Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

 

 

 

     Всякий двигатель, будь то двигатель внутреннего сгорания или электрический, преобразует энергию топлива или электрическую энергию в механическую.

     Двигателем внутреннего сгорания можно назвать любой двигатель, у которого процесс сгорания топлива происходит внутри рабочего цилиндра.

     Двигатели, используемые в авиационных, морских и автомобильных моделях, относятся к микролитражным; они работают на жидком топливе и составляют группу так называемых карбюраторных двигателей. Карбюраторными их называют потому, что горючая смесь у них образуется в специальной части — карбюраторе.

 

Основные части двигателя внутреннего сгорания

      Микролитражный модельный двигатель состоит из поршневой группы, включающей поршень и цилиндр; кривошипного механизма, состоящего из коленчатого вала и шатуна, которые преобразуют поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Все эти детали монтируются в корпусе, называемом   картером. Подробно из каких частей состоит простой модельный двигатель можно посмотреть в этом материале.

     Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания состоит из четырех процессов: впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания рабочей смеси, выпуска продуктов сгорания.

    Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактные и двухтактные.  Для авиамоделей, моделей автомобилей и морских моделей применяются двигатели внутреннего сгорания, которые работают по двухтактному циклу.

 

Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Цикл работы двухтактного двигателя.

      Рассмотрим цикл работы двухтактного двигателя (рис. 1). При перемещении поршня / в верхнее крайнее положение, называемое верхней мертвой точкой (сокращенно В. М. Т.), в полости 2 под поршнем создается разрежение. Создаваемая таким образом разность давлений способствует наполнению картерной полости горючей смесью. При движении поршня вниз рабочая смесь сжимается и по перепускному каналу 3 проходит через перепускное окно гильзы, в цилиндр над поршнем, где испытывает дальнейшее сжатие движущимся вверх поршнем /. Сжатая рабочая смесь воспламеняется калильной свечой 5.

     Сгоревшие газы, расширяясь, с силой давят на поршень / и заставляют его двигаться вниз. Так происходит рабочий ход поршня. Во время движения поршня / вниз сначала открывается выпускное окно 7, а затем перепускное или продувочное окно 4. Отработавшие газы выходят через выпускное окно 7, а через продувочное окно 4 рабочая смесь поддавленном движущегося поршня устремляется в рабочий объем над поршнем и помогает выходу отработавших газов.

       Поскольку выпускное и продувочное окна открываются почти одновременно, рабочая смесь может выйти в атмосферу. Чтобы этого не произошло, на поршне делается отражательный козырек, называемый дефлектором. Дефлектор служит для направления потока рабочей смеси в цилиндр и для лучшего его заполнения. Одновременно он препятствует перепуску рабочей смеси из перепускного окна в выпускное.

       В некоторых двигателях внутреннего сгорания двухтактного цикла происходит самовоспламенение рабочей смеси при достижении определенной степени сжатия (а не при помощи свечей), которая регулируется специальным контрпоршнем.

     Таким образом, в двухтактном двигателе в течение одного такта, т. е. при переходе поршня от Н. М. Т. к В. М. Т., над поршнем происходит сжатие рабочей смеси, под поршнем всасывание горючей смеси в картер двигателя. В течение другого такта, т. е. при ходе поршня от В. М. Т. к Н. М. Т., над поршнем происходит рабочий ход и продувка, под поршнем предварительное сжатие рабочей смеси.

 

 

Диаграмма двухтактного двигателя

 

       Индикаторная диаграмма двухтактного карбюраторного двигателя представлена на рисунке 2. Участок ar показывает увеличение давления в цилиндре при ходе поршня от Н. М. Т. к В. М. Т. Воспламенение рабочей смеси происходит в точке r; отрезок rz соответствует периоду быстрого нарастания давления; участок zb соответствует уменьшению давления из-за увеличения объема над поршнем при его ходе от В. М. Т. к Ы. М. Т., и отрезок ba показывает дальнейшее уменьшение давления при открытии выпускного окна и продувке.

