Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.
В связи с тем, что в двухтактном двигателе при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный чем у четырехтактных двигателей.
Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.
Устройство и принцип действия
двухтактного двигателя внутреннего сгорания
Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1 :
Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется 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. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.
Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия.
1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень 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.
2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
Далее цикл повторяется.
Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.
Способ продувки, называемый поперечно-щелевой (рис. 91,а). Его особенность заключается в том, что выпускные 3 и продувочные 4 окна расположены с разных сторон втулки цилиндра. Они соединены соответственно с выпускным коллектором 2 и с ресивером продувочного воздуха 5. Продувочным окнам придан наклон вверх, в связи с чем воздух движется сначала к крышке цилиндра, затем, вытесняя отработавшие газы, меняет направление на обратное.
Чтобы к моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре успело снизиться и стать ниже давления продувочного воздуха, выпускные окна 3 предусмотрены выше продувочных 4. Однако в этом случае поршень 1, двигаясь вверх, закроет сначала продувочные окна, выпускные будут еще частично открыты Процесс продувки после закрытия продувочных окон заканчивается, следовательно, через неполностью закрытые выпускные окна будет выходить (частичная утечка) свежий заряд воздуха. Чтобы избежать это явление, у крупных двигателей выпускные и продувочные окна выполняют одинаковой высоты, но в ресивере продувочного воздуха ставят невозвратные клапаны, которые предотвращают заброс отработавших газов из цилиндра в ресивер при открытии окон; продувка начнется лишь при падении давления в цилиндре после открытия выпускных окон. При движении же поршня вверх продувочный воздух будет поступать до момента закрытия и тех и других окон. С той же целью в некоторых крупных двигателях на выпускном патрубке ставят приводной золотник, привод которого регулируют так, чтобы в момент перекрытия поршнем продувочных окон золотник перекрыл выпускные.
Способ поперечно-щелевой продувки широко распространен вследствие его простоты. В двигателях морского флота встречается петлевая продувка (рис. 91,6). Выпускные 3 и продувочные 4 окна расположены с одной стороны цилиндра, причем выпускные — над продувочными. Выпускной коллектор 2 и ресивер продувочного воздуха 1 находятся с одной стороны двигателя. При таком расположении окон продувочный воздух омывает цилиндр по всему контуру, начиная с днища поршня 5. Это очень важно, так как продувочный воздух охлаждает днище поршня. В данном случае продувочным окнам придан небольшой наклон вниз, а днищу поршня — вогнутая форма.
Качество очистки цилиндра при петлевой продувке несколько выше, но утечка свежего заряда больше, чем при поперечно-щелевом способе продувки. Поэтому в двигателях большой мощности на выпускных патрубках ставят золотники, перекрывающие вы пускной патрубок по окончании продувки.
При рассмотренных схемах продувки в цилиндре движутся встречные потоки воздуха и выпускных газов, вследствие чего воздух и газы перемешиваются. В местах изменения направления движения воздуха появляются вихри, в связи с чем там остаются отработавшие газы. Поэтому качество очистки цилиндря в таких двигателях ниже, чем в четырехтактных.
Рис. 91 Способы контурных продувок
Качественная (не уступающая очистке в четырехтактных двигателях) очистка цилиндра обеспечивается при прямоточных способах продувки. Суть способа заключается в том, что выпуск газов происходит с одного конца цилиндра, а впуск продувочного воздуха — с другого. Это достигают установкой в крышке цилиндра выпускных клапанов 1 (рис. 92,а). Поршень 2 открывает лишь продувочные окна а, а клапаны 1 открываются с помощью привода, как и у четырехтактных двигателей. Продувочные окна а расположены по всей окружности цилиндра, причем им придан тангенциальный наклон для образования спирального вихря продувочного воздуха. Ресивер продувочного воздуха б опоясывает втулку цилиндров по всей окружности.
Рис. 92 Способы прямоточных продувок
Так, прямоточно-клапанный способ продувки применен в двигателях 10Д40, имеющих наибольшую на речном флоте агрегатную мощность.
В дизелях большой мощности широко применяют также прямоточно-щелевой способ продувки (рис. 92,6). В цилиндре предусмотрены два поршня: верхний 5 и нижний 7. Верхние поршни двигателя работают на верхний коленчатый вал 4, а нижние — на основной нижний вал 8. Валы сообщены вертикальным валом 3 и коническими шестернями. Верхний поршень 5 открывает и закрывает продувочные окна в, а нижний — выпускные г. Поршни движутся противоположно. Когда они сходятся к внутренней мертвой точке, в цилиндре происходит сжатие и форсунка 6 впрыскивает топливо. Затем под давлением газа поршни расходятся, открывая в конце хода расширения выпускные (поршень 7) и впускные (поршень 5) окна. Рассмотренный способ продувки предусмотрен в отечественных тепловозных двигателях Д100.
