Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный  воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление  0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного  двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200.  После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.
К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.

Работа дизельного двигателя, подробнее

Отличие двухтактного двигателя от четырехтактного

Современные автомобили отличаются не только марками и используемым топливом. Существует еще разница в типе двигателя. Предлагаемая публикация подробно познакомит читателей с двухтактным и четырехтактным силовыми агрегатами.

1

Что необходимо знать каждому автолюбителю о работе двигателя

Следует отметить, что любое современное транспортное средство представляет собой сложнейшую систему взаимосвязанных между собой механизмов. Подобно человеческому организму, в котором работа всех органов зависит от здорового сердца, нормальное функционирование автомобиля обеспечивается исправным мотором.

Чтобы четко понять, в чем состоит отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, для начала следует ознакомиться с принципом действия нормально функционирующего механизма. Основным его предназначением является создание определенного усилия, принуждающего коленчатый вал совершать вращательные движения.

Нормальный рабочий цикл исправного ДВС представляется несколькими этапами:

1. Внутреннее пространство цилиндра заполняется горючей смесью;
2. Топливо, разбавленное некоторым количеством воздуха, подвергается сжатию;
3. Определенными условиями вызывается воспламенение смеси;
4. Разогретые газы расширяются и покидают внутреннее пространство цилиндра.

В исправно функционирующем силовом агрегате поршень совершает поступательные движения, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Его действия сопровождаются полным периодом вращения коленчатого вала. Движение поршня в одном определенном направлении называется тактом.

При одном из них сгоревшие газы расширяются, выполняя полезную работу. Описываемый процесс получил название рабочего хода поршня. Отдельно необходимо отметить, что полный оборот коленчатого вала совершается на протяжении двух тактов.

Что касается непосредственно темы настоящей публикации, то двухтактным называют силовой агрегат, совершающий рабочий цикл в течение одного периода вращения коленвала, состоящего из двух тактов.

Два полных оборота коленчатого вала, выполняемые на протяжении четырех тактов, характерны для другого типа двигателя, именуемого четырехтактным. Чтобы определить, в чем заключается разница между рассматриваемыми моторами, необходимо детально изучить принцип их действия.

Подробности о работе четырехтактного силового агрегата

Рассмотрим подробнее принцип действия четырехтактного мотора. В нем каждый второй период вращения коленчатого вала сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси. Особым кулачковым валом, последовательно нажимающим на коромысла, поочередно открываются впускные и выпускные клапаны. Специальная пружина возвращает клапан в исходное положение, закрывая его.

Необходимо обеспечить достаточно плотный контакт клапанов с головкой блока цилиндров. Это позволит не допустить нежелательной потери компрессии.

Итак, принцип действия четырехтактного силового агрегата представляется четырьмя тактами:

1. Сначала происходит опускание поршня из верхнего положения до нижней мертвой точки, сопровождающееся открыванием кулачковым механизмом распределительного вала впускного клапана. Внутреннее пространство цилиндра заполняется смесью топлива с воздухом;
2. Поршень начинает подниматься в обратном направлении, из нижнего положения в верхнее. Процесс сопровождается сжатием горючего при значительном увеличении его температуры;
3. Выполнение полезной работы осуществляется за счет горючих газов, направляющих поршень к нижней мертвой точке. Их образование происходит в результате сгорания топливной смеси, воспламененной искрой от свечи зажигания, возникающей на завершающем этапе сжатия;
4. Далее следует выпуск, представленный выталкиванием поршнем выхлопных газов из внутреннего пространства цилиндра, сопровождается открыванием выпускного клапана. Его закрытие происходит в верхней мертвой точке. Затем описываемый процесс повторяется.

Принцип действия двухтактного силового агрегата

Поставка смеси воздуха с горючим в двухтактном моторе совмещается с процессом ее сжатия, а удаление отработанных газов происходит одновременно с их расширением. Иными словами, рабочий цикл представляется всего двумя тактами и осуществляется за один период вращения коленвала.

