Схема работы четырехтактного двигателя

Автолюбители должны хотя бы в общих чертах знать, как устроен и работает двигатель. В большинстве автомобилей установлен четырехтактный четырехцилиндровый мотор. Давайте рассмотрим рабочий цикл четырехтактного двигателя. Далеко не все знают, какие процессы происходят, когда автомобиль находится в движении.

Общий принцип действия

Двигатель работает следующим образом. В камеру сгорания попадает топливная смесь, далее она сжимается под воздействием поршня. После этого смесь воспламеняется. Это приводит к расширению продуктов сгорания, они давят на поршень и выходят из цилиндра.

В двухтактных двигателях один оборот коленчатого вала совершается в два такта. Четырехтактный поршневой двигатель совершает рабочий цикл за два оборота коленчатого вала. Двигатели оснащаются ГРМ. Что это за механизм? Это элемент, который позволяет впускать топливную смесь в камеры и выпускать оттуда продукты сгорания. Обмен газов осуществляется в момент отдельного оборота коленчатого вала. Газообмен происходит за счет движения поршня.

История

Первое устройство, напоминающее четырехтактный мотор, изобрели Феличче Матоци и Евгений Барсанти. Но данное изобретение невероятным образом утеряли. Лишь в 1861 году похожий агрегат запатентовали.

А первый пригодный к использованию двигатель разработал инженер из Германии Николаус Отто. Мотор получил имя изобретателя, а рабочий цикл четырехтактного двигателя также носит имя этого инженера.

Основные отличия четырехтактных моторов

В двухтактном двигателе поршневые и цилиндровые пальцы, коленчатый вал, подшипники и компрессионные кольца смазываются за счет масла, которое доливают в топливо. В четырехтактном моторе все узлы установлены в масляной ванне. Это существенное отличие. Поэтому в четырехтактном агрегате нет необходимости смешивать масла и бензин.

Преимущества системы заключаются в том, что на зеркале в цилиндрах и на стенках глушителя количество нагара значительно меньше. Еще одно отличие – в двухтактных двигателях в выхлопную трубу попадает горючая смесь.

Работа двигателя

Вне зависимости от типа мотора, принцип его работы аналогичен. Сегодня существуют карбюраторные моторы, дизельные, инжекторные. Во всех моделях происходит один и тот же рабочий цикл четырехтактного двигателя. Давайте подробно рассмотрим, какие же процессы работают внутри мотора и заставляют его приходить в движение.

Четырехтактный цикл – это последовательность из четырех рабочих тактов. За начало обычно принимается такт, когда в камеры сгорания попадает горючая смесь. Хоть за время его течения в двигателе проходят и другие действия, обозначаемый такт – это один рабочий процесс. К примеру, такт сжатия – это не только сжатие. В этот период смесь перемешивается в цилиндрах, начинается формирование газа, она воспламеняется.

То же самое можно сказать и о других этапах работы двигателя. Самое важное здесь то, что разные процессы для лучшего понимания и упрощения рабочего цикла четырехтактного двигателя раскладывают лишь на четыре такта.

Впуск

Итак, в камере сгорания силового агрегата циклы преобразований энергии начинаются с реакции горения топливной смеси. При этом поршень находится в самой верхней своей точке (положение ВМТ), а затем движется вниз. В результате в камере сгорания двигателя возникает разрежение. Под его воздействием горючая жидкость всасывает топливо. Впускной клапан при этом находится в открытом положении, а выпускной закрыт.

Когда поршень начинает движение вниз, то над ним увеличивается объем. Это и вызывает разрежение. Оно составляет примерно 0,071-0,093 МПа. Таким образом, в камеру сгорания попадает бензин. В инжекторных двигателях топливо впрыскивается форсункой. После поступления смеси в цилиндр ее температура может составлять 75 до 125 градусов.

То, как сильно цилиндр будет заполнен топливной смесью, определяют по коэффициентам заполнения. Для двигателей с карбюраторной системой питания данный показатель составит от 0,64 до 0,74. Чем выше значение коэффициента, тем более мощный мотор.

Сжатие

После заполнения камеры сгорания горючей смесью бензиновых паров и воздуха, если коленвал производит вращательные движения, поршень начнет возвращаться в свое нижнее положение. Впускной клапан на данном этапе начнет закрываться. А выпускной будет все еще закрыт.

Рабочий ход

Это третий такт рабочего цикла четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Он самый важный в работе силового агрегата. Именно на данном этапе работы двигателя энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую, заставляющую вращаться коленчатый вал.

Когда поршень находится в позиции, близкой к ВМТ, еще в процессе сжатия топливная смесь принудительным образом воспламеняется от свечи зажигания двигателя. Топливный заряд сгорает очень быстро. Еще до начала этого такта сгоревшие газы имеют максимальное значение давления. Эти газы являются рабочим телом, сжатым в небольшом объеме камеры сгорания двигателя. Когда поршень начнет двигаться вниз, газы начинают интенсивно расширяться, высвобождая энергию.

Среди всех тактов рабочего цикла четырехцилиндрового двигателя именно этот самый полезный. Он функционирует на нагрузку агрегата. Только на этом этапе коленвал получает разгонное ускорение. Во всех прочих мотор не вырабатывает энергию, а потребляет ее от того же коленчатого вала.

Выпуск

После совершения газами полезной работы они должны выйти из цилиндра, чтобы освободилось место для новой порции горюче-воздушной смеси. Это последний такт в рабочем цикле четырехтактного двигателя.

Газы на этом этапе находятся под давлением, существенно превышающем атмосферное. Температура к концу такта снижается примерно до 700 градусов. Коленвал посредством шатуна двигает поршень к ВМТ. Далее открывается выпускной клапан, газы выталкиваются в атмосферу через выхлопную систему. Что касается давления, то оно высокое только в самом начале. В конце такта оно снижается до 0,120 МПа. Естественно, полностью избавиться от продуктов сгорания в цилиндре невозможно. Поэтому они при следующем такте впуска смешиваются с топливной смесью.

Порядок работы

Описанные этапы составляют рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя. Нужно понимать, что каких-либо строгих соответствий между тактами и процессами в поршневых двигателях нет. Это легко объяснить тем, что при эксплуатации силового агрегата фазы газораспределительного механизма и то, в каком состоянии находятся клапаны, будет накладываться на движения поршней в различных моторах совершенно по-разному.

В любом цилиндре рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя протекает именно таким образом. Каждая камера сгорания в двигателе нужна для вращения единственного коленчатого вала, воспринимающего усилие от поршней.

Это чередование называют порядком работы. Такой порядок задается на этапе конструирования силового агрегата через особенности распределительного и коленчатого валов. Он не изменяется в процессе эксплуатации механизма.

Реализация порядка работы осуществляется чередованием искр, которые поступают на свечи от системы зажигания. Так, четырехцилиндровый мотор может работать в следующих порядках – 1, 3, 4, 2 и 1, 2, 4, 3.

Узнать порядок, в котором работают цилиндры двигателя, можно из инструкции к автомобилю. Иногда порядок работы указан на корпусе блока.

Вот как протекает рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя или любого другого. Система питания никак не влияет на принцип действия агрегата. Разница лишь в том, что карбюратор – это механическая система питания, имеющая определенные недостатки, а в случае с инжекторами этих недостатков в системе нет.

Дизельные моторы

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя – это такая же последовательность процессов, как и цикл карбюраторного мотора. Разница состоит в том, как протекает цикл, а также в различиях процессов образования смеси и воспламенения.

Такт впуска на дизеле

При движении поршня по направлению вниз газораспределительный механизм открывает впускной клапан. В камеру сгорания попадает определенное количество воздуха. Температура в цилиндре при этом составляет примерно 80 градусов. В дизельных двигателях система питания значительно отличается от бензиновых карбюраторных моторов. Например, гидравлическое сопротивление в них ниже, а давление немного повышается.

Такт сжатия в дизельном двигателе

На данном этапе работы поршень в камере сгорания идет по направлению вверх к ВМТ. Оба клапана в двигателе автомобиля находятся в закрытом состоянии. В результате работы поршня воздух в цилиндре сжимается. Степень сжатия в дизельном двигателе более высокая, чем в бензиновых моторах, а давление внутри цилиндра может достигать 5 МПа. Сжатый воздух существенно нагревается. Температуры могут достигать 700 градусов. Это нужно, чтобы воспламенилось топливо. Оно на дизельных моторах подается через форсунки, установленные на каждом цилиндре. В зимнее время в работе участвуют свечи накаливания. Они предварительно подогревают холодную смесь. Таким образом мотор легче запускается в зимнее время. Но такая система есть не на всех авто.

Такт расширения газов в дизельном двигателе

Когда поршень дизельного двигателя еще не дошел до верхней точки примерно на 30 градусов по коленвалу, ТНВД через форсунку подает в цилиндр топливо под высоким давлением. Значение в 18 МПа необходимо, чтобы горючее могло тонко распыляться и распределиться по всему объему в цилиндре.

Далее топливо под действием высоких температур воспламеняется и быстро сгорает. Поршень движется к нижней точке. Температура внутри цилиндра в этот момент составляет около 2000 градусов. К концу такта температура снижается.

Выпуск в дизельном двигателе

На этом этапе выпускной клапан открыт, поршень движется к верхней точке. Из цилиндра принудительно удаляются продукты сгорания. Далее они идут на выпускной коллектор. После этого в работу включается каталитический нейтрализатор. Газы, проходя через него под высокой температурой, очищаются. В атмосферу уже выходит чистый, безвредный газ. На дизельных автомобилях дополнительно установлен сажевый фильтр. Он также способствует очистке газов.

Заключение

Мы подробно разобрали, как осуществляется рабочий цикл четырехтактного двигателя (проходит за два оборота коленчатого вала силовой установки). А сам цикл включает в себя много разных процессов.

Преимущества

четырёхтактных двигателей

• Б́ольшая экономичность
• Более чистый выхлоп (экологически чище)
• Не требуется сложная выхлопная система
• Меньший шум, вибрация
• Отсутствие необходимости постоянного контроля уровня масла

Преимущества

двухтактных двигателей

• Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения
• Б́ольшая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма
• Проще и дешевле в изготовлении
• Меньший вес

Устройство и принцип работы четырёхтактного двигателя и двухтактного двигателя

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
Поршень – металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Пoршень снабжен металлическим стержнем – пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

1. Впуск – четырёхтактный двигатель

В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, – в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие – четырёхтактный двигатель

Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.

3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) – четырёхтактный двигатель

Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скороть горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.

4. Выпуск – четырёхтактный двигатель

После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.

1 – цилиндр с головкой
2 – крышка головки цилиндра
3 – карбюратор
4 – впускной патрубок
5 – электростартер.

Для ещё большей наглядности посмотри видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.

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.

Устройство двигателя современного

автомобиля, устройство систем и механизмов

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.

Как устроен простейший двигатель?

Устройство двигателя для детей

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.

Принцип работы двухтактного и четырехтактного бензинового двигателя, конструктивные и другие отличия

Изобретение двигателя внутреннего сгорания, а также применение его в разных сферах, в том числе и мото — и автотранспорте, позволило значительно упростить жизнь человеку.

Конечно, двигатели внутреннего сгорания, такими какие они есть сейчас, появились не сразу, с момента появления он постоянно совершенствуется.

Хотя на данный момент у этих двигателей лишь модернизируются те или иные составляющие, основная же концепция их остается неизменной.

Цикл работы двигателя, рабочие такты

Появившиеся очень давно двигателя внутреннего сгорания как работающие на бензине, так и дизельном топливе, и применяемые сейчас, делятся на два вида:

1. Двухтактные;
2. Четырехтактные.

Как видено из названия сводится различие принципа функционирования двигателя в количестве тактов – движений поршня, за которые он выполняет определенный цикл работ.