Двигатели с противоположно движущимися поршнями (ПДП) строят и многорядными.
Так, в отечественном дизеле марки 58 (16ДНП23/2Х30, 16ДРПН23/2Х30) мощностью 3312 кВт при частоте вращения 643 мин-1 два ряда цилиндров с ПДП при четырех коленчатых валах Встречаются двигатели ПДП с другими кинематическими схемами треуголь
ные («дельтик») с тремя рядами цилиндров и тремя коленчатыми валами, ромбовидные с четырьмя рядами, четырьмя валами и др.
При прямоточном способе продувки легко осуществить дозарядку цилиндра, если предусмотреть закрытие выпускных окон или клапанов раньше продувочных. У двигателей с ПДП для этого верхний и нижний кривошипы располагают под углом, отличным от 180°, ходы поршней делают разными.
Диаграммы газораспределения. Так как рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за 360° п. к. в., диаграмма его газораспределения имеет вид кольца (рис, 93). При простейшем способе поперечно-щелевой или петлевой продувки (рис 93, а) угол характеризующий продолжительность выпуска, всегда больше угла а3 продувки выпускные окна открываются раньше, а закрываются позднее продувочных. При прямоточных и некоторых других способах продувка может быть закончена даже позднее выпуска. Поэтому продолжительность впуска (угол а3</sub>> рис. 93,6) может быть больше продолжительности выпуска (угол а2) В этом случае по окончании выпуска происходит так называемая дозарядка цилиндра.
В обеих диаграммах (см. рис. 93) угол а1 является углом опережения подачи топлива.
Рис. 93 Диаграммы газораспределения двухтактных дизелей
Рис. 94 Поршневой продувочный насос
Рис. 95 Схема работы роторного продувочного насоса
Продувочный воздух вырабатывают продувочные насосы. В простейшем варианте таким насосом может быть кривошипная камера (т. е. картерное пространство) при условии, что двигатель одноцилиндровый или кривошипные камеры цилиндров разобщены. При движении поршня вверх в кривошипной камере создается разрежение и в нее засасывается из атмосферы воздух. При движении поршня вниз сжимаемый поршнем в камере воздух поступает через канал и продувочные окна в цилиндр.
В судовых дизелях устанавливают специальные продувочные насосы — поршневые, роторные или центробежные— с приводом от коленчатого вала, создающие избыточное давление воздуха 10—50 кПа.
Поршневые насосы используют для тихоходных двигателей, причем иногда (рис. 94) их изготовляют с двумя поршнями на одном штоке (тип тандем). Цилиндр 10 насоса промежуточном днищем 14 разделен на две полости, каждая из которых является насосом двойного действия. Соответственно этому на штоке 4 насоса закреплены два поршня: верхний 11 и нижний 16. Шток соединен с крейцкопфом 3 и приводится в движение шатуном 2 от приставного кривошипа 18 коленчатого вала.
В цилиндре насоса установлены секции пластинчатых клапанов: всасывающих 5, 6, 9 и нагнетательных 12,
13, 15, 17. К всасывающим клапанам по патрубку 8 поступает воздух из атмосферы; от нагнетательных клапанов он направляется в полость а и из нее—в ресивер.
Если поршни будут двигаться вниз, в верхних полостях будет происходить всасывание. Атмосферный воздух через клапаны 6, 9 поступит в верхние полости, а из нижних нагнетаемый воздух пройдет через клапаны 13, 17 в полость а и далее в ресивер продувочного воздуха.
После того как поршни из н. м. т. начнут двигаться вверх, воздух будет засасываться через клапаны 5 и 7 в нижние полости, а из верхних полостей нагнетаемый воздух пойдет через клапаны 12 и 15 в ресивер.
Конструкция всасывающих и нагнетательных клапанов одинаковая. Они состоят из ряда пластин 1, закрепленных одним концом на корпусе 19. При движении воздуха из внутренней части корпуса 19 пластины отгибаются и пропускают его. Обратное движение воздуха невозможно, так как пластины ложатся на корпус, закрывая проходные щели. Над пластинами установлены отбойники 20.
Роторный продувочный насос. Некоторые двухтактные двигатели оборудованы роторными продувочными насосами.
На рис. 95 изображена схема роторного насоса, установленного в двигателях Д100 и 37Д. Внутри корпуса 1 расположены два трехлопастных ротора 2 и 3. Валы, на которые насажены роторы, сцеплены внешними шестернями и вращаются синхронно. Зазоры между роторами 2 и 3 и стенками корпуса и роторами небольшие.
