Όλοι γνωρίζουμε πως λειτουργεί ένας τυπικός τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης, αλλά η πραγματικότητα είναι λίγο διαφορετική και θα την αναλύσουμε σε αυτό το κείμενο.
Για να γίνει πιο κατανοητός ο τρόπος λειτουργίας των κινητήρων μπορείτε να ανατρέξετε στα τεχνικά κείμενα του αβάνς και της επικάλυψης βαλβίδων. Επίσης, να υπενθυμίσουμε ότι ένας κύκλος λειτουργίας
ολοκληρώνεται σε δύο πλήρεις περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα και μία περιστροφή του εκκεντροφόρου, δηλαδή οι δύο άξονες έχουν σχέση μετάδοσης 2:1.
Ας δούμε, τώρα, τη λειτουργία του τετράχρονου κινητήρα και τη διάρκεια της κάθε φάσης σε σχέση με τη θέση του στροφάλου. Σε αυτό θα μας βοηθήσει το παρακάτω σχέδιο που ονομάζεται σπειροειδές διάγραμμα 4χρονου θερμικού κινητήρα:
Εισαγωγή:
Η διαδικασία της εισαγωγής ή αναρρόφησης του μείγματος στον θάλαμο καύσης ξεκινά περίπου 10-20 μοίρες στροφαλοφόρου άξονα πριν το Άνω Νεκρό Σημείο (σημείο Α), δεν σταματά όταν το έμβολο φτάνει στο Κάτω Νεκρό Σημείο, αλλά ολοκληρώνεται 30-45 μοίρες μετά (σημείο Β). Όπως βλέπετε, υπάρχει μια προπορεία ανοίγματος των βαλβίδων εισαγωγής πριν ο στρόφαλος φτάσει στο ΑΝΣ και μια βραδυπορεία κλεισίματος μετά το ΚΝΣ. Συνεπώς, η φάση εισαγωγής του μείγματος δεν ολοκληρώνεται σε μισή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (180 μοίρες), αλλά ξεπερνά συνήθως τις 220.
Συμπίεση:
Η συμπίεση του μείγματος ξεκινά με το κλείσιμο των βαλβίδων εισαγωγής, 30-45 μοίρες μετά το ΚΝΣ (σημείο Β) και ολοκληρώνεται 10 με 40 μοίρες πριν το έμβολο φτάσει στο ΑΝΣ (σημείο Γ). Αμέσως μετά, με τις βαλβίδες ασφαλώς κλειστές, πραγματοποιείται η καύση του μείγματος, η οποία ολοκληρώνεται όταν το έμβολο έχει περάσει οριακά το ΑΝΣ και ο στροφαλοφόρος άξονας έχει ολοκληρώσει μία πλήρη περιστροφή. Όπως φαίνεται και στο παραπάνω διάγραμμα, η φάση της συμπίεσης ολοκληρώνεται σε περίπου 115 με 140 μοίρες και η φάση της καύσης σε 10-40 μοίρες, ανάλογα με την προπορεία ανάφλεξης.
Εκτόνωση:
Περνάμε στη φάση της εκτόνωσης, στην οποία παράγεται το μηχανικό έργο. Ξεκινάει λίγο μετά την έναρξη της δεύτερης πλήρους περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα και πιο συγκεκριμένα στο σημείο Δ του διαγράμματος. Διαρκεί περίπου 125 με 145 μοίρες στροφάλου, με τα καυσαέρια να σπρώχνουν προς τα κάτω το έμβολο και ολοκληρώνεται 35 με 55 μοίρες πριν το ΚΝΣ (σημείο Ε). Εννοείται πως σε όλη τη διάρκεια της εκτόνωσης οι βαλβίδες είναι κλειστές.
Εξαγωγή:
Η τελευταία και μεγαλύτερη σε διάρκεια φάση είναι η εξαγωγή των καυσαερίων από τον θάλαμο στην πολλαπλή εξαγωγής. Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει 35-55 μοίρες πριν το ΚΝΣ (προπορεία ανοίγματος βαλβίδας εξαγωγής) και κλείνει στο σημείο Ζ (βραδυπορεία κλεισίματος βαλβίδας εξαγωγής 0-15 μοίρες μετά το ΑΝΣ). Κάπου εδώ έχουν ολοκληρωθεί οι δύο περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα (720 μοίρες), πράγμα που σημαίνει ότι έχει ολοκληρωθεί ο κύκλος λειτουργίας του κινητήρα. Τέλος, να υπενθυμίσουμε ότι, όπως βλέπετε και στο σχεδιάγραμμα, στη γωνία Α-Ζ οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ταυτόχρονα ανοιχτές. Αυτό είναι το λεγόμενο overlap (επικάλυψη βαλβίδων).
