4 х тактный двигатель: Двигатель четырехтактный внутреннего сгорания: устройство и порядок работы

Содержание

Четырехтактный двигатель – что это такое и как он работает?

Четырехтактный двигатель – что это такое и как он работает? Мы решили, что стоит обсудить эту тему, так как в наши дни все легковые и грузовые автомобили используют четырехтактные поршневые двигатели, будь они на бензине или на дизельном топливе.

Что такое четырехтактный двигатель? Если где-то вы услышали данную фразу, то знайте это означает, что коленчатый вал в грузовике должен вращаться дважды, а каждый поршень должен переместиться два раза вверх и вниз, чтобы произвести один импульс мощности. Иными словами, поршень движется вверх-вниз, вверх-вниз для каждого зажигания свечи зажигания.

В наши дни двухтактные двигатели можно найти только в бензопилах, газонокосилках, снегоходах, лодочных моторах и мопедах. Они отлично подходят для транспорта или техники небольшого размера, так как производят достаточно энергии для их работы. В то же время такие двигатели производят гораздо больше загрязнений, чем их четырехтактные собратья.

Четырехтактный двигатель — 4 такта работы

Как вы можете понять из названия двигателя, его рабочий цикл состоит из 4 этапов (или тактов, как вам удобнее. Это основное отличие 4-х тактного двигателя от 2-х тактного двигателя внутреннего сгорания.

1 такт — впуск

Начиная с «верхней мертвой точки» (ВМТ) и нулевого градуса вращения, поршень движется вниз по цилиндру. Когда поршень движется, он создает вакуум, благодаря чему впускной клапан открывается, всасывая воздух в цилиндр. На карбюраторных двигателях, а также на двигателях с впрыском в порт и корпус дросселя топливо поступает с воздухом, а на двигателях с непосредственным впрыском оно впрыскивается непосредственно в цилиндр.

2 такт — сжатие

Теперь в «нижней мертвой точке» (НМТ) поршень снова начинает двигаться вверх. Впускной и выпускной клапаны закрыты, а топливно-воздушная смесь сжимается поршнем в камеру сгорания. В наши дни степень сжатия, объем цилиндра + камера сгорания, по сравнению с объемом только камеры сгорания, может быть от 8:1 до 12:1.

Не берем в расчет гоночные двигатели. Сжатие смеси значительно увеличивает количество энергии, выделяемой при сгорании, но само сжатие производит тепло, которое может вызвать детонацию или предварительное воспламенение.

3 такт — сгорание и расширение (рабочий ход поршня)

В 3 такте и происходит вся магия! Свеча зажигания зажигает смесь, так как поршень находится в верхней части хода. В результате зажигания поршень быстро смещается вниз по цилиндру, поворачивается коленчатый вал, и автомобиль начинает двигаться. Если говорить о дизельном двигатели, то в нем искры нет, смесь просто самопроизвольно воспламеняется в нужный момент из-за тепла, которое появляется во время сжатия. В одноцилиндровом двигателе на холостом ходу практически слышен каждый отдельный взрыв.

4 такт — выпуск

Поршень перемещается назад вверх по цилиндру из-за импульса, создаваемого во время рабочего хода, и веса маховика (в одноцилиндровом двигателе), или из-за запуска других цилиндров. Выпускной клапан открывается, и вместо сжатия сгоревших газов они выталкиваются в выпускное отверстие. Когда поршень снова приближается к ВМТ, выпускной клапан начинает закрываться, а впускной наоборот — открываться. Данный этап происходит во время процесса, который называется «перекрытием». В этот момент выходящий выпуск создает всасывание, которое помогает втягивать воздух через отверстие впускного клапана. Затем цикл начинается снова, при этом поршень движется вниз на следующем такте впуска.

 


  1. Главная;
  2. Блог;
  3. Каталог. 

 

чем отличается от двухтактного, принцип работы, фазы газораспределения

Четырехтактный двигатель – самая распространенная модель двигателя внутреннего сгорания для автомобилей и не только. Двухтактные ДВС сегодня применяются, но сфера их использования ограничена некоторыми видами мототехники, микро- и малолитражных автомобилей, снегоходов, катеров и т. п. Широко применяется как бензиновый (обычно карбюраторный), так и дизельный тип. Часто такой двигатель бывает двухцилиндровый, его тип обычно инжекторный.

История четырехтактного двигателя

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

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

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


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

Устройство четырехтактного ДВС

Современный двигатель по сути не отличается от прототипов, поэтому проще всего его функционирование показать на примере одноцилиндрового ДВС.

Конструктивно он состоит из:

  • Цилиндра.
  • Поршня.
  • Клапанов впуска и выпуска.
  • Свечи зажигания.
  • Коленчатого вала.
  • Шатуна.

Принцип работы


Схема работы четырехтактного двигателя; заполнить цилиндр горючей смесью (первый такт), сжать ее (второй), поджечь и расширить ее, толкнув поршень (третий), выпустить отработанный газ (четвертый).

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

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

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

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

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

Рабочий цикл

Последовательность тактов выглядит так:

  • Такт впуска. За счет вращения коленвала поршень из самой верхней точки идет в самую нижнюю, кулачки распредвала открывают клапан на впуск. Через него всасывается смесь.
  • Такт сжатия. Коленвал толкает поршень вверх, впускной клапан закрывается, выпускной остается закрытым. Температура и давление в цилиндре растут.
  • Такт расширения. Перед завершением сжатия, свеча зажигания воспламеняет смесь. Топливо сгорает, смесь расширяется и двигает поршень. Связанный с поршнем шатун передает вращательный момент коленвалу. При расширении газы проделывают работу, поэтому ход коленвала называется рабочим. Угол «недоворота» коленвала, который еще не довел поршень до максимальной верхней точки называется углом опережения зажигания (фазой газораспределения). Это делается, чтобы смесь успевала сгореть к моменту достижения поршнем нижней точки. Для повышения эффективности ДВС надо регулировать угол при повышении оборотов. Эти углы регулируются электронной системой автомобиля.
  • Такт выпуска. При достижении поршнем самой нижней точки, сила давления вытесняет выхлопные газы из цилиндра через открывшийся выпускной клапан. После достижения поршнем верхней точки выпускной клапан вновь закрывается, рабочий цикл повторяется.

Масло для четырехтактного двигателя

Масла делятся на два типа – для двигателей с воздушным и водяным охлаждением. Температура поршней в моторах с воздушным охлаждением гораздо выше, чем в случае с водяным, поэтому первые более требовательны к маслу.

Хотя в зимний период техника с воздушным охлаждением четырехтактного двигателя используется реже (в основном садовая и сельскохозяйственная техника, мотоциклы, моторные лодки и т.д используются летом), вопрос для ее владельцев стоит достаточно остро. Зимой актуально масло для квадроциклов, снегоходов и т.д.

Главное, и летом и зимой – это характеристики, позволяющие маслу сразу после запуска двигателя создать защитную пленку на механизмах.

Это важно, даже если двигатель новый или бывший в употреблении, но в идеальном состоянии. Сравнительный анализ разных марок показывает, что масло может быть минеральным или синтетическим.

Разница между летними и зимними маслами определяется степенью вязкости и шириной диапазона температур, при которых конкретные марки масла можно применять. Число перед литерой W указывает на предел температуры, при которой масло густеет. Число после означает предельную температуру эффективного использования этого масла. Бывают всесезонные масла, например, 10w30. Аббревиатура SAE обозначает международный стандарт, по которому классифицируются моторные масла.

ВАЖНО! Зимние масла обладают самой низкой вязкостью, это SAE 0W, SAE 15W и другие. Летние более вязкие: SAE 20, SAE 30, SAE 50. Применяемое масло должно соответствовать показателям, указанным в спецификации к технике.

Высоковязкие масла, например, Sae 30 или Sae 40 ориентированы на летний период, а низковязкие (5W30 или близкие к нему) на зимний. Зимние масла летом будут ускоренно испаряться и не обеспечат смазку. Летние масла будут быстро густеть при низких температурах, осложняя работу мотора.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Понижающий редуктор – устройство, которое должно понижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных брендов, которые производят такие двигатели, обычно мощностью порядка 15лс – японская «Хонда» и китайский «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензотриммерах). Среди популярных двигателей с редукторами – «Чемпион» и его аналог, «Патриот Гарден».

ВАЖНО! Редукторы делятся на два типа: разборные и неразборные. Их действие одинаково. Второй вариант дешевле, но если возникнет неисправность, потребуется его замена. Разборный дороже, но в случае необходимости надо заменять только поломавшуюся запчасть. Обычно он ставится на сопоставимую по стоимости технику.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

ХарактеристикаЧетырехтактный двигательДвухтактный двигатель
МощностьМеньшая мощность из-за большего количества тактов. Наддув дает дополнительную мощность.При одинаковых оборотах, диаметре цилиндра и хода поршня мощность (теоретически) в 2 раза больше. На практике, из-за механических потерь – примерно в 1,5 раза.
Эксплуатационные качестваБольший эксплуатационный ресурс. Процесс ремонта может протекать сложнее, должен осуществляться с использованием сложного оборудования.Простота конструкции, ремонта. Отсутствие сложных устройств: карбюратора, клапанов. Преимущество по показателю равномерности вращения коленвала. Меньший эксплуатационный ресурс из-за более высокой температурной нагрузки на поршневой механизм.
ЭкономичностьНизкий, по сравнению с двухтактным расход топлива и масла. Более высокие затраты на ремонт.Высокие затраты мощности на продувочный насос, недостаточная очистка цилиндра от выхлопных газов. Минус – высокий расход топлива и масла, которое приходится заливать в топливо.
ВесБольше двухтактного.Меньший вес за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
РазмерБольше двухтактного.Меньший размер за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
ЦенаВыше двухтактного.Ниже четырехтактного.
Сфера примененияДвигатели средней и большой мощности, в том числе стационарные. Используются как двигатель под инверторный генератор. Популярна их установка на снегоходы «Рысь» и «Тайга», мотороллеры «Муравей».Плавсредства, сельскохозяйственная и мототехника, малолитражные автомобили.

Четырехтактный двигатель: описание,фото. | АВТОМАШИНЫ

Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом—изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 23).

Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.

Фаза ф2-3 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты.

На индиикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500… 700 °С. Фаза у3_4 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500…700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (1700°С) и давление (Р образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4. Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4—5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий. Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

 

Рис. 23. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: 1— начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре.

Содержание статьи

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС.

 Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте.  Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува.В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3…4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5…2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Основное отличие двухтактного двигателя от четырехтактного обусловлено различием механизмов их газообмена — т.е. подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр и удалении отработавших газов. В четырехтактном двигателе процессы очистки и заполнения цилиндра производятся с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.

 

В двухтактном двигателе заполнение и очистка цилиндра выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения — в то время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — впускное или продувочное и выпускное, через которые производится впуск топливной смеси и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что делает его значительно проще и легче.

Литровая мощность.

В отличие от четырехтактного двигателя, в котором один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала. Это означает, что 2-х тактный двигатель должен иметь (теоретически) вдвое большую литровую мощность (отношение мощности к литражу двигателя), чем 4-х тактный. На практике, однако, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза. Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, траты части мощности на продувку и прочих явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных двигателей.

Потребление топлива.

Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности. Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной смесью, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры. При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с отработавшими газами и не производя полезной работы.

Смазка.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином. Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. При возгорании топливной смеси масло, существующее в виде мельчайших капель, сгорает вместе с бензином. Продукты его сгорания удаляются вместе с отработанными газами.

Применяются два способа смешивания масла с бензином. Простое перемешивание перед заливкой топлива в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь образуется во впускном патрубке, находящемся между карбюратором и цилиндром.


Раздельная система смазки двухтактного двигателя: 1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 — ручка газа; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.

В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется в зависимости от количества воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи «газа». Чем больше подается топлива, тем больше поступает масла, и наоборот. Раздельная система смазки двухтактных двигателей является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, снижению образования нагара и расхода масла. Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.

В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели оснащены классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может выполнять картер двигателя (система смазки с «мокрым» картером) или отдельный бачок (система с «сухим» картером).


Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — масляный насос; 4 — масляный фильтр; 5 — предохранительный клапан.

При смазке с «мокрым» картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и далее по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.

При смазке с «сухим» картером масло заливается в бачок, откуда с помощью насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.

Для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя имеется фильтр. При необходимости устанавливается и охлаждающий радиатор, так как в процессе работы температура масла может подниматься до высоких температур.

Поскольку в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам сильно разнятся. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность характеристик в течение как можно более длительного времени.