При поднимании поршня в направлении из нижней точки в верхнюю, вначале перекрывается специальное продувочное окно, поставляющее горючую смесь в цилиндр. При закрытии выпускного отверстия, способствующего выходу отработанных газов, начинается процесс сжатия топлива вперемешку с воздухом. Благодаря разрежению, возникающему в кривошипной камере, из карбюратора подается следующая порция горючей смеси.

Газы, образованные после сгорания топлива, воспламененного от искры свечи у верхней мертвой точки хода поршня, принуждают его опуститься вниз. Коленчатый вал начинает вращение, выполняя полезную работу.

Благодаря осуществлению рабочего хода повышается давление внутри кривошипной камеры. Смесь горючего с воздухом, доставленная туда на предыдущем этапе, подвергается сжатию. Поршень поднимается до выпускного отверстия, открывая его. Отработанные газы покидают камеру, попадая в глушитель. Продолжающееся движение поршня способствует открыванию продувочного окна.

Благодаря повышенному давлению воздушно-топливная смесь из кривошипной камеры заполняет внутреннее пространство цилиндра. Одновременно вытесняются остатки отработанных газов, происходит заполнение надпоршневого пространства. При достижении поршнем крайнего нижнего положения возобновляется цикличный процесс.

Конструктивные отличия

Из рассмотренного выше принципа действия двух типов двигателей можно определить, чем отличается двухтактный от четырехтактного силового агрегата. Основная разница заключается в конструктивных особенностях механизмов.

Принципиальное отличие состоит в системе газообмена, снабжающей мотор воздушно-топливной смесью и отвечающей за удаление отработанных газов из внутреннего пространства цилиндров.

Четырехтактный двигатель осуществляет процесс за счет специального газораспределительного устройства, дополненного особым клапанным механизмом. Подача и выпуск осуществляется во время отдельных тактов. Это несколько усложняет конструкцию силового агрегата.

Двухтактные двигатели устроены намного проще. В них такты сжатия и расширения совмещены с заполнением и опустошением цилиндров. Система клапанов заменена двумя специальными отверстиями в стенках, через которые в камеру поставляется топливно-воздушная смесь и удаляются отработанные газы. Отсутствие газораспределительного механизма не только значительно упрощает конструкцию силового агрегата, но и существенно снижает его вес.

Сравнительный анализ двухтактного и четырехтактного моторов

Чтобы лучше понять, чем отличаются рассматриваемые типы силовых агрегатов, следует ознакомиться с их основными характеристиками, представленными в виде таблицы.

Некоторые позиции приведенной таблицы требуют детального рассмотрения.

Система смазки рассматриваемых моделей двигателей

Принцип смазки является очередным существенным различием, характеризующим работу двухтактных и четырехтактных моделей силовых агрегатов. Первые из них предполагают перемешивание определенного количества моторного масла с бензином. Существуют установленные пропорции такой смеси.

Чаще всего на одну часть масла приходится от 25 до 50 частей бензина. При возгорании горючей смеси смазка, представленная в виде мельчайших распыленных частиц, сгорает вместе с топливом. Вещества, образующиеся в результате сгорания, удаляются совместно с выхлопными газами.

Существует два способа получения масляно-бензиновой смеси:

• обычное механическое перемешивание при непосредственной подаче горючего в топливный бак;
• все необходимые компоненты поставляются внутрь системы по отдельности. Для получения требуемой топливно-масляной смеси предназначен специальный патрубок. Располагается деталь в пространстве, отделяющем цилиндр от карбюратора.

Для четырехтактного мотора применяется исключительно раздельная подача бензина и масла. Топливо не перемешивается со смазкой, независимо выполняя предписанные функции. Поэтому конструкция двигателя несколько усложняется за счет необходимости существования отдельной системы, снабжающей силовой агрегат требуемым количеством масла. Дополнительным оборудованием для смазки является масляный бачок, фильтр, помпа, клапаны и трубопроводная магистраль.