 

 

 

 

Принцип работы двухтактного двигателя

На сегодняшний день существуют два типа двигателей:

  • четырехтактные;
  • двухтактные.

Рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя. Все рабочие циклы в двухтактном (процесс впуска топлива и выпуск выхлопных газов, продувка) осуществляются за два основных такта за один оборот коленвала. У данного типа двигателей отсутствуют впускной и выпускной клапаны. Эту роль выполняет поршень, который при своих движениях поочередно закрывает продувочные, выпускные и впускные окна. Это делает данный тип двигателей конструктивно более простыми.

Содержание

  1. Возможности и преимущества двухтактных
  2. Как он устроен
  3. Как он работает
  4. Такт первый
  5. Такт второй
  6. Заключение

Возможности и преимущества двухтактных

Теоретически мощность двигателя данного типа, при одинаковых размерах цилиндра и скорости вращения вала, в два раза выше, чем у 4х-тактного благодаря увеличению числа рабочих циклов. Но в связи с неполным использованием хода поршня при расширении, худшее освобождение цилиндра от выхлопных газов и частичной затраты мощности на продувку приводят к увеличению мощности двигателя лишь на 60-70 процентов.

Как он устроен

Устройство двигателя состоит из картера, в котором с двух сторон на подшипниках установлен коленвал и цилиндр. В цилиндре перемещается поршень, который представляет из себя металлический стакан, на котором в канавки вложены пружинные поршневые кольца. Эти кольца не пропускают газы между стенкой цилиндра и поршнем. В поршне имеется металлический стержень — палец, который соединяет его с шатуном. Шатун передает возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала.

Для смазки подшипников и трущихся поверхностей двухтактного двигателя используется топливная смесь, в которую подмешивают немного масла. Смесь топлива с маслом попадает как в кривошипную камеру, так и в цилиндр. В этих узлах смазки нигде нет, так как она бы все равно смылась топливной смесью. Именно поэтому масло добавляют к бензину в определенной пропорции. Для этого используется специальный тип масла, предназначенный специально для двухтактных двигателей. Такое масло способно выдерживать высокую температуру, а при сгорании с топливом оставлять после себя наименьшее количество зольных отложений.

Как он работает

Рассмотрим принцип работы. Полный рабочий цикл в двухтактном двигателе внутреннего сгорания происходит за два такта:

  1. сжатие;
  2. рабочий ход.

Такт первый

Сжатие. Поршень двигается из положения нижней мертвой точки в положение к верхней, при этом закрывает сначала продувочное, а потом выпускное окно. После этого в цилиндре происходит сжатие поступившей в него раннее топливной смеси. Вместе с этим в кривошипной камере под поршнем, после перекрывания продувочного окна, создается разряженное пространство. Под действием этого разряжения через впускное окно в кривошипную камеру из карбюратора попадает горючая смесь.

Такт второй

Рабочий ход. Когда поршень установлен в положении верхней точки, сжатая топливная смесь поджигается от свечи электрическим разрядом, в результате чего давление и температура газов резко увеличивается. Под действием этого расширения поршень двигается в положение нижней мертвой точки — расширившийся газ осуществляет полезную работу. При этом, опускаясь вниз, он образует большое давление в кривошипной камере, закрывающее клапан. После закрытия клапана газы не могут повторно попасть во впускной коллектор и карбюратор.

Заключение

Стоит сказать пару слов о зажигании. В связи с тем, что топливу для воспламенения необходимо время, разряд на свече зажигания должен появиться раньше, чем поршень дойдет до верхней точки, поэтому, чем быстрее двигается поршень, тем раньше должна быть искра. Бывают электронные и механические устройства, способные изменять угол зажигания, изменяющейся при разных частотах вращения.

