ᐉ Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания (ДВС) показан на рисунке, где для наглядности совмещена индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя и его принципиальная схема.

Поршень, перемещаемый в цилиндре диаметром D, шарнирно соединен с шатуном, который в свою очередь шарнирно соединен с кривошипом коленчатого вала. В головке цилиндра установлены впускной к1, и выпускной к2 клапаны, которые связывают полость внутри цилиндра с окружающей средой. Поршень совершает возвратно-поступательное движение (ход поршня S), а коленчатый вал — вращательное. Так как двигатель четырехтактный, одному обороту коленчатого вала соответствуют два хода поршня.

Рис. Индикаторная диаграмма работы четырехтактного ДВС и его принципиальная схема

При движении поршня от клапанов внутрь цилиндра через впускной клапан к1 засасывается горючая смесь (кривая О—1′). Прямая a—а’ соответствует давлению окружающей среды. При впуске не происходит изменение параметров состояния смеси (р, v и Т), меняются лишь масса (G) и объем (V) смеси. При обратном движении поршня горючая смесь сжимается по адиабате (кривая 1’—2). Происходит изменение состояния смеси, параметры p, v и Т при постоянном количестве смеси, заключенной в цилиндре, при сжатии изменяются. Клапаны при этом закрыты.

По окончании сжатия смесь зажигается и очень быстро сгорает. Прямая 2—3 соответствует изменению состояния рабочего тела, причем происходит изменение как термодинамических параметров, так и химического состава рабочего тела. До вспышки (точка 2) рабочее тело представляло собой горючую смесь, в конце горения (точка 3) это уже продукт горения.

На этом этапе происходит очень резкое увеличение давления (р) и температуры (Т). Теплотой, выделившейся в результате сгорания смеси, нагреваются продукты сгорания, их давление и температура увеличиваются.

Когда поршень делает третий ход, происходит процесс расширения газов (кривая 3—4), осуществляется адиабатный процесс изменения состояния продуктов сгорания.

При четвертом ходе поршня, который совпадает по направлению со вторым, из цилиндра удаляются продукты сгорания через выпускной клапан к2. Причем начало этого процесса совпадает с концом процесса расширения (прямая 4—1). Избыточное давление в цилиндре падает. При этом не происходит изменения состояния рабочего тела, так как падает давление с р4 до р1 не в результате охлаждения рабочего тела посредством теплообмена в холодильнике, а путем выпуска рабочего тела, т.е. без теплообмена.

Далее, при движении поршня в сторону клапанов происходит принудительное удаление остатков продуктов сгорания из цилиндра (кривая 1—0)у меняется масса (G) и объем (V) рабочего тела. Далее цикл повторяется.

Таким образом, цикл двигателя внутреннего сгорания формируется четырьмя возвратно-поступательными ходами поршня, называемыми тактами двигателя. Поэтому данный двигатель называется четырехтактным.

Если у двигателя отсутствуют такты впуска и выпуска, то он называется двухтактным, и его вал делает один оборот за цикл. Цикл двухтактного двигателя состоит из тех же процессов, что и для четырехтактного, а название тактов определяется основными процессами, которые протекают в цилиндре (такт расширения и такт сжатия). При этом процессы впуска свежего заряда и выпуска продуктов сгорания осуществляются соответственно в начале такта сжатия и в конце такта расширения, протекая почти одновременно. Площадь фигуры 1234 на индикаторной диаграмме соответствует работе за один цикл.

На рисунке показана индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Диаграмма термодинамического цикла отлична от индикаторной диаграммы, так как она показывает изменение состояния рабочего тела, а индикаторная — изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня.

ДВС, как это видно из рисунка, не работают по замкнутому круговому процессу, но их циклы условно считают круговыми обратимыми циклами и при их исследовании используют те же термодинамические методы изучения, для чего действительные процессы, протекающие в ДВС, заменяются обратимыми термодинамически ми процессами. Составленный из термодинамических обратимых процессов цикл исследуется на термический КПД, работу и параметры состояния.

Исследование теоретических циклов позволяет определить максимальный с точки зрения термодинамики КПД в данных условиях и факторы, которые влияют на экономичность двигателя.

По принципу работы, т. е. по характеру подвода теплоты к рабочему телу циклы ДВС можно разбить на три группы:

1. циклы с подводом теплоты к газу при постоянном объеме;
2. циклы с подводом теплоты к газу при постоянном давлении;
3. смешанные циклы — с подводом теплоты к газу частично при постоянном объеме, частично при постоянном давлении.

Термодинамические циклы исследуются одним методом, который включает в себя следующие этапы:

1. по условию и характеру работы двигатели строится индикаторная диаграмма цикла;
2. определяются параметры рабочего тела в характерных точках на основании формул, выражающих соотношения между параметрами состояния для процессов данного цикла;
3. определяются теплота и работа цикла;
4. определяется термический КПД цикла по формуле:
   

   n = I — (q2/q1)

5. выявляются факторы, влияющие на термодинамический КПД, и определяются пути его повышения.

Устройство и принцип работы четырехтактного двигателя скутера

Уже давно производители устанавливают 4-тактные двигатели на мотоциклы. Новые китайские скутеры тоже оснащаются четырехтактным ДВС (двигателем Отто). Об устройстве и принципе работы этого двигателя, а так же об отличиях 4-тактного мотора от 2-тактного написана эта статья.

○ Вы можете купить скутер Sym в нашем магазине выбрав удобный способ оплаты: наличными курьеру, картой, в кредит, рассрочка.

Справка

Изобретатель 4-тактного двигателя внутреннего сгорания (как впрочем, и двухтактного) немец Николаус Август Отто (1832-1891). Поэтому ДВС иногда называют двигателем Отто.