Требования к маслу, применяющемуся для двухтактных двигателей, ужесточаются из-за его полного сгорания. Необходимым условием является минимальное количество продуктов горения в виде нагара и сажи.

Смазка четырехтактного двигателя обязана обеспечивать стабильные характеристики на протяжении долгого периода времени эксплуатации.

Сфера применения

Отдельно следует отметить, что с точки зрения экономичности четырехтактный двигатель несколько выгоднее двухтактного мотора. Это объясняется пониженным расходом топлива, что немаловажно при нынешней стоимости горючего. Несмотря на это, значительные габариты позволяют использовать такое оборудование только для крупной техники, наподобие грузовых и легковых автомобилей, автобусов и пр.

Небольшие размеры, дополненные пониженной массой агрегата, допускают применения двухтактных двигателей для мопедов, скутеров, мотоциклов и прочих мелкогабаритных устройств. Используется такая модель мотора и в газонокосилках, моторных лодках и т.д.

Заключение

Проведенное исследование позволило определить достоинства и недостатки двух типов двигателей. Невзирая на неоспоримые преимущества двухтактных моторов, они все же несколько проигрывают четырехтактным из-за токсичности выхлопа и чрезвычайно шумной работы.

Однако, предприимчивые производители нашли способ нивелировать эти досадные недочеты. Несколько усложнив конструкцию дополнительным оборудованием, они предлагают использовать для продувки мотора чистый воздух. Такое нововведение позволит значительно повысить экономичность двухтактного силового агрегата наряду с экологичностью.

Четырехтактные двигатели: определение, схема, работа

Четырехтактные двигатели являются наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания, используемыми в автомобилях, таких как грузовики, легковые автомобили и некоторые современные мотоциклы (большинство мотоциклов работают с двухтактным двигателем). четыре -такт известен как цикл сгорания. Это происходит в процессе сгорания во внутренней части двигателя. Четырехтактный двигатель передает рабочий ход за каждые два периода поршневого или четырехтактного хода.

Подробнее: Все, что вам нужно знать об автомобильном вентиляторе

Сегодня вы познакомитесь с определением, схемой и работой четырехтактных двигателей как бензинового (отто-цикл), так и дизельного типа. Вы также узнаете о цикле Отто. Ранее я ознакомился с некоторыми статьями по двигателю внутреннего сгорания. Проверить!

Подробнее: Понимание работы автомобильного мозга

Содержание

• 1 Четырехтактный цикл
  • • 1.0.1 Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работают четырехтактные двигатели:
    • 1.0.2 Схема четырехтактных двигателей:
  • 1.1 Цикл Отто 
  • 1.2 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
  • 1.3 Пожалуйста, поделитесь!

Ниже поясняется цикл сгорания четырехтактного двигателя. То есть все эти процессы должны быть выполнены до того, как транспортное средство сможет двигаться. эти процессы являются:

1. такта впуска/впуска : это первая стадия цикла сгорания; на этом этапе поршень движется вниз, чтобы позволить топливу и воздуху попасть в камеру.
2. Такт сжатия : на этом этапе впускной клапан закрыт, блокируя выход воздушно-топливной смеси. Поршень движется вверх по камере, сжимая воздух и топливо. В конце такта наличие свечи зажигания позволяет воспламенить топливно-воздушную смесь, обеспечивая энергию, необходимую для сгорания.
3. Рабочий ход:  после того, как происходит сгорание, тепло, полученное от сгорающего углеводорода, увеличивает давление, давая достаточно энергии, чтобы толкать поршень и создавать выходную мощность.
4. Такт выпуска : это заключительный этап цикла сгорания; это происходит, когда поршень движется обратно вниз и открывается выпускной клапан. Когда клапан открывается, выхлопные газы выталкиваются поршнем, когда он движется обратно вверх.

Подробнее: Понимание того, как работает автомобильный двигатель

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работают четырехтактные двигатели:

Термический КПД двигателя — это способность двигателя преобразовывать топливо (химическую энергию) в механическую энергию. Эта энергия будет варьироваться в зависимости от конструкции и модели транспортного средства. Как правило, бензиновые двигатели способны преобразовывать 20% топлива (химической энергии) в механическую энергию. 15 % его расходуется на движение колес, а 5 % теряется на его механические элементы и трение.

