Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Четырехтактный двигатель: принцип работы, основные отличия

Четырехтактный двигатель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания. Рабочий процесс всех цилиндров в этих агрегатах занимает 2 кругооборота коленчатого вала или четыре поршневых такта. С середины ХХ века 4 тактный двигатель — самый распространенный вид поршневых моторов.

Принцип работы и основная характеристика

Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:

  • цилиндр заполняется топливной смесью;
  • смесь сжимается;
  • топливная смесь воспламеняется;
  • газы расширяются и цилиндр очищается.

В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.

Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за

два оборота коленвала или за четыре такта.

Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:

  1. За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
  2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
  3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
  4. Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.

История

Приблизительно в 1854—1857 годах итальянцами Феличче Матоци и Евгением Барсанти было создано устройство, которое по имеющимся сегодня сведениям было похоже на четырехтактный мотор

. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году. Алфоном де Роше был запатентован двигатель такого типа.

Впервые пригодный к работе четырехтактный мотор создал немецкий инженер Николаус Отто. В его честь был назван четырехтактный цикл работы циклом Отто, а 4-тактный мотор, применяющий свечи зажигания, называют двигателем Отто.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин. Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.

Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара. Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством.

Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.

Конструкция агрегата

Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.

Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его. Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще,

клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска.

У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.

Работа двигателя

Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.

Этапы работы :

  1. Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
  2. Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
  3. Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
  4. Выпуск. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. Вместе с этим открывается клапан выпуска, и выхлопные газы поступают в трубу. При прохождении клапаном мертвой точки, клапан впуска закрывается.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.

Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.

Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки. В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия:

продувочное или впускное и выпускное. Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

  1. Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
  2. Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
  3. У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.

Смешивают бензин с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо. Производительность насоса зависит от того, как расположена ручка подачи «газа». Поступление масла тем больше, чем больше подается топливо. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1. Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.

Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.

Четырехтактный двигатель одноцилиндровый — принцип работы и устройство

В настоящее время, двигатели внутреннего сгорания применяются в большом количестве различных технических средств, причем, данными средствами являются не только автомобили. Такой род двигателей, как и двухтактный ДВС, применяется и в мототехнике и в специализированных устройствах, предназначенных для строительства, например, бензопила. Данные агрегаты представлены 4 тактными ДВС, имеющие по одному цилиндру, а не как в современном автомобиле – по четыре. В этой статье вы узнаете, как устроен одноцилиндровый четырехтактный двигатель, его принцип работы и ремонт.

Принцип работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Устройство одноцилиндрового ДВС: – головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

 

Данные двигатели получили широкое распространение даже в автомобилях. Несмотря на малое количество цилиндров, они имеют довольное малое отношение площади рабочей части цилиндра ко всему рабочему объему двигателя. Это преимущество говорит о том, что такой мотор имеет минимальные потери самое главной — тепловой энергии, а значит, обладает высоким коэффициентом полезного действия.

Устройство такого двигателя практически не представляет собой ничего сложного, в отличии от современных атмосферных и турбированных моторов. Он представлен всего одним цилиндром, во внутренней части которого перемещается такой же поршень, как и во многоцилиндровых автомобильных двигателях. В верхней части камеры сгорания располагаются два клапана, которые отвечают за подачу топливной смеси, а второй за выпуск отработавших газов.

Работа данного двигателя заключается в следующем. Всего такой мотор имеет четыре такта:

  • Впуск. Поршень внутри цилиндра располагается в самой верхней мертвой точке и движется вниз в строгом соответствии с поворотом коленчатого вала на 180 градусов. Пока поршень движется вниз, открывается, клапан, отвечающий за подачу топливной смеси, и в камеру сгорания подается топливо, смешанное с воздухом. После достижения поршнем самой нижней мертвой точки начинается следующий такт.
  • Сжатие. Во время этого такта задача поршня – вернуться в верхнюю мертвую точку. Коленчатый вал вращается дальше, еще на 180 градусов, при этом: впускной клапан полностью закрывается, а поршень движется наверх, сжимая уже готовую смесь.
  • Рабочий ход. Как только поршень достигнет самой верхней мертвой точки, в камере сгорания смесь будет сжата до критической отметки. В этот самый момент на электродах свечи зажигания при помощи ряда устройств возникает искра, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. С этого момент начинается такт расширения, или как его называют по-другому – рабочего хода. Поршень, под действием энергии, возникшей от воспламенения смеси, движется снова вниз, заставляя вращаться коленчатый вал. Клапана находятся в закрытом состоянии.
  • Такт выпуска. После достижения нижней мертвой точки, поршень снова движется вверх под действием силы инерции, передаваемой от коленчатого вала. В этот момент открывается выпускной клапан и под давлением через него во впускной коллектор выходят отработавшие газы. Такт завершается после закрытия выпускного клапана и после того, как поршень окажется в верхней точке. Далее цикл тактов повторяется.

Основным тактом любого двигателя является рабочий ход. Именно в этот момент происходит самое главное – преобразование энергии тепла в механическую энергию.

Частые неисправности 4-х тактных ДВС

Чтобы изучать особенности ремонта двигателей такого типа, необходимо кое-что знать о его основных проблемах. А он имеет всего одну проблему – это высокая температура. Так как потери тепла стали минимальными, трущиеся детали стали уязвимее к механическим нагрузкам, а значит, нуждаются в качественном охлаждении. Дело в том, что основная жидкость, которая на максимальном уровне контактирует с этими деталями – масло, не может обеспечить должного отвода тепла. Поэтому для такого мотора разрабатываются две системы охлаждения: воздушная и жидкостная со специальной системой термостатов.

 

Ремонт такого двигателя можно выполнить своими силами. Для этого нужен минимум знаний и стандартный набор инструментов. Если в процессе эксплуатации наблюдаются различные стуки, которые доносятся из головки блока цилиндров, то клапанный механизм нуждается в регулировке. Все регулировки производятся при снятом двигателе и демонтированной клапанной крышке. Кроме того, необходимо снять специальную крышку на генераторе, под которой расположена гайка. Вращая эту гайку, мы вращаем коленчатый вал, для установки поршня в верхнюю мертвую точку. Чтобы определить этот момент, необходимо довести до совмещения специальные метки на роторе. После этого, под кулачки распределительного вала устанавливают измерительные щупы и замеряют тепловые зазоры клапанов. Выполнять данную процедуру нужно, естественно, на холодном двигателе, иначе результат регулировки будет не правильным.

После этого, мотор необходимо собрать и проверить. Его устанавливают на агрегат и запускают. Если он работает ровно без шумов, то регулировка клапанов прошла успешно.

Вот и все. Вот так легко можно произвести ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя своими руками без помощи мастеров автосервиса. Это поможет вам хорошо сэкономить на их услугах и даст вам бесценный опыт.

4-тактный двигатель, особенности работы и требования к смазочным материалам

Каждый современный четырехтактный автомобильный двигатель имеет в своем составе некоторое количество цилиндров. Равномерная синхронная работа силового агрегата осуществляется благодаря отлаженной одновременной работе всей группы цилиндров.

Поршни цилиндров во время рабочего хода оказывают мощное толкающее воздействие на коленчатый вал. При тщательных регулировках систем двигателя необходимо обеспечить отлаженность толчков поршней для полного уравновешивания сил, действующих на коленвал, с целью исключения возможных вибраций мотора и гарантирования его стабильной ровной работы.

Виды двигателей внутреннего сгорания

В зависимости от типа потребляемого топлива двигатели внутреннего сгорания (ДВС) различают по видам:

  1. Карбюраторный бензиновый движок.
  2. Дизельный мотор.
  3. Газовый двигатель.

Карбюраторные силовые агрегаты работают на бензине, используя принудительное зажигание. Принцип работы карбюраторных моторов: топливо в расчетных количествах поступает в рабочий цилиндр после смешивания его с воздушными массами.

Дизели работают на дизельном топливе. Принцип работы: при помощи форсунок подаваемое дизельное топливо обогащается воздухом непосредственно в цилиндрах.

Газовый двигатель внутреннего сгорания использует пропано-бутановый газ. Принцип работы газового мотора состоит в предварительном смешивании газа с кислородом перед подачей его в цилиндр.

Цикл работы автомобильного движка

Работа 4-тактного двигателя происходит по определенному циклу, состоящему из четырех тактов. Полный цикл завершается после совершения коленчатым валом двух полных оборотов или четырех ходов поршня. Четырехтактный силовой агрегат в процессе функционирования оказывает усиленное воздействие на коленчатый вал для приведения в действие рабочих систем автомобиля.

В процессе работы двигателя поршень совершает ходы в 4 такта:

  • впуск;
  • сжатие;
  • расширение;
  • выпуск.

При функции впуска полость цилиндра заполняется топливовоздушной смесью в результате перемещения поршня в нижнее положение, в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Во время движения поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) рабочая смесь сильно сжимается.

Функция расширения заключается в воспламенении топливовоздушной смеси под воздействием высокого давления, возникающего в процессе сжатия, или при помощи электрической искры. При воспламенении газы мгновенно расширяются и с большой силой толкают поршень вниз.