Σύνταξη κειμένου: Θοδωρής Κολονέλος
Για να γίνει πιο κατανοητός ο τρόπος λειτουργίας των κινητήρων μπορείτε να ανατρέξετε στα τεχνικά κείμενα του αβάνς και της επικάλυψης βαλβίδων. Επίσης, να υπενθυμίσουμε ότι ένας κύκλος λειτουργίας
ολοκληρώνεται σε δύο πλήρεις περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα και μία περιστροφή του εκκεντροφόρου, δηλαδή οι δύο άξονες έχουν σχέση μετάδοσης 2:1.
Ας δούμε, τώρα, τη λειτουργία του τετράχρονου κινητήρα και τη διάρκεια της κάθε φάσης σε σχέση με τη θέση του στροφάλου. Σε αυτό θα μας βοηθήσει το παρακάτω σχέδιο που ονομάζεται σπειροειδές διάγραμμα 4χρονου θερμικού κινητήρα:
Εισαγωγή:
Η διαδικασία της εισαγωγής ή αναρρόφησης του μείγματος στον θάλαμο καύσης ξεκινά περίπου 10-20 μοίρες στροφαλοφόρου άξονα πριν το Άνω Νεκρό Σημείο (σημείο Α), δεν σταματά όταν το έμβολο φτάνει στο Κάτω Νεκρό Σημείο, αλλά ολοκληρώνεται 30-45 μοίρες μετά (σημείο Β). Όπως βλέπετε, υπάρχει μια προπορεία ανοίγματος των βαλβίδων εισαγωγής πριν ο στρόφαλος φτάσει στο ΑΝΣ και μια βραδυπορεία κλεισίματος μετά το ΚΝΣ. Συνεπώς, η φάση εισαγωγής του μείγματος δεν ολοκληρώνεται σε μισή περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (180 μοίρες), αλλά ξεπερνά συνήθως τις 220.
Συμπίεση:
Η συμπίεση του μείγματος ξεκινά με το κλείσιμο των βαλβίδων εισαγωγής, 30-45 μοίρες μετά το ΚΝΣ (σημείο Β) και ολοκληρώνεται 10 με 40 μοίρες πριν το έμβολο φτάσει στο ΑΝΣ (σημείο Γ). Αμέσως μετά, με τις βαλβίδες ασφαλώς κλειστές, πραγματοποιείται η καύση του μείγματος, η οποία ολοκληρώνεται όταν το έμβολο έχει περάσει οριακά το ΑΝΣ και ο στροφαλοφόρος άξονας έχει ολοκληρώσει μία πλήρη περιστροφή. Όπως φαίνεται και στο παραπάνω διάγραμμα, η φάση της συμπίεσης ολοκληρώνεται σε περίπου 115 με 140 μοίρες και η φάση της καύσης σε 10-40 μοίρες, ανάλογα με την προπορεία ανάφλεξης.
Εκτόνωση:
Περνάμε στη φάση της εκτόνωσης, στην οποία παράγεται το μηχανικό έργο. Ξεκινάει λίγο μετά την έναρξη της δεύτερης πλήρους περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα και πιο συγκεκριμένα στο σημείο Δ του διαγράμματος. Διαρκεί περίπου 125 με 145 μοίρες στροφάλου, με τα καυσαέρια να σπρώχνουν προς τα κάτω το έμβολο και ολοκληρώνεται 35 με 55 μοίρες πριν το ΚΝΣ (σημείο Ε). Εννοείται πως σε όλη τη διάρκεια της εκτόνωσης οι βαλβίδες είναι κλειστές.
Εξαγωγή:
Η τελευταία και μεγαλύτερη σε διάρκεια φάση είναι η εξαγωγή των καυσαερίων από τον θάλαμο στην πολλαπλή εξαγωγής. Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει 35-55 μοίρες πριν το ΚΝΣ (προπορεία ανοίγματος βαλβίδας εξαγωγής) και κλείνει στο σημείο Ζ (βραδυπορεία κλεισίματος βαλβίδας εξαγωγής 0-15 μοίρες μετά το ΑΝΣ). Κάπου εδώ έχουν ολοκληρωθεί οι δύο περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα (720 μοίρες), πράγμα που σημαίνει ότι έχει ολοκληρωθεί ο κύκλος λειτουργίας του κινητήρα. Τέλος, να υπενθυμίσουμε ότι, όπως βλέπετε και στο σχεδιάγραμμα, στη γωνία Α-Ζ οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ταυτόχρονα ανοιχτές. Αυτό είναι το λεγόμενο overlap (επικάλυψη βαλβίδων).
Σύνταξη κειμένου: Θοδωρής Κολονέλος