Сравнение основных параметров двухтактных и четырехтактных двигателей:
  • Литровая мощность. У 2-х тактных двигателей выше в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных.
  • Удельная мощность (отношение мощности к массе двигателя). Также выше у 2-х тактных.
  • Обеспечение подачи топлива и очистки цилиндра. 4-х тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, который отсутствует у 2-х тактных двигателей.
  • Экономичность. Выше у 4-х тактных, расход топлива у которых примерно на 20-30 % ниже, чем у 2-х тактных.

 

Двигатель Количество тактов Мощность, л.с. Расход топлива (бензина), кг/час
Briggs&Stratton 4 3,5 0,9
Minarelli 2 3,5 1,5
Tecumzeh 4 3,7 0,9
Briggs&Stratton 4 5,0 1,0
Tecumzeh 4 5,0 1,0
Briggs&Stratton 4 6,0 1,1
Lombardini 4 7,0 1,6
Minsel 2 7,0 2,1

 

  • Система смазки. Масло для 2-х тактных двигателей разводится в бензине или (значительно реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. У 4-х тактных двигателей реализована полноценная система, обеспечивающая качественную смазку двигателя и длительное использование масла.
  • Экологичность. У 4-х тактных выше. Выхлоп 2-х тактных двигателей обладает большей токсичностью.
  • Шумность работы. 4-х тактные двигатели менее шумные.
  • Сложность конструкции. 2-х тактные двигатели значительно проще 4-х тактных.
  • Ресурс работы. Выше у 4-х тактных из-за более совершенной системы смазки и меньшей частоты вращения коленвала.
  • Скорость набора оборотов. 2-х тактные двигатели набирают обороты быстрее.
  • Обслуживание. Сложнее у 4-х тактных из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
  • Вес. 2-х тактные значительно легче.
  • Цена. 2-х тактные дешевле.

Благодаря своей высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют достаточно широкую область применения. В отношении некоторой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать — двухтактный или четырехтактный — даже не возникает. В бензопилах, например, двухтактный двигатель благодаря своему небольшому весу и высокой удельной мощности находится вне конкуренции по сравнению с четырехтактным. Широко используются 2-х тактные двигатели также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.

И все же из-за токсичности выхлопа и шумности 2-х тактные двигатели сдают свои позиции перед 4-х тактными. Большая их конкурентоспособность возможна при использовании новых технологических решений. Таких, например, как идея компаний Aprilia и Orbital использовать для продувки двухтактного двигателя чистый воздух. Топливо в их модели подается через форсунку, расположенную в головке двигателя, а масло добавляется в продувочный воздух. Такой двигатель по экономичности даже превосходит четырехтактный, его экологичность также соответствует современным требованиям. Вот только главное достоинство 2-х тактных двигателей — простота их конструкции — несколько страдает от нововведения.

Четырехтактный двигатель — Four-stroke engine

Четырехтактный цикл, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях: впуск (1), компрессия (2), мощность (3) и выпуск (4). Правая синяя сторона — это впускной канал, а левая коричневая сторона — выпускной порт. Стенка цилиндра представляет собой тонкую втулку, окружающую головку поршня, которая создает пространство для сгорания топлива и возникновения механической энергии.

Четырехтактный (также четыре цикла ) двигатель является внутренним сгорание (IC) , двигатель , в котором поршень заканчивает четыре отдельных штрихов при повороте коленчатого вала. Под ходом понимается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Четыре отдельных штриха называются:

  1. Впуск : также известен как всасывание или всасывание. Этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке (ВМТ) и заканчивается в нижней мертвой точке (НМТ). В этом такте впускной клапан должен находиться в открытом положении, в то время как поршень втягивает топливно-воздушную смесь в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре за счет его движения вниз. Поршень движется вниз, так как воздух всасывается за счет нисходящего движения к поршню.
  2. Сжатие : этот ход начинается в НМТ или сразу в конце такта всасывания и заканчивается в ВМТ. В этом такте поршень сжимает топливно-воздушную смесь для подготовки к воспламенению во время рабочего хода (см. Ниже). На этом этапе и впускной, и выпускной клапаны закрыты.
  3. Горение : также известно как мощность или зажигание. Это начало второго оборота четырехтактного цикла. На этом этапе коленчатый вал совершил полный оборот на 360 градусов. Когда поршень находится в ВМТ (конец такта сжатия), сжатая топливовоздушная смесь воспламеняется от свечи зажигания (в бензиновом двигателе) или от тепла, выделяемого высокой степенью сжатия (дизельные двигатели), принудительно возвращая поршень в НМТ. Этот ход вызывает механическую работу двигателя по проворачиванию коленчатого вала.
  4. Выхлоп : также известен как выход. Во время такта выпуска поршень снова возвращается из НМТ в ВМТ, когда выпускной клапан открыт. Это действие вытесняет отработанную топливно-воздушную смесь через выпускной клапан.

История

Цикл Отто

Двигатель Отто производства США 1880-х годов

Николаус Август Отто был коммивояжером в продуктовом магазине. Во время своих путешествий он встретил двигатель внутреннего сгорания, построенный в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром . В 1860 году Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работавший на осветительном газе с эффективностью 4%. 18-литровый двигатель Ленуара выдавал всего 2 лошадиные силы. Двигатель Ленуара работал на осветительном газе, сделанном из угля, который был разработан в Париже Филипом Лебоном .

Испытывая копию двигателя Ленуара в 1861 году, Отто узнал о влиянии сжатия на топливный заряд. В 1862 году Отто попытался создать двигатель, чтобы улучшить низкий КПД и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь перед воспламенением, но потерпел неудачу, так как этот двигатель работал не более чем за несколько минут до своего разрушения. Многие другие инженеры безуспешно пытались решить эту проблему.

В 1864 году Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company). В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. На заводе не хватило места, и в 1869 году его перевели в город Дойц , Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz). В 1872 году Готтлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах возглавил конструкцию двигателей. Даймлер был оружейником, который работал над двигателем Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием, обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени.

Daimler и Maybach оставили свою работу в Otto and Cie и в 1883 году разработали первый высокоскоростной двигатель Otto. В 1885 году они выпустили первый автомобиль, оснащенный двигателем Otto. Даймлер Reitwagen использовал систему зажигания горячей трубки и топливо , известное как лигроин , чтобы стать первым в мире транспортное средство , приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания. Он использовал четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем.

В 1884 году компания Отто, тогда известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор. В 1890 году Daimler и Maybach основали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft . Сегодня эта компания — Daimler-Benz .

Цикл Аткинсона

Этот гибрид Toyota Prius 2004 года имеет двигатель цикла Аткинсона в качестве бензиново-электрического гибридного двигателя. Газовый цикл Аткинсона

Двигатель с циклом Аткинсона — это тип одноходового двигателя внутреннего сгорания, изобретенный Джеймсом Аткинсоном в 1882 году. Цикл Аткинсона разработан для обеспечения эффективности за счет удельной мощности и используется в некоторых современных гибридных электрических устройствах.

Первоначальный поршневой двигатель с циклом Аткинсона позволял такты впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного цикла происходить за один оборот коленчатого вала и был разработан, чтобы избежать нарушения определенных патентов, касающихся двигателей с циклом Отто.

Из-за уникальной конструкции коленчатого вала двигателя Atkinson его степень расширения может отличаться от степени сжатия, а с рабочим ходом, превышающим такт сжатия, двигатель может достичь большей тепловой эффективности, чем традиционный поршневой двигатель. Хотя первоначальная конструкция Аткинсона является не более чем исторической диковинкой, во многих современных двигателях используются нетрадиционные фазы газораспределения для создания эффекта более короткого хода сжатия / более длительного рабочего хода, тем самым реализуя улучшения экономии топлива, которые может обеспечить цикл Аткинсона.

Дизельный цикл

Audi Diesel R15 в Ле-Мане

Дизельный двигатель является техническим уточнением двигателя Отто цикла 1876. В то время как Отто в 1861 году понял, что эффективность двигателя можно повысить, сначала сжав топливную смесь перед ее воспламенением, Рудольф Дизель хотел разработать более эффективный тип двигателя, который мог бы работать на гораздо более тяжелом топливе. Двигатели Ленуара , Отто Атмосфера и Отто (1861 и 1876 гг.) Были разработаны для работы на освещающем газе (угольный газ) . Руководствуясь той же мотивацией, что и Отто, Дизель хотел создать двигатель, который дал бы небольшим промышленным компаниям собственный источник энергии, чтобы они могли конкурировать с более крупными компаниями, и, как Отто, уйти от требования быть привязанным к городским источникам топлива. . Как и Отто, потребовалось более десяти лет, чтобы создать двигатель с высокой степенью сжатия, который мог самовоспламеняться, распыляясь в цилиндр. В своем первом двигателе Дизель использовал распыление воздуха в сочетании с топливом.

Во время первоначальной разработки один из двигателей лопнул, почти убив Дизель. Он упорствовал и, наконец, создал успешный двигатель в 1893 году. Двигатель с высокой степенью сжатия, который воспламеняет топливо за счет теплоты сжатия, теперь называется дизельным двигателем, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.

Четырехтактный дизельный двигатель уже много десятилетий используется в большинстве тяжелых условий эксплуатации. В нем используется тяжелое топливо, содержащее больше энергии и требующее меньше переработки для производства. Наиболее эффективные двигатели с циклом Отто имеют тепловой КПД около 30%.

Термодинамический анализ

Идеализированный четырехтактный цикл Отто пВ Диаграмма :  потребление (А)  хода выполняется с помощью изобарической расширения, за которым следует  сжатие (В)  инсульт, выполняется с помощью адиабатического сжатия. При сгорании топлива происходит изохорный процесс , за которым следует адиабатическое расширение, характеризующее  рабочий ход (C)  . Цикл замыкается изохорическим процессом и изобарическим сжатием, характеризующим такт  выпуска (D)  .

Термодинамический анализ фактических четырехтактных и двухтактных циклов не является простой задачей. Однако анализ можно значительно упростить, если использовать стандартные допущения по воздуху. Результирующий цикл, который очень похож на реальные условия эксплуатации, и есть цикл Отто.

Во время нормальной работы двигателя, когда топливно-воздушная смесь сжимается, создается электрическая искра для воспламенения смеси. На низких оборотах это происходит около ВМТ (верхней мертвой точки). По мере увеличения числа оборотов двигателя скорость фронта пламени не изменяется, поэтому точка искры опережает более раннюю в цикле, чтобы позволить большей части цикла сгорания заряда до начала рабочего такта. Это преимущество отражено в различных конструкциях двигателей Отто; атмосферный двигатель (без сжатия) работает с КПД 12%, тогда как двигатель со сжатым зарядом имеет КПД около 30%.

Рекомендации по топливу

Проблема двигателей со сжатым зарядом заключается в том, что повышение температуры сжатого заряда может вызвать преждевременное воспламенение. Если это произойдет в неподходящее время и будет слишком энергичным, это может привести к повреждению двигателя. Различные фракции нефти имеют сильно различающиеся точки вспышки (температуры, при которых топливо может самовоспламеняться). Это необходимо учитывать при проектировании двигателя и топлива.

Склонность сжатой топливной смеси к преждевременному воспламенению ограничивается химическим составом топлива. Существует несколько сортов топлива для различных уровней мощности двигателей. Топливо изменяют, чтобы изменить температуру его самовоспламенения. Есть несколько способов сделать это. Поскольку двигатели спроектированы с более высокими степенями сжатия, в результате гораздо более вероятно возникновение преждевременного зажигания, поскольку топливная смесь сжимается до более высокой температуры перед преднамеренным воспламенением. Более высокая температура более эффективно испаряет топливо, такое как бензин, что увеличивает эффективность компрессионного двигателя. Более высокие коэффициенты сжатия также означают, что расстояние, на которое поршень может толкать для выработки мощности, больше (что называется степенью расширения ).

Октановое число данного топлива является мерой устойчивости топлива к самовоспламенению. Топливо с более высоким числовым октановым числом обеспечивает более высокую степень сжатия, которая извлекает больше энергии из топлива и более эффективно преобразует эту энергию в полезную работу, в то же время предотвращая повреждение двигателя из-за предварительного зажигания. Топливо с высоким октановым числом также дороже.

Многие современные четырехтактные двигатели используют непосредственный впрыск бензина или GDI. В бензиновом двигателе с прямым впрыском сопло форсунки выступает в камеру сгорания. Форсунка прямого впрыска впрыскивает бензин под очень высоким давлением в цилиндр во время такта сжатия, когда поршень находится ближе к верху.