Однако двигатель можно улучшить за счет термодинамической эффективности за счет более высокой степени сжатия. Соотношение определяется между максимальным и минимальным объемом камеры двигателя. Двигатель с более высоким передаточным отношением позволит топливно-воздушной смеси быть огромной, что создаст более высокое давление, сделает корпус более горячим и повысит тепловую эффективность.

Подробнее: Компоненты двигателя внутреннего сгорания

Схема четырехтактных двигателей:

9№ 0003

Цикл Отто Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работающий на светильном газе с КПД 4% и производящий всего две лошадиные силы. Осветительный газ был сделан из угля, разработанного в Париже Филиппом Лебоном. Двигатель был испытан в 1861 году; Отто стало известно, как компрессия двигателя работает на топливном заряде. Отто решил создать двигатель, чтобы улучшить низкую эффективность и надежность двигателя Ленуара в 1862 году.

Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь до воспламенения, но потерпел неудачу, поскольку этот двигатель работал не более чем за несколько минут до зажигания. его разрушение. Многие другие инженеры пытались решить проблему, но им это так и не удалось.

 Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания, NA Otto and Cie (NA Otto and Company), в 1864 году. В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель.

Заводу не хватило места, и в 1869 году он был перенесен в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz).

Подробнее: Все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Даймлер, оружейник, работал над двигателем Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену уже удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием с гораздо более высокой эффективностью, чем любой двигатель, созданный до того времени.

В 1883 году Даймлер и Майбах оставили работу в Otto and Cie и разработали первый высокоскоростной двигатель Otto. В 1885 году им удалось произвести первый автомобиль с двигателем Отто. Daimler Reitwagen  использовал систему зажигания с горячей трубкой и топливо, известное как лигроин, чтобы стать первым в мире автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. В нем использовался четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем.

В 1884 году компания Отто, известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор. В 1890 году Даймлер и Майбах создали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft, известную сегодня как Daimler-Benz.

Принципы работы, преимущества и недостатки дизельного двигателя

Это все для этой статьи, где обсуждаются определение, схема, работа четырехтактных двигателей. Я надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, поделитесь с другими студентами. Спасибо за чтение, увидимся дальше!

Присоединяйтесь к нашему информационному бюллетеню

Схема 4-тактного двигателя и принцип работы

Четырехтактный двигатель – это наиболее распространенный тип двигателя, которым оснащены многие автомобили. Есть причина, по которой многие автомобили используют 4-тактный двигатель, в основном четырехтактный двигатель имеет более низкий расход топлива.

Это делает автомобили более экономичными, кроме того, этот тип двигателя имеет лучшие выбросы, чем двухтактный двигатель.

Сегодня мы познакомимся со схемой цикла 4-тактного двигателя. Если у вас есть вопрос, как работает четырехтактный двигатель? в этой статье вы найдете ответ.

Принцип работы 4-тактного двигателя

Как следует из названия, этот двигатель имеет 4 такта в цикле.

1. Ход всасывания/впуска
2. Такт сжатия
3. Такт сгорания
4. Такт выпуска

Прежде чем мы обсудим принцип работы, вам нужно понять основную часть этого двигателя. По крайней мере, есть 4 основные части;

• Блок цилиндров, трубчатая часть, используемая для движения поршня.
• Головной цилиндр, цилиндр с закрытым верхом, который используется в качестве камеры сгорания и части корпуса другой части двигателя (например, свечи зажигания и клапанного механизма).
• Поршень, цилиндрическая деталь, перемещающаяся вверх и вниз. Движение поршня изменит объем внутри камеры сгорания, это основная идея работы четырехтактного двигателя.
• Клапанный механизм, этот клапан играет роль двери для входа воздуха в камеру сгорания и для отвода выхлопных газов в глушитель. Клапан, управляемый механизмом, связанным с коленчатым валом двигателя.