Четвертый такт выпуска производится благодаря перемещению поршня в верхнее положение. В это время образовавшиеся продукты сгорания выталкиваются из цилиндров.

Особенности систем двигателя

Четырехтактный двигатель функционирует бесперебойно благодаря слаженной работе вспомогательных систем:

  1. Системы зажигания.
  2. Системы выпуска.
  3. Топливной системы двигателя.
  4. Смазочной.
  5. Выхлопной.
  6. Системы охлаждения двигателя.

В задачу системы зажигания входит обеспечение надежного воспламенения топливовоздушной горючей смеси.

В процессе работы выпускной системы подается воздух в необходимых количествах в точно определенное время, чтобы образовать качественную рабочую смесь.

Осуществление непрерывной подачи горючего для смешивания с воздушными массами входит в обязанность топливной системы.

Без работы системы смазки невозможны следующие функции:

  • стабильный контакт трущихся деталей;
  • удаление мельчайших металлических фрагментов, возникающих в процессе износа трущихся поверхностей;
  • отвод повышенного тепла от рабочих элементов.

Система выхлопа занимается полным удалением из цилиндров отработавших газов, уменьшением содержания в них вредных веществ.

Охлаждающая система следит за поддержанием номинальной температуры рабочих элементов движка.

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.

Минусы четырехтактных силовых агрегатов

Основным недостатком 4-тактных движков является меньшая мощность в сравнении с 2-тактными аналогами.

Часть кинетической энергии, полученной коленчатым валом от толчков поршней, расходуется на совершение впуска, сжатия и выпуска. Т. е. энергия, полученная в ходе химических процессов сгорания, частично расходуется на механическое приведение в движение внутренних рабочих элементов движка.

Во время сгорания топливной смеси происходит кратковременное мощное возрастание нагрузки на головку блока цилиндров (ГБЦ), поршни и прочие рабочие элементы движка. Во избежание их разрушений и выхода из строя возникает необходимость увеличения массы этих компонентов с целью увеличения их прочности. Данные преобразования влекут возрастание инерции и нагрузок на элементы, находящиеся в движении.

Все описанные моменты приводят к частичному отбору мощности 4-тактного двигателя.

К минусам также можно отнести увеличение периода разгона автомобиля в сравнении с 2-тактными моторами и необходимость регулировки тепловых зазоров клапанов.

Несмотря на наличие некоторых недостатков, очевидные достоинства четырехтактных силовых агрегатов являются неоспоримыми.

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.

Требования, предъявляемые к моторным маслам для четырехтактного двигателя

В связи с конструкционными особенностями 4-тактных моторов смазочные материалы, используемые в смазочной системе, должны обладать определенными характеристиками и уровнями качества в соответствии с предъявляемыми требованиями:

  1. Сохранение высоких смазочных свойств в течение длительного периода.
  2. Способность обеспечить качественную защиту и охлаждение рабочих элементов силового агрегата.
  3. Соответствие требованиям данных марок и моделей транспортных средств.

При соблюдении вышеперечисленных пунктов смазочная жидкость будет правильно подобрана. Выбранное моторное масло с успехом защитит детали от износа, будут созданы все необходимые условия для долгой и безотказной работы четырехтактного силового агрегата.

Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель принцип работы.

Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель принцип работы.

Подробности

В наше время на автомобилях используются четырехтактные многоцилиндровые двигатели. Для того, чтобы вы могли самостоятельно ремонтировать двигатель и определять характер неисправности, вначале необходимо узнать его устройство и принцип работы. Для того чтобы представить как же он все таки работает, рассмотрим принцип работы одноцилиндрового четырехтактного бензинового двигателя. Отличие у них только в количестве цилиндров.

Рис 1 – Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель в разрезе.

1 – глушитель. 2 – пружина клапана. 3 – карбюратор. 4 – впускной клапан. 5 – поршень. 6 — свеча зажигания. 7 – выпускной клапан. 8 – шатун. 9 – маховик. 10 – распределительный вал. 11 – коленчатый вал.

    Принцип работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя следующий:
  1. Такт впуска.  Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

    Рис 2 – Такт впуска.

    1 – впускной клапан. 2 – свеча зажигания. 3 – выпускной клапан. 4 – шатун.

    Направление вращения коленчатого вала происходит по часовой стрелке. Вначале поршень у нас находится в верхней мертвой точке ВМТ. За первый такт коленчатый вал совершает пол оборота (180 градусов), тем самым перемещая поршень из ВМТ в нижнюю мертвую точку НМТ. Когда поршень перемещается вниз, у нас в цилиндре создается разряжение. Одновременно с перемещением поршня открывается впускной клапан 1, в конце первого такта клапан откроется полностью. Благодаря создавшемуся разряжению в цилиндре засасывается горючая смесь, которая представляет собой смешанные пары бензина с воздухом. Не забываем, что в цилиндре у нас еще присутствуют продукты сгорания от предыдущего цикла. В итоге это все смешивается и у нас получается рабочая смесь. Подробнее о такте впуска.
  2. Такт сжатия.

    Рис 3 — Такт сжатия.

    Следующий оборот на 180 градусов приводит перемещение из НМТ в ВМТ. В этом такте оба клапана у нас закрыты, что приводит рабочую смесь к сжатию и повышению давления до 1.8 МПа и температуры 600 градусов Цельсия. Подробнее о такте сжатия.
  3. Такт расширение. Рабочий ход.

    Рис 4 — Такт расширение. Рабочий ход.

    По окончанию сжатия происходит воспламенение рабочей смеси от искры создаваемой свечей 2 и ее сгорание. Что приводит к увеличению температуры до 2500 градусов Цельсия и давления до 5 МПа. За счет резкого повышения давления, поршень начинает перемещаться вниз, толкая шатун 4, который в свою очередь совершает вращательное действие на коленчатый вал. В этом такте совершается полезная работа, тепловая энергия преобразуется в механическую. При подходе поршня к НМТ начинает открываться выпускной клапан 3, через который отводятся отработанные газы. В результате температура у нас падает до 1200 градусов, а давление до 0.65 МПа. Подробнее о такте рабочего хода.
  4. Такт выпуска.

    Рис 5 – Такт выпуска.

    В этом такте у нас полностью открывается выпускной клапан 3. Поршень перемещается из нижней мертвой точки в высшую, выталкивая отработанные газы. Далее газы попадают в выпускной коллектор, затем пройдя через глушитель в атмосферу. В конце такта температура в цилиндре падает до 500 градусов, а давление до 0.1 МПа. Полностью цилиндр от отработанных газов не освобождается, какой-то их процент остается и участвует в последующем такте. Подробнее о такте выпуска.

В процессе работы двигателя все перечисленные такты повторяются циклически. При 3 такте, где совершается рабочий ход поршня, механическая энергия от коленвала передается маховику, которую он накапливает и использует ее в последующих тактах. Благодаря маховику работа двигателя становится ровной и устойчивой.

Принцип работы двухтактного и четырехтактного двигателя

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.

Чем отличается принцип работы 2 и 4 тактного двигателя, рассказываем простым языком | Техника времен СССР

Никто не будет спорить, что самым важным и ценным узлом любой техники является двигатель. Он приводит в движение механизмы и способствует работе других агрегатов системы. Двигатели подразделяются по виду топлива на те, которые работают на бензине и работа которых завязана на дизельном топливе. Отсюда соответственно и название-дизельный или же бензиновый мотор. Также существенное отличие двигателей заключается в тактности их работы, они бывают двух и четырехтактными. Сегодня мы разберем, что это значит и чем эти два типа двигателей отличаются. Самым распространенным из этих двух двигателей считается четырехтактный, он устанавливается практически на всю технику начиная даже с мотоциклов.

Ответ на вопрос кроется в названии, четырехтактный, значит у двигателя 4 такта работы, это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В первом цикле поршень из верхнего положения идет вниз и занимает место в максимально нижней точке, в этот момент в цилиндр поступает горючее. Во втором этапе поршень начинает подниматься и собой сжимает топливо, которое из-за этого нагревается. В верхней части от свечи исходит искра воспламеняя горючее и образуя газы, которые опускают поршень обратно вниз, в этот момент происходит вращение коленвала т.е. полезная работа. Когда поршень вновь занял нижнее положение, отработанные газы выходят через выпускной клапан, это четвертый такт-выпуск.

В двухтактных моторах все проще, т.к. этапов работы всего два, сжатие и расширение, а два других такта происходят одновременно с ними. Во время сжатия горючей смеси (поршень идет наверх), в кривошипной камере происходит засасывание топлива, которое поступает в поршень, когда тот движется вниз. При движении в нижнюю точку опять же происходит вращение вала, при повторениях хода поршня коленвал крутится постоянно, за счет чего в дальнейшем происходит движение. Вот так простыми словами можно объяснить отличие и принцип работы двух и четырехтактного двигателя.

Если у Вас есть, что добавить к вышесказанному, можете сделать это в комментариях под статьей.