Дизельные двигатели по своей природе не имеют проблем с преждевременным зажиганием. Их беспокоит, можно ли начать горение. Описание вероятности возгорания дизельного топлива называется цетановым числом. Поскольку дизельное топливо имеет низкую летучесть, его может быть очень трудно запустить в холодном состоянии. Для запуска холодного дизельного двигателя используются различные методы, наиболее распространенными из которых является использование свечи накаливания .

Принципы проектирования и проектирования

Ограничения выходной мощности

Четырехтактный цикл
1 = ВМТ
2 = НМТ
 A: Впуск 
 B: Сжатие 
 C: Мощность 
 D: Выпуск 

Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством всасываемого воздуха. Количество мощности, вырабатываемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактный двигатель или четырехтактная конструкция, объемного КПД , потерь, соотношения воздух-топливо, теплотворной способности двигателя. топливо, содержание кислорода в воздухе и скорость ( об / мин ). Скорость в конечном итоге ограничена прочностью материала и смазкой . Клапаны, поршни и шатуны испытывают сильные ускоряющие силы. При высоких оборотах двигателя может произойти физическая поломка и дрожание поршневого кольца , что приведет к потере мощности или даже к разрушению двигателя. Флаттер поршневого кольца возникает, когда кольца колеблются вертикально внутри поршневых канавок, в которых они находятся. Флаттер кольца нарушает уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра, что вызывает потерю давления и мощности в цилиндре. Если двигатель вращается слишком быстро, клапанные пружины не могут действовать достаточно быстро, чтобы закрыть клапаны. Это обычно называют « смещением клапана », и это может привести к контакту поршня с клапаном, серьезно повредив двигатель. На высоких скоростях смазка поверхности раздела стенок поршневого цилиндра имеет тенденцию к разрушению. Это ограничивает скорость поршня промышленных двигателей примерно до 10 м / с.

Поток через впускное / выпускное отверстие

Выходная мощность двигателя зависит от способности впуска (воздушно-топливной смеси) и выхлопа быстро перемещаться через отверстия клапана, обычно расположенные в головке блока цилиндров . Чтобы увеличить выходную мощность двигателя, неровности впускного и выпускного трактов, такие как дефекты литья, могут быть устранены, а с помощью стенда воздушного потока можно изменить радиусы поворотов порта клапана и конфигурацию седла клапана, чтобы уменьшить сопротивление. Этот процесс называется переносом , и его можно выполнить вручную или с помощью станка с ЧПУ .

Утилизация отходящего тепла двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания в среднем способен преобразовывать только 40-45% поставляемой энергии в механическую работу. Большая часть отходящей энергии находится в форме тепла, которое выделяется в окружающую среду через охлаждающую жидкость, ребра и т. Д. Если бы мы могли каким-то образом утилизировать отходящее тепло, мы могли бы улучшить производительность двигателя. Было обнаружено, что даже если регенерировать 6% полностью потраченного впустую тепла, это может значительно повысить эффективность двигателя.

Было разработано множество методов для извлечения отработанного тепла из выхлопных газов двигателя и дальнейшего его использования для извлечения полезной работы, в то же время уменьшая количество загрязняющих веществ в выхлопных газах. Использование цикла Ренкина , турбонаддува и термоэлектрической генерации может быть очень полезным в качестве системы рекуперации отходящего тепла .

Хотя эти системы используются чаще, некоторые проблемы, такие как их низкая эффективность при более низких скоростях подачи тепла и высокие насосные потери, остаются причиной для беспокойства.

Наддув

Одним из способов увеличения мощности двигателя является нагнетание большего количества воздуха в цилиндр, чтобы можно было производить больше мощности за каждый рабочий ход. Это может быть сделано с помощью некоторого типа устройства сжатия воздуха, известного как нагнетатель , который может приводиться в действие коленчатым валом двигателя.

Наддув увеличивает пределы выходной мощности двигателя внутреннего сгорания относительно его рабочего объема. Чаще всего нагнетатель всегда работает, но существуют конструкции, которые позволяют отключать его или работать с различными скоростями (относительно частоты вращения двигателя). Недостаток наддува с механическим приводом состоит в том, что часть выходной мощности используется для приведения в действие нагнетателя, в то время как мощность тратится впустую в выхлопе высокого давления, так как воздух был сжат дважды, а затем получил больший потенциальный объем при сгорании, но только расширился. в один этап.

Турбонаддув

Турбокомпрессора является нагнетатель , который приводится в движение выхлопными газами двигателя, с помощью турбины . Турбокомпрессор встроен в выхлопную систему автомобиля, чтобы использовать выхлопные газы. Он состоит из двухкомпонентной высокоскоростной турбины в сборе, одна сторона которой сжимает всасываемый воздух, а другая сторона приводится в действие за счет выхода выхлопных газов.

На холостом ходу и на низких или средних оборотах турбина вырабатывает небольшую мощность из-за небольшого объема выхлопных газов, турбонагнетатель оказывает незначительное влияние, и двигатель работает почти без наддува. Когда требуется гораздо большая выходная мощность, частота вращения двигателя и открытие дроссельной заслонки увеличиваются до тех пор, пока выхлопные газы не станут достаточными, чтобы «раскрутить» турбину турбокомпрессора, чтобы начать сжимать во впускной коллектор гораздо больше воздуха, чем обычно. Таким образом, дополнительная мощность (и скорость) выводятся за счет функции этой турбины.

Турбонаддув обеспечивает более эффективную работу двигателя, поскольку он управляется давлением выхлопных газов, которое в противном случае (в основном) было бы потрачено впустую, но есть конструктивное ограничение, известное как турбо-задержка . Увеличенная мощность двигателя не доступна сразу из-за необходимости резко увеличить обороты двигателя, создать давление и раскрутить турбонагнетатель до того, как турбо начнет производить какое-либо полезное сжатие воздуха. Увеличенный объем впуска вызывает увеличение выхлопа и ускоряет вращение турбонагнетателя и так далее, пока не будет достигнута стабильная работа на высокой мощности. Другая трудность заключается в том, что более высокое давление выхлопных газов заставляет выхлопные газы передавать больше тепла механическим частям двигателя.

Отношение штока и поршня к ходу хода

Отношение штока к ходу — это отношение длины шатуна к длине хода поршня. Более длинный шток снижает боковое давление поршня на стенку цилиндра и силы напряжения, увеличивая срок службы двигателя. Это также увеличивает стоимость и высоту и вес двигателя.

«Прямоугольный двигатель» — это двигатель с диаметром цилиндра, равным длине его хода. Двигатель, у которого диаметр отверстия больше, чем длина его хода , является двигателем с квадратным сечением , и наоборот, двигатель с диаметром отверстия, который меньше его длины хода, является двигателем с квадратным углом.

Клапан поезд

Клапаны обычно приводятся в действие распределительным валом, вращающимся на половину скорости коленчатого вала . По всей длине он имеет ряд кулачков , каждый из которых предназначен для открытия клапана во время соответствующей части такта впуска или выпуска. Толкателя между клапаном и кулачком является контактной поверхностью , на которой кулачковый скользит , чтобы открыть клапан. Во многих двигателях используется один или несколько распределительных валов «над» рядом (или каждым рядом) цилиндров, как показано на рисунке, на котором каждый кулачок непосредственно приводит в действие клапан через плоский толкатель. В двигателях других конструкций распределительный вал находится в картере , и в этом случае каждый кулачок обычно контактирует с толкателем , который контактирует с коромыслом , открывающим клапан, или в случае двигателя с плоской головкой толкатель не нужен. Конструкция верхнего кулачка обычно допускает более высокие обороты двигателя, поскольку обеспечивает наиболее прямой путь между кулачком и клапаном.

Клапанный зазор

Клапанный зазор — это небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана, который обеспечивает полное закрытие клапана. В двигателях с механической регулировкой клапанов чрезмерный зазор вызывает шум клапанного механизма. Слишком малый зазор клапана может привести к тому, что клапаны не закроются должным образом. Это приводит к снижению производительности и возможному перегреву выпускных клапанов. Как правило, зазор необходимо регулировать каждые 20 000 миль (32 000 км) с помощью щупа.

В большинстве современных производственных двигателей используются гидравлические подъемники для автоматической компенсации износа компонентов клапанного механизма. Грязное моторное масло может привести к поломке подъемника.

Энергетический баланс

Двигатели Отто имеют КПД около 30%; Другими словами, 30% энергии, генерируемой при сгорании, преобразуется в полезную энергию вращения на выходном валу двигателя, а оставшаяся часть приходится на потери из-за отходящего тепла, трения и вспомогательного оборудования двигателя. Есть несколько способов восстановить часть энергии, потерянной в отходящем тепле. Использование турбонагнетателя в дизельных двигателях очень эффективно за счет повышения давления поступающего воздуха и, по сути, обеспечивает такое же повышение производительности, как и при увеличении рабочего объема. Компания Mack Truck несколько десятилетий назад разработала турбинную систему, которая преобразовывала отработанное тепло в кинетическую энергию, которую оно возвращало в трансмиссию двигателя. В 2005 году BMW объявила о разработке турбопарогенератора — двухступенчатой ​​системы рекуперации тепла, аналогичной системе Mack, которая восстанавливает 80% энергии выхлопных газов и повышает эффективность двигателя Отто на 15%. Напротив, шестицилиндровый двигатель может снизить расход топлива на целых 40%.

Современные двигатели часто намеренно конструируются так, чтобы быть немного менее эффективными, чем они могли бы быть в противном случае. Это необходимо для контроля выбросов, таких как рециркуляция выхлопных газов и каталитические нейтрализаторы , уменьшающие смог и другие атмосферные загрязнители. Снижению эффективности можно противодействовать с помощью блока управления двигателем, использующего методы сжигания обедненной смеси .

В Соединенных Штатах Корпоративная средняя экономия топлива требует, чтобы транспортные средства развивались в среднем 34,9 миль на галлон США (6,7 л / 100 км; 41,9 миль на галлон- имп. ) По сравнению с текущим стандартом 25 миль на галлон США (9,4 л / 100 км). ; 30,0 миль на галлон ‑ имп. ). Поскольку автопроизводители стремятся соответствовать этим стандартам к 2016 году, необходимо рассмотреть новые способы разработки традиционных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Некоторые потенциальные решения для повышения эффективности использования топлива в соответствии с новыми требованиями включают зажигание после того, как поршень находится дальше всего от коленчатого вала, известное как верхняя мертвая точка , и применение цикла Миллера . Вместе этот редизайн мог бы значительно снизить расход топлива и НЕТ
Икс выбросы.

Смотрите также

Ссылки

Общие источники

  • Харденберг, Хорст О. (1999). Средние века двигателя внутреннего сгорания . Общество автомобильных инженеров (SAE). ISBN 978-0-7680-0391-8.
  • scienceworld.wolfram.com/physics/OttoCycle.html
  • Cengel, Yunus A; Майкл Болес; Ялинг Хе (2009). Термодинамика — инженерный подход. Np . Компании McGraw Hill. ISBN 978-7-121-08478-2.
  • Бенсон, Том (11 июля 2008 г.). «4-тактный двигатель внутреннего сгорания» . п. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Дата обращения 5 мая 2011 .

внешние ссылки

Инструкция по эксплуатации 4-х тактного двигателя с воздушным охлаждением

Что нужно знать об обкатке и эксплуатации четырехтактных бензиновых двигателей с воздушным охлаждением установленных на садовой, строительной и дорожной мото-технике.

Бензиновые четырехтактные двигатели воздушного охлаждения широко применяются на садово-парковой технике — мотоблоки, мотокультиваторы, газонокосилки, снегоуборщики, мотопомпы, мини-тракторы, на строительной и дорожно-строительной технике — бензогенераторы, виброплиты, вибротрамбовки.

Перед началом эксплуатации двигателя нужно ИЗУЧИТЬ ИНСТРУКЦИЮ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ. Многие покупатели, к сожалению, этого не делают. Поэтому возникают самые элементарные вопросы по использованию мотора.

СОВЕТ: ЧИТАЙТЕ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ!!!

Во-первых: какой бензин необходимо использовать.

Мы советуем использовать чистый, свежий, неэтилированный бензин с октановым числом АИ92. Двигатели с воздушным охлаждением не предназначены для работы с топливом АИ95 и АИ98. В 95-м и 98-м бензине содержатся присадки, которые губительно действуют на поршневую систему двигателя, приводя его к перегреву и поломке.

Не смешивайте масло с бензином. Это может привести к неисправности двигателя, которая не покрывается гарантией.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ СВЕЖИЙ БЕНЗИН АИ-92 СО СРОКОМ ХРАНЕНИЯ НЕ БОЛЕЕ 30 СУТОК!!!