После того, как вы поняли основную часть, давайте обсудим главное меню;

1. Такт впуска

Такт впуска — это процесс, при котором газ (смесь воздуха и топлива с определенным уровнем) вводится в пространство внутри двигателя, которое называется камерой сгорания.

Принцип его работы начинается от поршня, положение которого находится в ВМТ (верхней мертвой точке). Это положение означает, что поршень находится в верхней части блока цилиндров. В этом положении в камере сгорания остается очень мало места.

Однако, когда такт впуска начинается, когда поршень движется вниз. Так что объем камеры сгорания будет увеличиваться, и влияние вакуума в камере сгорания также становится больше. Увеличение объема камеры сгорания за счет движения поршня вниз, в другой стороне открывается впускной клапан и он будет всасывать газ, подготовленный для поступления в увеличенную камеру сгорания.

Откуда газ может попасть в камеру сгорания?

Не следует забывать, что 4-тактный двигатель имеет клапанный механизм, который может регулировать открытие клапана в зависимости от времени (когда всасывается). В этом случае, когда начнется такт впуска, впускной клапан откроется, чтобы газ из впускного коллектора мог беспрепятственно поступать в камеру сгорания.

В конце этапа всасывания поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), т. е. в положении, при котором поршень находится у нижнего конца блока цилиндров. Это делает объем камеры сгорания максимальным и полностью заполненным газом, готовым к сжиганию.

2. Такт сжатия

Такт сжатия — это процесс увеличения давления и температуры газа внутри камеры сгорания, потому что для получения более высокой взрывной мощности или расширения нам нужно сжигать газ при более высокой температуре и объеме.

Возможно, вы видели взрывную петарду. Почему петарды могут взрываться? а мощность расширения тоже есть? Это потому, что в закрытом помещении горят взрывчатые вещества. Даже на автомате в двигателе используется не взрывчатый порох, а газ.

Обычно этот газ легко адаптируется к пространству и легко воспламеняется, но его способность к расширению низка. Для увеличения мощности расширения одним из используемых методов является повышение давления и температуры газа.

Такт сжатия начинается, когда поршень в положении НМТ перемещается в ВМТ (движется вверх). Ранее в конце ступени всасывания камера сгорания на максимальном объеме заполнялась газом. При редком сжатии поршень движется обратно вверх. Другими словами, это движение уменьшит объем камеры сгорания.

В этом состоянии впускной клапан и выпускной клапан плотно закрыты. Так что сжатие внутри объема камеры сгорания будет сжимать газ в камере сгорания. К концу этапа сжатия давление и температура газа уже находятся на самом высоком уровне, поэтому они готовы к сжиганию.

3. Рабочий ход/такт сгорания

Этапы горения можно интерпретировать как воспроизведение удара, потому что на этом этапе происходит горение. Ранее в конце такта сжатия положение поршня было уже вверху с газом в камере сгорания при полном давлении и высокой температуре.

В этих условиях небольшие триггеры (например, электрические искры) могут сжечь газ. Так что, когда этот удар произойдет, свеча зажигания будет брызнуть огнем. В результате газы высокого давления сгорают и вызывают значительную взрывную силу.

Но конструкция двигателя сделана таким образом, чтобы выдерживать силу расширения. Так что взрывная сила сгорания может быть направлена ​​на перемещение поршня вниз. Мощность расширения будет влиять на мощность движения поршня. В конце концов, мощность движения поршня будет влиять на мощность автомобиля.

Другими словами, почему поршень в двигателе может сам двигаться вверх и вниз? это происходит из-за влияния импульса или силы взрыва при горении. Сила расширения имеет достаточную мощность, чтобы не только поршень мог двигаться вверх и вниз, но также мог перемещать трансмиссию автомобиля, пока автомобиль не сможет двигаться быстро.

4. Такт выпуска

Это последний этап цикла четырехтактного двигателя, на этом этапе происходит сброс остаточных газов сгорания из камеры сгорания в выхлоп.