Для четырехтактного двигателя определено 4 такта в результате которых один поршень выполняет полный цикл – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

В каждом из этих циклов в цилиндре двигателя выполняются определенные процессы. Все они направлены на достижение одной цели – обеспечение преобразования энергии сгорания топлива во вращение коленчатого вала.

Так, при такте впуска в цилиндр подается горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха, без которого процесс горения невозможен. Причем образование и подача этой смеси у бензинового и дизельного двигателя отличаются.

Далее идет такт сжатия, при котором поступившая смесь сжимается в объеме. Делается это для того, чтобы в меньшем объеме образовалось больше горючей смеси.

Уменьшение объема позволяет при следующем такте обеспечить более высокое КПД при сгорании топлива.

Рабочий ход – единственный из всех тактов, при нем энергия отдается, а не забирается и для него существуют все остальные такты.

После сжатия происходит воспламенение смеси, у бензиновых двигателей – за счет искры, проскакиваемой между электродами свечи накаливания, у дизелей – за счет высокого давления, при котором смесь нагревается настолько, что воспламеняется.

При воспламенении смеси выделяется энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз, при этом выделенная от сгорания энергия передается поршнем на коленвал посредством шатуна.

Выпуск – такт, направленный на очистку полости цилиндра от продуктов горения. После очистки цикл повторяется вновь.

Из всего вышесказанного выходит, что один цикл движения поршня в цилиндре направлен только на получение одного такта – рабочего хода, все остальные такты только помогают получить его, причем для их выполнения задействуется часть энергии, которую отдает такт рабочего хода.

Каждый такт двигателя соответствует определенному движению поршня в цилиндре.

Существуют две крайние точки положения поршня, получивших название мертвых точек.

Одна из них верхняя – выше поршень уже подняться в цилиндре не может, а вторая – нижняя, при которой он ниже не опускается.

Обеспечиваются эти точки кривошипом коленчатого вала, к которому поршень присоединен шатуном.

При движении поршня от одной точки к другой, а затем наоборот, и выполняются такты. То есть, при движении поршня от нижней точки (НМТ) к верхней (ВМТ) могут выполняться два такта – сжатие и выпуск, а при движении наоборот – впуск и рабочий ход.

Имея представление о тактах, можно говорить и о типах двигателей, а их два – 2-тактный и 4-тактный.

У каждого из этих двигателей цикл производится по-разному, что влияет на их конструкцию и многие другие параметры и характеристики.

Читайте также:

Конструкция и принцип работы 2-тактного двигателя

2-тактный двигатель нашел наибольшее распространение на малой технике (бензопилы, мотокосы), мотоциклах.

Когда-то существовали даже дизельные 2-х тактные двигатели, устанавливаемые на грузовики, к примеру, МАЗ-200.

Интересно, что описанные выше такты у любого двухтактного двигателя никуда не делись, просто они были совмещены.

В итоге это позволяет сократить полный цикл всего в один оборот колен. вала.

Так, при движении поршня от НМТ производится сразу два такта – выпуск и сжатие, а при движении от ВМТ – впуск и рабочий ход.

Достигнуть этого всего возможно при использовании окон в цилиндрах, через которые производится засасывание и перекачивание топливной смеси, а также отвод продуктов горения.

Открытие и закрытие этих окон обеспечивается самим поршнем. Чтобы соблюдалась правильность работы механизма, окна располагаются на разных уровнях в стенках цилиндра.

Чтобы было более понятно, возьмем двигатель мотоцикла «ИЖ Планета 5».

Данный мотоцикл укомплектован одноцилиндровым двухтактным мотором.

Цилиндр располагается поверх корпуса двигателя, охлаждение его воздушное, поэтому у него по окружности располагаются ребра охлаждения.

С одной стороны, к цилиндру прикреплен патрубок, идущий от карбюратора, по нему в цилиндр поступает горючая смесь.

Напротив, этого патрубка устанавливается труба отвода отработанных газов.

Вверху цилиндр прикрывает головка, в которой размещена свеча накаливания.

Внутри цилиндра располагается поршень, связанный с кривошипом коленчатого вала через шатун. Далее уже он связан со сцеплением и трансмиссией, но это пока неважно.

Для подачи топлива в надпоршневое пространство в двухтактном двигателе задействовано и подпоршневое пространство.

При движении поршня вверх в подпоршневом пространстве создается разряжение, в которое засасывается топливовоздушная смесь через впускное окно.

Подача же из подпоршневого пространства в надпоршневое производится от избыточного давления, которое возникает при движении поршня вниз.

Подача топлива производится через перепускное окно. Выпуск продуктов горения проходит через выпускное окно.

Теперь как все это работает.

Начнем с движения поршня к ВМТ. Находясь в НМТ, поршень обеспечивает открытие перепускного и выпускного окон. Избыточное давление в подпоршневом пространстве выталкивает горючую смесь в надпоршневое пространство.

Двигаясь вверх, поршень перекрывает открытые окна, в результате чего камера сгорания становится герметичной.

Доходя до ВМТ, поршень сжимает смесь далее подается искра от свечи накаливания, которая установлена в головке цилиндра.

В это время, поршень двигаясь вверх, открывает впускное окно, через которое смесь поступает в подпоршневое пространство. То есть получается, что в одном такте – движении поршня от НМТ к ВМТ происходит два действия: вначале впуск топлива, затем – сжатие.

После воспламенения топлива, выделенная при этом энергия толкает поршень вниз.

Двигаясь вниз он от ВМТ, поршень открывает сначала выпускное окно. При сгорании объем продуктов горения значительно увеличивается, поэтому они сразу начинают вырываться через это окно.

Получается, что при движении поршня вниз вначале выполняется рабочий ход, а после открытия выпускного окна – еще и такт выпуска.

Дальше при движении поршня вниз, он открывает перепускное окно и топливо начинает поступать в надпоршневое пространство – цикл начинает повторяться, при этом на выполнение всего цикла понадобилось только движение поршня сначала вверх, а затем вниз, что соответствует одному обороту колен. вала.

Принцип работы 4-тактного двигателя

Теперь о принципе работы 4-тактных двигателей. Опять же возьмем одноцилиндровый двигатель мотоцикла, но на этот раз «Honda CB 125E».

У этого мотора тоже цилиндр расположен над картером и имеет воздушное охлаждение.

Внутри цилиндра установлен поршень, связанный с коленвалом посредством шатуна. Сверху цилиндр закрыт головкой.

Конструктивной особенностью этого двигателя является наличие механизма, который обеспечивает подачу смеси и отвод продуктов горения – газораспределительный механизм.

Установлен у этого мотора он в головке блока. Суть работы этого механизма – своевременное открытие впускного и выпускного окон, которые закрыты клапанами.

Работает все по такому принципу. Вначале – такт впуска. Чтобы обеспечить этот такт, поршень должен двигаться от ВМТ вниз. При этом клапан открывает впускное окно, через которое разрежением засасывается топливо в цилиндр.

После достижения НМТ впускное окно клапаном закрывается, поршень в это время начинает двигаться вверх, начинается такт сжатия.

При этом такте оба окна закрыты, цилиндр полностью герметичен, а поршень при движении вверх сжимает горючую смесь, поступившую ранее.

При подходе поршня к ВМТ, когда смесь по максимуму сжата, производится ее воспламенение от искры свечи.

Избыточное давление при сгорании заставляет двигаться поршню вниз – происходит рабочий ход, при котором окна тоже остаются закрытыми.

После достижения НМТ, поршень начинает движение вверх, в этот момент клапан открывает выпускное окно и поршень выталкивает через него продукты горения.

В результате получается, что для выполнения тактов впуска и сжатия нужен один оборот колен. вала, а для рабочего хода и выпуска – еще один оборот.

Это были принципы работ 2-тактного и 4-тактного двигателей на примере мотоциклов.

Эти принципы используются на всех двигателях внутреннего сгорания – от моторчика авиамодели до мощного 12-цилиндрового мотора танка.

Читайте также:

Конструктивные особенности

Помимо различий в принципе работы у этих моторов еще и существуют конструктивные особенности.

2-тактный двигатель конструктивно проще. Механизм газораспределения – это дополнительное оснащение мотора, которое усложняет конструкцию.

У 2-тактного мотора этот механизм отсутствует и его роль выполняет поршень, открывая и закрывая те или иные окна.

Помимо этого, данный двигатель не нуждается в системе смазки. Обусловлено это тем, что в процессе работы задействовано и подпоршневое пространство, где располагается колен. вал.

Но поскольку кривошипно-шатунный механизм требует смазки, то у этого двигателя она производится вместе с топливом, то есть моторное масло добавляет в топливо, и при поступлении топлива в это пространство, имеющееся масло смазывает механизм.

У 4-тактных двигателей конструкция включает и механизм газораспределения, и отдельную систему смазки.

Это значительно усложняет конструкцию, однако эти двигателя являются более приоритетными, чем двухтактные из-за ряда эксплуатационных недостатков последних.

Эксплуатационные показатели

Теперь об эксплуатационных показателях.

Литровая мощность.

Во многом 2-тактные двигатели по этим показателям лучше. Сказывается затраченная и полученная энергия на осуществление одного рабочего цикла.

У 2-тактного двигателя каждый оборот – это один полный цикл, что обеспечивает больший показатель литровой мощности – отношению объема цилиндра к выходной мощности. В среднем литровая мощность 2-тактного мотора выше, чем у 4-тактного в 1,5 раза.

Удельная мощность.

Еще один показатель, по которому 2-тактный мотор превосходит 4-тактный – это удельная мощность.

Данный показатель характеризует отношение выходной мощности к общей массе двигателя.

Проигрывая в мощностных показателях, 4-тактный двигатель лучше по показателям расхода топлива.

У него подача смеси происходит дозировано, через впускное окно, при этом выпускное – закрыто.

У 2-тактного же мотора существует момент, когда выпускное и перепускное окна оказываются открытыми, при этом поступающее топливо частично выходит через выпускное окно вместе с продуктами горения, то есть, часть топлива не участвует в процессе, а просто вылетает в атмосферу.

Читайте также:

Смазка двигателя.

У 4-тактного мотора имеется система смазки, обеспечивающей смазку всех узлов, но при этом масло циркулирует по закрытой системе, потери его незначительны и в основном из-за износа двигателя.

Смазка 2-тактного мотора производится вместе с топливом, а значит, выполнив свою функцию масло попадает в цилиндр, где и сгорает.

Надежность моторов.

По поводу надежности конструкции этих моторов, то здесь довольно интересная ситуация.

Конструктивно 2-тактный мотор проще, а значит и надежнее. Но у 4-тактного мотора есть более совершенная система смазки, которая обеспечивает больший ресурс мотору.

Вот и получается, что оба мотора надежны, но каждый по-своему. А вот по ремонтопригодности 2-тактный мотор все-таки лучше.

Та же совместная смазка вместе с топливом у 2-тактных двигателей сказывается и на экологичности этого мотора. Сгорание масла в большей степени обеспечивает загрязнение атмосферы.

Совмещение рабочих тактов у 2-тактного двигателя сказывается на шумности работы установки, она несколько выше, чем у 4-тактного агрегата.

Зато отсутствие дополнительных систем и механизмов обеспечивает более легкую и менее металлоемкую конструкцию, что сказывается на общей массе установки.

Более сложная конструкция 4-тактной установки играет и положительную роль.

У этих моторов существует возможность модернизации системы питания, применение инжекторных систем с раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндры, повышающих мощность и экономичность двигателей.

У 2-тактных моторов возможность совершенствования ограничена все той же смазкой вместе с топливом. Хотя попытки улучшить показатели этих моторов осуществляются постоянно.

Также читайте по каким причинам и на каких двигателях гнет клапана.

Итог

В целом, применение до сих пор имеют оба этих мотора и вряд ли когда-либо откажутся от использования одного из них, оскольку у каждого из них имеются свои преимущества, востребованные в тех или иных условиях.

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.