Читайте также:
За счёт чего мотоцикл ИЖ Планета Спорт обгонял Чезет на трассе
Почему в СССР двигатель ВАЗ 2103 считали лучше остальных
Самый знаменитый Советский мотороллер с многоступенчатой трансмиссией, Вятка ВП 150
Почему мотоцикл ИЖ Планета 5 считается самым лучшим за всю историю СССР
Советский грузовик с проходимостью танка или почему ГАЗ 66 называли Шишига
Если статья Вам понравилась подписывайтесь на канал и поставьте лайк.
Заходите на канал Техника времён СССР, там много всего интересного.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре. Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров,  рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через  равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

При  этом последовательность, с которой чередуются  одинаковые такты в разных цилиндрах, принято называть  порядком работы ДВС (например, 1-2-4-3). На практике это выглядит таким образом, что после рабочего хода в цилиндре 1, далее рабочий ход происходит во втором, четвертом, а уже затем в третьем цилиндре.

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.

Принцип работы и основная характеристика

Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:

  • цилиндр заполняется топливной смесью;
  • смесь сжимается;
  • топливная смесь воспламеняется;
  • газы расширяются и цилиндр очищается.

В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.

Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за два оборота коленвала или за четыре такта.

Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:

  1. За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
  2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
  3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
  4. Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.

Двигатель с двумя циклами рабочего хода

Двигатель такого вида первые 4 такта работает по циклу Отто или Дизеля, а затем в цилиндр подаётся охлаждённый воздух или вода. За счёт расширения воздуха или испарения воды происходит дополнительное охлаждение стенок цилиндра и снижение тепловых потерь двигателя. В этом случае имеется два рабочих хода — один с топливом, а другой с паром или воздухом. К этому классу двигателей относятся: двигатель Баюласа (англ. Bajulaz), созданный швейцарской компанией Баюлас; двигатель Кроуэра, изобретённый Брюсом Кроуэром (англ. Bruce Crower) из США; и шеститактный двигатель Велозета (англ. Velozeta), построенный в инженерном колледже в Тируванантапураме в Индии.

Такт сжатия

Непосредственно сжатие (повышение давления в цилиндре) начинается не сразу после начала движения поршня вверх. Дело в том, что топливо-воздушная смесь при открытом впускном клапане некоторое время продолжает поступать в цилиндр, несмотря на начало повышения давления. Поэтому закрытие впускного клапана должно быть согласовано с характером течения смеси у его тарелки.

С точки зрения наилучшего наполнения цилиндра (и, соответственно, наибольшей мощности) в момент закрытия впускного клапана смесь у клапана должна остановиться, т. е. в этот момент через клапан нет ни прямого — в цилиндр, ни обратного — из цилиндра, течения. Здесь на процесс очень сильно влияет конструкция впускной системы, частота вращения, положение дроссельной заслонки. В общем случае, чем больше частота вращения и открытие дроссельной заслонки, тем больше при неизменной длине впускного канала должен запаздывать с закрытием впускной клапан.

На практике, как правило, выбирают компромиссный вариант, однако существуют конструкции с переменными фазами газораспределения (при которых изменяется запаздывание закрытия впускного клапана) и с переменной длиной каналов впускной системы, улучшающих наполнение цилиндров и параметры двигателя в широком диапазоне режимов. Компромиссные решения обычно приводят к ухудшению параметров двигателя за счет обратного выброса смеси на низких частотах вращения и «недозарядки» цилиндра (т. е. снижения количества поступающей смеси относительно максимально возможного) на высоких оборотах. Меньшее по сравнению с традиционными конструкциями запаздывание закрытия клапана имеют двигатели с многоклапанными головками (с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр).При движении поршня вверх при закрытых клапанах происходит сжатие топливо-воздушной смеси. При этом давление в цилиндре зависит от утечек смеси через поршневые кольца и клапаны. Их износ или повреждения, а также царапины и риски на поверхности цилиндра также увеличивают утечки смеси через поршневые кольца. Поршневые кольца под действием трения и давления в цилиндре прижимаются к нижним поверхностям канавок, а уплотнение полости цилиндра над поршнем достигается с одной стороны по стыку колец с поверхностью цилиндров, а с другой — по нижним торцевым поверхностям колец и канавок.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодически повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом. Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными.

В камере сгорания (рис. 2.1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, и свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска. Допустим, что в результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального электро-

Впуск Сжатие Расширение Выпуск

Рис. 2.1. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя: / — поршень; 2 — рабочая смесь; 3 — впускной канал; 4 — впускной клапан; 5 — свеча зажигания; 6 — выпускной клапан; 7 — выпускной канал; 8 — шатун; 9 — коленчатый вал

двигателя) поршень совершает движение от ВМТ к НМТ. При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт. Так как объем цилиндра при движении поршня вниз увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07—0,09 МПа. Впускной канал 3 связан со специальным устройством — карбюратором, который приготовляет горючую смесь из топлива и воздуха. Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь поступает через впускной канал и открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр, смешивается с остаточными газами (остаточные продукты сгорания от предыдущего цикла) и образует рабочую смесь. Соприкасаясь с остаточными газами и нагретыми деталями, смесь нагревается до температуры 75-125 °С.

Такт сжатия. При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление и температура рабочей смеси. В конце такта сжатия давление достигает 0,9—1,5 МПа, а температура — 270—480 °С. В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которое вызывает между ними искровой разряд, в результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, от чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200—2500 °С, давление внутри цилиндров достигает 3,0—4,5 МПа.

Такт расширения (рабочий ход). Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (оба клапана закрыты). Происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.

При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3—0,4 МПа, а температура газов — до 900—1200 °С.

Такт выпуска. Когда поршень подходит к НМТ, открывается выпускной клапан 6, и при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ, выталкивая отработавшие газы через открытый клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11—0,12 МПа, а температура — 600—900 °С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается новый рабочий цикл.

Способы продувки цилиндров

Очевидно, что процесс продувки, механизм, квалифицирующийся, как сложный. Правильно выполненная продувка напрямую влияет на показатели мощности и коэффициента полезного действия. Для улучшения характеристик, конструкторы постоянно стараются усовершенствовать и довести процесс до идеала.

Как можно продуть цилиндр:

«Контурная» продувка.Вид продувки прост и поэтому распространён. Недостаток то, что применение связано с перерасходом топлива. Разновидности контурной продувки: возвратно-петлевая, дефлекторная, высотная.

«П-образная» продувка.Принцип «П-образной» заключается в применении только на моторах с двумя цилиндрами. При проведении, один цилиндр участвует в процессе впуска газов, второй выпускает отработку. Эффект продувки ощущается в топливной экономичности, процесс сопровождается неравномерным нагревом пары, отвечающей за выпуск.

«Клапанно-щелевая» продувка.Отличается тем, что требует наличия газораспределительного механизма для управления клапанами. Клапан используется, как для предоставления горючего, так и для вывода отработанных паров. Продувка предусматривает отвод отработки посредством клапана в головке цилиндров и поступление горючего через отверстия. Преимущество, что продувка повышает топливную экономичность и минимизирует показатель токсичности выпускаемых паров. Недостаток, сложность конструкции и нарушения режимов, связанных с повышением температуры работы агрегата.

«Прямоточная» продувка.Используется в силовых установках с количеством поршней равным двум. При этом расположение цилиндра находится в горизонтальном положении. Поршни двигаются, друг навстречу другу. В движении каждый поршень освобождает и перекрывает клапан: один поршень впускает порцию горючего, второй удаляет порцию отработки из цилиндра. Камера сгорания образуется в момент сближения поршней друг с другом. Эффект этого варианта продувки максимален: удаляет сгоревшие газы и экономит горючее. Минус, требуется сложный механизм кривошипов и шатунов, показатели температуры двигателя требуют применения охладителей и устойчивых материалов для изготовления деталей.

Двухтактный двигатель 5 ТДФ с прямоточной продувкой

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно.

Такт сжатия

Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14…18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива.

В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе.

Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются.

Такт расширения

Оба клапана закрыты. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рисунок в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива.

Такт выпуска

Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рисунок г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу.

Далее рабочий цикл повторяется.

У описанных двигателей в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение. При выполнении остальных тактов — выпуске, впуске и сжатии — нужно перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте расширения. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на конце коленчатого вала.

Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие основные преимущества:

  • на единицу произведенной работы расходуется в среднем на 20…25 % (по массе) меньше топлива
  • работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопасно

Недостатки дизеля:

  • более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля
  • пуск его затруднен, особенно в зимнее время

Хорошие экономические показатели дизелей обусловили их широкое применение в качестве двигателей для тракторов, грузовых и легковых автомобилей.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин. Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.

Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара

Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством

https://youtube.com/watch?v=Pby7ms9Smiw

Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.

Создание двухтактного двигателя

Много предположений о том, кто первым создал двигатель внутреннего сгорания. Доподлинно известно, что первый двухтактный двигатель, работающий на газу, изобретен и сконструирован бельгийцем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром, произошло это событие в 1858 году.