Во-вторых: какое масло заливать в картер двигателя.

Многие считают автомобильное масло известных брендов лучшим для использования в двигателях для мотоблока (мотокультиватора, снегохода, электрогенератора, мотопомпы и т.д.). Это совершенно не так. Автомобильные масла предназначены для работы в двигателях с водяным охлаждением, а не с воздушным. Температура кипения автомобильных масел ниже чем у масел в которых содержатся специальные присадки для двигателей с воздушным охлаждением.

Используйте масло с классом качества SF, SG, SH, SJ, CD или выше. Не применяйте присадки к маслу. Выбирайте вязкость масла исходя из температуры окружающей среды.

SAE 30 (5°C и выше) рекомендуется для температур выше 5°С. При использовании ниже 5°С может быть причиной трудного запуска.

10W-30 (-18 до 38°C) рекомендуется для переменных температур. Данное масло обеспечивает холодный запуск двигателя, но может привести к повышенному расходу масла при температуре выше 27°C.

*Проверяйте уровень масла более часто при повышенной температуре воздуха.

Synthetic 5W-30 (-30 до 40°C). Синтетическое масло, обеспечивает работу двигателя во всём диапазоне температур, а также легкий запуск и пониженный расход масла.

5W-30 (5°C и ниже) рекомендуется для работы в зимних условиях.

ЗАЛИВАЙТЕ МАСЛА ТОЛЬКО УКАЗАННЫЕ В ИНСТРУКЦИИ НА ДВИГАТЕЛЬ!!!

Всегда следите за уровнем масла. Уровень должен быть по последнюю резьбу заливной горловины в горизонтальном положении двигателя (как показано на рисунке). Заливные и сливные отверстий находятся на передней и задней части двигателя.

Уровень заливки масла в двигатель

На газонокосилках обращайте внимание на мерный щуп. На щупе двигателя с вертикальным валом указаны метки.

В разных двигателях разный объем картера. Если у Вас двигатель 4, 5,5, 6,5 или 7 л.с. — то заливать нужно 600 мл. масла. В двигатели 7,5 л.с. заливается 900 мл. В моторы мощностью 8, 9, 11, 13 и 15 л.с. соответственно 1,1 л.

В-третьих: запуск двигателя.

При первом или холодном запуске двигателя происходит повышенная нагрузка на поршневую систему. Высокие обороты могут навредить мотору. Поэтому, запускать мотор необходимо на 1/3 положения газа. А обкатывать нужно на средних оборотах.

В-четвертых: как происходит обкатка двигателя.

Двигатели с воздушным охлаждением «не любят» холостого хода. Запустите двигатель, прогрейте в течении 1-2 мин. и обкатывайте в работе. Во время обкатки старайтесь придерживаться 50-75% нагрузки и делайте обязательные перерывы в работе через 20-25 мин. После перерыва, когда двигатель остыл (15-20 мин.), можно опять продолжить работу. В таком режиме двигатель должен поработать первые 4-5 часов, после чего нужно обязательно заменить масло. Обкатка закончена.

Основные причины поломок двигателей

ПОМНИТЕ!!! Поломки двигателя происходят, в основном, от неправильной эксплуатации.

Первая причина поломки: не закрытый топливный кран.

Когда двигатель не работает, а топливный кран открыт, происходить переливания карбюратора и «заливание» свечи. Также бензин попадает в картер двигателя. А это приведет к избыточному давлению во время работы двигателя и выдавливанию сальников. Потом эта смесь бензина и масла попадет в камеру сгорания и через выпускной клапан в глушитель. Постепенно глушитель засорится остатками масла и двигатель потеряет тягу.

ЗАКРЫВАЙТЕ ТОПЛИВНЫЙ КРАН ПОСЛЕ РАБОТЫ ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!

Вторая причина поломки: при перевозке или хранении перевернули двигатель.

Так как двигатель 4-х тактный — бензин заливается в бак, масло в картер — и смешиваться они не должны. После переворота эти компоненты смешиваются как правило в карбюраторе. После этого двигатель нужно будет разбирать и чистить.

НЕ ПЕРЕВОРАЧИВАЙТЕ ЗАПРАВЛЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ!!!

И третья причина поломки: неправильный запуск мотора ручным стартером.

Многие пользователи четырехтактных двигателей думают, что чем сильнее дернуть ручку стартера, тем лучше двигатель заведется. Это не так. Рукоятку стартера нужно натянуть до зацепления кулачков и после этого плавно, но с большой амплитудой потянуть вверх. И двигатель (если он исправен конечно) обязательно запустится.

НАУЧИТЕСЬ ПРАВИЛЬНО ЗАВОДИТЬ ДВИГАТЕЛЬ!!!

Таблица обслуживание двигателей

Удачного Вам пользования.

Звоните +7(963)723-00-43. Будем рады ответить на вопросы, связанные с эксплуатацией двигателей с воздушным охлаждением Honda, Briggs&Stratton, Mitsubishi, Subaru-Robin, Lifan, Carver, Loncin, Champion.

Четырёхтактный двигатель — Карта знаний

  • Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Начиная с середины XX века — наиболее распространённая разновидность поршневого ДВС, особенно в двигателях средней и большой мощности.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Карбюра́тор (фр. Carburateur) — узел системы питания ДВС, предназначенный для приготовления горючей смеси наилучшего состава путём смешения (карбюрации, фр. carburation) жидкого топлива с воздухом и регулирования количества её подачи в цилиндры двигателя. Имеет широчайшее применение на различных двигателях, обеспечивающих работу самых разнообразных устройств. На массовых автомобилях с 80-х годов XX века карбюраторные системы подачи топлива вытесняются инжекторными. Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм, обеспечивающий впуск и выпуск рабочего тела в двигателях внутреннего сгорания. Может иметь как фиксированные фазы газораспределения, так и регулируемые в зависимости от частоты вращения коленвала и других факторов. Двухта́ктный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе (за исключением двигателя Ленуара) происходят так же, как и в четырёхтактном (а значит, возможна реализация тех же термодинамических циклов, кроме цикла Аткинсона), но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за… Дви́гатель вну́треннего сгора́ния (ДВС) — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу. Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Упоминания в литературе

Главная деталь четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания (рис. 1) – цилиндр 7, в головке которого расположены впускной 3 и выпускной 5 клапаны и свеча 4 для зажигания рабочей смеси. В цилиндре движется поршень 6. Его возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное движение коленчатого вала 1 с помощью кривошипно-шатунного механизма 2. Для обеспечения наиболее полного сгорания топлива его перемешивают с воздухом в пропорции 1: 15 (на одну часть паров бензина должно приходиться 15 частей воздуха). В такте I рабочего цикла происходит всасывание рабочей смеси в цилиндр (рис. 2). В такте II рабочая смесь сжимается. В такте III сгорает рабочая смесь и образующиеся при этом газы давят на поршень и совершают механическую работу, перемещая его сверху вниз. Движение поршня передаётся валу двигателя через кривошипно-шатунный механизм. В такте IV продукты сгорания выталкиваются в атмосферу через выпускной клапан. Работу четырёхтактного карбюраторного двигателя обеспечивает система газораспределения, состоящая из впускных и выпускных клапанов, открывающих их кулачков и закрывающих пружин. Существует еще один коэффициент – nv. Он характеризует эффективность наполнения цилиндров и именуется коэффициентом наполнения. Он представляет собой отношение количества свежего заряда, поступившего в цилиндр к моменту действительного начала сжатия, к тому количеству заряда, которое теоретически могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при неизменных условиях на впуске. За момент действительного начала сжатия заряда в цилиндре четырехтактного двигателя принимается момент закрытия впускных клапанов. Условия на впуске для двигателей без наддува характеризуются давлением рк=ро и температурой Tk=To, где ро и То – параметры окружающей среды. Для двигателей с наддувом условиями на впуске являются давление рк и температура Tk после компрессора. Но у двухтактного мотора есть и несомненные преимущества, так как процесс поступления масла осуществляется постоянно и не связан с ориентацией в пространстве, то есть даже если наклонить его, ничего страшного не произойдет. У четырехтактного двигателя масло в такой ситуации сконцентрируется в соответствующем углу картера, оставив детали без смазки. В связи с этим, покупая мотоблок или культиватор, необходимо учитывать и рельеф местности, на которой предстоит их эксплуатировать. Если он не является ровным, не исключено, что техника с двухтактным двигателем подойдет в большей степени. А теперь подведем итоги: совокупность последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обеспечивающих его непрерывную работу, называется рабочим циклом. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых происходит за один ход поршня или за пол-оборота коленчатого вала. Полный рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала. Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактными и двухтактными. Принципиальная разница между ними заключается в следующем: в четырехтактном двигателе один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, а в двухтактном – за два хода. Двухтактные двигатели используются в основном на мотоциклах, моторных лодках, скутерах и т. п. Поэтому здесь будем вести речь о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания – именно такими моторами оснащаются легковые автомобили.

Связанные понятия (продолжение)

По́ршень — основная деталь насосов, компрессоров и поршневых двигателей внутреннего сгорания, служащая для преобразования энергии сжатого газа в энергию поступательного движения (в компрессорах — наоборот). Для дальнейшего преобразования энергии в крутящий момент служат остальные детали КШМ — шатуны и коленчатый вал. Первый поршневой ДВС создан французским инженером Ленуаром в 1861 году, до этого поршни применялись в паровых машинах и насосах. Бензиновые двигатели — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Подробнее: Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — совокупность устройств, обеспечивающих подвод охлаждающей среды к нагретым деталям двигателя и отвод от них в атмосферу лишней теплоты, которая должна обеспечивать наибольшую степень охлаждения и возможность поддержания в требуемых пределах теплового состояния двигателя при различных режимах и условиях работы. Тарельчатый клапан — деталь большинства поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), является частью газораспределительного механизма, непосредственно управляющей потоками рабочего тела, поступающего и выходящего из цилиндра. Используются также в крупных компрессорах, паровых машинах. Комбинированный двигатель внутреннего сгорания (комбинированный ДВС) — двигатель внутреннего сгорания, представляющий собой комбинацию из поршневой (роторно-поршневой) и лопаточной машины (турбина, компрессор), в котором в осуществлении рабочего процесса участвуют обе машины. Гидравлические и пневматические подшипники часто используются при высоких нагрузках, высоких скоростях и при необходимости обеспечить точную посадку вала, когда обычные шарикоподшипники создают слишком большую вибрацию, слишком большой шум или не удовлетворяют условиям компактности оборудования или условиям долговечности. Они всё чаще и чаще используются вследствие снижающейся стоимости. Например, компьютерные жёсткие диски, у которых вал электродвигателя посажен на гидравлические подшипники, работают… Помпа́ж (фр. pompage — колебания, пульсация) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в газовоздушном тракте двигателя из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе… Объёмный КПД двигателя внутреннего сгорания отражает эффективность всасывания в цилиндр и выпуска из цилиндра рабочей среды (то есть, топливо-воздушной смеси или выхлопных газов). Говоря более строго, объёмный КПД — это отношение (или процентное соотношение) количества рабочей среды, фактически всасываемой в цилиндр, к объёму самого цилиндра (при неизменных условиях). Поэтому те двигатели, которые могут создавать давления на входах в трубопроводы выше давления окружающей среды, могут иметь объёмный… Свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (СП ДВС) — двигатель внутреннего сгорания, в котором отсутствует кривошипно-шатунный механизм, а ход поршня от нижней мёртвой точки в верхней мёртвой точки осуществляется под действием давления воздуха, сжатого в буферных ёмкостях, пружины или веса поршня. Указанная особенность позволяет строить только двухтактные СП ДВС. СП ДВС могут использоваться для привода машин, совершающих возвратно-поступательное движение (дизель-молоты, дизель-прессы, электрические… Поршнево́й компре́ссор — тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или газа под давлением. Компрессоры возвратно-поступательного действия считаются самым давним и распространенным типом. Эффект компрессии создается за счет уменьшения объема газа при движении поршня в цилиндре. Всасывающие и нагнетательные клапаны поджаты пружиной и работают автоматически под действием перепада давления, возникающего между цилиндром компрессора и давлением в трубопроводе при движении поршня… Тягодутьевые машины — устройства, обеспечивающие принудительное (не зависящее от разницы плотностей нагретых газов в системе и наружного воздуха) перемещение воздуха и дымовых газов в технологических системах котельных установок, промышленных печей и других системах сжигания топлива в топках. В настоящее время, как правило, представляют собой ротационные лопастные нагнетательные машины с 1—2 ступенями, повышающие давление среды на 0,7—3 кПа. Если требуется большее повышение давления и большее число… Поршневой насос (плунжерный насос) — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение. Гидроаккумуля́тор — сосуд, работающий под давлением, который позволяет накапливать энергию сжатого газа или пружины и передавать её в гидросистему потоком жидкости, находящейся под давлением. Гидравлические механизмы — аппараты и инструменты, использующие в своей работе кинетическую или потенциальную энергию жидкости. К гидравлическим механизмам относят гидравлические машины. Камера сгорания — объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твёрдого топлива. Конструкция камеры сгорания определяется условиями работы и назначением механизма или печи в целом; как правило используются жаропрочные материалы. Интеркулер — промежуточный охладитель наддувочного воздуха, представляющий собой теплообменник (воздухо-воздушный, водо-воздушный), чаще радиатор, для охлаждения наддувочного воздуха. В основном используется в двигателях с системой турбонаддува. Двигатель внутреннего сгорания любого типа не создаёт вращающего момента в неподвижном состоянии. Прежде чем он начнёт работать, его нужно раскрутить с помощью внешнего источника энергии. Практически используются следующие варианты… Двигатель Ленуара — исторически первый серийно выпускавшийся двигатель внутреннего сгорания, запатентованный 24 января 1860 г. бельгийским изобретателем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. Система изменения фаз газораспределения (англ. variable valve timing, VVT) в двигателях внутреннего сгорания предназначена для изменения времени открытия клапанов и часто применяется для улучшения показателей эффективности, экономичности и токсичности. Система все более часто используется совместно с системой изменения высоты подъема клапанов. Изменение фаз газораспределения может достигаться разными способами: полностью механическим, электро-гидравлическим и при конструкции двигателей без использования… Парораспределе́ние — управление распределением пара в различных технических устройствах, а также системы для такого распределения. Тормоз-замедлитель, ретардер (англ. retarder), — устройство, предназначенное для снижения скорости транспортного средства без задействования основной тормозной системы. Использование тормоза-замедлителя необходимо для эксплуатации транспортных средств (преимущественно грузовых автомобилей и автобусов, а также поездов) в горных условиях на длительных спусках. Из большого количества схем чаще всего применяются электромагнитная и гидравлическая. Преимущество гидравлического тормоза-замедлителя в стабильности… Газовый реду́ктор — устройство для понижения давления газа или газовой смеси на выходе из какой-либо ёмкости (например, в баллоне или газопроводе) до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе. В двигателях внутреннего сгорания головка блока цилиндров (ГБЦ, часто называемая просто головкой) монтируется на блок цилиндров, запирая цилиндр (цилиндры), и образуя замкнутые камеры сгорания. Стык головки и блока уплотняют прокладкой головки блока. В головке обычно монтируются клапаны с пружинами, свечи зажигания, форсунки. В зависимости от типа двигателя (тактность, система воспламенения, система газораспределения) устройство головки может отличаться в очень больших пределах.