Из соображений экономичности, все больше скутеров оснащается четырехтактными двигателями. Хотя эти моторы при одинаковом объеме цилиндра уступают по мощности двухтактным, они обладают своими преимуществами:

-экономичность расхода топлива

-надежность

-простота обслуживания

-четырехтактный двигатель работает тише и устойчивей.

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтакного двигателя находится в маслянной ванне. Благодаря этому Вам не надо смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок (на моделях двухтактных скутеров с раздельной системой смазки). Достаточно залить чистый бензин в топливный бак и можно ехать, при этом отпадает необходимость покупки специального масла для 2-тактных двигателей. Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией. К незначительным недостаткам, которые с лихвой окупаются достоинствами, можно отнести работы по регулировке теплового зазора клапанов и время разгона скутера с места, которое несколько больше, чем у двухтактных мопедов. Последнюю проблему можно устранить оптимальной настройкой вариатора и центробежного сцепления.

Итак, перейдем к описанию устройства и работы четырехтактного двигателя скутера.

На коленвале установлена ведущая звездочка, обеспечивающая (через цепь) вращение распределительного вала, находящегося в головке цилиндра. Этот вал определяет, когда должен быть открыт или закрыт один из двух клапанов (клапаны впуска и выпуска), в зависимости от положения поршня. На распредвале находятся кулачки, которые задействуют коромысла клапанов. (на схеме изображен распределительный вал)

Клуб любителей четырехтактных скутеров — все о китайских скутерах: ремонт скутера, тюнинг китайских скутеров, запчасти для четырехтактных скутеров, усройство вариатора скутера, карбюратора скутера и других узлов китайского скутера.

Коромысла нажимают на тот или иной клапан, открывая его. Между регулировочным болтом коромысла и клапаном должен быть зазор, так называемый тепловой зазор. При нагревании металл расширяется, и если тепловой зазор мал или его нет совсем, то клапаны не будут плотно закрывать впускной или выпускной каналы, поэтому так важно регулировать зазор клапанов. (читайте статью «Регулировка зазора клапанов») Выхлопные газы горячее топливной смеси, и выпускной клапан нагревается (а следовательно и расширяется) больше, чем впускной. Этим объясняется разница зазоров на впускном и выпускном клапанах.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания изучают в школе, но я все же опишу его.

Первый такт, впуск. Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает из карбюратора в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.

Клуб любителей четырехтактных скутеров — все о китайских скутерах: ремонт скутера, тюнинг китайских скутеров, запчасти для четырехтактных скутеров, усройство вариатора скутера, карбюратора скутера и других узлов китайского скутера.

Второй такт, сжатие. Поршень идет вверх, топливная смесь сжимается. Кокда поршень находится в нескольких миллиметрах от верхней мертвой точки (ВМТ), свеча воспламеняет топливо, сжатое поршнем.

Клуб любителей четырехтактных скутеров — все о китайских скутерах: ремонт скутера, тюнинг китайских скутеров, запчасти для четырехтактных скутеров, усройство вариатора скутера, карбюратора скутера и других узлов китайского скутера.

Третий такт, рабочий ход (расширение). После воспламенения горючего оно сгорает, горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз (оба клапана закрыты).

Клуб любителей четырехтактных скутеров — все о китайских скутерах: ремонт скутера, тюнинг китайских скутеров, запчасти для четырехтактных скутеров, усройство вариатора скутера, карбюратора скутера и других узлов китайского скутера.

Четвертый такт, выпуск. По инерции коленвал продолжает свое вращение (для равномерности вращения на коленвале установлены грузы — щеки коленвала), поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. При достижениии поршнем ВМТ, выпускной клапан закрывается.

Клуб любителей четырехтактных скутеров — все о китайских скутерах: ремонт скутера, тюнинг китайских скутеров, запчасти для четырехтактных скутеров, усройство вариатора скутера, карбюратора скутера и других узлов китайского скутера.

Далее повторяются все четыре такта.

Хотелось бы еще коротко описать принцип работы двухтактного двигателя, для сравнения. Как следует из названия, этот мотор имеет только два такта.

Первый такт. Поршень идет вверх, сжимая топливную смесь в камере сгорания. Происходит воспламенение смеси (не достигая ВМТ). Когда поршень находится в ВМТ, впускные окна в стенке цилиндра открыты, благодаря этому топливная смесь поступает в кривошипную камеру (из-за разницы давления, в камере оно ниже)

Вот это анимированая модель двухтактного двигателя, на ней же показан принцип работы резонатора, который возвращает топливную смесь обратно в цилиндр. В четырехтакном же двигателе выпускной канал закрывается клапаном, поэтому установка тюнингового глушителя, рассчитаного на двухтакники, ничего (кроме шума) не принесет.

http://www.bahnsport.org/images/technik/zweitakter.gif

Второй такт, рабочий ход. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Когда он находится внизу, он открывает выпускные и впускные (здесь — окно канала, связывающего кривошипную камеру и цилиндр) окна. Так как газы выходят в сторону меньшего сопротивления, т.е. в выхлопную трубу, их место занимает топливная смесь, поступающая из кривошипной камеры, где смесь находится под давлением.

Далее все повторяется.

 Автор: Артем Петров

Картинки: „start your engines»

Постоянный адрес статьи: http://www.china-scooter.ru/index.php/ustr/32-ustr.html

○ В наличии по лучшей цене новые скутеры с доставкой до вашего региона! Купите скутер с гарантией!

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.

Что такое двигатель? Каковы его типы?

Включите JavaScript

Что такое Engine? Каковы его типы?

Подробнее: Все, что вам нужно знать об автомобильном вентиляторе охлаждения

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

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

1. впуск/такт 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 сгорания 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:

Тепловой 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. Такт 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.