Двигатель Ленуара (выставлен в музее)

На тот момент уже создана паровая машина, и изобретение бельгийца превосходило её по характеристикам. Мотор намного легче, проще, потреблял меньше топлива. Несмотря на преимущества, силовая установка имела много недоработок и уступала в надёжности. После того как Николас Отто, презентовал четырёхтактный двигатель, который на тот момент продуман детальней, о моторе работающем по принципу двух тактов, забыли, и длительный период времени нигде не использовали.

Во время Великой Отечественной войны силовая установка устанавливалась на самолёты. В нашем регионе моторы известны благодаря использованию на мотто технике. Трёхцилиндровые агрегаты, выполняющие два такта, используются на мотоциклах компаний Suzuki и Kawasaki. Сегодня двигатели эксплуатируются в авиации, здесь лидер австрийская фирма Rotax, выпускающая моторы для использования на небольших самолетах.

Двухтактный двухцилиндровый двигатель Rotax 582 UL

После ужесточения требований к экологическим нормам и выбросам двухтактный двигатель перестал применяться для установки на классический автомобильный транспорт. Однако, на лёгкой технике, как: скутера, снегоходы, катера заменить маленький и лёгкий агрегат не просто. Здесь конкурентов у двухтактной установки попросту нет.

4 Тактный двигатель принцип работы

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.

Основные характеристики 4 тактного двигателя

  1. Обмен газов происходит за счет движения рабочего поршня;
  2. 4 тактный двигатель обладает газораспределительным механизмом, который позволяет переключить цилиндровую полость на впуск и выпуск;
  3. Обмен газов происходит в момент отдельного полуоборота коленвала;
  4. Цепная, ременная передача и шестеренчатые редукторы позволяют изменить моменты зажигания, впрыскивания бензина и привода газораспределительного механизма относительно частоты верчения коленвала.

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном моторе смазывание коленвала, цилиндровых и поршневых пальцев, подшипника коленвала, поршня и компрессионных колец происходит путем заливки масла в бензин. 4 тактный мотор отличается тем, что в нем коленчатый вал расположен в масляной ванне. За счет этой особенности необходимость в добавлении масла или смешивании топлива попросту отсутствует. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства – это наполнить топливный бак бензином, после чего можно продолжать пользоваться транспортом.

Таким образом, автовладельцу становится незачем приобретать специальное масло, которое нужно для функционирования двухтактных моторов.

Помимо этого, 4 тактный мотор отличается уменьшенным количеством нагара на стенах глушителя и поршневом зеркале.

Еще одним важным отличием является то, что при двухтактном моторе совершается выплеск горючей смеси в выхлопную трубу – это обусловлено его устройством.

Стоит признать, что четырехтактные двигатели также обладают небольшими недостатками. К примеру, у таких двигателей повышенная длительность старта скутера с места.

Также не особо качественными являются работы по регулированию клапанного теплового зазора.

При этом следует отметить, что проблему с повышенной длительностью старта скутера можно решить оптимизацией опций центробежного сцепления и передачи.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа 4 тактного двигателя состоит из двух оборотов коленвала или, еще можно сказать, четырех тактов поршня.

Работа 4 тактного двигателя происходит таким образом:

  1. (впуск). Поршень продвигается в нижнюю сторону, что приводит к открытию клапана впуска. В итоге горючая смесь оказывается в цилиндре, куда она попадает из карбюратора. По достижению поршнем нижнего положения совершается закрытие клапана впуска.
  2. (сжатие). Поршень передвигается в верхнюю сторону, что провоцирует сжимание горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, совершается возгорание сжатого поршнем бензина.
  3. (расширение). Происходит возгорание бензина, в результате которого он сгорает – это приводит к растяжению горючих газов и, соответственно, к движению поршня вниз (два клапана оказываются закрытыми).
  4. (выпуск). По инерции коленчатый вал продолжает кругооборот вокруг своей оси, а поршень – продвигаться вверх. Вместе с этим происходит открытие клапана выпуска, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, совершается закрытие клапана впуска.

По окончанию работы 4 тактного двигателя четыре такта проходят заново.

Функционирование двухтактного агрегата

Хоть и статья не об этом, однако стоит коротко описать функционирование двухтактного двигателя с целью сравнить их. Как становится понятно из наименования, функционирование такого мотора проходит только через два такта.

  1. Поршень продвигается наверх, что приводит к сжатию горючей смеси, после которого (без достижения верхней мертвой точки) она воспламеняется. По достижению поршнем верхней мертвой точки открываются окна впуска в стене цилиндра, из-за чего горючая смесь перетекает в кривошипную камеру.
  2. Под действием растягивающихся газов поршень продвигается в нижнюю сторону. Пребывая в нижнем положении, поршень открывает окна впуска и выпуска. Газы попадают в трубу выхлопа, а на их месте оказывается горючая смесь.

Четырёхтактный двигатель

А теперь вернёмся к четырёхтактном автомобильному двигателю.

Автомобильные двигатели, как мы уже сказали, могут быть бензиновыми и дизельными. И поэтому предлагаю рассмотреть их такты вместе. Несмотря на то, что они схожи, но в них есть так же и различия.

1-й такт впуск (наполнение).

Поршень движется от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт. Под действием перепада давления, возникающего в результате движения поршня:

Бензиновый двигатель: бензовоздушная смесь через впускной канал наполняет цилиндр.

Дизельный двигатель: воздух через впускной канал наполняет цилиндр.

2-й такт сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, все клапана закрыты. Давление и температура в цилиндре поднимаются.

бензиновый двигатель: в конце такта сжатия на свечу зажигания подается высокое напряжение, между электродами свечи проскакивает искра и поджигает бензовоздущную смесь

дизельный двигатель: через форсунку высокого давления подается дизельное топливо, которое воспламеняется от нагретого в процессе сжатия воздуха.

3-й такт рабочий ход. Поршень движется от ВМТ к НМТ, все клапана закрыты. В начале такта продолжается сгорание топлива, начавшееся в конце такта сжатия. Температура и давление газов повышается. Давление передается поршню и перемещает его к НМТ. Тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу движения поршня.

4-й такт выпуск. Поршень движется от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Происходит выталкивание
отработавших газов из цилиндра.

Для большей наглядности взгляните на следующие рисунки:

Такты бензинового двигателя:

Такты дизельного двигателя:

Таким образом 1 рабочий цикл 4-х тактного двигателя происходит за 2 оборота коленчатого вала (720° его поворота). Отличие между бензиновым и дизельным двигателем лишь в топливе и способе его воспламенении на такте сжатия. Однако, это вносит свои изменения в применяемые агрегаты, но об этом речь пойдёт потом.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания топлива, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Четырехтактные двигатели — детали, работа, применение

Четырехтактные двигатели описаны вместе с их различными частями, принципами работы, преимуществами, недостатками и т. Д. Для общего понимания. Захвачено множество изображений, диаграмм для визуализации этого движка.

Давайте изучим четырехтактные (4) тактные двигатели!

Что такое четырехтактные (4) двигатели?

Основы четырехтактного двигателя

Четырехтактные двигатели являются частью двигателя внутреннего сгорания.Четырехтактный двигатель — один из наиболее часто используемых типов двигателей внутреннего сгорания. Название четырехтактный произошло от его рабочего механизма.

  • Поршень совершает четыре полных отдельных хода в этом цикле. Если вы не знаете о ходах, ход означает, что поршень движется вместе с цилиндром.
  • Эти 4-тактные двигатели используются почти во всех коммерческих автомобилях. Как правило, четырехтактные двигатели с бензиновым двигателем более популярны во многих легковых и грузовых автомобилях и т. Д.
  • Рабочий процесс требует двух оборотов (720 °) коленчатого вала.Таким образом, 4-тактный цикл завершается на 180 ° за один ход, завершая 4 хода за 720 °.
Четыре 4-тактных двигателя

Основные принципы четырехтактных двигателей

Четырехтактные двигатели имеют четыре такта: впускной, компрессионный, мощный и выпускной.

  • У всех этих четырех ударов разные функции и обязанности.
  • Чтобы внести свой вклад в эту операцию, задействовано множество деталей двигателя.
  • Будет легко понять работу 4-тактных двигателей, зная, какие части участвуют в работе.

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

Компоненты 4-тактных двигателей

Четырехтактный двигатель состоит из следующих частей:

  • Блок двигателя
  • Поршень
  • Шатуны
  • Коленчатый вал
  • Головка блока цилиндров
  • Клапаны
  • Распредвал
  • Подъемники
  • ГРМ цепь / ремень / шестерни
  • Valvetrain
Детали четырехтактных двигателей

Блок двигателя

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

  • Этот блок удерживает детали двигателя, такие как цилиндры, коленчатые валы, поршни, шатуны.
  • В блоке имеются большие круглые отверстия, известные как цилиндры.
  • В этих отверстиях поршни перемещаются вверх и вниз для 4-тактных операций.
  • В конструкции блока цилиндров имеются каналы для охлаждающей жидкости, масляные каналы и трещина в картере.