Подробнее: Головка блока цилиндров

Турбореактивный двигатель (ТРД, англоязычный термин — turbojet engine) — воздушно-реактивный двигатель (ВРД), в котором сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Циркуляционный насос — одна из главных составляющих системы отопления и горячего водоснабжения. Предназначен для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру (циркуляции), а также рециркуляции. Ди́зельный дви́гатель (в просторечии — дизель) — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Применяется в основном на судах, тепловозах, автобусах и грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях, а к концу XX века стал распространен и на легковых автомобилях. Назван по имени изобретателя. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен Рудольфом Дизелем в 1897 году… Система холостого хода (СХХ) — одна из систем карбюратора, которая обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу и на переходном режиме, а также компенсацию состава смеси на всех остальных режимах работы двигателя. Кулачковый насос — роторный объёмный насос, вытеснение в котором производится за счёт синхронизированного вращения двух кулачковых роторов в специально профилированном корпусе. Газотурбинный двигатель (ГТД) — это двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Турбонаддув — один из методов агрегатного наддува, основанный на использовании энергии отработавших газов. Основной элемент системы — турбокомпрессор. Пневмодвигатель (от греч. pnéuma — дуновение, воздух), пневматический двигатель, пневмомотор — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

Подробнее: Пневматический двигатель

Разнос двигателя — нештатный режим работы электродвигателя или дизеля, а также в некоторых случаях газотурбинного двигателя, при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения выше допустимой. Такой режим у дизеля обычно наблюдается после холодного пуска или при резком сбросе нагрузки. Физические принципы работы карбюраторного двигателя не позволяют ему войти в разнос. Из электродвигателей к разносу склонны двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (к которым, в числе… Крейцкопф (нем. Kreuzkopf , англ. crosshead), ползун — деталь кривошипно-ползунного механизма, совершающая возвратно-поступательное движение по неподвижным направляющим. Поршневой двигатель внутреннего сгорания сегодня является самым распространённым тепловым двигателем. Он используется для привода средств наземного, воздушного и водного транспорта, боевой, сельскохозяйственной и строительной техники, электрогенераторов, компрессоров, водяных насосов, помп, моторизованного инструмента (бензорезок (бензо-болгарок), газонокосилок, бензопил) и прочих машин, как мобильных, так и стационарных, и производится в мире ежегодно в количестве нескольких десятков миллионов изделий… Вихревые насосы — это оборудование или аппарат, который предназначается для перекачивания или подачи воды из водоёмов, скважин, накопительных резервуаров. Как правило, оно используется там, где необходимо обеспечить значительный напор при малых объёмах. Перекачиваемая жидкость не должна содержать механических примесей. Насосы данного типа устанавливаются в системах автоматического водоснабжения, применяются в оросительных комплексах для сельского хозяйства. В химической промышленности они используются… Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. Ка́ртер (от фамилии английского инженера Картера (англ. John Harrison Carter (1816—1896)), впервые предложившего кожух для защиты и смазки цепи велосипеда Sunbeam в 1889 году) — основная корпусная деталь машин или механизмов (двигателя, редуктора, например коробки передач), коробчатого строения, предназначенная для опоры рабочих деталей, их защиты и размещения запаса смазочного масла. Нижняя часть картера автомобильного двигателя — поддон — также используется как резервуар для моторного масла. Прокладка головки блока устанавливается между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров в двигателях внутреннего сгорания. Функцией этой детали является предотвращение утечки газов из камеры сгорания, а также масла и охлаждающей жидкости из каналов, соединяющих упомянутые массивные детали. Блок цили́ндров — основная деталь кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двух- и более цилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания. Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя. Отливается как правило из чугуна, реже — литейных алюминиевых или магниевых сплавов. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала. К верхней части блока, как правило, крепится головка блока цилиндров, нижняя часть образует верхнюю часть картера. Таким образом… Объёмный гидропривод — это гидравлический привод, в котором используются объёмные гидромашины. Термин происходит от того, что принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении рабочего объёма жидкостью и вытеснения жидкости из него. Объёмный гидропривод машин позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольном нагружении, осуществлять слежение — точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая… Вентилятор — устройство для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе и входе не более 15 кПа, при большей разнице давлений используют компрессор).

Двигатель четырехтактный

Четырехтактный цикл, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях. Правая синяя сторона — это впуск, а левая желтая сторона — выхлоп. Стенка цилиндра представляет собой тонкую гильзу, окруженную охлаждающей жидкостью. Видеомонтаж двигателей Отто, работающих на паровой молотилке в Западной Миннесоте (WMSTR), в Роллаге, штат Миннесота.

Четырехтактный двигатель , также известный как четырехтактный двигатель , представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень совершает четыре отдельных хода — впуск, сжатие, мощность и выпуск — в течение двух отдельных оборотов коленчатого вала двигателя, и один единственный термодинамический цикл.

Есть два общих типа двигателей, которые тесно связаны друг с другом, но имеют существенные различия в своей конструкции и поведении. Самый ранний из них, который будет разработан, — это двигатель цикла Отто, который был разработан в 1876 году Николаусом Августом Отто в Кельне, Германия [1] , по принципу действия, описанному Alphonse_Beau_de_Rochas в 1861 году. Этот двигатель чаще всего называют двигателем. бензиновый двигатель или бензиновый двигатель, после топлива, которое его питает. [2] Второй тип четырехтактного двигателя — это дизельный двигатель, разработанный в 1893 году Рудольфом Дизелем также из Германии.Дизель создал свой двигатель, чтобы максимизировать эффективность, которой не хватало двигателю Отто. Есть несколько основных различий между двигателем цикла Отто и четырехтактным дизельным двигателем. Дизель выпускается как в двухтактном, так и в четырехтактном исполнении. По иронии судьбы, компания Отто Deutz AG в современную эпоху производит в основном дизельные двигатели.

Цикл Отто назван в честь двигателя 1876 года Николауса А. Отто, который построил успешный четырехтактный двигатель, основанный на работах Жана Жозефа Этьена Ленуара. [1] Это был третий тип двигателя, разработанный Отто. Он использовал скользящие шлюзы пламени для воспламенения топлива, которое представляло собой смесь осветительного газа и воздуха. После 1884 года Отто также разработал магнето, позволяющее использовать электрическую искру для зажигания, что было ненадежным на двигателе Ленуара.

Сегодня двигатель внутреннего сгорания (ДВС) используется в мотоциклах, автомобилях, лодках, грузовиках, самолетах, кораблях, тяжелом оборудовании, а также в его первоначальном предполагаемом использовании в качестве стационарного источника энергии как для кинетической, так и для выработки электроэнергии.Дизельные двигатели используются практически во всех тяжелых приложениях, таких как грузовики, корабли, локомотивы, электроэнергетика и стационарные электростанции. Многие из этих дизельных двигателей являются двухтактными и имеют номинальную мощность до 105 000 л.с. (78 000 кВт).

Четыре цикла относятся к циклам впуска, сжатия, сгорания (мощность) и выпуска, которые происходят во время двух оборотов коленчатого вала за цикл мощности четырехтактных двигателей. Цикл начинается в верхней мертвой точке (ВМТ), когда поршень наиболее удален от оси коленчатого вала.Цикл означает полный ход поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) до нижней мертвой точки (НМТ). (См. Мертвая точка.)

  1. Такт ВПУСКА: на впуске , или , такте впуска поршня, поршень опускается от верхней части цилиндра к нижней части цилиндра, уменьшая давление внутри цилиндра. Смесь топлива и воздуха, или просто воздух в дизельном двигателе, нагнетается атмосферным (или более высоким) давлением в цилиндр через впускной канал.Затем впускной клапан (ы) закрывается. Объем воздушно-топливной смеси, втягиваемой в цилиндр, по отношению к объему цилиндра называется объемным КПД двигателя.
  2. Такт СЖАТИЯ: при закрытых впускных и выпускных клапанах поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, сжимая воздух или топливно-воздушную смесь в камеру сгорания головки блока цилиндров.
  3. POWER такт: это начало второго оборота двигателя. Когда поршень находится близко к верхней мертвой точке, смесь сжатого воздуха и топлива в бензиновом двигателе воспламеняется, обычно от свечи зажигания, или топливо впрыскивается в дизельный двигатель, который воспламеняется из-за тепла, выделяемого в воздухе во время ход сжатия.Результирующее сильное давление от сгорания сжатой топливно-воздушной смеси заставляет поршень вернуться в нижнюю мертвую точку.
  4. Такт ВЫПУСКА: во время хода выпуска поршень снова возвращается в верхнюю мертвую точку, когда выпускной клапан открыт. Это действие удаляет сгоревшие продукты сгорания из цилиндра путем вытеснения отработанной топливно-воздушной смеси через выпускной клапан (ы).

История

Цикл Отто

Двигатель Отто производства США 1920-х годов

Николаус Август Отто в молодости был коммивояжером в продуктовом магазине.В своих путешествиях он столкнулся с двигателем внутреннего сгорания, построенным в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. В 1860 году Ленуару удалось создать двигатель двойного действия, который работал на осветительном газе с эффективностью 4%. 18-литровый двигатель Ленуара мог выдавать всего 2 лошадиные силы. Двигатель Ленуара работал на осветительном газе, который был сделан из угля, разработанного в Париже Филипом Лебоном. [1] [3]

При испытании копии двигателя Ленуара в 1861 году Отто узнал о влиянии сжатия на топливный заряд.В 1862 году Отто попытался создать двигатель, чтобы улучшить низкий КПД и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь перед воспламенением, но потерпел неудачу, так как этот двигатель работал не более чем за несколько минут до своего разрушения. Многие инженеры также безуспешно пытались решить проблему. [3]

В 1864 году Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company) .В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. [3]

На заводе не хватило места, и в 1869 году предприятие было перенесено в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz). [3] В 1872 году Готлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах руководил конструкцией двигателей. Даймлер был оружейным мастером, который ранее также работал над двигателем Ленуара.