Двухтактный двигатель: основные части, принцип работы, применение, преимущества и недостатки

Содержание

Совместное использование означает заботу :)-

Что вы узнаете из этой статьи?

  • Основная часть двухтактных двигателей SI и CI.
  • Принцип работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием (бензиновый) и двигателя с воспламенением от сжатия (дизельный) с его приложениями.
  • Преимущества и недостатки двухтактного двигателя.

В наших предыдущих статьях мы узнали о двигатели типов и классификация двигателей внутреннего сгорания . Мы знаем, что как двухтактные, так и четырехтактные двигатели широко используются в механической промышленности. Как следует из названия, двухтактные двигатели имеют два хода поршня. Эти двигатели находят применение в морской промышленности и в небольших транспортных средствах.

Принцип:

Работает по тому же принципу, что и четырехтактный двигатель . Когда топливо сгорает внутри цилиндра, оно создает большую силу давления, которая в дальнейшем используется для движения поршня, следовательно, для движения коленчатого вала. Он совершает два хода поршня за один рабочий ход. Он завершает все процессы, такие как всасывание, сжатие, мощность и выпуск, всего за два хода поршня.

 

Запчасти:

Как работают двигатели мотоциклов для бездорожья (двухтактные…

Пожалуйста, включите JavaScript)

Как работают двигатели мотоциклов для бездорожья (двухтактные и четырехтактные) от НМТ до ВМТ . Один ход поршня определяется как движение поршня от одного крайнего положения (ВМТ или НМТ) до другого крайнего положения (НМТ до ВМТ). не имеет клапанного механизма, имеет два порта на боковой стенке цилиндра

Коленчатый вал: Используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное.

Впускной и выпускной порт: Двухтактные двигатели содержат порты, кроме клапанов. Эти порты открываются и закрываются за счет движения поршня. При движении поршня к ВМТ открываются впускные каналы, а при движении к НМТ — выпускные. Порт передачи:  Эти двигатели содержат один дополнительный порт, известный как порт передачи. Подключен

от картера к камере сгорания. Его основная функция заключается в подаче заряда из картера в камеру сгорания при движении поршня от ВМТ к НМТ.

Впускной и выпускной коллекторы: Подсоединяются к впускному и выпускному отверстиям и регулируют поток наддувочных и выхлопных газов.

Маховик: Требуется меньший маховик по сравнению с четырехтактным двигателем из-за меньшего колебания мощности.

Картер:  Это та часть, где находится коленчатый вал. Впускной порт также соединен с картером. Первый заряд поступает в картер и направляется в камеру сгорания через переходное отверстие.

Работа двухтактного двигателя:

Двухтактные двигатели бывают двух типов. Первый известен как двигатель с искровым зажиганием или более известный как бензиновый двигатель, работающий по циклу Отто, а другой — двигатель с воспламенением от сжатия или дизельный двигатель, работающий по дизельному циклу. Оба эти двигателя работают по одному принципу с некоторыми принципиальными отличиями. Мы можем обобщить его работу в следующих пунктах.

 

Такт всасывания и такт сжатия:

Под всасыванием понимается заряд, втягиваемый в цилиндр двигателя, или, в случае двухтактного двигателя, в картер, а при сжатии подразумевается сжатие предыдущего втянутого заряда в цилиндр двигателя. В двухтактных двигателях оба эти процесса происходят одновременно. Когда поршень движется от НМТ к ВМТ, впускное отверстие открывается и в картере создается частичное разрежение, которое ускоряет втягивание заряда в картер. Одновременно поршень сжимал заряд, имеющийся в цилиндре двигателя или камере сгорания. Выпускное отверстие остается закрытым во время этого хода.

Рабочий и выпускной такт:

В этом такте поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Впускное отверстие остается открытым в течение первой половины этого хода и закрыто в течение другой половины. Одновременно выпускное отверстие остается закрытым в течение первой половины этого хода и открытым во второй половине. Порт передачи открывается во второй половине этого хода.