При вращении роторы переносят воздух в направлении, показанном стрелками. Сравнивая приведенные на рис. 95 три последовательных положения роторов, можно установить, что затушеванная площадь справа от роторов уменьшается, т. е. они вытесняют воздух в ресивер. В то же время площадь слева увеличивается (из сравнения положения I с положениями II и III), т. е. происходит всасывание. Продувочный насос такого типа может быть только у нереверсивного двигателя.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
Пароль на архив: privetstudent.com
privetstudent.com
Рабочий объем двигателя принят за основу в системе классификации масел по API. Двухтактные двигатели, в основном, имеют воздушное охлаждение, хотя для двигателей моторных лодок более эффективно использование водяного охлаждения, благодаря чему возможно достижение более высоких мощностей. [c.115]
Другие классификации масел для двухтактных двигателей [c.120]Зольность масел должна быть достаточной для предотвращения образования рисок на клапанах, но не настолько высокой, чтобы вызвать пригорание колец, выход из строя свечей, отравление катализаторов или забивку окон (в двухтактных двигателях). В настоящее время не существует стандартной классификации масел для газовых двигателей. Поэтому применение каждого масла обычно допускается после проведения обширных эксплуатационных испытаний. [c.130]
Среди приведенных в классификации видов двигателей ограниченное распространение получили двухтактные двигатели (на мотоциклах, моторных лодках и пр. средствах транспорта) из-за низких техникоэкономических показателей. [c.62]
Двигатель ГАЗ-51 используется для оценки склонности масла к образованию осадков в поддоне картера и в клапанной коробке двигателя (см. табл. 6. 9), Испытания продолжительностью 100 ч на двигателе ГАЗ-51 проводятся также для общей оценки качества масел групп А и В (см. табл. 6. 5). Испытания на двигателях Д-54 или Д-38 проводятся для общей оценки качества дизельных масел, относящихся к группам Б или В отечественной классификации. При этом оцениваются подвижность поршневых колец, отложения на поршне, общее загрязнение двигателя, отложения на фильтре, окисление масла и износ цилиндра и поршневых колец. Двухтактный дизель ЯАЗ-204 используется для оценки качества масел групп Г и Д. Кроме перечисленных параметров, в этих испытаниях оценивается также коррозия антифрикционных сплавов подшипников. [c.358]
Таким образом создается несколько ветвей классификации моторных масел. Одну ветвь составляет подразделение масел относительно типа двигателей (отдельные для бензиновых и дизельных двигателей, двухтактных двигателей), иногда относительно типа транспортных средств (для легковых и тяжелых автомобилей), условий работы (магистральная езда, городская работа, землеройные и сельскохозяйственные работы), обслуживание автомобиля (смещанный автопарк, индивидуальньгй пользователь) и др. Отдельно масла подразделяются по вязкости. Классифицируются по вязкости - это пример классификации по определяющему свойству. [c.133]
В Северной Америке масла для двухтактных двигателей классифицируются в соответствии с характеристиками двигателей по API и NMMA. Обе классификации показаны в приведенной ниже таблице. [c.111]
В дополнение к указанным эксплуатационным свойствам масла также должны обладать соответствующей смешиваемостью и текучестью для использования как в предварительной смеси с бензином, так и путем впрыска через форсунку. Эти характеристики описаны в рекомендациях SAE, названных "Классификация масел для двухтактных двигателей по смешиваемости/текучести - J1536", которые охватывают четыре группы масел F/M 1 для тропического климата, F/M 2 и 3 для умеренного климата и Р/М 4 для арктического климата. Основные требования к результатам испытаний приведены ниже [c.112]
Прогрессивные сдвиги, происходящие в производстве присадок во Франции, привели к разработке и внедрению новой классифика-пди присадок, отличной от ранее действующей в капиталистических странах и предусматривающей группировку их ассортимента но функциональному признаку. В табл. 1.38 представлена действующая в настоящее время классификация присадок к маслам, характерной особенностью которой является разделение вырабатываемых и потребляемых присадок на три группы и подгруппы, куда входят пакеты присадок (I группа) для товарных масел, вязкостные присадки (И группа) и композиции однофункциональных присадок (III группа). Из табл. 1.39 видно, что в производстве присадок за 1985—1986 гг. наиболее высокими темпами росло производство композиций присадок моющего (группа III, подгруппа А) и диспергирующего действия, тогда как резко сократился выпуск многофункциональных пакетов для моторных масел, используемых в двухтактных двигателях (группа I, подгруппа Aj), а также вязкостных присадок типа сополимер олефин (группа II, подгруппа А). В то же время (табл. 1.40) в общем [c.80]
Классификация. Поршневые двигатели и турбины. Газовые и карбюраторные двигатели, нефтяные двигатели дйзеля и с калильной головкой. Четырехтактные и двухтактные. [c.410]
chem21.info