Принцип работы двухтактного и четырехтактного бензинового двигателя, конструктивные и другие отличия

Цикл работы двигателя, рабочие такты

Появившиеся очень давно двигателя внутреннего сгорания как работающие на бензине, так и дизельном топливе, и применяемые сейчас, делятся на два вида:

1. Двухтактные;
2. Четырехтактные.

Как видено из названия сводится различие принципа функционирования двигателя в количестве тактов – движений поршня, за которые он выполняет определенный цикл работ.

Для четырехтактного двигателя определено 4 такта в результате которых один поршень выполняет полный цикл – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

В каждом из этих циклов в цилиндре двигателя выполняются определенные процессы. Все они направлены на достижение одной цели – обеспечение преобразования энергии сгорания топлива во вращение коленчатого вала.

Так, при такте впуска в цилиндр подается горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха, без которого процесс горения невозможен. Причем образование и подача этой смеси у бензинового и дизельного двигателя отличаются.

Далее идет такт сжатия

, при котором поступившая смесь сжимается в объеме. Делается это для того, чтобы в меньшем объеме образовалось больше горючей смеси.

Уменьшение объема позволяет при следующем такте обеспечить более высокое КПД при сгорании топлива.

Рабочий ход

– единственный из всех тактов, при нем энергия отдается, а не забирается и для него существуют все остальные такты.

После сжатия происходит воспламенение смеси, у бензиновых двигателей – за счет искры, проскакиваемой между электродами свечи накаливания, у дизелей – за счет высокого давления, при котором смесь нагревается настолько, что воспламеняется.

При воспламенении смеси выделяется энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз, при этом выделенная от сгорания энергия передается поршнем на коленвал посредством шатуна.

Выпуск

– такт, направленный на очистку полости цилиндра от продуктов горения. После очистки цикл повторяется вновь.

Из всего вышесказанного выходит, что один цикл движения поршня в цилиндре направлен только на получение одного такта – рабочего хода, все остальные такты только помогают получить его, причем для их выполнения задействуется часть энергии, которую отдает такт рабочего хода.

Каждый такт двигателя соответствует определенному движению поршня в цилиндре.

Существуют две крайние точки положения поршня, получивших название мертвых точек.

Одна из них верхняя – выше поршень уже подняться в цилиндре не может, а вторая – нижняя, при которой он ниже не опускается.

Обеспечиваются эти точки кривошипом коленчатого вала, к которому поршень присоединен шатуном.

При движении поршня от одной точки к другой, а затем наоборот, и выполняются такты. То есть, при движении поршня от нижней точки (НМТ

) к верхней (
ВМТ
) могут выполняться два такта – сжатие и выпуск, а при движении наоборот – впуск и рабочий ход.

Имея представление о тактах, можно говорить и о типах двигателей, а их два – 2-тактный и 4-тактный.

У каждого из этих двигателей цикл производится по-разному, что влияет на их конструкцию и многие другие параметры и характеристики.

Применение в настоящее время

Четырёхтактные двигатели бывают бензиновыми и дизельными. Применяются эти двигатели на транспортных или стационарных энергоустановках. Использовать такой двигатель рекомендуется в случаях, когда есть возможность регулировать соотношение оборотов, мощности и крутящего момента.

Например, если двигатель, работает в паре с электрогенератором, то нужно выдерживать нужный диапазон оборотов. А при использование промежуточных передач, четырёхтактный двигатель можно адаптировать к нагрузкам в достаточно широких пределах. То есть использовать в автомобилях.

Вернёмся к истокам его создания. В группе изобретателя Отто работал очень талантливый инженер Готлиб Даймлер, он понял что значит четырехтактный двигатель, его перспективы развития, и предложил на базе четырёхтактного двигателя построить автомобиль. Но шеф не посчитал нужным что-то менять в двигателе, и Даймлер, увлеченный своей идеей, покинул мэтра.

И через некоторое время, вместе с другим энтузиастом Карлом Бенцом в 1889 году создали автомобиль, который приводился в движение именно бензиновым четырехтактным двигателем внутреннего сгорания изобретателя Отто.

Эта технология с успехом используется и сегодня. В случаях, когда силовая установка работает на переходных режимах или режимах со снятием частичной мощности ‒ она незаменима, так как обеспечивает стабильную устойчивость процесса.

Теперь, дорогой друг, ты в общих чертах знаешь что значит четырехтактный двигатель, где он используется. Теперь ты стал на голову выше. Но не скупись полученой информацией, поделись с друзьями. К твоим услугам кнопки социальных сетей.

Да и подписаться можно на наш блог, чтобы всегда быть в курсе интересного материала, а его всегда много и будет еще больше.

До новых встреч!

4 тактный двигатель является поршневым мотором внутреннего сгорания. В этих агрегатах рабочий процесс всех цилиндров занимает два кругооборота коленчатого вала. Два кругооборота коленчатого вала также можно охарактеризовать как четыре поршневых такта, от чего и произошло название четырехтактный двигатель.

Начиная с середины двадцатого века четырехтактный двигатель является самым распространенным видом поршневых моторов внутреннего сгорания.

Конструкция и принцип работы 2-тактного двигателя

2-тактный двигатель нашел наибольшее распространение на малой технике (бензопилы, мотокосы), мотоциклах.

Когда-то существовали даже дизельные 2-х тактные двигатели, устанавливаемые на грузовики, к примеру, МАЗ-200.

Интересно, что описанные выше такты у любого двухтактного двигателя никуда не делись, просто они были совмещены.

В итоге это позволяет сократить полный цикл всего в один оборот колен. вала.

Так, при движении поршня от НМТ

производится сразу два такта – выпуск и сжатие, а при движении от ВМТ – впуск и рабочий ход.

Достигнуть этого всего возможно при использовании окон в цилиндрах, через которые производится засасывание и перекачивание топливной смеси, а также отвод продуктов горения.

Открытие и закрытие этих окон обеспечивается самим поршнем. Чтобы соблюдалась правильность работы механизма, окна располагаются на разных уровнях в стенках цилиндра.

Чтобы было более понятно, возьмем двигатель мотоцикла «ИЖ Планета 5».

Данный мотоцикл укомплектован одноцилиндровым двухтактным мотором.

Цилиндр располагается поверх корпуса двигателя, охлаждение его воздушное, поэтому у него по окружности располагаются ребра охлаждения.

С одной стороны, к цилиндру прикреплен патрубок, идущий от карбюратора, по нему в цилиндр поступает горючая смесь.

Напротив, этого патрубка устанавливается труба отвода отработанных газов.

Вверху цилиндр прикрывает головка, в которой размещена свеча накаливания.

Внутри цилиндра располагается поршень, связанный с кривошипом коленчатого вала через шатун. Далее уже он связан со сцеплением и трансмиссией, но это пока неважно.

Для подачи топлива в надпоршневое пространство в двухтактном двигателе задействовано и подпоршневое пространство.

При движении поршня вверх в подпоршневом пространстве создается разряжение, в которое засасывается топливовоздушная смесь через впускное окно.

Подача же из подпоршневого пространства в надпоршневое производится от избыточного давления, которое возникает при движении поршня вниз.

Подача топлива производится через перепускное окно. Выпуск продуктов горения проходит через выпускное окно.

Теперь как все это работает.

Начнем с движения поршня к ВМТ. Находясь в НМТ, поршень обеспечивает открытие перепускного и выпускного окон. Избыточное давление в подпоршневом пространстве выталкивает горючую смесь в надпоршневое пространство.

Двигаясь вверх, поршень перекрывает открытые окна, в результате чего камера сгорания становится герметичной.

Доходя до ВМТ, поршень сжимает смесь далее подается искра от свечи накаливания, которая установлена в головке цилиндра.

В это время, поршень двигаясь вверх, открывает впускное окно, через которое смесь поступает в подпоршневое пространство. То есть получается, что в одном такте – движении поршня от НМТ к ВМТ происходит два действия: вначале впуск топлива, затем – сжатие.

После воспламенения топлива, выделенная при этом энергия толкает поршень вниз.

Двигаясь вниз он от ВМТ, поршень открывает сначала выпускное окно. При сгорании объем продуктов горения значительно увеличивается, поэтому они сразу начинают вырываться через это окно.

Получается, что при движении поршня вниз вначале выполняется рабочий ход, а после открытия выпускного окна – еще и такт выпуска.

Дальше при движении поршня вниз, он открывает перепускное окно и топливо начинает поступать в надпоршневое пространство – цикл начинает повторяться, при этом на выполнение всего цикла понадобилось только движение поршня сначала вверх, а затем вниз, что соответствует одному обороту колен. вала.

Выпуск — четырёхтактный двигатель

После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.

Для ещё большей наглядности посмотри видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 — 70%.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, — смеси бензина и масла в определённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

Принцип работы 4-тактного двигателя

Теперь о принципе работы 4-тактных двигателей. Опять же возьмем одноцилиндровый двигатель мотоцикла, но на этот раз «Honda CB 125E».

У этого мотора тоже цилиндр расположен над картером и имеет воздушное охлаждение.

Внутри цилиндра установлен поршень, связанный с коленвалом посредством шатуна. Сверху цилиндр закрыт головкой.

Конструктивной особенностью этого двигателя является наличие механизма, который обеспечивает подачу смеси и отвод продуктов горения – газораспределительный механизм.

Установлен у этого мотора он в головке блока. Суть работы этого механизма – своевременное открытие впускного и выпускного окон, которые закрыты клапанами.

Работает все по такому принципу. Вначале – такт впуска. Чтобы обеспечить этот такт, поршень должен двигаться от ВМТ вниз. При этом клапан открывает впускное окно, через которое разрежением засасывается топливо в цилиндр.

После достижения НМТ впускное окно клапаном закрывается, поршень в это время начинает двигаться вверх, начинается такт сжатия.

При этом такте оба окна закрыты, цилиндр полностью герметичен, а поршень при движении вверх сжимает горючую смесь, поступившую ранее.

При подходе поршня к ВМТ, когда смесь по максимуму сжата, производится ее воспламенение от искры свечи.

Избыточное давление при сгорании заставляет двигаться поршню вниз – происходит рабочий ход, при котором окна тоже остаются закрытыми.

После достижения НМТ, поршень начинает движение вверх, в этот момент клапан открывает выпускное окно и поршень выталкивает через него продукты горения.

В результате получается, что для выполнения тактов впуска и сжатия нужен один оборот колен. вала, а для рабочего хода и выпуска – еще один оборот.

Это были принципы работ 2-тактного и 4-тактного двигателей на примере мотоциклов.

Эти принципы используются на всех двигателях внутреннего сгорания – от моторчика авиамодели до мощного 12-цилиндрового мотора танка.

Из чего состоит двигатель

Чтобы понять принцип работы, познакомимся с основными составляющими движка:

• блок цилиндров;
• кривошипно-шатунный механизм (включает коленвал, поршни, шатуны) ‒ он необходим для преобразования поступательно-возвратных движений поршня во вращательное движение коленвала;
• головка блока вместе с газораспределительным механизмом, который открывает впускные и выпускные клапаны, для того чтобы поступала рабочая смесь и выходили отработавшие газы. ГРМ может включать один или более распредвалов, которые состоят из кулачков для толкания клапанов, самих клапанов и клапанных пружин. Для стабильной работы четырехтактного движка существует ряд вспомогательных систем:
• система зажигания ‒ для поджига горючей смеси в цилиндрах;
• впускная система ‒ для подачи воздуха и рабочей смеси в цилиндр;
• топливная система ‒ для непрерывной подачи топлива, получения смеси воздуха и горючего;
• система смазки – для смазки трущихся деталей, а также одновременного удаления продуктов износа;
• выхлопная система – для удаления отработанных газов из цилиндров, снижения токсичности выхлопа;
• система охлаждения – для поддержки оптимальной температуры движка.

Конструктивные особенности

Помимо различий в принципе работы у этих моторов еще и существуют конструктивные особенности.