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

Поршень

Поршень, который мы уже обсуждали, отвечает за ходы и работу 4-тактных двигателей.

  • Поршень скользит вверх и вниз от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки, совершая 720 градусов хода за один полный ход.
  • Поршень имеет соединение с трещинами валов через шатуны.
  • Поршень используется практически во всех типах двигателей, и это очень важная часть всех двигателей.
  • Поршень имеет поршневые кольца, которые герметизируют камеру сгорания, так что потери газов в картер минимальны.
Поршень четырехтактных двигателей

Кроме того, он улучшает теплопередачу и поддерживает количество масла между поршнем и стенкой цилиндра.

Шатуны

Они соединяются как с поршнем, так и с коленчатым валом.Для прочности они имеют двутавровую конструкцию.

  • Его основная и важная функция — преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня во вращение коленчатого вала.
  • Большой конец шатуна соединяется с кривошипом с помощью кривошипного пальца.

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

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров, как и ее название, является верхней частью блока цилиндров.Он действует как крышка для цилиндров и поршней.

  • Дыхание двигателя осуществляется от головки блока цилиндров.
  • Впускает топливовоздушную смесь в двигатель и выходит из двигателя.
  • Оснащен клапанами, регулирующими впуск и выпуск двигателя.
  • Это похоже на нормальную операцию по дыханию.

Мы увидим это более подробно при работе 4-х тактных двигателей.

Клапаны

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

  • один — впускной, а
  • другой — выпускной.

Впускной клапан обеспечивает поступление топливовоздушной смеси внутрь. В то время как выпускные клапаны выводят выхлоп из цилиндра. Во время других операций один из клапанов закрыт.

Коленчатый вал

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

  • Вертикальное движение поршней с помощью шатунов преобразует вал трещины во вращательное движение.
  • Коленчатый вал соединен с маховиком с помощью подшипников и шейки.

Маховик — это маховик, который передает мощность двигателя на колеса через трансмиссию. Маховик помогает уменьшить пульсацию, которая возникает при работе с четырехтактным циклом.

Распределительный вал

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

Это в основном вал, как показано на рисунке ниже. Распределительный вал коленчатого вала четырехтактного двигателя

Для каждого клапана имеется выступ, подобный структуре распределительного вала.

Он расположен либо в блоке двигателя, над головой или в двойном потолке.

Подъемники

Подъемники действуют как связующее звено между кулачком и клапанами. Как видно из названия, они поднимаются при вращении кулачка распределительного вала. Существует два типа подъемников:

  • Гидравлический подъемник и
  • Сплошной подъемник,

Цепь / ремень / шестерни привода ГРМ

Они используются в различных комбинациях, чтобы помочь соединить коленчатый вал с распределительным валом.

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

Valvetrain

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

  • То же, клапанный механизм имеет детали, необходимые для открытия и закрытия клапанов.
  • Включает в себя рассмотренные выше подъемники. Кроме того, пружины, держатели и т. Д.

Чтобы понять принцип работы четырехтактных двигателей, вам следует знать несколько терминов.Вот несколько терминов, которые мы собираемся использовать для понимания рабочего процесса четырехтактного двигателя.

Основная терминология

Основные термины:

  • Диаметр цилиндра
  • TDC
  • BDC
  • Сжатие
  • Кубическое смещение

Давайте попробуем понять вкратце,

  1. Диаметр цилиндра — расстояние по цилиндру, или вы можете назвать это диаметром.
  2. Верхняя мертвая точка (ВМТ) — когда поршень достигает своей наивысшей точки в цилиндре, это положение или точка называется верхней мертвой точкой.
  3. Нижняя мертвая точка (НМТ) — когда поршень достигает своей самой нижней точки в цилиндре, положение или точка называется нижней мертвой точкой.
  4. Сжатие — имеет то же значение, что и само слово — сжатие топливовоздушной смеси, когда поршень движется из НМТ в ВМТ, известное как сжатие.
  5. Объем кубический — обозначает объем двигателя. Вы, должно быть, слышали в технических характеристиках автомобиля, что объем двигателя составляет 350 куб. См или 1800 куб. См и т. Д. Он показывает размер двигателя в кубических сантиметрах.Проще говоря, он показывает, сколько объема или воздуха цилиндр может переместить из НМТ в ВМТ.

Итак, теперь вы знаете основные термины, используемые в двигателях. Теперь о работе четырехтактных двигателей было бы довольно легко понять, давайте теперь узнаем, как они работают.

Работа 4-тактных двигателей

Итак, перед тем, как приступить к работе, 4-тактный двигатель имеет разные циклы. Названный циклом Отто (довольно популярным в бензиновых двигателях), дизельным циклом и циклом Аткинсона.Один из самых популярных — цикл Отто.

Назван в честь ученого Николая Августа Отто.

Принцип работы четырехтактного двигателя объясняется в нескольких шагах,

  • Ход впуска
  • Ход сжатия
  • Рабочий ход
  • Ход выпуска
Работают четыре четырехтактных двигателя

Ход впуска

Первый ход из четырех -тактный цикл двигателя — такт впуска. Поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), а затем опускается в нижнюю мертвую точку (НМТ).

  • Впускной клапан открывается, что позволяет воздуху и топливной смеси всасываться в цилиндр.
  • Поскольку впускной клапан открыт, выпускной клапан остается закрытым.
  • Поршень на 180 градусов завершен.

Ход сжатия

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

  • Теперь поршень движется вверх в верхнюю мертвую точку (ВМТ), вызывая сжатие и сжатие топливовоздушной смеси.
  • В этом такте и впускной, и выпускной клапаны закрыты.
  • Итак, топливовоздушная смесь не забирается и не выводится.
  • Еще 180 градусов, то есть 360 градусов поршня, пройденного до сих пор.
  • Непосредственно перед переходом в рабочий такт запускается событие зажигания.
  • Топливо воспламеняется от искры.
  • Непосредственно перед завершением поворота поршня на 360 градусов поверните его, как правило, на 20 градусов, прежде чем топливо воспламенится свечой зажигания.

Рабочий ход

Это рабочий ход.Этим ходом генерируется мощность, и воспламеняемое топливо расширяется.

  • Поршень быстро перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).
  • Создаваемая сила и движение передаются на коленчатый вал через шатун.
  • Обе заслонки закрываются во время этого хода, и теперь поршень перемещается на 540 градусов.

Такт выпуска

Это последний ход, при котором расширенные газы должны вытесняться из цилиндра.Поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) в конце рабочего хода.

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

Снова открываются впускные клапаны, и новое топливо поступает в цилиндр. Цикл повторяется снова и снова в секундах.Цикл повторяется.

Порядок не меняется. Несколько замечаний по работе четырехтактных двигателей.

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

Посмотрите красивое АНИМИРОВАННОЕ ВИДЕО от 3D_Guy_2008!

Изменения в четырехтактном двигателе

В соответствии с требованиями эффективности и стабильности были внесены различные изменения.Например,

  • Зажигание топлива до 20 градусов завершения такта сжатия и открытие впускного клапана незадолго до 10-15 градусов завершения такта выпуска, и удерживание выпускного клапана открытым до 10-15 градусов после начала такта впуска. .
  • Это регулировки, сделанные для обеспечения стабильной, безопасной и эффективной работы четырехтактных двигателей.

Теперь рассмотрим некоторые достоинства и недостатки четырехтактных двигателей.

Преимущества 4-тактных двигателей

Больше крутящего момента

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

Лучшая топливная экономичность

В четырехтактных двигателях топливо расходуется только один раз, что дает лучшую топливную экономичность, чем двухтактные двигатели.

Очистка воздуха

Четырехтактные двигатели создают меньше загрязнений благодаря отсутствию горения масла.По сравнению с двухтактным двигателем, который выделяет много дыма из-за сжигаемого масла и топлива.

В четырехтактных двигателях масло хранится отдельно от камеры сгорания, что обеспечивает сгорание только бензина.

Увеличенный срок службы

Двухтактные двигатели рассчитаны на высокие скорости вращения, что приводит к быстрому износу. Чем больше работает двигатель, тем быстрее он изнашивается.

Четырехтактные двигатели должны совершать 4 такта при меньших оборотах.

Дополнительное масло не требуется.

Только движущиеся части четырехтактных двигателей нуждаются в смазке.

Недостатки 4-тактных двигателей

Сложная конструкция

Больше деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, больше деталей, о которых нужно беспокоиться, следовательно, сложно устранять проблемы из-за сложной конструкции.

Не такой мощный, как двухтактный

В четырехтактных двигателях мощность вырабатывается за два оборота.

Но в случае двухтактных двигателей он имеет рабочий ход на каждом обороте.

Дорого

Очевидно, что более значительное количество деталей и сложных конструкций стоит дороже, чем двухтактные двигатели.

Частая замена масла

В четырехтактных двигателях сделано больше усовершенствований. Например, регулировка таймингов клапанов, наддува и т. Д. Они улучшаются с каждым усовершенствованием, сделанным в их работе, а также в конструкции.