К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания , который сжимал топливную смесь перед сгоранием , обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени. [1]

Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах оставили свою работу в Отто и Си и в 1883 году разработали первый высокоскоростной двигатель Отто. В 1885 году они выпустили первый автомобиль, оснащенный двигателем Отто. Petroleum Reitwagen использовал систему зажигания с горячей трубкой и топливо, известное как Ligroin, чтобы стать первым в мире силовым транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания, использующим четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Николауса Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил четырехтактный автомобиль, который некоторые называют первым автомобилем в мире.

В 1884 году компания Отто, ныне известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор.

В 1890 году Daimler и Maybach основали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft. Сегодня эта компания известна как Daimler-Benz.

Подробнее см. Двигатель Отто.

Дизельный цикл

Audi Diesel R15 в Ле-Мане

Дизельный двигатель (см. Эту страницу) представляет собой техническое усовершенствование двигателя Отто Цикл 1876 года. В то время как Отто в 1861 году понял, что эффективность двигателя можно повысить, сначала сжав топливную смесь перед ее воспламенением, Рудольф Дизель хотел разработать более эффективный тип двигателя, который мог бы работать на гораздо более тяжелом топливе.Двигатели Ленуара, Отто Атмосфера и Отто (1861 и 1876 гг.) Были разработаны для работы на освещающем газе (угольный газ). С той же мотивацией, что и Отто, Дизель хотел создать двигатель, который дал бы небольшим промышленным предприятиям собственный источник энергии, чтобы они могли конкурировать с более крупными компаниями, и, как Отто, уйти от требования быть привязанным к городским источникам топлива. Как и Отто, потребовалось более десяти лет, чтобы создать двигатель с высокой степенью сжатия, который самовоспламенялся бы при попадании этого топлива в цилиндр.В своем первом двигателе Дизель использовал распыление воздуха в сочетании с топливом.

Во время первоначальной разработки один из двигателей лопнул, чуть не погубив дизель. Он настаивал и, наконец, создал двигатель в 1893 году. Двигатель с высокой степенью сжатия, который воспламеняет топливо за счет теплоты сжатия, теперь называется дизельным двигателем, независимо от того, четырехтактный или двухтактный.

Четырехтактный дизельный двигатель уже много десятилетий используется в большинстве тяжелых условий эксплуатации. Основная причина этого заключается в том, что в нем используется тяжелое топливо, которое содержит больше энергии, требует меньшего количества очистки и более дешевое производство (хотя в некоторых регионах мира дизельное топливо стоит больше, чем бензин).Наиболее эффективные двигатели Otto Cycle работают с КПД около 30%. Двигатель Volkswagen Jetta TDI объемом 1,9 литра добился 46%. Он использует усовершенствованную конструкцию с турбонаддувом и прямым впрыском топлива. КПД некоторых судовых дизелей BMW с керамической изоляцией превышает 60%.

И Audi, и Peugeot соревнуются в гонках на выносливость серии Ле-Ман на гоночных автомобилях с дизельным двигателем. Это четырехтактные, четырехклапанные, высокооборотные дизельные двигатели с турбонаддувом, которые доминируют в основном из-за экономии топлива и необходимости делать меньше остановок.

Термодинамический анализ

Чарльз Лоу Идеализированная p-V диаграмма цикла Отто для четырехтактных двигателей: такт впуска (A) выполняется изобарическим расширением, за ним следует такт сжатия (B), выполняемый адиабатическим сжатием. При сгорании топлива происходит изохорный процесс, за которым следует адиабатическое расширение, характеризующее рабочий ход (C). Цикл замыкается изохорическим процессом и изобарическим сжатием, характерным для такта выпуска
(D).

Термодинамический анализ реальных четырехтактных или двухтактных циклов — непростая задача. Однако анализ можно значительно упростить, если использовать стандартные допущения [4] . Результирующий цикл, который очень похож на реальные условия эксплуатации, и есть цикл Отто.

Требования к октановому числу

Октановое число топлива

Основная статья: Октановый рейтинг
Двигатели Отто

Во время цикла сжатия двигателя внутреннего сгорания со сжатым зарядом температура топливовоздушной смеси повышается, как описано Чарльзом Лоу, исключительно за счет сжатия газов.Повышение температуры составляет несколько сотен градусов.

Огнеупорная башня, демонстрирующая различный вес различных продуктов.

Топливо, используемое в четырехтактных двигателях, чаще всего представляет собой фракции сырой нефти, каменноугольной смолы, горючего сланца или песков, которые производятся в процессе, называемом крекингом нефти. Температура воспламенения преломляемого топлива зависит от его веса. Он отделен, будучи нагреванием и извлекается на различных высотах в огнеупорной башне. Чем выше поднимается пар топлива в башне, тем меньше ее вес и меньше энергии в ней содержится.При переработке нефти существует стандартный вес топлива и продуктов, который удаляется и который связан с конкретным извлеченным материалом. Бензин — легкий огнеупорный продукт и называется легкой фракцией. Как легкая фракция он имеет относительно низкую температуру вспышки (то есть температуру, при которой он начинает гореть при смешивании с окислителем).

Топливо с низкой температурой вспышки может самовоспламеняться во время сжатия, а также может воспламениться из-за нагара, оставшегося в цилиндре или головке грязного двигателя.В двигателе внутреннего сгорания самовоспламенение может произойти в неожиданные моменты. Во время нормальной работы двигателя, когда топливная смесь сжимается, создается электрическая дуга для воспламенения топлива. На низких оборотах это происходит около ВМТ (верхней мертвой точки). По мере увеличения числа оборотов двигателя точка искры смещается вперед, так что топливный заряд может воспламениться в более эффективный момент сжатия топливного заряда, чтобы топливо могло начать гореть, даже когда оно все еще сжимается. Это дает более эффективную мощность на основе возрастающей молекулярной плотности рабочего тела, так как в этом суть эффективности двигателя IE со сжатым зарядом.Более плотная рабочая среда (топливовоздушная смесь) будет испытывать большее нагревание и, следовательно, давление будет повышаться в меньшем количестве, когда ее молекулы будут более плотно упакованы вместе.

Мы можем видеть это в двух моделях двигателей Отто. Двигатель без компрессии работал с КПД 12%. Двигатель со сжатым зарядом имел КПД 30%. Дизельный двигатель может достигать 70% (лабораторный двигатель Diesel испытал эффективность 75,6%, VW TDI — 46%).

Проблема с двигателями сжатого заряда заключается в том, что повышение температуры сжатого заряда может вызвать преждевременное воспламенение.Если это произойдет в неподходящее время и будет слишком энергичным, это может привести к выходу двигателя из строя. Фракции нефти имеют сильно различающиеся температуры вспышки (температура, при которой топливо может самовоспламеняться). Это необходимо учитывать при проектировании двигателя и топлива.

В двигателях искра задерживается при запуске двигателя и увеличивается только до соответствующей величины в зависимости от частоты вращения двигателя. Это определяется лабораторными исследованиями. Поскольку двигатель вращается быстрее, он может принять более раннее зажигание, поскольку движущийся фронт пламени не успеет стать разрушительным.

В топливе склонность сжатой топливной смеси к преждевременному воспламенению ограничивается химическим составом топлива. Существует несколько сортов топлива для различных уровней мощности двигателей. Топливо изменяют, чтобы изменить температуру его самовоспламенения. Есть несколько способов сделать это. Поскольку двигатели спроектированы с более высокой степенью сжатия, в результате гораздо более вероятно возникновение преждевременного зажигания, поскольку топливная смесь будет сжиматься до более высокой температуры перед преднамеренным воспламенением.Более высокая температура способствует более эффективному испарению топлива, такого как бензин, и является фактором более высокого КПД двигателя с более высокой степенью сжатия. Более высокие коэффициенты сжатия также означают, что расстояние, на которое поршень может толкать для выработки мощности, больше (что называется степенью расширения).

Таким образом, должны быть стандартизированные испытания и стандартная система отсчета для описания вероятности самовоспламенения топлива. Октановое число является мерой устойчивости топлива к самовоспламенению. Топливо с более высоким октановым числом обеспечивает гораздо более высокую степень сжатия, которая извлекает больше энергии из топлива и более эффективно преобразует эту энергию в полезную работу, в то же время предотвращая повреждение двигателя из-за предварительного зажигания.Топливо с высоким октановым числом также дороже.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели по своей природе не имеют проблем с преждевременным зажиганием. Их беспокоит, можно ли начать горение. Описание вероятности возгорания дизельного топлива называется цетановым числом. Поскольку дизельное топливо имеет низкую летучесть, его может быть очень трудно запустить в холодном состоянии. Для запуска холодного дизельного двигателя используются различные методы, наиболее распространенными из которых является использование свечи накаливания.

В некоторых случаях, например, при сжигании отработанного кулинарного жира, топливо само по себе является твердым и перед использованием его необходимо нагреть до сжижения.Часто здесь жалуются на то, что выхлопные газы могут иметь запах картофеля фри.

Принципы проектирования и проектирования

Ограничения выходной мощности

Четырехтактный цикл
1 = ВМТ
2 = BDC
A: Впуск
B: Компрессия
C: Питание
D: Выпуск

Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством всасываемого воздуха. Количество мощности, генерируемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактная или четырехтактная конструкция, объемного КПД, потерь, соотношения воздух-топливо, теплотворной способности топлива. , содержание кислорода в воздухе и скорость (об / мин).Скорость в конечном итоге ограничена прочностью материала и смазкой. Клапаны, поршни и шатуны испытывают сильные ускоряющие силы. При высоких оборотах двигателя может произойти физическая поломка и дрожание поршневых колец, что приведет к потере мощности или даже к разрушению двигателя. Флаттер поршневого кольца возникает, когда кольца колеблются вертикально внутри поршневых канавок, в которых они находятся. Флаттер кольца нарушает уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра, что приводит к потере давления и мощности в цилиндре.Если двигатель вращается слишком быстро, клапанные пружины не могут действовать достаточно быстро, чтобы закрыть клапаны. Это обычно называют «смещением клапана», и это может привести к контакту поршня с клапаном, серьезно повредив двигатель. На высоких скоростях смазка стыка стенки поршневого цилиндра имеет тенденцию к разрушению. Это ограничивает скорость поршня промышленных двигателей примерно до 10 м / с.

Поток впускного / выпускного отверстия

Выходная мощность двигателя зависит от способности впуска (воздушно-топливной смеси) и выхлопных газов быстро перемещаться через отверстия клапана, обычно расположенные в головке блока цилиндров.Чтобы увеличить выходную мощность двигателя, неровности впускного и выпускного трактов, такие как дефекты литья, могут быть устранены, а с помощью стенда воздушного потока можно изменить радиусы поворотов порта клапана и конфигурацию седла клапана, чтобы уменьшить сопротивление. Этот процесс называется портированием, и его можно выполнить вручную или с помощью станка с ЧПУ.

Нагнетатель

Одним из способов увеличения мощности двигателя является нагнетание большего количества воздуха в цилиндр, чтобы можно было производить больше мощности за каждый рабочий ход.Это можно сделать с помощью устройства сжатия воздуха, известного как нагнетатель, который может приводиться в движение коленчатым валом двигателя.

Наддув увеличивает пределы выходной мощности двигателя внутреннего сгорания относительно его рабочего объема. Чаще всего нагнетатель всегда работает, но существуют конструкции, позволяющие отключать его или работать с различными скоростями (относительно частоты вращения двигателя). Недостаток наддува с механическим приводом состоит в том, что часть выходной мощности используется для приведения в действие нагнетателя, в то время как мощность тратится впустую в выхлопе высокого давления, так как воздух был сжат дважды, а затем получил больший потенциальный объем при сгорании, но только расширился. в один этап.

Турбонаддув

Турбокомпрессор — это нагнетатель, который приводится в действие выхлопными газами двигателя с помощью турбины. Он состоит из двухкомпонентной высокоскоростной турбины в сборе, одна сторона которой сжимает всасываемый воздух, а другая сторона приводится в действие за счет выхода выхлопных газов.