2-тактный двигатель конструктивно проще. Механизм газораспределения – это дополнительное оснащение мотора, которое усложняет конструкцию.

У 2-тактного мотора этот механизм отсутствует и его роль выполняет поршень, открывая и закрывая те или иные окна.

Помимо этого, данный двигатель не нуждается в системе смазки. Обусловлено это тем, что в процессе работы задействовано и подпоршневое пространство, где располагается колен. вал.

Но поскольку кривошипно-шатунный механизм требует смазки, то у этого двигателя она производится вместе с топливом, то есть моторное масло добавляет в топливо, и при поступлении топлива в это пространство, имеющееся масло смазывает механизм.

У 4-тактных двигателей конструкция включает и механизм газораспределения, и отдельную систему смазки.

Это значительно усложняет конструкцию, однако эти двигателя являются более приоритетными, чем двухтактные из-за ряда эксплуатационных недостатков последних.

4-тактный двигатель: описание преимуществ

Четырехтактный силовой агрегат обладает несомненными преимуществами:

• экономичным расходом топлива;
• надежностью конструкции;
• легкостью в обслуживании;
• устойчивой работой;
• высокой длительностью ресурса;
• отсутствием повышенных шумовых эффектов.

К одному из основных достоинств устройства четырехтактного силового агрегата относится оригинальное расположение коленчатого вала в ванне, содержащей машинное масло для 4-тактных двигателей. В то время как в двухтактных моторах смазывание трущихся поверхностей происходит за счет смешивания специального машинного масла с топливом.

Благодаря улучшенной конструкции 4-тактный двигатель имеет небольшое количество нагара в поршнях и в глушителе, что дает возможность существенно уменьшить вредность выхлопных газов.

Эксплуатационные показатели

Теперь об эксплуатационных показателях.

Литровая мощность.

Во многом 2-тактные двигатели по этим показателям лучше. Сказывается затраченная и полученная энергия на осуществление одного рабочего цикла.

У 2-тактного двигателя каждый оборот – это один полный цикл, что обеспечивает больший показатель литровой мощности – отношению объема цилиндра к выходной мощности. В среднем литровая мощность 2-тактного мотора выше, чем у 4-тактного в 1,5 раза.

Удельная мощность.

Еще один показатель, по которому 2-тактный мотор превосходит 4-тактный – это удельная мощность.

Данный показатель характеризует отношение выходной мощности к общей массе двигателя.

Проигрывая в мощностных показателях, 4-тактный двигатель лучше по показателям расхода топлива.

У него подача смеси происходит дозировано, через впускное окно, при этом выпускное – закрыто.

У 2-тактного же мотора существует момент, когда выпускное и перепускное окна оказываются открытыми, при этом поступающее топливо частично выходит через выпускное окно вместе с продуктами горения, то есть, часть топлива не участвует в процессе, а просто вылетает в атмосферу.

Особенности работы системы смазки четырехтактного мотора

В конструкцию четырехтактного силового агрегата включен масляный картер с поддоном, в котором постоянно находится смазочная жидкость на определенном уровне. При помощи масляного насоса моторная смазка поступает в систему и распределяется по внутренним поверхностям стенок цилиндров.

Тонкая масляная пленка существенно уменьшает силу трения контактирующих подвижных элементов. Кольца маслосъемные тщательно отводят моторное масло от камеры сгорания.

Благодаря меньшим нагрузкам, испытываемым 4-тактным двигателем, обеспечивается систематическое поступление смазочного материала в требуемых объемах на трущиеся поверхности рабочих деталей и узлов. За счет этого ресурс двигателя существенно увеличивается. Полную замену машинного масла следует производить один раз в сезон.

Чтобы предотвратить возможные утечки моторного масла из ДВС во время эксплуатации силового агрегата, необходимо регулярно замерять количество смазочной жидкости в картере при помощи специального маслозамерного щупа.

На современных моделях автомобилей производители устанавливают специальные контрольные датчики, при помощи которых производятся проверка уровня машинной смазки и незамедлительное информирование водителя о потребности полной замены смазочного материала.

4 тактный двигатель: принцип работы

История четырехтактного двигателя

Началом истории самого популярного ДВС считаются 70-е годы 19 века, тогда первую рабочую модель такого мотора представил немецкий инженер и предприниматель Николаус Отто. Его работы были основаны на трудах предшественников, пытавшихся найти альтернативу паровой машине.

В начале 19 века французский изобретатель Филипп Лебон создал агрегат, в котором благодаря его же открытиям, горючая смесь загоралась в цилиндре двигателя, а не в топке. В середине века в Бельгии был создан двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который затем усовершенствовал Отто. Его четырехтактный движок обладал более высоким КПД, был экономичней и не превосходил предшественника по размерам.

Отто не оценил перспектив своего изобретения, и не прислушался к своему сотруднику – Готлибу Даймлеру, который предложил создать на основе четырехтактного двигателя автомобиль. Даймлер ушел из команды Отто и через несколько лет такой автомобиль все-таки создал. Попутно добавил в него несколько своих идей. Например – вставил в цилиндры трубки накаливания. Во второй половине 19 века был изобретен карбюратор, а конце века к нему добавили форсунку.

С тех пор кардинально четырехтактный ДВС переделывать не пришлось. Основная сфера современных изобретений – газораспределительная система, конструктивные модификации – OHV, SV или OHC (аббревиатуры означают расположение клапанов и распредвала), а также варианты системы смазки («сухой» картер).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Что такое объем двигателя автомобиля Одной из важнейших характеристик любого бензинового или дизельного двигателя является его рабочий объем. С момента появления первых ДВС эта характеристика мотора выступает первостепенным показателем, по
1. Двигатель внутреннего сгорания: 5-тактный роторный двигатель с вращающимися запорными элементами, раздельными секциями сжатия и расширения рабочего тела и обособленными камерами сгорания неизменного объема, содержащий имеющий возможность вращаться цилиндрический ротор, оснащенный лопастями, который размещен в полом корпусе, оснащенном окнами для газообмена, имеющий по окружности внутренней поверхности корпуса симметрично размещенные цилиндрические полые гнезда, числом, равные числу лопастей ротора, где установлены могущие вращаться запорные барабаны, в котором объемное взаиморасположение наружной цилиндрической поверхности ротора и кольцевой внутренней поверхности корпуса, а так же поверхностей лопастей ротора и запорных барабанов, образует рабочие камеры — сегменты «расширения» и сегменты «выпуска», могущие изменять свой объем, и имеющий через шестеренчатые передачи привод от главного вала на валы других вращающихся технологических элементов, отличающийся тем, что в корпусе двигателя устроены отдельные секции сжатия с размещенными в них имеющими возможность вращаться лопастными роторами, и число этих секций сжатия равно числу лопастей главного рабочего ротора и числу запорных барабанов; как и на корпусе двигателя устроены полые камеры сгорания неизменного объема, числом, в два раза превышающим число запорных барабанов, при этом объемы секций сжатия, камер сгорания и объемы дуговых секторов главной роторной секции двигателя взаимно расположены так, что имеют возможность сообщаться между собой через предельно короткие газоходы с окнами перепуска, которые имеют возможность периодически отпираться и запираться, за счет действия имеющих возможность вращаться цилиндрических золотниковых клапанов, в режиме который обеспечивает последовательное осуществление полного цикла технологических тактов двигателя внутреннего сгорания; при этом взаимное размещение окон перепуска рабочих агентов, режим их «отпирания-запирания» имеющими возможность вращаться цилиндрическими золотниковыми клапанами, как и взаимосвязанное соответствие угловых положений имеющих возможность вращаться лопастей главного рабочего ротора, лопастей роторов секций сжатия и проемов запорных барабанов, как и настройка моментов искры свечей зажигания, устроены так, чтобы поджигание и полное сгорание сжатой рабочей смеси в камерах сгорания имели возможность происходить в запертом и неизменном объеме этих камер при всех закрытых окнах перепуска рабочего тела, а режим работы каждой группы из двух камер сгорания для каждого сектора расширения главной роторной секции настроен так, что из двух соседних камер, имеющих возможность выбрасывать рабочие газы в один и тот же сегмент расширения главной роторной секции, каждый очередной такт «расширения» имеет возможность выбрасывать газы в сектор расширения только одна из них, и такой режим последовательного чередования между собой камер сгорания в тактах соединения с сегментом расширения главной роторной секции может осуществляться в поступательной последовательности.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что главный рабочий ротор и каждый из роторов секций сжатия имеют общие запорные барабаны; при этом роторы и запорные барабаны, плотно соприкасающиеся между собой цилиндрическими боковыми поверхностями, имеют возможность вращаться согласовано с такими угловыми скоростями, что их цилиндрические поверхности вращаются в противоположных направлениях с одинаковой линейной скоростью, то есть контактируют поверхностями в режиме обкатывания без проскальзывания и трения относительно друг друга, при этом запорные барабаны по диаметру имеют размер по отношению к диаметру цилиндрической поверхности главного ротора — во столько раз меньший, во сколько раз количество пропускных проемов в барабане меньше количества лопастей на главном роторе (к примеру: в 2 или в 3 раза), а размер диаметра цилиндрической части роторов секций сжатия равен диаметру запорных барабанов, и число лопастей роторов секций сжатия равно числу пропускных проемов в запорном барабане.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что количество запорных барабанов равно количеству лопастей на главном роторе и при имеющейся возможности лопастям главного ротора проходить в пропускных проемах запорных барабанов их поверхности не соприкасаются между собой, но проходят без соприкосновения на минимально возможном расстоянии между их ближайшими поверхностями без трения.

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя. Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой. Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Новые технологии по старому принципу

С того самого момента, как изобрели четырехтактный двигатель, он постоянно совершенствовался.

Устройство и принцип работы четырёхтактного двигателя и двухтактного двигателя с

Устройство и принцип работы четырёхтактного двигателя и двухтактного двигателя

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов. Поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Пoршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Порядок работы

Что такое двигатель tsi

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя происходит за четыре такта, каждый из которых составляет один ход поршня между мертвыми точками, при этом двигатель проходит следующие фазы:

• Впуск
  . Длится от 0 до 180° поворота кривошипа. При впуске поршень движется вниз от верхней мертвой точки, открыт впускной клапан. В цилиндре образуется разрежение, за счёт которого в него засасывается свежий заряд. При наличии нагнетателя смесь нагнетается в цилиндр под давлением.
• Такт сжатия
  . 180—360° поворота кривошипа. Поршень движется к ВМТ, при этом заряд сжимается поршнем до давления степени сжатия. За счёт сжатия достигается бо́льшая удельная мощность, чем могла бы быть у двигателя, работающего при атмосферном давлении (такого как двигатель Ленуара), за счёт того, что в небольшом объёме заключен весь заряд рабочей смеси. Кроме того, повышение степени сжатия позволяет увеличить КПД двигателя. В двигателях Отто любой конструкции сжимается горючая смесь, в дизелях — чистый воздух.

В конце такта сжатия происходит зажигание заряда в двигателях Отто или начало впрыска топлива в двигателях Дизеля.

• Рабочий ход
  360—540° кривошипа — движение поршня в сторону нижней мёртвой точки под давлением горячих газов, передаваемого поршнем через шатун коленчатому валу. В двигателе Отто при этом происходит процесс изохорного расширения, в дизеле за счёт продолжающегося горения рабочей смеси подвод теплоты продолжается столько, сколько длится впрыск порции топлива. Поэтому сгорание в дизеле обеспечивает процесс, близкий к адиабатному, расширение происходит при одинаковом давлении.
• Выпуск
  . 540—720° поворота кривошипа — очистка цилиндра от отработавшей смеси. Выпускной клапан открыт, поршень движется в сторону верхней мёртвой точки, вытесняя выхлопные газы.