Заключение

Таким образом, мы узнали все о четырехтактном двигателе, а также о его частях, принципах работы. Надеюсь, вам понравился наш контент.

Работа четырехтактного бензинового двигателя


В этой статье дается подробное описание принципа работы четырехтактного бензинового двигателя.На иллюстрации показаны диаграммы и фотоэлектрическая диаграмма.


Что такое двигатель?


Слово Двигатель происходит от латинского слова ingenium , что означает «способность». Двигатель машинный. Обычно двигатель внутреннего сгорания определяется как — машина, которая вырабатывает энергию (механическую) за счет сгорания такого вещества, как вода или топливо.
Двигатели классифицируются по различным категориям в зависимости от типа цикла, который они используют, компоновки, используемого источника энергии, используемого механизма охлаждения или его использования.

Исходя из компоновки, существует два типа двигателей

Двигатели внутреннего сгорания
Двигатель называется двигателем внутреннего сгорания, если сгорание топлива, такого как бензин, происходит внутри него, в камере . В качестве окислителя для горения обычно используется воздух . Газы, образующиеся в результате сгорания, имеют высокую температуру и давление. Эти газы оказывают давление на такие компоненты, как поршень, который перемещается и производит энергию (механическую).Например. Бензиновый двигатель

Двигатели внешнего сгорания
Двигатель внешнего сгорания — это двигатель, в котором энергия передается извне на негорючую жидкость, такую ​​как вода под давлением / горячая вода, жидкий натрий и т. Д. Здесь эти жидкости нагреваются во внешней камере как котел, так и пар используется для привода двигателя. Например. Паровой двигатель

В зависимости от источника энергии двигатели внутреннего сгорания классифицируются как
Бензиновые двигатели
Дизельные двигатели

Бензиновые двигатели снова попадают в категорию
1.2-тактный двигатель
2,4-тактный двигатель

Здесь мы обсудим четырехтактный бензиновый двигатель и его работу.

Принцип четырехтактного бензинового двигателя


Принцип, используемый в четырехтактном бензиновом двигателе , обычно известен как цикл Отто . В нем указано, что на каждые четыре гребка будет приходиться один рабочий ход. В таких двигателях используется свеча зажигания, которая используется для воспламенения горючего топлива, используемого в двигателе. В большинстве автомобилей, мотоциклов и грузовиков используются четырехтактные двигатели.

В каждом цикле Отто происходит адиабатическое сжатие, добавление тепла при постоянном объеме, адиабатическое расширение и выделение тепла при постоянном объеме. Диаграмма P-V для четырехтактного двигателя выглядит следующим образом:

Работа четырехтактного бензинового двигателя


Ход — это движение поршня от верхней части к нижней части цилиндра.

Как следует из названия, четырехтактный бензиновый двигатель использует четырехтактный цикл и бензин в качестве топлива.Каждый цикл включает в себя 2 оборота коленчатого вала и четыре хода, а именно:
1. ход впуска
2. ход сжатия
3. ход сгорания также называется ход мощности
4. выхлоп Ход

Используемые шаги следующие:

1. Ход впуска : Как следует из названия, в этом такте происходит всасывание топлива. При запуске двигателя поршень опускается в нижнюю часть цилиндра сверху.Таким образом давление внутри цилиндра снижается. Теперь впускной клапан открывается, и в цилиндр поступает топливно-воздушная смесь. Затем клапан закрывается.

2. Ход сжатия : Этот ход известен как ход сжатия, потому что на этом этапе происходит сжатие топливной смеси. Когда впускной клапан закрывается (выпускной клапан уже закрыт), поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, и топливная смесь сжимается. Сжатие составляет примерно 1/8 от исходного объема.Двигатель считается более эффективным, если его степень сжатия выше.

3. Сжигание / рабочий ход : Теперь в случае бензинового двигателя, когда топливная смесь сжимается до максимального значения, свеча зажигания производит искру, которая воспламеняет топливную смесь. Сгорание приводит к образованию газов под высоким давлением. Благодаря этой огромной силе поршень возвращается в нижнюю часть цилиндра. Когда поршень движется вниз, вращается коленчатый вал, который вращает колеса автомобиля.

4. Ход выпуска : Когда колесо движется вниз, выпускной клапан открывается, и из-за импульса, полученного колесом, поршень толкается обратно в верхнюю часть цилиндра. Таким образом, газы, образующиеся при сгорании, выбрасываются из цилиндра в атмосферу через выпускной клапан.

Выпускной клапан закрывается после такта выпуска, и снова открывается впускной клапан, и четыре хода повторяются.


Принципы работы 2-тактных и 4-тактных двигателей и их отличия

Работа четырехтактных двигателей

Почти каждый проданный сегодня автомобиль имеет 4 тактный двигатель.Так же много мотоциклов, газонокосилок, снегоуборочных машин и прочего. механическое оборудование. Но в мире по-прежнему много двухтактных двигателей. небольшие мотоциклы, небольшие газонокосилки, снегоочистители, снегоочистители и т. д.


Разница между типами двухтактных и четырехтактных двигателей заключается в том, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в цилиндре за один цикл сгорания. Возгорание Цикл — это весь процесс всасывания, сжатия, удара и удара (всасывание топлива и воздуха в поршень, нагнетание в него давления, воспламенение его и выгоняя выхлоп)




Принцип работы четырехтактного двигателя

4-тактные двигатели обычно имеют гораздо большую мощность, чем 2-тактные, и имеют гораздо более сложную структуру.Вместо того, чтобы полагаться на простую механическую концепцию язычковых клапанов, 4-тактные двигатели обычно имеют клапаны в верхней части камеры сгорания. Самый простой тип имеет один впускной и один выпускной клапан. У более сложных двигателей есть два из одного и один из другого, или по два каждого из них. Таким образом, когда вы видите «16v» на значке на задней части автомобиля, это означает, что это 4-цилиндровый двигатель с 4 клапанами на цилиндр — два впускных и два выпускных — то есть 16 клапанов, или «16v». Клапаны открываются и закрываются вращающимся распределительным валом в верхней части двигателя.Распределительный вал приводится в движение либо шестернями непосредственно от кривошипа, либо, чаще, ремнем газораспределительного механизма.

На следующей анимации показан 4-тактный цикл сгорания. Когда поршень (красный) отступает на первом такте, впускной клапан (левый зеленый клапан) открывается, и топливно-воздушная смесь всасывается в камеру сгорания. Клапан закрывается, когда поршень опускается до дна. Когда поршень начинает продвигаться, он сжимает топливно-воздушную смесь. Когда свеча зажигания достигает верхней точки своего хода, воспламеняет топливно-воздушную смесь, и она горит.Расширяющиеся газы заставляют поршень опускаться во время второго хода. В конце этого хода открывается выпускной клапан (правый зеленый клапан), и когда поршень продвигается во второй раз, он вытесняет отработанные газы из выпускного отверстия. Когда поршень снова начинает отступать, цикл начинается заново, всасывая свежий заряд топливно-воздушной смеси в камеру сгорания.

Из-за природы 4-тактных двигателей вы не часто найдете одноцилиндровый 4-тактный двигатель. Они действительно существуют в некоторых мотоциклах для бездорожья, но они обладают такой динамикой, что им требуются большие балансировочные валы или противовесы на кривошипе, чтобы попытаться сделать поездку более плавной.Им также требуется немного больше времени для запуска из холодного состояния, потому что вам нужно провернуть один поршень как минимум дважды, прежде чем можно будет запустить цикл сгорания. Если больше одного поршня, двигатель станет намного плавнее, лучше запускается и даже близко не будет таким тяжелым. Это одно из преимуществ двигателей V-6 и V-8. Помимо увеличенного объема, большее количество цилиндров обычно означает более плавный двигатель, потому что он будет более сбалансированным.

Работа двухтактных двигателей
Принцип работы двухтактного двигателя


Двухтактный двигатель отличается от 4-тактный двигатель двумя основными способами.Сначала цикл сгорания завершается. в пределах одного хода поршня, в отличие от двух ходов поршня, и, во-вторых, смазочное масло для двигателя смешивается с бензином или топливом. В некоторых В таких случаях, как газонокосилки, вы должны предварительно смешать масло и бензин. вылейте себя в емкость, а затем залейте ее в топливный бак. В остальных случаях такие как и маленькие мотоциклы, у велосипеда есть дополнительный масляный бак, который вы заполняете двумя масло для хода, а затем в двигателе есть небольшой насос, который смешивает масло и бензин вместе для вас.