На холостом ходу и на низких или средних оборотах турбина вырабатывает небольшую мощность из-за небольшого объема выхлопных газов, турбокомпрессор малоэффективен, и двигатель работает почти без наддува.Когда требуется гораздо большая выходная мощность, частота вращения двигателя и открытие дроссельной заслонки увеличиваются до тех пор, пока выхлопные газы не станут достаточными, чтобы «раскрутить» турбину турбонагнетателя, чтобы начать сжимать во впускной коллектор гораздо больше воздуха, чем обычно.

Турбонаддув обеспечивает более эффективную работу двигателя, поскольку он приводится в действие давлением выхлопных газов, которое в противном случае (в основном) было бы потрачено впустую, но существует конструктивное ограничение, известное как турбо-задержка. Увеличенная мощность двигателя доступна не сразу из-за необходимости резко увеличить обороты двигателя, чтобы создать давление и раскрутить турбо, прежде чем турбо начнет производить какое-либо полезное сжатие воздуха.Увеличенный объем впуска приводит к увеличению выхлопа и более быстрому вращению турбонагнетателя, и так далее, пока не будет достигнута стабильная работа на высокой мощности. Другая трудность заключается в том, что более высокое давление выхлопных газов заставляет выхлопные газы передавать больше тепла механическим частям двигателя.

Передаточное отношение штока и поршня к ходу поршня

Отношение штока к ходу — это отношение длины шатуна к длине хода поршня. Более длинный шток снизит боковое давление поршня на стенку цилиндра и силы напряжения, тем самым увеличив срок службы двигателя.Это также увеличивает стоимость и высоту и вес двигателя.

«Прямоугольный двигатель» — это двигатель, диаметр цилиндра которого равен длине его хода. Двигатель, у которого диаметр отверстия больше, чем длина его хода, является двигателем с квадратным сечением, и наоборот, двигатель с диаметром отверстия меньше его длины хода является двигателем с квадратным углом.

Клапанный

Клапаны обычно приводятся в действие распределительным валом, вращающимся на половину скорости коленчатого вала. Он имеет ряд кулачков по всей длине, каждый из которых предназначен для открытия клапана во время соответствующей части такта впуска или выпуска.Толкатель между клапаном и кулачком — это контактная поверхность, по которой кулачок скользит, открывая клапан. Во многих двигателях используется один или несколько распределительных валов «над» рядом (или каждым рядом) цилиндров, как показано на рисунке, на котором каждый кулачок непосредственно приводит в действие клапан через плоский толкатель. В двигателях других конструкций распределительный вал находится в картере, и в этом случае каждый кулачок контактирует с толкателем, который контактирует с коромыслом, открывающим клапан. Конструкция верхнего кулачка обычно допускает более высокие обороты двигателя, поскольку обеспечивает наиболее прямой путь между кулачком и клапаном.

Клапанный зазор

Клапанный зазор — это небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана, который обеспечивает полное закрытие клапана. На двигателях с механической регулировкой клапана чрезмерный зазор вызывает шум клапанного механизма. Обычно зазор необходимо регулировать каждые 20 000 миль (32 000 км) с помощью щупа.

В большинстве современных двигателей используются гидравлические подъемники для автоматической компенсации износа компонентов клапанного механизма. Грязное моторное масло может привести к поломке подъемника.

Энергетический баланс

Двигатели Отто имеют КПД около 30%; Другими словами, 30% энергии, генерируемой при сгорании, преобразуется в полезную энергию вращения на выходном валу двигателя, а остальная часть приходится на потери из-за трения, вспомогательного оборудования двигателя и отходящего тепла. [5] Есть несколько способов восстановить часть энергии, потерянной в отходящем тепле. Использование турбонагнетателя в дизельных двигателях очень эффективно за счет повышения давления поступающего воздуха и, по сути, обеспечивает такое же повышение производительности, как и при увеличении рабочего объема.Компания Mack Truck несколько десятилетий назад разработала турбинную систему, которая преобразовывала отходящее тепло в кинетическую энергию, которая возвращалась в трансмиссию двигателя. Совсем недавно BMW разработала двухступенчатую систему рекуперации тепла, аналогичную системе Mack, которая восстанавливает 80% энергии выхлопных газов и повысила эффективность двигателей Otto, в которых она применяется, на 15%, поставив двигатель Otto наравне с некоторыми дизельными двигателями. двигатели. [6]

Напротив, шестицилиндровый двигатель может преобразовывать более 50% энергии сгорания в полезную энергию вращения.

Современные двигатели часто намеренно строятся так, чтобы они были немного менее эффективными, чем они могли бы быть в противном случае. Это необходимо для контроля выбросов, таких как рециркуляция выхлопных газов и каталитические нейтрализаторы, уменьшающие смог и другие атмосферные загрязнители. Снижению эффективности можно противодействовать с помощью блока управления двигателем, использующего методы сжигания обедненной смеси. [7]

В Соединенных Штатах в соответствии с корпоративной средней экономией топлива автомобили должны достигать в среднем 35 баллов.5 миль на галлон (миль на галлон) по сравнению с текущим стандартом 25 миль на галлон. Поскольку автопроизводители стремятся соответствовать этим стандартам к 2016 году, следует рассмотреть новые способы разработки традиционных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Некоторые потенциальные решения для повышения эффективности использования топлива в соответствии с новыми требованиями включают зажигание после того, как поршень находится дальше всего от коленчатого вала, известная как верхняя мертвая точка, и применение цикла Миллера. Вместе эта модернизация может значительно снизить расход топлива и выбросы NOx.

См. Также

Ссылки

Общие источники

Внешние ссылки

Среднеоборотный четырехтактный поршневой двигатель

МенюРамаКоленвалШатунГильзаПоршеньГоловка цилиндровРаспредвалТопливный насосКлапаныТурбокомпрессорДвигатели

Оперативная информация

Среднескоростной 4-тактный поршневой ствол Двигатель

**** Выпадающее меню DHTML на основе JavaScript, созданное NavStudio.(OpenCube Inc. — http://www.opencube.com) ****

Среда 4-х тактный поршневой двигатель со стволом можно найти на большинстве средних и крупных торговые суда, даже если главным двигателем является паровая турбина или 2-х тактный крейцкопфный двигатель.В этих случаях часто оказывается, что Электроэнергия вырабатывается генераторами переменного тока со средней скоростью 4 тактовые двигатели.

Они предпочтительный метод движения на судах, где высота над головой минимум, например, на паромах и пассажирских судах, и где, как является современной тенденцией для этих кораблей, дизель-электрическая силовая установка используется. Дизель-электрическая силовая установка позволяет размещать двигатели в наиболее подходящем месте, поскольку их больше не нужно согласовывать с редуктор и вал, как в случае с обычными установки.

Как правило, среднеоборотные двигатели работают со скоростью 250 — 850 об / мин. Выше этого диапазона они определяются как высокоскоростные двигатели. Хотя и не такие мощные, как их 2 двоюродные братья крейцкопфа, самые большие четырехтактные двигатели поставляют чуть более 2000 кВт на цилиндр. Достижения в дизайне и материалах привели к повышению эффективности вместе с увеличением соотношения давления турбокомпрессора, которые позволяют большему количеству топлива сжигаться за цикл.Среднеоборотные двигатели имеют большую удельную мощность передаточное отношение, чем на медленной скорости два хода, но из-за более высоких скоростей имеют тенденцию сократить интервалы технического обслуживания. Самый большой из этих двигателей имеет диаметр цилиндра 640 мм и ход 900 мм (Wartsila 64), хотя двигатели которые почти «квадратные» являются нормой: например, Sulzer ZA40 имеет диаметр 400 мм и ход 560 мм или MAN-B & W 58/64. с отверстием 580 мм и ходом 640 мм.Квадратный двигатель — это один где диаметр ствола равен ходу.

Wartsila 64

Зульцер ZA40

Для секционированных фотографии этих двигателей нажмите ЗДЕСЬ

Название «Поршневой ствол» относится к поршню. юбка или ствол.Назначение юбки или туловища в четырехтактном цикле двигатели должны действовать аналогично крейцкопфу. Требуется тяга, вызванная угловатостью шатуна, передает ее в сторону гильзы цилиндра, так же, как тапок крейцкопфа передает усилие на направляющую крейцкопфа. С такими двигателями, которые называются магистрально-поршневыми двигателями, высота двигателя значительно уменьшена по сравнению с двигателем с крейцкопфом аналогичной мощности и скорость.Также снижаются затраты на производство двигателей. Это означает Конечно, нет разделения между картером и гильзой и поршневой. В этом есть свои недостатки, особенно если учесть выбор смазочных масел при сжигании остаточного топлива с высоким содержанием серы.

Руководство по мотороллерам

| 2-тактный vs.4-тактный


Если вы хотите купить скутер объемом 50 куб. См, 80 куб. См или даже 125 куб. См, то у вас может возникнуть вопрос о том, покупать ли скутер 2-тактный или 4-тактный. Рынок 50cc загружен моделями обоих лагерей, тогда как рынки 80cc, 110cc и 125cc в этом отношении несколько более ограничены. Помимо винтажных мотороллеров Vespa / Lambretta, единственными проданными двухтактными скутерами 80cc-125cc были Honda Aero 80, Aero 125, Yamaha Riva 80 и Genuine Rattler 110. В последние годы Vespa продала небольшое количество своих винтажных 2-тактных скутеров PX125.

Чтобы понять этот вопрос, полезно иметь общее представление о том, как работают эти двигатели. Если вы действительно ненавидите технический контент, можете пропустить следующие два абзаца. Двухтактный двигатель — это относительно простая концепция. В двухтактном двигателе все этапы работы двигателя прерываются в два «такта». «Ход» — это просто движение поршня вверх или вниз. Итак, в 2-тактном двигателе двигатель вдыхает свежий воздух / газ, сжимает его, воспламеняет смесь, а затем вытесняет выхлоп всего за два хода.Это означает, что каждый раз, когда поршень движется вниз, смесь воздуха и топлива «взрывается», и двигатель вырабатывает мощность.

Четырехтактный двигатель выполняет то же самое в два раза дольше. Двигатель всасывает смесь свежего воздуха и топлива, когда поршень опускается, затем на следующем такте он поднимается и сжимает смесь, на третьем такте смесь воспламеняется, и она расширяется и толкает поршень вниз. Наконец, на такте номер четыре поршень снова поднимается вверх и выталкивает выхлоп.

Причина, по которой двухтактные двигатели вымирают, заключается в том, что они существенно менее эффективны.2-тактный двигатель объединяет все этапы в более быстрый процесс, поэтому он не может так хорошо выполнять работу, как вдыхание свежей смеси и выдыхание сгоревших газов. Однако двухтактные двигатели обычно вырабатывают немного больше мощности, потому что у них вдвое больше рабочих ходов. Двухтактный двигатель со скоростью 8000 об / мин будет «взрывать» топливно-воздушную смесь в два раза чаще, чем 4-тактный двигатель с частотой вращения 8000 об / мин. Соответственно, если бы двухтактный двигатель был таким же эффективным, как четырехтактный, он бы производил вдвое большую мощность. В действительности 2-тактные двигатели производят примерно на 50% больше мощности, чем 4-тактные двигатели того же объема, потому что они менее эффективны и потому, что конструкция требует меньшей нагрузки на двигатель (т.е.более низкие степени сжатия).


Другое ключевое отличие состоит в том, что 4-тактные двигатели используют моторное масло и требуют замены масла, тогда как 2-тактные двигатели не содержат масла внутри, а вместо этого они смешивают небольшое количество специального 2-тактного масла с газом, который затем смазывает двигатель по мере прохождения воздушно-топливной смеси через двигатель.

Итак, какие преимущества у 4-тактных двигателей? Они более экономичны примерно на 25%. Кроме того, они имеют значительно более низкий уровень выбросов, служат дольше и не так сильно загрязняют свечи зажигания.

Преимущества 2-тактного двигателя — большая мощность и простота обслуживания. Вам не нужно регулировать клапаны или менять масло при 2-тактном двигателе. Все, что вам нужно сделать, это сохранить масло в масляном баке и заменить свечу зажигания, когда ваш скутер начинает замедляться. Обычно 4-тактные двигатели лучше, потому что они более эффективны и служат дольше. Вот почему все автомобили и практически все мотоциклы четырехтактные. На самом деле единственная причина, по которой у нас до сих пор есть двухтактные скутеры на 50 куб. См, заключается в том, что законодательство одобряет использование скутеров 50 куб.Если бы эти законы разрешили 2-тактные двигатели с объемом двигателя 50 куб. См или 4-тактные двигатели с объемом двигателя 75 куб. См (при одинаковой выходной мощности), я думаю, мы бы увидели почти все 4-тактные скутеры. На самом деле, страхование и законы всегда отдают предпочтение двигателям 50cc, поэтому двухтактные двигатели все еще популярны.