В цилиндре двигателя имеется дефлектор, регулирующий подачу свежего заряда, не выбрасываемого с выхлопными газами.
Во время этого хода поршня в двигателях SI свеча зажигания производит искру. Эта искра подожгла заряд, создавший большую силу давления. Эта сила перемещает поршень из ВМТ в НМТ. Когда поршень достигает середины, одновременно открываются выпускной и передаточный порты. Эти отработавшие сгоревшие газы из цилиндра двигателя и переходное отверстие подают свежую топливно-воздушную смесь в цилиндр двигателя из картера для дальнейшего цикла.

В двигателях с воспламенением форсунка впрыскивает топливо во время этого такта. Это топливо сгорает за счет тепла, выделяемого при сжатии, которое создает большую силу давления. Эта сила перемещает поршень из ВМТ в НМТ. Когда поршень достигает середины, одновременно открываются выпускной и передаточный порты. Эти выхлопные сгоревшие газы выходят из цилиндра двигателя и перепускное отверстие подает свежий воздух в цилиндр двигателя из картера для дальнейшего цикла.

Применение:

  • Эти двигатели используются в небольших транспортных средствах, таких как мопеды, скутеры и т. д.
  • Небольшие бензиновые двигатели используются для газонокосилок.
  • Также используется для небольших электрогенераторных установок, насосных установок, лодок с подвесным мотором.
  • Двухтактные дизельные двигатели используются для движения судов.

 

Преимущества и недостатки:

Преимущества:
  • Более низкая стоимость.
  • Высокая мощность по сравнению с четырехтактными двигателями.
  • Простота обслуживания благодаря отсутствию клапанного механизма и системы смазки.
  • Компактный по сравнению с четырехтактным двигателем.
  • Создает равномерный крутящий момент на коленчатом валу.
  • Большее соотношение мощности и веса.
  • Легко заводится и прост в механизме.
Недостатки:
  • Требуется охлаждающее и смазочное масло.
  • Эти двигатели менее эффективны по сравнению с четырехтактными двигателями.
  • Меньший объемный КПД из-за меньшего времени перемешивания.
  • Повышенный износ из-за плохой системы смазки.
  • Создает сильную вибрацию и шум при работе.
  • Эти двигатели сжигают смазочное масло вместе с зарядом, что приводит к большему загрязнению.

Теперь вы должны задать себе эти вопросы?

  •  
  • Какова функция порта передачи?
  • Как предотвратить выброс свежего заряда через выпускное отверстие?
  • Какой двигатель (SI или CI) больше подходит для двухтактных двигателей и почему?

Если вам понравилась эта статья, задавайте вопросы в поле для комментариев, делитесь ею в социальных сетях и подписывайтесь на наш сайт.

Совместное использование означает заботу :)-

Работа, схема, использование и примеры

Дом

»Физика

Дивья Каре
| Обновлено: 21 февраля 2023 г., 12:08 IST

0

Сохранить

Скачать публикацию в формате PDF

Двухтактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания. Первоначально он был разработан и запатентован шотландским инженером Дугалдом Клерком в 1881 году. Двухтактный двигатель, как следует из названия, совершает один оборот за два хода поршня, в отличие от четырехтактного двигателя, который совершает два оборота коленчатого вала за четыре хода поршня. . Двухтактные двигатели в основном используются в дешевых мотоциклах, садовых машинах и других ручных машинах.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о его конструкции, работе, преимуществах, недостатках и применении.

Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором один оборот коленчатого вала совершается за два движения поршня. Он завершает весь цикл вращения за один ход поршня.

В двигателе внутреннего сгорания коленчатый вал приводится в движение с помощью поршней. Чтобы вращать коленчатый вал, поршни должны пройти цикл событий, называемый ходом двигателя. Во время рабочего хода двигателя сначала поршень всасывает топливо в поршневую камеру и сжимает его. Затем головка поршня расширяется из-за сгорания топлива, а затем выбрасывается выхлоп.