Простота двухтактного двигателя заключается в пластинчатом клапане и конструкции сам поршень. На картинке справа показан 4-тактный поршень (слева) и 2-тактный поршень (справа). Двухтактный поршень обычно выше, чем четырехтактный. такта, и в нем есть два прорези, вырезанные с одной стороны. Эти слоты, в сочетании с пластинчатым клапаном, это то, что заставляет двухтактный двигатель работать так, как он делает. На следующей анимации показан двухтактный цикл сгорания. Как поршень (красный) достигает верхней точки своего хода, свеча зажигания воспламеняет топливо-воздух-масло. смесь.Поршень начинает отступать. При этом прорези врезаются в поршень справа начинает совмещаться с перепускным отверстием в стенке цилиндра (зеленый продолговатый справа). Отступающий поршень нагнетает давление в картере двигателя. который заставляет язычковый или откидной клапан (фиолетовый на этой анимации) закрываться, и при этом вытесняет топливно-масляную смесь, уже находящуюся в картере через прорези поршня в байпасный порт. Это эффективно направляет перемешивает сторону цилиндра и впрыскивает его в камеру сгорания над поршнем, заставляя выхлопные газы выходить через зеленый выхлоп порт слева.Как только поршень снова начинает двигаться, он генерирует вакуум в картере. Тростниковый или откидной клапан всасывается и свежий Заряд топливовоздушной смеси засасывается в картер двигателя. Когда поршень достигает максимума своего хода, свеча зажигания воспламеняет смесь, и цикл начинается снова.

Для того же объема цилиндра 2 Тактные двигатели обычно более мощные, чем 4-тактные версии. Обратная сторона загрязняющие вещества в выхлопных газах; поскольку масло смешивается с бензином, каждые 2 тактный двигатель выталкивает сгоревшее масло вместе с выхлопом.Масла для 2-тактных двигателей обычно предназначены для сжигания чище, чем их 4-тактные аналоги, но, тем не менее, двухтактный двигатель может быть дымным зверем. Если, как и я, вы выросли где-нибудь в Европа, где скутеры были в моде для подростков, тогда просто запах двух такт выхлопа может вызвать теплые воспоминания. Другой недостаток 2-х тактного двигателей в том, что они более шумные по сравнению с 4-х тактными двигателями. Обычно шум описывается как «гудящий».



Четырехтактный двигатель

: основные части, принцип, работа, применение, преимущества и недостатки

Что вы узнаете из этой статьи?

  • Основная часть четырехтактных двигателей SI и CI.
  • Концепция работы четырехтактных двигателей с искровым зажиганием (бензин) и с воспламенением от сжатия (дизель) и ее применение.
  • Преимущества и недостатки четырехтактных двигателей.


В наших предыдущих статьях мы узнали о двигателе типа и его основных частях , а также о терминологии , использованной в двигателе . Мы знаем, что двигатель IC можно классифицировать по-разному. Одним из наиболее полезных двигателей является четырехтактный двигатель, который в основном используется в автомобильной промышленности.Эти двигатели могут быть далее классифицированы на двигатели с искровым зажиганием или бензиновые двигатели и двигатели с воспламенением от сжатия или дизельные двигатели. Двигатель SI разработан Николаусом Отто, а двигатель CI разработан Рудольфом Дизелем. Эти двигатели имеют много общего с некоторыми принципиальными различиями.

Четырехтактные двигатели:

Принцип:

Мы знаем, что ход определяется как максимальное перемещение поршня в любом направлении внутри цилиндра двигателя. Например, если поршень перемещается от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке , это называется ходом.Если он возвращается обратно в нижнюю мертвую точку , это называется 2-тактным. Точно так же, если он снова движется к ВМТ и возвращается в НМТ, он выполняет четыре хода. Это основной принцип четырехтактного двигателя.

Двигатель, который совершает четыре такта в один рабочий такт или для завершения одного цикла, называется четырехтактным двигателем. Коленчатый вал совершает один оборот за два хода. Таким образом, он совершает два оборота в четырехтактных двигателях.

Детали:

1.Поршень
2. Цилиндр
3. Камера сгорания
4. Впускной и выпускной клапаны
5. Впускной и выпускной коллектор
6. Свеча зажигания
7. Форсунка
8. Шатун
9. Коленчатый вал
10. Поршневые кольца
11. Штифт поршня
12. Распределительный вал
13. Маховик
14. Картер


Вы можете узнать больше об этих деталях по Основные детали двигателей


Работа:

Четырехтактный двигатель выполняет циклическую работу на четыре ходы поршня или два оборота коленчатого вала.Эти ходы представляют собой ход всасывания, ход сжатия, ход мощности или расширения и ход выпуска. Оба двигателя SI и CI следуют этим четырем тактам, чтобы завершить один цикл. Рабочие операции этих ударов можно резюмировать следующим образом.

Ход всасывания:

Всасывание означает всасывание заряда (воздушно-топливной смеси в двигателях SI и только воздуха в двигателях CI) в цилиндр двигателя. Он всасывается через впускной клапан. Во время этого хода поршень перемещается из ВМТ в НМТ . Воздух засасывается за счет разницы давлений между цилиндром двигателя и атмосферой в двигателе без наддува и воздушным компрессором в двигателях с наддувом.

Ход сжатия:

В этом ходе поршень перемещается из НМТ в ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, и поршень сжимает заряд во время этого хода. Движение поршня происходит из-за инерции или проворачивания двигателя. Этот процесс происходит асестропически в обоих модулях SI и CI.

Ход мощности и расширения:

В этом ходе поршень перемещается из ВМТ в НМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты во время этого хода.


В двигателях SI свеча зажигания генерирует искру, воспламеняющую топливно-воздушную смесь.Поскольку все топливо доступно внутри цилиндра, сжигание происходит мгновенно, поэтому этот процесс рассматривается как сжигание постоянного объема для идеального цикла. Из-за сгорания топлива внутри цилиндра создается сила высокого давления, которая действует как движущая сила поршня и коленчатого вала. После сгорания поршень расширяется от ВМТ до НМТ в изэнтропическом режиме.


В двигателях CI форсунка впрыскивает топливо в камеру сгорания. Топливо горит из-за тепла, выделяемого во время такта сжатия. В этих двигателях топливо подается через форсунку, поэтому забор топлива не происходит мгновенно.Топливо сгорает равномерно, поэтому этот процесс рассматривается как горение при постоянном давлении для идеального цикла. После сгорания поршень перемещается из ВМТ в НМТ по изэнтропическому направлению.

Ход выпуска:

Когда поршень достигает НМТ, выпускной клапан открывается, и поршень начинает перемещаться из НМТ в ВМТ из-за инерции поршня. Сгоревшие газы выходят из выпускного клапана из цилиндра двигателя в окружающую среду. Когда поршень достигает ВМТ, новый заряд поступает в цилиндр, и этот цикл повторяется.


Применение:
  • Четырехтактный двигатель, широко используемый в автомобильной промышленности.
  • Применяются в автобусах, грузовиках и других транспортных средствах.
  • Применяются в насосной системе.
  • Эти двигатели находят применение в мобильных электрогенераторах.
  • Эти двигатели широко используются в авиационных и морских двигателях.
  • Дизельные двигатели находят применение в насосных агрегатах, строительной технике, воздушных компрессорах, буровых установках и т. Д.


Преимущества и недостатки:

Преимущества:
  • Четырехтактные двигатели обеспечивают более высокий КПД.
  • Создает меньше загрязнения.
  • Меньший износ благодаря хорошей системе смазки.
  • Работает тихо.
  • Он работает чище, поскольку в топливо не добавляется дополнительное масло.
  • Они дают высокие обороты при малой мощности.
Недостатки:
  • Эти двигатели более сложные за счет клапанного механизма и системы смазки.
  • Это дороже по сравнению с двухтактными двигателями.
  • Четырехтактные двигатели дают меньшую мощность.

Теперь вы должны задать себе эти вопросы.


Каковы основные компоненты четырехтактного двигателя?
Что такое инсульт? Как двигатель четырехтактного двигателя вырабатывает мощность?
Каковы преимущества четырехтактных двигателей?

Если вам нравится эта статья, задайте вопросы в поле для комментариев, поделитесь ею в своей социальной сети и подпишитесь на наш сайт.


Работа четырехтактного двигателя с искровым зажиганием (SI) с фотоэлектрической диаграммой


🔗Основные компоненты двигателя внутреннего сгорания и их функции
🔗Сравнение между двигателем SI и двигателем CI.

Двигатель SI представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором топливо сжигается с помощью свечи зажигания.Двигатель СИ работает по принципу цикла Отто. Как следует из названия, в четырехтактном двигателе один цикл сгорания завершается за четыре такта. Каждый ход состоит из поворота коленчатого вала на 180 ° и, следовательно, четырех тактов, завершаемых при повороте коленчатого вала на 720 °. Для завершения этого четырехтактного двигателя двигателю требуется два оборота коленчатого вала. Четырехтактные двигатели с искровым зажиганием:

  • Такт всасывания / впуска
  • Ход сжатия
  • Горение / Расширение / Рабочий ход
  • Ход выпуска

Различный ход и соответствующее положение поршня и клапанов для вертикального двигателя внутреннего сгорания, фотоэлектрическая диаграмма описаны ниже.
Фотоэлектрическая диаграмма для четырехтактного двигателя с искровым зажиганием

🔗Работа четырехтактного двигателя с воспламенением от сжатия с PV диаграммой
🔗Работа двухтактного двигателя с фотоэлектрической диаграммой

Ход всасывания или всасывания

Процесс 0 → 1.

