada, samas on võimalik suurendada silindrite koguarvu ilma mootori silindriploki enda pikkust suurendamata. See lahendus võimaldab paigutada võimsa mitmesilindrilise sisepõlemismootori kapoti alla mitte ainult suurele maasturile või veokile, vaid ka sõiduautole.