Так что же покупать? Если ваша главная забота — мощность, тогда очевидным выбором будет 2-тактный двигатель. Большинство двухтактных двигателей объемом 50 см3 развивают 5-7 л.с. и искусственно ограничивают скорость в диапазоне 30-40 миль в час. Вы можете легко отменить их ограничения, чтобы они разгонялись до 45-50 миль в час.С другой стороны, 4-тактные двигатели объемом 50 куб. См очень усердно работают, чтобы развить около 3-5 л.с., а добавить больше мощности нелегко.

Помимо недостатка мощности, 4-тактный двигатель имеет большой смысл. Вы получаете лучший пробег, более надежный двигатель с более длительным сроком службы, вы меньше заботитесь об окружающей среде, и у вашего скутера будет приятный тихий звук выхлопа вместо более высокого тона двухтактного выхлопа. Я предлагаю вам купить 4-тактный двигатель, если вы можете согласиться с посредственной выходной мощностью.Современный 4-тактный скутер объемом 50 куб.см разгоняется до 37-43 миль в час. На самом деле максимальные скорости довольно хороши для езды по городу, но ускорения там нет, как у 2-тактного. Если вы едете с пассажиром, 4-х тактный будет удручающе медленным.

Если вы мечтаете о самокате, это то, что вам нужно, чтобы кататься по рулям, преодолевать потоки транспорта или брать с собой напарника, тогда 2-тактный мотоцикл — это действительно то, что вам нужно. Elite 80 — изящный скутер, потому что это пример правильного 4-тактного двигателя для передвижения по городу.Я действительно хочу, чтобы законодательство и страховые компании устанавливали свои правила, основанные на мощности или максимальной скорости, а не на размере двигателя, чтобы производители могли создавать четырехтактные мотороллеры с прекрасным двигателем, которые понравятся той же аудитории, что и мотороллеры 50cc.

© 2008-2020 Руководство по мотороллерам — Контакты — Политика конфиденциальности

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

4-тактный двигатель внутреннего сгорания

Гленн
Исследовательский центр

Это анимированный компьютерный рисунок одного цилиндра Райт. авиадвигатель братьев 1903 г.Этот двигатель приводил в действие первый, тяжелее воздушные, самоходные, маневренные, пилотируемые самолеты; Райт Флаер 1903 года. Двигатель состоял из четырех цилиндры как показано выше, с каждый поршень подключен к общему коленчатый вал. Коленчатый вал соединялся с двумя противоположно вращающимися пропеллеры который произвел тяга, необходимая для преодоления сопротивление самолета.

Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить основы работа двигателя.Этот тип внутреннее сгорание двигатель называется четырехтактный двигатель , потому что есть четыре движения, или удары поршня перед повторением всей последовательности запуска двигателя. Четыре штриха описаны ниже с некоторыми неподвижными фигурами. На анимации и на всех рисунках мы раскрасили система впуска топлива / воздуха красный, электрическая система зеленый, а Система вытяжки синий. Мы также представляем топливно-воздушную смесь и выхлопные газы небольшими цветные шарики, чтобы показать, как эти газы проходят через двигатель.Поскольку мы будем иметь в виду движение различных частей двигателя, вот рисунок, показывающий названия частей:

Ход всасывания

Двигатель цикл начинается с впускной ход как поршень потянул в сторону коленчатого вала (на рисунке слева).

Впускной клапан открыт, топливо и воздух проходят через клапан. и в камеру сгорания и цилиндр от впускного коллектора, расположенного в верхней части камеры сгорания.Выпускной клапан закрыт, а электрический контактный выключатель разомкнут. Топливно-воздушная смесь находится на относительно низком уровне. давление (около атмосферного) и окрашен в синий цвет на этом рисунке. В конце такта впуска поршень расположен в крайнем левом углу и начинает двигаться назад к верно.

Цилиндр и камера сгорания заполнены топливно-воздушной смесью низкого давления. и, когда поршень начинает двигаться вправо, впускной клапан закрывается.

Историческая справка — Открытие и закрытие впускного клапана двигателя Wright 1903 был назван братьями «автоматическим».Он основан на немного более низком давлении внутри в цилиндре во время такта впуска, чтобы преодолеть силу пружины, удерживающей клапан в закрытом состоянии. Современные двигатели внутреннего сгорания делают не работайте так, а используйте кулачки и коромысла, как выхлопную систему братьев. Кулачки и коромысла обеспечивают лучший контроль и время открытия и закрытие клапанов.

Ход сжатия

Когда оба клапана закрыты, комбинация цилиндра и камеры сгорания образуют полностью закрытую емкость, содержащую топливно-воздушную смесь.Как поршень сдвигается вправо, объем уменьшается, а топливно-воздушная смесь сжатый во время ход сжатия.

Во время сжатия нет высокая температура переходит в топливно-воздушную смесь. Поскольку объем уменьшается из-за движения поршня, давление в газе увеличена, как описано по законам термодинамика. На рисунке смесь окрашена желтый цвет означает умеренное повышение давления. Чтобы произвести повышенное давление, мы должны сделать Работа на смеси, просто поскольку вам нужно проделать работу, чтобы накачать велосипедную шину с помощью насоса.Во время такта сжатия электрический контакт остается разомкнутым. Когда объем самый маленький, и давление самое высокое, как показано на рисунке, контакт замкнут, и поток электричество течет через вилку.

Рабочий ход

В начале рабочего хода электрический контакт размыкается. Внезапное размыкание контакта вызывает искру в камере сгорания, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Быстрый горение топливных выбросов высокая температура, и производит выхлопные газы в камере сгорания.

Поскольку впускные и выпускные клапаны закрыты, сгорание Топливо находится в полностью закрытом сосуде (и почти постоянного объема). В сгорание увеличивает температура выхлопных газов, остаточного воздуха в камере сгорания, и в самой камере сгорания. От закон идеального газа, повышенная температура газов также вызывает повышенное давление в камере сгорания. Мы покрасили газы в красный цвет на рисунке. для обозначения высокого давления.Высокое давление газов, действующих на лицевой стороной поршня заставляет поршень двигаться влево, что инициирует рабочий ход.

В отличие от такта сжатия, горячий газ воздействует на поршень во время рабочего такта. Сила на поршне передается штоком поршня на коленчатый вал, где линейный движение поршня преобразуется в угловое движение коленчатого вала. Работа сделано на поршне, затем используется для вращения вала и гребных винтов, и для сжатия газов в такте сжатия соседнего цилиндра.Имея возникла искра зажигания, электрический контакт остается разомкнутым.

Во время рабочего такта объем, занимаемый газами увеличивается из-за движения поршня и нет высокая температура переходит в топливно-воздушную смесь. Поскольку объем увеличивается из-за движения поршня, давление и температура газа уменьшилось. Мы покрасили выхлопные «молекулы» в желтый цвет, чтобы обозначить умеренное давление. в конце рабочего хода.

Историческая справка — Способ получения электрической искры Братья Райт использовали это понятие как «замыкающий и размыкающий».Там подвижные части, расположенные внутри камеры сгорания. Современное внутреннее сгорание двигатели не используют этот метод, а вместо этого используют свечу зажигания, чтобы произвести искра зажигания. Свеча зажигания не имеет движущихся частей, что намного безопаснее, чем у свечи зажигания. метод, которым пользовались братья.

Ход выхлопа

В конце рабочего хода поршень находится в крайнем левом положении. Нагрейте это осталось от рабочего хода сейчас переведен к воде в водная куртка пока давление не приблизится к атмосферному давление.После этого открывается выпускной клапан. кулачком, нажав на коромысло, чтобы начать такт выпуска.

Назначение выхлопа ход заключается в очистке цилиндра от отработанного выхлопа для подготовки к следующему цикл зажигания. Когда начинается такт выпуска, цилиндр и камера сгорания заполнены. продуктов выхлопа при низком давлении (окрашены синим цветом на рисунке выше). Потому что выпускной клапан открыт, выхлопные газы проходят мимо клапана и выходят из двигателя. Впускной клапан закрыт, а электрическая контакт открыт во время этого движения поршня.

В конце такта выпуска выпускной клапан закрывается и двигатель начинается еще один такт впуска.

Историческая справка — Выхлопная система братьев Райт заставил горячий выхлоп выйти из каждого цилиндра независимо … пилоту. Этот двигатель тоже был очень громким. Коллекционируют современные автомобили выхлоп из всех цилиндров в выпускной коллектор (как и впускной коллектор б / у братьев). Выпускной коллектор проходит через выхлоп до каталитического нейтрализатора для удаления опасных газов, а затем через глушитель, чтобы он не шуметь, и, наконец, выхлопную трубу.

Теперь вы можете понять анимация вверху этой страницы. Обратите внимание, что коленчатый вал делает два оборотов за каждый оборот кулачков. Это движение контролируется временная цепь. Также обратите внимание, как кулачок перемещает выпускной клапан. в нужный момент и как быстро впускной клапан открывается после выпуска клапан закрыт. В реальной работе двигателя ход выпуска не может вытолкнуть все выхлоп из цилиндра, поэтому настоящий двигатель работает не так хорошо, как идеальный двигатель описан на этой странице.По мере того, как двигатель работает и нагревается, производительность изменения. Современные автомобильные двигатели регулируют соотношение топливо / воздух с помощью компьютера. топливные форсунки для поддержания высокой производительности. Братьям просто нужно было смотреть мощность их двигателя упала с примерно 16 лошадиных сил, когда двигатель был сначала начал примерно с 12 лошадиных сил, когда он был горячим.


Виды деятельности:

Экскурсии с гидом

Навигация ..


Руководство для начинающих Домашняя страница

2-тактный двигатель Vs.4-тактный двигатель

Одно из решений, которое вы должны принять при покупке новой газонокосилки, — это выбрать газонокосилку с 2-тактным двигателем или с 4-тактным двигателем. Как и все сравнения, у обоих есть свои преимущества и недостатки. Вопрос в том, какой из вариантов лучше всего подходит для вашей ситуации? Вот несколько фактов, которые помогут вам принять решение.

Как работают двигатели?

Во-первых, нам нужно перейти к небольшому элементарному занятию в дизайне двигателя. Как работает тактный двигатель?

Слово «ход» относится к поршням и их движению в двигателе.Например, двухтактный двигатель совершает один ход в каждом направлении

Существует два типа двигателей для газонокосилок: двухтактный и четырехтактный. (Предоставлено: Стивен, flickr.com)

, в то время как 4-тактный двигатель имеет один такт сжатия и один такт выпуска с одним обратным ходом.

2-тактный двигатель сжимается при ходе вверх и выпускает при ходе вниз. По этой причине этому двигателю необходимо смешанное с топливом смазочное масло.

4-тактный двигатель сжимает топливно-воздушную смесь перед взрывом газа в первых двух тактах, а затем происходит два такта, которые выталкивают сгоревшие газы из выхлопных газов.

Преимущества двухтактного двигателя

2-тактный двигатель имеет простую конструкцию и базовую конструкцию, он меньше весит и дешевле в производстве, чем 4-тактный вариант. Он срабатывает один раз за оборот, а 4-тактный срабатывает дважды и предлагает больше возможностей, потому что он работает в два раза больше, чем 2-тактный двигатель.

Недостатки двухтактного двигателя

Двухтактный двигатель не работает так же долго, как четырехтактный, потому что он быстрее изнашивается из-за отсутствия специальной системы смазки и создает больше загрязнений.Кроме того, масло, специально предназначенное для 2-тактных двигателей, может быть более дорогим, а двигатель не является экономичным, а это означает, что с течением времени он будет дороже на газ.

Выбор наиболее подходящего двигателя

При выборе типа двигателя необходимо учитывать ряд факторов. Самое главное — как вы это будете использовать. Если стоимость является самой большой проблемой, то 2-тактный двигатель, вероятно, ваш лучший выбор, потому что он дешевле, чем 4-тактный, более простой по конструкции и идеально подходит для базовых применений.

И наоборот, производство 4-тактного двигателя обходится дороже, поскольку в нем используются более совершенные технологии, обеспечивающие эффективность и более длительный срок службы. Так что, если ваша газонокосилка должна работать на более чем базовом уровне, то вам следует выбрать 4-тактный двигатель.

Лучшее соотношение цены и качества 4-тактный двигатель — Отличные предложения на 4-тактный двигатель от мировых продавцов 4-тактных двигателей

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для 4-х тактного двигателя.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший четырехтактный двигатель в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели свой четырехтактный двигатель на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в четырехтактном двигателе и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести 4-тактный двигатель по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *