Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей
Каталог продукции Лодочные моторы и лодки Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей
При выборе силового оборудования необходимо уделить особое внимание типу двигателя. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный.
Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на использовании такого свойства газов, как расширение при нагревании, которое осуществляется за счет принудительного воспламенения горючей смеси, впрыскиваемой в воздушное пространство цилиндра.
Зачастую можно услышать, что 4-х тактный двигатель лучше, но чтобы понять, почему, необходимо более подробно разобрать принципы работы каждого.
Основными частями двигателя внутреннего сгорания, независимо от его типа, являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы, отвечающие за охлаждение, питание, зажигание и смазку деталей.
Передача полезной работы расширяющегося газа осуществляется через кривошипно-шатунный механизм, а за своевременный впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспре6деления.
Четырехтактные двигатели — выбор компании Honda
Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя. Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели. Компания Honda уже многие годы представляет свои четырехтактные двигатели на рынке силовой техники и добилась высочайших результатов, при этом их качество и надежность ни разу не подвергались сомнению. Но всё же, давайте рассмотрим принцип работы 2х и 4х тактных двигателей.
Принцип работы двухтактного двигателя
Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: сжатие и рабочий ход.
Сжатие. Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно, после чего газ, находящийся в цилиндре, начинает сжиматься.
При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем сжатии.
Рабочий ход. После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой. При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Дальнейшее движение поршня приводит к сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания.
Основным недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает принести пользу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты, что приводит к частичному выбросу горючей смеси в атмосферу.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Работа четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов.
Во время впускного этапа поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, и в полость цилиндра поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь.
При сжатии поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.
Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня от ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи. Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан.
Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые поршнем, движущимся от НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.
За счет применения системы клапанов четырехтактные двигатели внутреннего сгорания более экономичны и экологичны — ведь выброс неиспользованной топливной смеси исключен. В работе они значительно тише, чем 2х тактные аналоги, и в эксплуатации намного проще, ведь работают на обычном АИ-92, которым вы заправляете свою машину. Нет необходимости в постоянном приготовлении смеси масла и бензина, ведь масло в данных двигателях заливается отдельно в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление.
Четырехтактный двигатель: принцип работы, основные отличия
- Принцип работы и основная характеристика
- История
- Особенности работы 4-х тактного двигателя
- Конструкция агрегата
- Работа двигателя
- Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей
Принцип работы и основная характеристика
Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:
- цилиндр заполняется топливной смесью;
- смесь сжимается;
- топливная смесь воспламеняется;
- газы расширяются и цилиндр очищается.
В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.
Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за
Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:
- За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
- Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
- Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
- Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.
История
Приблизительно в 1854—1857 годах итальянцами Феличче Матоци и Евгением Барсанти было создано устройство, которое по имеющимся сегодня сведениям было похоже на четырехтактный мотор. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году. Алфоном де Роше был запатентован двигатель такого типа.
Впервые пригодный к работе четырехтактный мотор создал немецкий инженер Николаус Отто. В его честь был назван четырехтактный цикл работы циклом Отто, а 4-тактный мотор, применяющий свечи зажигания, называют двигателем Отто.
Особенности работы 4-х тактного двигателя
В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин. Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.
Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара. Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством.
Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.
Конструкция агрегата
Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.
Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его. Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще, клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска.
У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.
Работа двигателя
Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.
Этапы работы :
- Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
- Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
- Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
- Выпуск. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. Вместе с этим открывается клапан выпуска, и выхлопные газы поступают в трубу. При прохождении клапаном мертвой точки, клапан впуска закрывается.
Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей
Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.
Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.
Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки. В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия: продувочное или впускное и выпускное. Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.
Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:
- Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
- Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
- У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.
Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.Смешивают бензин с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.
Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом.
Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо. Производительность насоса зависит от того, как расположена ручка подачи «газа». Поступление масла тем больше, чем больше подается топливо. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1. Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.
В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).
В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.
В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.
Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.
Принцип работы 4-тактного двигателя
Четырехтактный двигатель Briggs & Stratton, также называемый четырехтактным двигателем, приводит в действие целый ряд наружного энергетического оборудования, включая газонокосилки, генераторы, тракторы для газонов и культиваторы. Наши 4-тактные двигатели лидируют в мире по производству и качеству.
В двигателях с верхним расположением клапанов (OHV) клапаны расположены над поршнем. Распределительный вал перемещает клапаны через толкатель, толкатели и коромысла. Четырехтактные двигатели с верхним расположением клапанов обеспечивают более эффективное сгорание за счет более равномерного распределения воздушно-топливной смеси по камере сгорания.
Для питания вашего оборудования двигатель с верхним расположением клапанов выполняет повторяющийся четырехэтапный процесс, подробно описанный ниже.
Элемент, обеспечивающий работу двигателей внутреннего сгорания
- Воздух
- Топливо
- Сжатие
- Искра
Этап 1: Такт впуска
Воздух и топливо поступают в небольшой двигатель через карбюратор. Работа карбюратора заключается в подаче смеси воздуха и топлива, которая обеспечивает правильное сгорание. Во время такта впуска открывается впускной клапан между карбюратором и камерой сгорания. Это позволяет атмосферному давлению нагнетать топливовоздушную смесь в отверстие цилиндра, когда поршень движется вниз.