В реальных двигателях фазы газораспределения подбираются таким образом, чтобы учитывалась инерция газовых потоков и геометрия трактов впуска и выпуска. Как правило, начало впуска опережает ВМТ от 15 до 25°, конец впуска отстает примерно на столько же от НМТ, так как инерция потока газов обеспечивает лучшее заполнение цилиндра. Выхлопной клапан опережает НМТ рабочего хода на 40 — 60°, при этом давление сгоревших газов к НМТ падает и противодавление на поршень при выхлопе оказывается ниже, что повышает КПД. Закрытие выхлопного клапана также относится за ВМТ впуска для более полного удаления выхлопных газов.

Так как процесс горения и распространение фронта пламени в двигателях Отто требуют определенного времени, зависящего от режима работы двигателя, а максимальное давление из соображений геометрии кривошипно-шатунного механизма желательно иметь от 40 до 45° от ВМТ начала рабочего хода, зажигание осуществляется с опережением — от 2 — 8° на холостом ходу до 25 — 30° на режимах полной нагрузки.

Рабочий процесс дизельного двигателя отличается от описанного выше тем, что заряд в камере сгорания — чистый воздух, нагретый от сжатия до температуры воспламенения. За некоторое время до ВМТ, называемое временем инициации

, в камеру сгорания начинает впрыскиваться жидкое топливо, распыленное до капель, каждая из которых подвергается
инициации
, то есть нагревается, испаряясь с поверхности, при испарении вокруг каждой из капель образуется и воспламеняется в горячем воздухе горючая смесь. Время инициации для каждого дизеля стабильно, зависит от особенностей конструкции и изменяется только с его изнашиванием, поэтому, в отличие от момента зажигания, момент впрыска в дизеле задается раз и навсегда при его конструировании и изготовлении. Так как смесь во всем объёме камеры сгорания в дизеле не образуется, а факел распыла форсунки занимает небольшой объём камеры, количество воздуха на каждый объём впрыснутого топлива должно быть избыточным, в противном случае процесс горения протекает не до конца, а выхлопные газы содержат большое количество недогоревшего углерода в виде сажи. Само горение длится столько времени, сколько длится впрыскивание данной конкретной порции топлива — от нескольких градусов после ВМТ на холостом ходу до 45-50° на режимах полной мощности. В мощных дизелях цилиндр может снабжаться несколькими форсунками.

Сжатие — четырёхтактный двигатель

Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.

Четырехтактные и двухтактные двигатели индикаторные диаграммы

Главное меню

Судовые двигатели

Рабочий цикл двухтактного двигателя осуществляется за два такта (за один оборот коленчатого вала). Процессы выпуска и наполнения ци­линдра воздухом происходят только на части хода поршня (130—150° пово­рота коленчатого вала), а потому они значительно отличаются от таких же процессов в четырехтактных двигателях.
Процессы очистки цилиндра (выпу­ска) и продувки (наполнения) весьма сложны и зависят и от типа двигателя, и от самого устройства органов продувки и выпуска. В судовых двухтактных дизелях нашли применение различные устройства органов продувки и вы­пуска, т. е. различные системы продувок.

На рис. 8 изображена схема устройства двухтактного дизеля тронкового типа с прямоточно-клапанной продувкой.

В нижней части боковой поверхности рабочего цилиндра расположены продувочные окна, а в крышке цилиндра — выпускные клапаны. Продувоч­ный воздух нагнетается в цилиндр продувочным насосом (в рассматриваемой схеме — продувочный насос роторного типа, или объемный насос). Он рас­положен сбоку и приводится в действие от распределительного вала. Вы­пускные клапаны приводятся в действие от распределительного вала, число оборотов которого равно числу оборотов коленчатого вала.

Индикаторная диаграмма данного двигателя показана на рис. 9.

Первый такт — сжатие воздуха в цилиндре начинается с момента пере­крытия поршнем продувочных окон (точка 7, рис. 8 и 9). Выпускные кла­паны закрыты. Давление воздуха в конце сжатия (точка 2) достигает 35— 50 кГ/см 2 и температура 700—750° С.

Второй такт включает горение топлива, расширение продуктов сго­рания, выпуск и продувку. Процесс подачи топлива в цилиндр и его сго­рание заканчиваются так же, как и в четырехтактном дизеле, и осуще­ствляются в период расширения (точка 3). Начало подачи топлива — точка 2′ (рис. 9), а точка 2 — конец сжатия.

При дальнейшем движении поршня от ВМТ к НМТ происходит расши­рение продуктов сгорания и в момент открытия выпускных клапанов (точка 4), которые открываются раньше открытия кромкой поршня продувоч­ных окон, начинается выпуск.

Открытие выпускных клапанов раньше открытия продувочных окон необходимо для снижения давления в цилиндре до давления продувочного воздуха к моменту открытия продувочных окон.

Следовательно, с момента начала открытия порш­нем продувочных окон (точка 5) до полного их открытия (точка 6) и вновь до момента закры­тия окон (точка 1, при обратном движении поршня от НМТ к ВМТ) происходит процесс продувки цилиндра.

Продувочный воздух, заполняя цилиндр, поднимается вверх, вытесняя отработавшие газы из цилиндра через клапаны в выпускной тракт.

Таким образом происходит одновременная очи­стка цилиндра от отработавших газов и на­полнение цилиндра свежим зарядом воз­духа.

Закрытие выпускных клапанов (конец вы­пуска) производится несколько позже закрытия поршнем продувочных окон (точка 6), что спо­собствует лучшей очистке верхней части цилин­дра от отработавших газов.

После закрытия выпускных клапанов рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На рис. 10 приведена развернутая индикаторная диаграмма рассма­триваемого двухтактного дизеля, а на рис. 11—его круговая диаграмма рас­пределения. Обозначения фаз распределения такие же, как и на рис. 9.

Как видно на индикаторной диаграмме, давление в цилиндре всегда выше атмосферного. Величина минимального давления в цилиндре зависит от величины давления продувочного воздуха. Давление продувочного воз­духа составляет 1,2—1,5 ата и при работе двигателя с наддувом повы­шается до 2,5 ата.

На круговой диаграмме (см. рис. 11) углы обозначают следующие фазы распределения.

Источник

Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) — четырёхтактный двигатель

Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скороть горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл (рис. 2, а) совершается за два оборота коленчатого вала. Цикл состоит из пяти процессов: впуска, сжатия, горения, расширения и выпуска. Эти пять рабочих процессов происходят за четыре хода поршня и составляют четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Рабочий ход состоит из двух рабочих процессов — горения и расширения. Остальные такты состоят каждый из одного рабочего процесса.

Впуск — это процесс заполнения цилиндра двигателя свежим зарядом (горючей смесью). Поршень движется от в. м. т. к н. м. т. Объем над поршнем увеличивается. В цилиндре создается разрежение, и через открытый впускной клапан цилиндр заполняется горючей смесью, которая внутри цилиндра смешивается с продуктами сгорания, оставшимися от предыдущего цикла. Так образуется рабочая смесь.

Когда коленчатый вал повернется на 180°, цилиндр заполнится рабочей смесью, впускной клапан закроется и впуск закончится. В конце впуска давление в цилиндре двигателя меньше атмосферного (0,70 — 0,85 кг/см

2). Это объясняется наличием сопротивлений, которые встречают на своем пути воздух при прохождении через воздушный фильтр и горючая смесь при прохождении через карбюратор, трубопроводы и клапаны.

При создании двигателей стремятся повысить давление рабочей смеси в конце впуска, так как, чем выше давление, тем больше вес свежего заряда, тем лучше наполнение цилиндра, тем больше развиваемая двигателем мощность. Соприкасаясь с нагретыми частями двигателя и продуктами сгорания, горючая смесь нагревается, и в конце впуска температура ее достигает 70 — 130° С. Это обеспечивает хорошее испарение бензина. Но чем выше температура рабочей смеси, тем меньше ее удельный вес. Поэтому температуру рабочей смеси нельзя чрезмерно повышать во избежание уменьшения мощности двигателя. Кроме того, повышение температуры рабочей смеси при впуске может вызвать ее самовоспламенение во время такта сжатия.

Сжатие — процесс уменьшения объема рабочей смеси в цилиндре, в результате которого быстрее и полнее сгорает рабочая смесь, повышается экономичность и мощность двигателя. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т. при закрытых клапанах и сжимает рабочую смесь.

К концу сжатия давление в цилиндре возрастает до 7 — 12 кг/см

2, а температура — до 350 — 400° С. Повышение температуры и давления определяется степенью сжатия. Степень сжатия — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Чем выше степень сжатия, тем выше давление и температура в конце сжатия.

Рис. 2. Рабочий цикл: а — четырехтактного двигателя; б — двухтактного двигателя

Но величина степени сжатия ограничивается свойствами применяемого в двигателе горючего, его антидетонационными качествами. Чем выше октановое число бензина, тем выше допускаемая степень сжатия. Современные двигатели имеют степень сжатия 6 — 7,5, и только двигатели легковых автомобилей высокого класса, работающие на специальных бензинах, имеют более высокую степень сжатия. Несоответствие степени сжатия антидетонационным качествам бензина приводит к возникновению детонации.

Некоторого повышения допустимой величины степени сжатия при том же октановом числе бензина добиваются увеличением числа оборотов коленчатого вала, выбором рациональной формы камеры сгорания и уменьшением рабочего объема цилиндров двигателя.

Горение — превращение химической энергии горючего в тепловую. Сгорание рабочей смеси в карбюраторном двигателе происходит взрьтоподобно, фронт пламени распространяется со скоростью 20 — 40 м/сек

. Такая скорость сгорания обеспечивает резкое повышение давления и температуры газов в цилиндре двигателя: давление возрастает до 25 — 40
кг/см
2, а температура — до 2200- 2500° С. В карбюраторном двигателе смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами искровой зажигательной свечи.

Расширение — процесс увеличения объема продуктов сгорания в цилиндре двигателя. При этом тепловая энергия, выделившаяся при сгорании рабочей смеси, превращается в механическую работу.

При расширении поршень движется от в. м. т. к н. м. т., объем над поршнем возрастает, температура и давление газов падают. В конце расширения давление равно 3 — 5 кг/см

2, а температура — 1200 — 1500° С.

Выпуск — процесс удаления продуктов сгорания (отработавших газов) из цилиндра двигателя. Поршень движется от н. м. т. к в. м. т., выпускной клапан открыт, и газы с большой скоростью выталкиваются из цилиндра. Давление в конце выпуска равно 1,1 — 1,2 кг/см

2, а температура — 700 — 800° С. Избыточное давление отработавших газов объясняется сопротивлением, которое оказывают им выпускной клапан, трубопроводы и глушитель шума выпуска. Абсолютно полная очистка цилиндра невозможна, в нем всегда остается некоторое количество продуктов сгорания (в объеме камеры сгорания), смешивающихся с горючей смесью в процессе впуска.

Полезная механическая работа совершается двигателем только в течение одного такта — рабочего хода. Остальные три такта — выпуск, впуск и сжатие — называются подготовительными и совершаются за счет кинетической энергии маховика, вращающегося по инерции в промежутках между рабочими ходами. Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других цилиндрах.

Выпуск — четырёхтактный двигатель

После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.

Для ещё большей наглядности посмотри видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 — 70%.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, — смеси бензина и масла в определённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

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.

Источник

Такт сжатия — двухтактный двигатель

Пoршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру двухтактного двигателя.

Второй такт — сжатие.

Как работает двигатель?

Как устроен простейший двигатель?

Устройство двигателя для детей

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.

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 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 тип двигателя, который широко используется во многих автомобилях. 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.

Процесс происходит, когда поршень получает мощность расширения, поршень движется к НМТ. Когда поршень достигает НМТ, поршень движется прямо вверх благодаря механизму коленчатого вала. При перемещении поршня в эту ВМТ выпускной клапан открывается. Так что поршень непосредственно выталкивает остаточный газ сгорания, чтобы выйти через трубу выпускного коллектора.

Затем, когда поршень достигнет ВМТ, выпускной клапан закроется и вернется на ступень всасывания, чтобы продолжить следующий цикл двигателя.