Этот ход начинается, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) и собирается двигаться вниз. Пока поршень движется вниз, впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт.Движение поршня создает в цилиндре вакуум и заряд, состоящий из топливовоздушной смеси, втягиваемой в цилиндр из карбюратора . Когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), впускные клапаны закрываются. Во время этого процесса объем увеличивается, но давление внутри цилиндра остается постоянным (атмосферное давление).

Ход сжатия

Процесс 1 → 2.

Поршень перемещается из НМТ в ВМТ. Во время этого процесса и впускной, и выпускной клапаны закрываются, и заряд, ранее втянутый в цилиндр, сжимается.В конце этого хода, т. Е. Поршень в ВМТ, весь заряд сжимается до зазора. Давление увеличивается с уменьшением объема. Степень сжатия двигателя SI составляет от 6 до 10.

Горение / Расширение или Рабочий ход

Процесс 2 → 3 и процесс 3 → 4.

В конце такта сжатия заряд сжигается с помощью свечи зажигания в головке блока цилиндров. В идеальном двигателе SI это считается мгновенным процессом. Температура и давление внутри цилиндра резко возрастают при постоянном объеме из-за сгорания топлива (процесс 2 → 3).Это единственный ход, в котором вырабатывается реальная мощность. Сгоревшие газы под высоким давлением толкают поршень из ВМТ в НМТ. При этом впускные и выпускные клапаны остаются закрытыми. В этом процессе температура и давление снижаются, а объем газа увеличивается. В конце рабочего хода выпускной клапан открывается, давление падает до атмосферного (процесс 4 → 5).

Ход выпуска

Процесс 5 → 0.

Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, когда впускной клапан закрыт, а выпускной клапан открыт.Поршень выталкивает сгоревший газ из цилиндра в атмосферу. В конце такта выпуска некоторые остаточные газы попадают в зазорный объем. Этот остаточный газ смешивается со свежим зарядом, всасываемым в цилиндр во время следующего цикла.

Принцип работы 6-тактного двигателя

6-тактный двигатель

В наши дни современные автомобили имеют четырехтактные двигатели внутреннего сгорания. С развитием автомобильной промышленности появилась и шеститактная конструкция.Этот двигатель добавляет второй рабочий такт и более эффективен, а также снижает загрязнение окружающей среды.

Фактически, механическая конструкция 6-тактного двигателя аналогична настоящему двигателю внутреннего сгорания. Единственное отличие состоит в термодинамическом цикле и головке блока цилиндров, содержащей две дополнительные камеры. Фактически, преимущество использования этого двигателя в том, что он снижает расход топлива на 40%. Есть шесть тактов, включая всасывание, сжатие, зажигание, выхлоп, всасывание и выхлоп.В дополнение к этому есть четыре клапана всасывания, впуска воздуха, выпуска и выпуска воздуха.

Работа 6-тактного двигателя

Во время такта всасывания поршень будет вверху, а он движется к основанию цилиндра. Фактически, здесь будет создаваться отрицательное давление, когда поршень движется вниз. Благодаря этому воздушно-топливная смесь будет всасываться в цилиндр, так как всасывающий клапан в этот момент открыт.

Далее идет ход сжатия, при котором поршень перемещается из нижнего цилиндра в верхний.Фактически, все четыре клапана здесь закрыты, что приводит к сжатию топливовоздушной смеси.

В такте зажигания 6-тактного двигателя , топливная смесь полностью сжимается, и все клапаны находятся в закрытом положении. Здесь поршень находится в верхней части цилиндра, а свеча зажигания находится в центре. Эта свеча зажигания вызовет сгорание в топливовоздушной смеси, находящейся внутри цилиндра. Это сжатие создает давление на верхнюю часть поршня, которое толкает поршень вниз.Теперь поршень будет в нижней части цилиндра в такте выпуска, и он будет двигаться вверх. Здесь в открытом положении остается только выпускной клапан, который после зажигания выталкивает дым наружу в атмосферу.

Пятый ход — это всасывание воздуха, и здесь поршень будет наверху цилиндра и будет двигаться вниз. Фактически, в этом 6-тактном двигателе , клапан всасывания воздуха является единственным открытым клапаном. И чистый воздух будет всасываться к цилиндру из атмосферы.

Последний и последний ход — такт выпуска воздуха. При этом поршень вначале будет внизу и двигается вверх. Здесь выпускной воздушный клапан открыт, и когда поршень движется вверх, воздух выкачивается.

Объяснение цикла четырехтактного двигателя (анимация)

Введение

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания (IC) используются более 100 лет, и их конструкция с тех пор существенно не изменилась.Каждый из четырехтактных двигателей тактов используется для одной стадии цикла сгорания , то есть есть один ход для каждой из стадий всасывания, сжатия, мощности и выпуска.

Анимация четырехтактного двигателя

По сравнению с двухтактными двигателями четырехтактные двигатели имеют больше компонентов и больше веса, но более эффективны. Четырехтактные двигатели могут работать на различных видах топлива, включая бензин / бензин , дизель , газ ( метан ) и биомасло (чтобы назвать несколько типов топлива).

Компоненты четырехтактного двигателя

Конструкции четырехтактных двигателей различаются, поэтому количество и типы компонентов, используемых в каждой конструкции, также различаются. Например, в двигателях с общей топливной магистралью используются другие детали двигателя по сравнению с двигателями без системы Common Rail.

Компоненты четырехтактного двигателя

Общие четыре компонента двигателя -тактный включают:

  1. Поршень
  2. Шатун (Шатун)
  3. Подшипники скольжения
  4. Коленчатый вал
  5. Распредвал
  6. Камера сгорания (гильза цилиндра)
  7. впускные клапаны и выпускные клапаны
  8. Толкатели
  9. Коромысла
  10. Топливные форсунки

Получите доступ к приведенной ниже трехмерной модели, если вы хотите изучить все основные компоненты двигателя и некоторую терминологию двигателя.

Компоненты двигателя и терминология

Примечание: Тип двигателя, показанный на этой 3D-модели, использует непосредственный впрыск топлива с топливными форсунками common rail .

Видео ниже представляет собой отрывок из онлайн-видеокурса «Основы двигателя внутреннего сгорания» .

Как работают четырехтактные двигатели

Четырехтактному двигателю требуется четыре такта для завершения одного цикла сгорания .Штрихи:

  1. Всасывание (Впуск)
  2. Компрессия
  3. Мощность (зажигание)
  4. Выхлоп

Другой способ запомнить штрихи и их порядок — изменить формулировку на:

Ход 1 = Всасывание (всасывание) Ход 2 = Сжатие (сжатие) Ход 3 = Мощность (удар!) Ход 4 = Выпуск (удар)

Ход всасывания

Ход всасывания втягивает воздух в гильзу цилиндра (пространство сгорания), когда поршень движется вниз по направлению к нижней мертвой точке (НМТ) .Когда поршень достигает BDC , впускные клапаны закрываются, и поршень перемещается обратно вверх к верхней мертвой точке (ВМТ) ; это ход сжатия .

Четырехтактный двигатель с указанием ВМТ и НМТ

Ход сжатия

По мере того, как поршень движется к ВМТ , воздух в цилиндре сжимается (объем , уменьшается), и его температура и давление повышаются.Незадолго до ВМТ в камеру сгорания впрыскивается топливо. Топливо воспламеняется, и происходит управляемый взрыв .

График давления и объема

Рабочий ход

После зажигания начинается рабочий ход . Повышение давления и температуры, создаваемое сгоранием , толкает поршень в направлении НМТ. После достижения НМТ все топливо в камере сгорания сгорело, и последний такт двигателя готов к началу.

Ход выхлопа

Такт выпуска — четвертый и последний ход. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ и вытесняет выхлопные газы из камеры сгорания через клапаны выхлопных газов. Как только поршень достигает ВМТ, впускные воздушные клапаны открываются, а выпускные клапаны закрываются через короткое время (имеется перекрытие клапана , чтобы гарантировать удаление всего выхлопного газа из пространства сгорания). Цикл сгорания теперь завершен, так как все четыре такта выполнены.

Двигатели с искровым и компрессионным зажиганием

Бензиновые / бензиновые двигатели используют свечи зажигания для зажигания, в то время как дизельные двигатели используют только тепло, выделяемое за счет сжатия. По этой причине бензиновые двигатели известны как двигатели с искровым зажиганием , а дизельные двигатели известны как двигатели с воспламенением от сжатия .

Детали 3D-модели

Эта 3D-модель показывает каждую стадию цикла четырехтактного двигателя . Синий указывает на всасывание и сжатие, а красный указывает на расширение (мощность) и выпуск. Все клапаны и другие компоненты правильно рассчитаны, чтобы показать весь четырехтактный процесс.

Дополнительные ресурсы

http://www.animatedengines.com/otto.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.