>> Проблемы с производительностью? Узнайте, как устранять неполадки при ремонте карбюратора и чистить / обслуживать карбюраторы ваших небольших двигателей.
Этап 2: Такт сжатия
Сразу после того, как поршень достигает нижней точки своего хода (нижняя мертвая точка), отверстие цилиндра содержит максимально возможную топливно-воздушную смесь.
Впускной клапан закрывается, и поршень возвращается обратно в отверстие цилиндра. Это называется тактом сжатия процесса 4-тактного двигателя. Топливно-воздушная смесь сжимается между поршнем и головкой блока цилиндров.
Шаг 3: Рабочий ход
Когда поршень достигает верхней точки своего хода (верхней мертвой точки), он находится в оптимальной точке для воспламенения топлива, чтобы максимально увеличить мощность вашего наружного силового оборудования. В катушке зажигания создается очень высокое напряжение. Свеча зажигания позволяет подавать это высокое напряжение в камеру сгорания. Тепло, создаваемое искрой, воспламеняет газы, создавая быстро расширяющиеся, перегретые газы, которые толкают поршень обратно в отверстие цилиндра. Это называется рабочий ход .
Этап 4: Такт выпуска
Когда поршень снова достигает нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан. По мере того, как поршень движется обратно вверх по отверстию цилиндра, он вытесняет отработавшие газы сгорания через выпускной клапан и из выхлопной системы.
Когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, а впускной открывается, и процесс четырехтактного двигателя повторяется.
Постоянное повторение цикла требует двух полных оборотов коленчатого вала, в то время как двигатель создает мощность только во время одного из четырех тактов. Чтобы машина продолжала работать, ей нужен небольшой маховик двигателя. Рабочий ход создает импульс, толкающий маховик за счет инерции, который удерживает его и коленчатый вал во время тактов выпуска, впуска и сжатия.
2-тактный Vs. Четырехтактные двигатели: в чем разница?
Автомобильные двигатели изменились за прошедшие годы, но остались две основные конструкции бензиновых двигателей внутреннего сгорания: 2-тактный и 4-тактный. Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, вы действительно знаете разницу между ними? Как они работают и что лучше? Читайте дальше, чтобы узнать ответы!
Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «такт»?
Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала нужно ознакомиться с основами.
Во время цикла сгорания двигателя поршень движется вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре. ВМТ — это его ближайшее к клапанам положение, а НМТ — наиболее удаленное от них положение. Ход s — это когда поршень перемещается от ВМТ к НМТ или наоборот. А с сгорание r эволюция или c сгорание c цикл — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и выброса выхлопных газов:
- Впуск1: 9008 цилиндр, пропускающий смесь меха и воздуха в камеру сгорания
- Сжатие: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах
- Горение: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
- Выхлоп: Поршень возвращается в цилиндр, и выпускной клапан открывается
Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем
Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателем заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от количества перемещений поршня вверх и вниз во время каждый цикл.
4-тактный:
В 4-тактном двигателе за каждый оборот поршень совершает 2 такта: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается каждые 4 хода поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, так как имеют отдельный отсек для масла.
Посмотрите это краткое видео для дальнейшего описания работы 4-тактного двигателя:
2-тактный:
В 2-тактном двигателе весь цикл сгорания завершается одним ходом поршня: сжатие удар с последующим взрывом сжатого топлива. Во время обратного хода выхлоп выпускается и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается один раз за каждые 2 хода поршня.
Двухтактные двигатели также требуют, чтобы масло было предварительно смешано с топливом.
Посмотрите это краткое видео для дальнейшего описания работы двухтактного двигателя:
Плюсы и минусы:
Итак, что «лучше»? Вот несколько плюсов и минусов обеих конструкций двигателей:
- Что касается эффективности, то 4-тактный двигатель, безусловно, выигрывает. Это связано с тем, что топливо расходуется один раз за 4 такта.
- Четырехтактные двигатели тяжелее; они весят на 50% больше, чем сопоставимый двухтактный двигатель.
- Как правило, двухтактный двигатель создает больший крутящий момент при более высоких оборотах, тогда как четырехтактный двигатель создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах.
- 4-тактный двигатель также намного тише, 2-тактный двигатель значительно громче и издает характерный пронзительный «жужжащий» звук.
- Поскольку двухтактные двигатели рассчитаны на более высокие обороты, они также быстрее изнашиваются; 4-тактный двигатель, как правило, более долговечный. При этом двухтактные двигатели более мощные.
- Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, поэтому их легче ремонтировать. У них нет клапанов, а есть порты. Четырехтактные двигатели имеют больше деталей, поэтому они дороже и ремонт обходится дороже.
- Двухтактные двигатели требуют предварительного смешивания масла и топлива, а четырехтактные — нет.
- Четырехтактные двигатели более экологичны; в 2-тактном двигателе с выхлопом в воздух также выбрасывается сгоревшее масло.
Двухтактные двигатели обычно используются в небольших устройствах, таких как автомобили с дистанционным управлением, садовые инструменты, бензопилы, лодочные моторы и мотоциклы для бездорожья. Четырехтактные двигатели можно найти во всем, от картинга, газонокосилки и мотоцикла для бездорожья, вплоть до типичного двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле.