Ero sivun ”Nelitahtimoottori” versioiden välillä
| Rivi 4: | Rivi 4: | ||
26. lokakuuta 1860 itävaltalainen ''Christian Reithmann'' sai useita patentteja nelitahtimoottorille. Tästä riippumatta ranskalainen insinööri ''Alphonse Beau de Rochas'' kuvasi nelitahtisen prosessin vuonna 1861. [[Ottomoottori]]t ja [[dieselmoottori]]t eroavat toisistaan seoksen muodostuksessa ja sytytysprosessissa. Molemmista on sekä neli- että [[Kaksitahtimoottori|kaksitahtisia]] versioita. | 26. lokakuuta 1860 itävaltalainen ''Christian Reithmann'' sai useita patentteja nelitahtimoottorille. Tästä riippumatta ranskalainen insinööri ''Alphonse Beau de Rochas'' kuvasi nelitahtisen prosessin vuonna 1861. [[Ottomoottori]]t ja [[dieselmoottori]]t eroavat toisistaan seoksen muodostuksessa ja sytytysprosessissa. Molemmista on sekä neli- että [[Kaksitahtimoottori|kaksitahtisia]] versioita. | ||
| − | + | == Kuinka nelitahtinen mäntämoottori toimii == | |
| + | === 1. Imutahti === | ||
| + | Ensimmäisen tahdin alussa mäntä on [[Kuolokohta|yläkuolokohdassa]] (YKK). Pakoventtiili on kiinni ja imuventtiili avataan. Mäntä liikkuu kampiakselin suuntaan , palotila kasvaa. Männän liikkuessa alaspäin kaasuseosta tai ilmaa imetään sylinteriin imuventtiilin kautta . Moottoreissa, joissa on sisäinen seoksen muodostus , kuten dieselmoottoreissa tai bensiinimoottoreissa joissa on [[Polttoaineensuihkutus|suorasuihkutus]], imetään vain ilmaa. Ulkoisella seoksen muodostuksella, kuten kaasutinmoottoreissa tai moottoreissa joissa on imusarjasuihkutus, imetään sisään ilman ja sumutetun polttoaineen seosta. Kun mäntä saavuttaa alakuolokohdan, imuventtiili sulkeutuu ja ensimmäinen tahti päättyy. | ||
| − | + | Sylinterin täyttöastetta pystytään parantamaan pitämällä imuventtiili auki pidempään, jolloin männän jo liikkuessa taas ylöspäin kaasun virtaus vielä jatkuu imukanavassa olevan kaasun liike-energian vuoksi. Ihannetapauksessa venttiili sulkeutuu tarkalleen sillä hetkellä, kun kaasusos on pysähtynyt. | |
| − | + | === 2. Puristustahti === | |
| − | + | Mäntä liikkuu takaisin yläkuolokohtaa kohti. Tätä varten tarvittava mekaaninen työ tulee [[vauhtipyörä]]n pyörimisenergiasta tai monisylinteristen moottoreiden tapauksessa vauhtipyörästä ja toisen sylinterin työkierrosta. Sylinterissä oleva seos tai ilma puristetaan nyt murto-osaan sen alkuperäisestä tilavuudesta. Puristusaste riippuu moottorin tyypistä. Yli 10:1 puristussuhde on 2000-luvulta lähtien ollut bensiinimoottoreissa yleinen (ts. kaasuseos puristetaan alle kymmenesosaan sen alkuperäisestä tilavuudesta), dieselmoottoreissa 16–20:1. Puristus lämmittää seoksen bensiinimoottoreissa noin +450 Celsiusasteeseen ja dieselmoottoreissa ilman noin +650 Celsiusasteeseen. Vähän ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohdan, bensiinimoottorissa seos sytytetään kipinällä, dieselmoottorissa tapahtuu itsesyttyminen. Nykyaikaisissa tietokoneohjatuissa moottoreissa sytytyksen ja polttoaineen suorasuihkutuksen ajankohtaa ohjataan moottorin kuorman ja käyntinopeuden mukaan. | |
| − | |||
| − | |||
| − | |||
| − | + | === 3. Työtahti === | |
| + | Palavan kaasuseoksen lämpötila saavuttaa lämpötilan 2200–2500 °C ja paine täydellä on kuormituksella jopa 120 baria. Mäntä liikkuu laajenevan palokaasun voimasta kohti alakuolokohtaa ja jäähtyy prosessin aikana. Hieman ennen alakuolokohtaa jäännöspaine on bensiinimoottorissa edelleen hieman alle 4 baria bensiinimoottorissa ja dieselmoottorissa hieman alle 3 baria. Pakoventtiili alkaa avautua. | ||
| − | == | + | === 4. Poistotahti === |
| − | + | Kun mäntä ohittaa jälleen alakuolokohdan, pakokaasu työnnetään ulos sylinteristä männän ylöspäin suuntautuvalla liikkeellä. Poisto- eli pakotahdin lopussa tapahtuu niin kutsuttu ''overlapping'' eli [[Venttiilien ajoitus|venttiilien limitys]]. Siinä imuventtiili avautuu ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohdan ja ennen kuin pakoventtiili on sulkeutunut. Pakoventtiili sulkeutuu vasta pian sen jälkeen, kun mäntä on saavuttanut yläkuolokohdan. | |
| − | |||
| − | |||
[[Luokka:Tekniikka]] | [[Luokka:Tekniikka]] | ||
Versio 14. elokuuta 2022 kello 18.46
Nelitahtimoottori on lämpövoimakone, tarkemmin sanottuna polttomoottori, joka muuntaa polttoaineen palamisesta syntyvän lämpötehon pyörivän akselin vääntömomentiksi eli pyöriväksi tehoksi. Moottorin sisäisiä prosesseja voidaan kuvata termodynaamiseksi sykliksi (Otto- tai Diesel-sykli). Nelitahtimoottori vaatii neljä työvaihetta, joita kutsutaan "tahdeiksi" yhtä sykliä ("työkierto") kohden. Mäntämoottorissa tahti on liikettä, jonka aikana mäntä siirtyy liikeratansa yhdestä päätepisteestä toiseen. Nelitahtimoottorin kampiakseli pyörähtää puoli kierrosta yhden tahdin aikana.
26. lokakuuta 1860 itävaltalainen Christian Reithmann sai useita patentteja nelitahtimoottorille. Tästä riippumatta ranskalainen insinööri Alphonse Beau de Rochas kuvasi nelitahtisen prosessin vuonna 1861. Ottomoottorit ja dieselmoottorit eroavat toisistaan seoksen muodostuksessa ja sytytysprosessissa. Molemmista on sekä neli- että kaksitahtisia versioita.
Sisällysluettelo
Kuinka nelitahtinen mäntämoottori toimii
1. Imutahti
Ensimmäisen tahdin alussa mäntä on yläkuolokohdassa (YKK). Pakoventtiili on kiinni ja imuventtiili avataan. Mäntä liikkuu kampiakselin suuntaan , palotila kasvaa. Männän liikkuessa alaspäin kaasuseosta tai ilmaa imetään sylinteriin imuventtiilin kautta . Moottoreissa, joissa on sisäinen seoksen muodostus , kuten dieselmoottoreissa tai bensiinimoottoreissa joissa on suorasuihkutus, imetään vain ilmaa. Ulkoisella seoksen muodostuksella, kuten kaasutinmoottoreissa tai moottoreissa joissa on imusarjasuihkutus, imetään sisään ilman ja sumutetun polttoaineen seosta. Kun mäntä saavuttaa alakuolokohdan, imuventtiili sulkeutuu ja ensimmäinen tahti päättyy.
Sylinterin täyttöastetta pystytään parantamaan pitämällä imuventtiili auki pidempään, jolloin männän jo liikkuessa taas ylöspäin kaasun virtaus vielä jatkuu imukanavassa olevan kaasun liike-energian vuoksi. Ihannetapauksessa venttiili sulkeutuu tarkalleen sillä hetkellä, kun kaasusos on pysähtynyt.
2. Puristustahti
Mäntä liikkuu takaisin yläkuolokohtaa kohti. Tätä varten tarvittava mekaaninen työ tulee vauhtipyörän pyörimisenergiasta tai monisylinteristen moottoreiden tapauksessa vauhtipyörästä ja toisen sylinterin työkierrosta. Sylinterissä oleva seos tai ilma puristetaan nyt murto-osaan sen alkuperäisestä tilavuudesta. Puristusaste riippuu moottorin tyypistä. Yli 10:1 puristussuhde on 2000-luvulta lähtien ollut bensiinimoottoreissa yleinen (ts. kaasuseos puristetaan alle kymmenesosaan sen alkuperäisestä tilavuudesta), dieselmoottoreissa 16–20:1. Puristus lämmittää seoksen bensiinimoottoreissa noin +450 Celsiusasteeseen ja dieselmoottoreissa ilman noin +650 Celsiusasteeseen. Vähän ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohdan, bensiinimoottorissa seos sytytetään kipinällä, dieselmoottorissa tapahtuu itsesyttyminen. Nykyaikaisissa tietokoneohjatuissa moottoreissa sytytyksen ja polttoaineen suorasuihkutuksen ajankohtaa ohjataan moottorin kuorman ja käyntinopeuden mukaan.
3. Työtahti
Palavan kaasuseoksen lämpötila saavuttaa lämpötilan 2200–2500 °C ja paine täydellä on kuormituksella jopa 120 baria. Mäntä liikkuu laajenevan palokaasun voimasta kohti alakuolokohtaa ja jäähtyy prosessin aikana. Hieman ennen alakuolokohtaa jäännöspaine on bensiinimoottorissa edelleen hieman alle 4 baria bensiinimoottorissa ja dieselmoottorissa hieman alle 3 baria. Pakoventtiili alkaa avautua.
4. Poistotahti
Kun mäntä ohittaa jälleen alakuolokohdan, pakokaasu työnnetään ulos sylinteristä männän ylöspäin suuntautuvalla liikkeellä. Poisto- eli pakotahdin lopussa tapahtuu niin kutsuttu overlapping eli venttiilien limitys. Siinä imuventtiili avautuu ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohdan ja ennen kuin pakoventtiili on sulkeutunut. Pakoventtiili sulkeutuu vasta pian sen jälkeen, kun mäntä on saavuttanut yläkuolokohdan.