Пожалуй, хватит на данный момент, надеюсь, вы понимаете это обсуждение, надеюсь, это полезно для всех вас.

Как работает четырехтактный двигатель? и с [Цикл двигателя, схема и работа]

Как работает 4-тактный двигатель

Введение

Как работает 4-тактный двигатель: — Четырехтактный двигатель относится к двигателю внутреннего сгорания, все четыре отдельных хода поршня, которые включают впуск, сжатие, мощность и выпуск, чтобы завершить весь рабочий цикл. Поршень имеет два полных прохода в цилиндре, которые используются для завершения одного рабочего цикла. Цикл требовал как минимум два оборота, что составляет угол около 720 градусов в коленчатом валу. Четырехтактный двигатель является одним из наиболее распространенных типов малых двигателей, который выполняет пять тактов в одном рабочем цикле, который включает в себя такты впуска, сжатия, зажигания, мощности и выпуска.

1. Такт впуска: (4-тактный двигатель)

Впуск требуется всякий раз, когда в камере сгорания требуется воздушно-топливная смесь. Это событие происходит, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ, а впускной клапан остается открытым. При движении поршня к НМТ давление в цилиндре уменьшается. Атмосферное давление подает топливно-воздушную смесь в открытый впускной клапан, находящийся внутри цилиндра, чтобы заполнить область низкого давления, создаваемую постоянным движением поршня.

После НМТ цилиндр продолжает немного заполняться, потому что топливовоздушная смесь течет непрерывно за счет собственной инерции, а поршень начинает менять свое направление. Впускной клапан остается открытым под углом в несколько градусов к повороту коленчатого вала после завершения НМТ, что также зависит от конструкции двигателя. После этого впускной клапан закрывается, и воздушно-топливная смесь полностью уплотняется внутри цилиндра.

2. Такт сжатия: (4-тактный двигатель)

Такт сжатия требуется всякий раз, когда топливно-воздушная смесь находится внутри самого цилиндра. Камера сгорания настроена на герметичность для формирования более высокого заряда. Под зарядом здесь понимается объем сжатой воздушно-топливной смеси, которая удерживается внутри камеры сгорания и находится в состоянии готовности к воспламенению.

Процесс сжатия воздушно-топливной смеси помогает высвобождать больше энергии при воспламенении заряда. Как впускной, так и выпускной клапаны должны быть закрыты, чтобы убедиться, что цилиндр герметичен, что должно обеспечивать только высокую степень сжатия. Это процесс, при котором происходит либо уменьшение, либо сжатие заряда от увеличенного объема к уменьшенному внутри камеры сгорания. Маховик помогает поддерживать необходимый импульс для того, чтобы сжимать заряд. Если обнаруживается, что поршень двигателя сжимает заряд, то поршень увеличивает сжимающую силу, которая отвечает за выделение тепла.

Как работает 4-тактный двигатель

Также происходит увеличение испарения топлива в виде мелких капель, которые испаряются быстрее по сравнению с выделяемым теплом. Капли увеличивают площадь поверхности открытого пламени воспламенения и помогают полностью сжечь заряд внутри камеры сгорания. Только бензин воспламеняется в виде пара. Если площадь поверхности капли бензина увеличивается, то может быть больше выделения пара вместо того, чтобы оставаться в жидком состоянии.

Следует отметить, что по мере сжатия заряженных молекул пара, в процессе горения будет получаться все больше и больше энергии. Энергия, необходимая для сжатия заряда, значительно меньше силы, приобретаемой или производимой в процессе горения. Коэффициент сжатия двигателя — это объем камеры сгорания в поршне в НМТ к объему камеры сгорания в поршне в ВМТ.

Эта область сочетается с дизайном и стилем камеры сгорания, которая отвечает за определение степени сжатия. Топливная экономичность двигателя зависит от более высокой степени сжатия. Более высокая степень сжатия обычно обеспечивает увеличение давления сгорания или силы, действующей на поршень. В то время как более высокая степень сжатия увеличивает эффект оператора, необходимый для запуска двигателя.

3. Рабочий ход: (4-тактный двигатель)

Рабочий ход относится к рабочему такту двигателя, при котором горячие силы газов расширяют головку поршня от головки цилиндра. Усилие поршня и его движение передается через шатун, чтобы передать крутящий момент на коленчатый вал, который применяется для инициирования вращательного движения в коленчатом валу. Создаваемый крутящий момент определяется величиной давления, рассчитанного на поршень, его размером и ходом двигателя. Оба клапана остаются закрытыми во время рабочего такта.

4. Такт выпуска: (4-тактный двигатель)

Такт выпуска может относиться к тому случаю, когда отработавшие газы выбрасываются из камеры сгорания и выбрасываются непосредственно в атмосферу. Таким образом, это последний ход, который происходит, когда выпускной клапан остается открытым, а впускной клапан остается закрытым. Движение поршня удаляет выхлопные газы в атмосферу.

Как только поршень достигает НМТ во время рабочего такта, сгорание завершается и цилиндр заполняется выхлопными газами. Затем открывается выпускной клапан, и инерция маховика толкает поршень и движущиеся части обратно в ВМТ, что выталкивает выхлопные газы из выпускного клапана, который остается открытым.

Событие воспламенения

Событие воспламенения также называется событием возгорания, которое происходит, когда заряд воспламеняется и быстро окисляется с помощью химической реакции, направленной на выделение тепловой энергии. Горение относится к быстрой окислительной реакции, которая химически соединяется с топливом в присутствии кислорода в атмосфере и, в свою очередь, высвобождает энергию в виде тепла.

Событие горения включает конечное время, необходимое для распространения пламени в камере сгорания. Искра инициируется с помощью свечи зажигания на 20° перед вращением коленчатого вала.

Источник изображения: — 123rf

Четырехтактные двигатели — детали, работа, применение

Четырехтактные двигатели описаны вместе с их различными частями, принципами работы, преимуществами, недостатками и т. д. понимание. Для визуализации этого двигателя сделано множество изображений, диаграмм.

Давайте познакомимся с четырехтактным двигателем!

Что такое четырехтактные двигатели?

Основные сведения о четырехтактных двигателях

Четырехтактные двигатели являются частью двигателя внутреннего сгорания. Четырехтактный двигатель является одним из наиболее используемых типов двигателей внутреннего сгорания. Название четырехтактный происходит от его рабочего механизма.

• В этом цикле поршень совершает четыре полных отдельных хода. Если вы не знаете о ходах, ход означает, что поршень движется вместе с цилиндром.
• Эти 4-тактные двигатели используются практически во всех коммерческих транспортных средствах. Как правило, бензиновые четырехтактные двигатели более популярны во многих автомобилях, грузовиках и т. д.  
• Рабочий процесс требует двух оборотов (720°) коленчатого вала. Таким образом, четырехтактный цикл завершает 180° за один ход, завершая 4 такта за 720°.

Четыре 4-тактных двигателя

Принцип четырехтактных двигателей

Четырехтактные двигатели имеют четыре такта, а именно такты впуска, сжатия, рабочего хода и такта выпуска.

• Все 4 такта имеют разную работу и обязанности.
• Чтобы внести свой вклад в эту операцию, задействовано множество деталей двигателя.
• Будет легко понять работу 4-х тактных двигателей после знакомства с деталями, участвующими в работе.

Итак, давайте узнаем больше о деталях 4-тактного двигателя и их работе. Эти детали такие же, как и для любых двигателей с небольшими изменениями.

Components of 4 stroke engines

The four-stroke engine has the following parts,

• Engine Block
• Piston
• Connecting rods
• Crankshaft
• Cylinder head
• Valves
• Camshaft
• Lifters
• Timing цепь/ремень/шестерни
• Клапанный механизм

Детали четырех 4-тактных двигателей

Блок двигателя

Это центр, или можно назвать его основой двигателя. Блок двигателя удерживает другие части двигателя. Вы можете понять это как большой блок, содержащий внутри различные маленькие блоки.

• Этот блок удерживает детали двигателя, такие как цилиндры, коленчатые валы, поршни, шатуны.
• Блок имеет большие круглые отверстия, известные как цилиндры.
• В этих отверстиях поршни скользят вверх и вниз для четырехтактных операций.
• В конструкции блока цилиндров имеются каналы для охлаждающей жидкости, масляные каналы и трещина картера.

Блоки цилиндров изготовлены из чугуна или алюминиевого сплава. Алюминиевые блоки легче, имеют лучшую теплопередачу, а железные блоки имеют такие преимущества, как долговечность и зазоры.

XPH — ваш дом для запасных частей BMW, Audi, Ford Mustang, VW, Porsche и Nissan GTR.

Поршень

Подобный поршню мы уже обсуждали, он отвечает за такты и работу 4-тактных двигателей.

• Поршень скользит вверх и вниз от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, совершая 720 градусов хода за один полный ход.
• Поршень имеет соединение с трещиной валов через шатуны.
• Поршень используется почти во всех типах двигателей и является очень важной частью всех двигателей.
• Поршень имеет поршневые кольца, которые герметизируют камеру сгорания таким образом, что потери газов в картер минимальны.

Поршень четырехтактного двигателя

Также улучшает теплопередачу и поддерживает количество масла между поршнем и стенкой цилиндра.

Шатуны

Соединяются с поршнями, а также с коленчатыми валами. Они имеют двутавровую конструкцию для получения прочности.

• Его основная и важная функция заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала.
• Большой конец шатуна соединяется с кривошипом с помощью шатунной шейки.

Кроме того, в подшипнике на большом конце шатуна имеется отверстие, в которое подается смазочное масло для смазки поршня и поршневых колец.

Весна пришла! Сэкономьте на нашем бестселлере WAGNER TUNING BMW F CHASSIS N55 CATTED DOWNPIPE

Головка блока цилиндров

Как и в названии, головка блока цилиндров — это верхняя часть блока цилиндров. Он действует как крышка для цилиндров и поршней.

• Дыхание двигателя осуществляется от головки блока цилиндров.
• Впускает топливно-воздушную смесь в двигатель и выбрасывает из двигателя.
• Оснащен клапанами, управляющими впуском и выпуском двигателя.
• Это похоже на обычную операцию дыхания.

Мы увидим это более подробно в работе четырехтактных двигателей.

Клапаны

Выше мы немного говорили о клапанах. Предусмотрены два типа клапанов;

• один впускной, а
• другой выхлоп.

Впускной клапан пропускает топливовоздушную смесь внутрь. В то время как выпускные клапаны выпускают выхлоп из цилиндра. Во время других операций один из клапанов закрыт.

Коленчатый вал

Первым идет поршень, затем идет шатун, соединенный с поршнем, а с другой стороны он соединен с коленчатым валом. Его также называют кривошипом.

• Вертикальное движение, происходящее от поршней с помощью шатунов трещины вала, преобразует его во вращательное движение.
• Коленчатый вал соединен с маховиком с помощью подшипников и шеек.

Маховик передает мощность двигателя на колеса через трансмиссию. Маховик помогает уменьшить пульсацию, которая возникает в случае 4-тактного цикла.

Распределительный вал

Мы видели функции клапанов, но открытие и закрытие клапанов контролируется распределительным валом.

По сути, это вал, как показано на рисунке ниже.

Коленчатый вал четырехтактного двигателя, распределительный вал

Для каждого клапана имеется лепесток, подобный структуре распределительного вала.

Он расположен либо в блоке двигателя, либо над головой, либо над головой.

Подъемники

Подъемники служат связующим звеном между кулачком и клапанами. Как видно из названия, они поднимаются при вращении кулачка распределительного вала. Существует два типа подъемников:

• Гидравлический спасательный и
• Цельный подъемник,

Цепь/ремень/шестерни ГРМ

Они используются в различных комбинациях для облегчения соединения коленчатого вала с распределительным валом.

Они регулируют время открытия и закрытия клапана в зависимости от движения поршня.