Двухтактный двигатель завершает весь этот процесс за два оборота, чтобы сдвинуть коленчатый вал на один полный оборот.

На изображении ниже показан двухтактный двигатель в разрезе.

Как видно на изображении выше, двухтактный двигатель проходит два такта: ход вверх и ход вниз.

Схема двухтактного двигателя

На следующем рисунке показаны различные части двухтактного двигателя:

Различные части перечислены ниже:

  • Поршень : Поршень движется за счет сил, возникающих при сгорании газов. Поршень преобразует эту химическую энергию в механическую энергию для коленчатого вала.
  • Коленчатый вал : Он соединен с поршнями и преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение, которое приводит в движение ведущие шестерни.
  • Шатун : Соединяет головку поршня с коленчатым валом.
  • Впускное отверстие : Это отверстие для подачи топливно-воздушной смеси внутрь поршневой камеры.
  • Выхлопное отверстие : Это отверстие для выхлопных газов, которое открывается при ходе вниз.
  • Свеча зажигания : Это устройство внутри поршневой камеры, которое вызывает сгорание топливно-воздушной смеси.

Принцип работы двухтактного двигателя

Двухтактный двигатель работает в два такта:

Ход вверх : Во время хода вверх поршень сжимает топливовоздушную смесь в верхнюю часть поршневой камеры, где свеча зажигания воспламеняет топливо. -воздушная смесь. Воспламенение всасываемых газов заставляет поршень двигаться вниз к центру поршневой камеры, что открывает впускное отверстие, и свежий воздух поступает в поршневую камеру, вытесняя выхлопные газы через выпускное отверстие.

Ход вниз:  Во время хода вниз поршень находится в центре камеры и за счет импульса, полученного при ходе вверх, снова перемещается в верхнюю часть камеры при сжатии топливно-воздушной смеси и весь цикл повторяется.

Сочетание этих двух ходов приводит к тому, что коленчатый вал совершает один полный оборот.

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя следующие.

Преимущества

  • Двухтактный двигатель имеет простую конструкцию, поскольку не имеет клапанов.
  • Двухтактный двигатель дешевле в эксплуатации.
  • Дешевле в эксплуатации.
  • Небольшой вес, поэтому в основном используется в велосипедах.

Недостатки

  • Детали могут изнашиваться быстрее, если они не смазываются должным образом.
  • Он сильно загрязняет окружающую среду, так как несгоревшая топливно-воздушная смесь может просто пройти через выхлопное отверстие.
  • Во время работы сильно шумит.
  • Масло для двухтактного двигателя дорогое и требуется большое количество из-за того, что большая часть масла уходит впустую.

Применение двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели применяются в ряде реальных применений, таких как:

  • Используются в мотоциклах, мопедах, скутерах и снегоходах с дешевле в эксплуатации.
  • Используется в ручных механических устройствах, таких как бензопилы, благодаря их конструкции, которая позволяет им работать без резервуара.

Надеюсь, что эта статья о двухтактном двигателе смогла раскрыть конкретную концепцию. Есть много таких интересных тем по физике и их реальных приложений, о которых можно узнать, просто загрузите приложение Testbook и начните просматривать, чтобы получить представление о них, которое может прояснить все ваши представления о них.

Часто задаваемые вопросы о двухтактном двигателе

В.1 Что такое двухтактный двигатель?

Ответ 1 Двухтактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором один оборот коленчатого вала совершается за два движения поршня. Он завершает весь цикл вращения за один ход поршня.

Q.2 Какой тип системы смазки используется в двухтактном двигателе?

Ans.2 Двухтактные двигатели смазываются путем смешивания масла с топливом в соотношении 25:1 или 50:1 топливо:масло в зависимости от объема.

Posted inДвигатель