Клапанный механизм

Так же, как блок цилиндров содержит все детали, необходимые для работы в своем блоке.

• То же, клапанный механизм имеет детали, необходимые для открывания и закрывания клапанов.
• Включает описанные выше подъемники. А также пружины, фиксаторы и т. д.

Чтобы понять работу четырехтактных двигателей, вам следует знать некоторые термины. Вот некоторые термины, которые мы будем использовать для понимания рабочего процесса четырехтактного двигателя.

Станьте экспертом «Зеленого пояса шести сигм», освоив такие концепции, как диаграмма «Рыбья кость»/Исикава, анализ первопричин, взаимосвязь и статистический анализ данных, работая над отраслевыми вариантами использования и проектами.

Основная терминология 4-тактных двигателей

Основными терминологиями являются,

• Bore
• TDC
• BDC
• Сжатие
• Кубические по отношению к смещению

Попробуем понять, или

1. . это диаметр.
2. Верхняя мертвая точка (ВМТ) — когда поршень достигает своей высшей точки в цилиндре, положение или точка называется верхней мертвой точкой.
3. Нижняя мертвая точка (НМТ) – когда поршень достигает своей нижней точки в цилиндре, это положение или точка называется нижней мертвой точкой.
4. Сжатие — имеет то же значение, что и само слово, — сжатие топливовоздушной смеси при перемещении поршня из НМТ в ВМТ, известное как сжатие.
5. Объем двигателя в кубе – Обозначает объем двигателя. Вы, должно быть, слышали в технических характеристиках транспортных средств, что объем двигателя составляет 350 куб. см или 1800 куб. См и т. Д. Он показывает объем двигателя в кубических сантиметрах. Проще говоря, он показывает, какой объем или воздух цилиндр может вытеснить из НМТ в ВМТ.

Итак, теперь вы знаете основные термины, используемые в двигателях. Теперь работу 4-тактных двигателей было бы довольно легко понять, давайте узнаем, как они работают сейчас.

Присоединяйтесь к тысячам компаний, которые процветают благодаря интеллектуальной технологии электронного обучения LearnWorlds, отмеченной наградами поддержке и вдохновляющему контенту.

Работа 4-тактных двигателей

Итак, перед тем, как приступить к работе, 4-тактный двигатель имеет разные циклы. Он называется циклом Отто (довольно популярен в бензиновых двигателях), дизельным циклом и циклом Аткинсона. Одним из самых популярных является цикл Отто.

Назван в честь ученого Николая Августа Отто.

Принцип работы четырехтактного двигателя объясняется в несколько шагов,

• Такт впуска
• Такт сжатия
• Такт рабочего хода
• Такт выпуска

Четыре 4-тактных двигателя работают

Первые четыре такта впуска

-тактный цикл двигателя — это такт впуска. Поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), а затем движется вниз к нижней мертвой точке (НМТ).

• Впускной клапан открывается, что позволяет топливно-воздушной смеси всасываться в цилиндр.
• Поскольку впускной клапан открыт, выпускной клапан остается закрытым.
• Поворот поршня на 180 градусов завершен.

Такт сжатия

Второй такт — такт сжатия. Поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) после такта впуска.

• Теперь поршень перемещается вверх к верхней мертвой точке (ВМТ), вызывая выдавливание и сжатие топливовоздушной смеси.
• В этом такте впускной и выпускной клапаны закрыты.
• Итак, топливно-воздушная смесь не всасывается и не выводится.
• Еще 180 градусов, то есть 360 градусов поршня, пройденного до сих пор.
• Непосредственно перед переходом в рабочий ход начинается событие зажигания.
• Топливо воспламеняется от искры.
• Непосредственно перед завершением поворота поршня на 360 градусов пройдите обычно 20 градусов, прежде чем топливо воспламенится от свечи зажигания.

Рабочий ход

Это рабочие ходы. Этим ходом вырабатывается мощность, и воспламеняющееся топливо расширяется.

• Поршень быстро перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).
• Создаваемая сила и движение затем передаются на коленчатый вал через шатун.
• Во время этого хода оба клапана закрыты, и теперь поршень перемещается на 540 градусов.

Такт выпуска

Это последний такт, при котором расширенные газы выбрасываются из цилиндра. Поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) в конце рабочего такта.

• В такте выпуска поршень движется вверх, а вместе с ним и газы.
• Выпускной клапан открывается, а впускной клапан закрывается.
• Газы выбрасываются из выпускных клапанов.
• Поршень совершает 720-градусный ход.

Снова открываются впускные клапаны, и в цилиндр подается новое топливо. Цикл повторяется снова и снова в секундах. Цикл продолжает повторяться.

Порядок не меняется. Несколько замечаний по работе четырехтактных двигателей.

• Направление поршня имеет четкую схему, впускной клапан открывается только в такте впуска и, наконец, выпускные клапаны открываются только в такте выпуска.
• В четырехтактных двигателях больше усовершенствований. Работа, которую мы видели выше, является идеальной работой четырехтактных двигателей.

Посмотрите красивое АНИМИРОВАННОЕ ВИДЕО от 3D_Guy_2008!

Изменения в четырехтактном двигателе

Внесены различные изменения в соответствии с требованиями эффективности и стабильности. Нравится,

• Поджигание топлива до 20 градусов завершения такта сжатия и открытие впускного клапана непосредственно перед 10-15 градусами завершения такта выпуска и удержание выпускного клапана открытым до 10-15 градусов после начала такта впуска.
• Эти регулировки сделаны для обеспечения стабильной, безопасной и эффективной работы четырехтактных двигателей.

Теперь давайте рассмотрим некоторые преимущества и недостатки четырехтактных двигателей.

Преимущества 4-тактных двигателей

Больше Крутящий момент

Это основная причина, по которой люди выбирают 4-тактные двигатели. При низких оборотах крутящий момент четырехтактных двигателей выше, чем у двухтактных. Он надежнее и тише в работе, чем двухтактный двигатель.

Лучшая топливная экономичность

В четырехтактных двигателях топливо расходуется только один раз, что обеспечивает лучшую топливную экономичность, чем в двухтактных двигателях.

Очиститель

Четырехтактные двигатели меньше загрязняют окружающую среду благодаря отсутствию сжигания масла. По сравнению с двухтактным, который производит много выхлопного дыма из-за сжигания масла и топлива.

В четырехтактных двигателях масло отделено от камеры сгорания, что гарантирует, что во время сгорания сгорает только бензин.

Увеличенный срок службы

Двухтактные двигатели рассчитаны на высокие обороты и быстро изнашиваются. Чем больше работает двигатель, тем быстрее он изнашивается.

Четырехтактные двигатели должны совершать 4 такта при меньших оборотах.

Дополнительное масло не требуется

В смазке нуждаются только движущиеся части четырехтактных двигателей.

Недостатки 4-тактных двигателей

Сложная конструкция

Больше поршневых частей, больше деталей, о которых нужно беспокоиться, поэтому поиск и устранение неисправностей затруднено из-за сложной конструкции.

Не такой мощный, как двухтактный

В случае четырехтактных двигателей мощность вырабатывается за два оборота.

Но в случае с двухтактными двигателями рабочий ход приходится на каждый оборот.

Дорогой

Очевидно, что более значительное количество деталей и сложных конструкций являются дорогостоящими, чем двухтактные двигатели.

Частая замена масла

В четырехтактных двигателях достигнуты новые успехи. Например, регулировка фаз газораспределения, наддув и т. д. Они совершенствуются с каждым усовершенствованием их работы и конструкции.

Курс автомобильной инженерии с высоким рейтингом

Автомобильная техника 101: Руководство для начинающих по ремонту автомобилей

Автомобильная техника: автомобильные основы и продвинутый уровень

Автомобильная техника; Гибридные электромобили

Сделай сам — диагностика электрооборудования автомобиля — начинающий

Самостоятельно — диагностика электрооборудования автомобиля — средний уровень

Автомобильная инженерия; Common Rail Direct Injection (CRDI)

Основы двигателей внутреннего сгорания — двигатели внутреннего сгорания

Гибридные и электрические транспортные средства для начинающих ПОЛНЫЙ курс 2021

Автомобильная безопасность: понимание автомобильных аварий для начинающих

Гибридные транспортные средства: основы и принципы работы

Заключение

Итак, мы узнали все о четырехтактном двигателе вместе с его частями, принципами работы. Надеюсь, вам нравится наш контент.

Наши видео

См. YouTube

Наши приложения

Проверьте наши «Mechstudies — The Learning App» в IOS и Android

Проверьте наш просмотр и

44447444. термодинамика

Интенсивные и экстенсивные свойства

Что такое давление

Теорема Бернулли

Счетчик Вентури

Основы насосов

Шаровой клапан

Сифон

Справочные статьи

СХЕМА ГАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВУХТАКТНЫХ И ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ: ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ФАКТИЧЕСКАЯ

15 Ago 2019
По INGENIERIA Y MECANICA AUTOMOTRIZ

Диаграмма фаз газораспределения представляет собой графическое представление открытия и закрытия впускного и выпускного клапана двигателя. Открытие и закрытие клапанов двигателя зависит от движения поршня от ВМТ до НМТ. , Эта взаимосвязь между поршнем и клапанами контролируется путем установки графического представления между ними, которое известно как диаграмма фаз газораспределения.

Диаграмма фаз газораспределения состоит из фигуры в 360 градусов, которая представляет собой движение поршня от ВМТ до НМТ во всех тактах цикла двигателя, которое измеряется в градусах, а открытие и закрытие клапанов управляется в соответствии с этими градусов.

ЗАЧЕМ НУЖНА ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА КЛАПАНОВ?

Обычный двигатель совершает около 100000 циклов в минуту, поскольку мы знаем, что в одном цикле (от впуска воздушно-топливной смеси до выпуска продуктов сгорания) внутреннего сгорания участвует ряд процессов, что делает необходимым быть оснащен эффективной системой, которая может позволить

 Синхронизация между этапами цикла двигателя от впуска топливовоздушной смеси до выпуска продуктов сгорания.
 Полное заклинивание камеры сгорания в момент, когда происходит сгорание воздушно-топливной смеси, так как утечка может привести к повреждению двигателя и может быть опасной.
 Обеспечьте двигатель смесью воздуха и топлива или воздуха в случае дизельного двигателя, когда это необходимо (во время всасывания), что необходимо двигателю.
 Обеспечьте выход продуктов сгорания, чтобы мог произойти следующий цикл двигателя.
 Идеальное время для открытия и закрытия впускного и выпускного клапана, которые, в свою очередь, защищают двигатель от дефектов, таких как стук или детонация.
 Высокая степень сжатия, необходимая для сгорания топлива, особенно в случае дизельного двигателя, за счет перекрытия закрытия клапана.
 Очистка цилиндра двигателя, что, в свою очередь, поддерживает качество сгорания и снижает износ внутри цилиндра.
 Изучение деталей сгорания, необходимое для изменения мощности двигателя.
Таким образом, по этим причинам двигатель, будь он 2-тактным или 4-тактным, проектируется в соответствии с диаграммой фаз газораспределения, так что движение поршня от ВМТ к НМТ обеспечивается с идеальным моментом открытия и закрытия впуска и выпускных клапанов соответственно.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА РАБОТЫ КЛАПАНОВ ДЛЯ 4-ТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (БЕНЗИНОВЫХ И ДИЗЕЛЬНЫХ)

Как мы все знаем, в 4-тактных двигателях цикл завершается в 4 такта: всасывание, сжатие, расширение и выпуск. Соотношение между клапанами (впускной и выпуск) и движение поршня от ВМТ к НМТ представлено графиком, известным как диаграмма фаз газораспределения.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

Такт всасывания-

Цикл двигателя начинается с этого такта, Впускной клапан открывается, когда поршень, находящийся в ВМТ, начинает двигаться к НМТ и воздушно-топливная смесь в случае бензина и свежий воздух в случае дизельного двигателя начинает поступать в цилиндр, пока поршень не достигнет НМТ.

Такт сжатия-

После такта всасывания поршень снова начинает двигаться от НМТ к ВМТ, чтобы сжать топливовоздушную смесь (бензиновый двигатель) и свежий воздух (дизельный двигатель), что, в свою очередь, повышает давление внутри цилиндра, которое необходимы для сгорания топлива.
 Впускной клапан закрывается во время этой операции, чтобы обеспечить захват камеры для сжатия топлива.

Такт расширения-

После сжатия топлива происходит сгорание топлива, которое, в свою очередь, толкает поршень, находящийся в ВМТ, к НМТ, чтобы сбросить давление, создаваемое сгоранием, и получить выходную мощность.
Примечание – В бензиновом двигателе сгорание происходит за счет искры, создаваемой свечой зажигания.
 В бензиновом двигателе воздух и топливо поступают в цилиндр во время такта всасывания.
 В дизельном двигателе сгорание происходит за счет высокой степени сжатия, обеспечиваемой тактом сжатия, который отвечает за повышение температуры внутри цилиндра до температуры самовоспламенения дизельного топлива и наддувочного воздуха.
 В дизельном двигателе свежий воздух поступает внутрь цилиндра во время такта всасывания, и топливо распыляется топливными форсунками по воздуху.

Такт выпуска —

После такта расширения поршень, находящийся в НМТ, начинает двигаться к ВМТ, после чего открывается выпускной клапан для удаления остаточного сгорания
 Выпускной клапан закрывается после достижения поршнем ВМТ.

РЕАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

В такте всасывания 4-тактного двигателя впускной клапан открывается на 10-20 градусов раньше ВМТ для надлежащего впуска воздуха-топлива (бензин) или воздуха (дизель), что также обеспечивает очистку оставшихся остатки сгорания в камере сгорания.
 Когда поршень достигает НМТ, начинается такт сжатия, и снова поршень начинает движение к ВМТ. Впускной клапан закрывается на 25-30 градусов после НМТ во время такта сжатия, что обеспечивает полный захват камеры сгорания для сжатия воздуха- топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель).

 Во время такта сжатия при движении поршня к ВМТ сгорание топлива происходит за 20-35 градусов до ВМТ, что обеспечивает правильное сгорание топлива и правильное распространение пламени.
 Такты расширения начинаются из-за сгорания топлива, что, в свою очередь, снижает давление внутри камеры сгорания и обеспечивает вращение коленчатого вала. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ во время такта расширения, который продолжается 30-50 градусов до НМТ.
 Выпускной клапан открывается за 30-50 градусов до НМТ, что, в свою очередь, запускает такт выпуска, а выброс остатка сгорания происходит с перемещением поршня от НМТ к ВМТ, которое продолжается до 10-20 градусов после достижения поршнем ВМТ.
Как видим за весь цикл двигателя клапаны перекрываются 2 раза т.е. закрытие обоих клапанов на такте сжатия и открытие обоих клапанов на такте выпуска.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ ДЛЯ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В 2-тактном бензиновом двигателе, как мы все знаем, цикл двигателя завершается в 2 такта, т. е. такта расширения и такта сжатия. Впуск топлива и остаточный выхлоп происходят соответственно во время этих 2 тактов .

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФАЗ

Такт расширения-

В начале такта расширения поршень, находящийся в ВМТ, начинает двигаться к НМТ за счет сгорания сжатого воздуха-топлива (бензиновый двигатель) и (дизельного топлива в дизельном двигателе) на такте сжатия и получается выходная мощность.
 Воздух-топливо (бензиновый двигатель) и воздух (дизельное топливо) поступает через впускное отверстие во время тактов расширения, когда поршень перемещается от ВМТ к НМТ во время этого такта.
 Ход расширения продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет НМТ.

Такт сжатия-

В конце такта расширения поршень, находящийся в НМТ, начинает двигаться к ВМТ, и начинается сжатие воздушно-топливного (бензиновый двигатель) и дизельного распыляемого заряда (дизельный двигатель) вместе с выпуском продуктов сгорания. остаточное через выпускное отверстие из-за движения поршня от НМТ к ВМТ.
 Поршень закрывает как впускной, так и выпускной каналы из-за своего перемещения от НМТ к ВМТ, что, в свою очередь, повышает давление внутри камеры сгорания.
 В конце такта сжатия, т.е. когда поршень достигает ВМТ, происходит сгорание топливовоздушной смеси (бензиновый двигатель) за счет искры и впрыска дизельного топлива (дизельный двигатель) за счет высокого давления, И цикл повторяется снова.

РЕАЛЬНЫЙ ИЛИ ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

 Перед тактом расширения, т.е. завершением такта сжатия, впускное отверстие открывается на 10-20 градусов до того, как поршень достигает ВМТ, что, в свою очередь, запускает такт расширения из-за сгорания воздушно-топливной смеси. (бензиновый двигатель) из картера, а воздух (дизельный двигатель) поступает из впускного отверстия, которое, в свою очередь, толкает поршень к НМТ.
 Впускное отверстие закрывается на 15-20 градусов после ВМТ во время такта расширения двухтактного двигателя.
 Из-за движения поршня от ВМТ к НМТ во время такта расширения выпускное отверстие открывается на 35-60 градусов до того, как поршень достигнет НМТ, что, в свою очередь, запускает выпуск остатка сгорания.
 Перепускное отверстие открывается на 30-45 градусов до НМТ для процесса очистки.
 Когда поршень перемещается от НМТ к ВМТ, порт перекачки закрывается на 30-45 градусов после НМТ, что, в свою очередь, останавливает процесс продувки.
 При движении поршня от НМТ к ВМТ выпускной клапан закрывается на 35-60 градусов после НМТ, что приводит к заклиниванию камеры сгорания и увеличению давления внутри камеры сгорания за счет начала такта сжатия, и цикл начинается заново.
 Топливно-воздушная смесь (бензиновый двигатель) и воздух (дизельный двигатель) подается в цилиндр при открытии перепускного отверстия.
Примечание. Открытие и закрытие клапанов за несколько градусов до ВМТ и НМТ необходимо для нормальной работы двигателя, так как зазоры в этом градусе обеспечивают правильное завершение работы тактов и предотвращают дефекты двигателя, такие как детонация, а также вызывают меньший выброс вредных веществ.
 Для модификации мощности эти фазы газораспределения регулируются, что, в свою очередь, увеличивает мощность и крутящий момент двигателя, но снижает экономичность.
В этой статье мы узнали о фазе газораспределения диаг

Posted in Motores

В чем разница между схемой PV двух- и четырехтактных двигателей

Вы, наверное, слышали о двух основных типах двигателей внутреннего сгорания: двухтактных и четырехтактных двигателях. В этой статье я подробно объяснил все диаграммы PV 2-х и 4-х тактных двигателей. Продолжайте читать, чтобы узнать о различиях в диаграммах PV двух- и четырехтактных двигателей, чтобы вы могли лучше понять их функции и выбрать тот, который лучше всего подходит для вашей компании.

Что такое двухтактный двигатель?

Тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл всего за один оборот коленчатого вала и два хода (движения вверх и вниз) поршня. Конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно в двухтактном двигателе, при этом функции впуска и выпуска выполняются одновременно.
Отношение мощности к массе этих двигателей обычно очень велико.

Все движение поршня вокруг цилиндра практически в любом направлении называется ходом. Впуск, сжатие, сгорание и выпуск — это 4 основных такта.

Что такое четырехтактный двигатель?

Двигатель внутреннего сгорания, который завершает один рабочий цикл, используя четыре отдельных хода поршня (впуск, сжатие, подача топлива и выпуск). Чтобы совершить один рабочий цикл, поршень совершает два полных прохода через цилиндр. Рабочее время обычно требует двух оборотов коленчатого вала. По сравнению с двухтактными двигателями четырехтактные двигатели имеют значительно большее количество движущихся частей, что делает их более компактными и значительно более тяжелыми.

(Давление-Объем) Диаграмма PV

Тепловой двигатель — это двигатель внутреннего сгорания. Его работа основана на изменении давления и объема в цилиндрах двигателя. Обе тепловые машины описываются диаграммой давление-объем, также известной как диаграмма PV, которая демонстрирует изменение давления в цилиндре как функцию объема в течение цикла двигателя.

Кроме того, работа, выполняемая двигателем внутреннего сгорания, прямо пропорциональна разности давления и объема внутри цилиндра.

Диаграмма давление-объем (PV) создается путем расчета давления в цилиндре и нанесения его значения в зависимости от угла поворота коленчатого вала за период цикла двигателя.

Цикл Отто бензинового двигателя

Ниже поясняется, что происходит во время каждой фазы на PV-диаграмме, в которой сгорание рабочего тела бензина и воздуха (кислорода), а также часто электричества изменяет движение поршня:

Цикл Отто бензинового двигателя

Процесс с 1 по 2: Во время этого процесса открывается воздухозаборное отверстие, и поршень вытягивается вверх для сжатия топливно-воздушной смеси, достигшей камеры. Сжатие позволяет давлению и температуре смеси медленно повышаться, но тепло не передается. В термодинамике это называется адиабатическим методом. Когда цикл достигает стадии 2, свеча зажигания вступает в контакт с топливом и воспламеняет его.

Процесс со 2 по 3: Здесь происходит сгорание в результате воспламенения топлива свечой зажигания. На этапе 3 происходит окончательное сгорание газа, в результате чего образуется камера с очень высоким давлением и большим количеством тепла (тепловой энергии). В термодинамике это называется изохорным методом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия, вырабатываемая при сгорании в камере, используется для выполнения работы поршня, который толкает поршень назад, увеличивая объем камеры. Это часто называют рабочим ходом, потому что это процесс, при котором тепловая энергия преобразуется в движение для питания двигателя или транспортного средства.

Процессы с 4 по 1 : Все отработанное тепло выбрасывается из камеры двигателя в процессах 4 и 1. Молекулы теряют кинетическую энергию, когда тепло покидает газ, что приводит к падению давления. (девять) Двухтактный двигатель не имеет ступени выхлопа, поэтому цикл начинается заново (от 1 до 2) за счет сжатия новой смеси воздуха и топлива.

PV Диаграмма двухтактного двигателя

На следующей диаграмме показана индикаторная диаграмма двухтактного дизельного двигателя. Всасывание представлено строками 1-2-3. (т.е. с момента открытия впускного порта и закрытия впускного порта).

PV Схема 2-тактного двигателя

Мы знаем, что впускное отверстие открывается при всасывании на
иод. Количество воздуха и дымовых газов увеличивается в течение первой половины уровня всасывания. Когда поршень перемещается от 1 до 2, это происходит (т.е. НМТ). Количество воздуха и отработанных газов уменьшается во второй половине цикла всасывания.

Это происходит, когда поршень поднимается с 2,3. В 4 выпускной канал V — закрывается (EPC) немного выше 3. Линия 4-5 представляет сжатие воздуха внутри цилиндра двигателя.

В конце такта сжатия происходит повышение давления в цилиндре двигателя, открывается топливный клапан (FVO) и топливо нагнетается в цилиндр двигателя. Высокая температура сжатого воздуха воспламеняет топливо.

Зажигание резко увеличивает объем и температуру продуктов сгорания. Однако, как видно из строк 5-6, давление практически не меняется. Строки 6-7 демонстрируют расширение. На этом этапе открывается выпускное отверстие (EPO), и продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан. Это помогает снизить давление.

При приближении поршня к НМТ количество продуктов сгорания увеличивается с 7 до 1. При 1 открывается впускной канал (ВПО) и начинается всасывание.

PV Схема 4-тактного двигателя

Индикаторная диаграмма четырехтактного бензинового двигателя. Такт всасывания показан линиями 1-2, расположенными ниже линии атмосферного давления. Эта разница давлений является причиной попадания топливно-воздушной смеси в цилиндр двигателя.