Двс 4 такта: Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.

Опубликовано: 18.05.2016

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?

Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу — это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

По материалам сайта airbase.ru

Двухтактные преимущества

1. Меньший вес. Пример: 15 л. с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным. 

2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.

3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от  4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же лодочный мотор выбрать? 

Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.

Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Гленн Исследовательский центр Это анимированный компьютерный рисунок одного цилиндра Райта. Авиадвигатель братьев 1903 года. Этот двигатель приводил в движение первый, тяжелее воздушные, самоходные, маневренные, пилотируемые летательные аппараты; Райт 1903 Флаер. Двигатель состоял из четырех цилиндры как показано выше, с каждый поршень соединен с общим коленчатый вал. Коленчатый вал был соединен с двумя вращающимися в противоположных направлениях пропеллеры который произвел толчок, необходимый для преодоления лобовое сопротивление самолета. Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы учиться, чтобы изучить основы работа двигателя. Этот тип внутреннее сгорание двигатель называется четырехтактный , потому что там четыре движения, или удары, поршня до повторения всей последовательности запуска двигателя. Четыре удара описаны ниже с некоторыми неподвижными рисунками. В анимации и на всех рисунках мы раскрасили система впуска топлива/воздуха красный, электрическая система зеленый, и вытяжная система 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, здесь рисунок, показывающий названия частей: Ход впуска Двигатель цикл начинается с ход впуска как поршень тянут к коленчатому валу (влево на рисунке). Впускной клапан открыт, и топливо и воздух проходят мимо клапана. и в камеру сгорания и цилиндр от впускного коллектора, расположенного над камерой сгорания. Выпускной клапан закрыт, а электрический контактный выключатель разомкнут. Топливно-воздушная смесь находится на относительно низком уровне. давление (почти атмосферный) и окрашена в синий цвет на этом рисунке. В конце такта впуска поршень находится в крайнем левом положении и начинает двигаться назад к Правильно. 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 Райт 1903 г. братья назвали его «автоматом». Он основан на несколько более низком давлении внутри в цилиндре во время такта впуска для преодоления силы пружины, удерживающей клапан в закрытом состоянии. Современные двигатели внутреннего сгорания не работать таким образом, а использовать кулачки и коромысла, как выхлопная система 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 закрытый сосуд, содержащий топливно-воздушную смесь. Как поршень сдвигается вправо, объем уменьшается, а топливно-воздушная смесь сжимается во время такт сжатия. Во время сжатия нет нагревать переходит в топливно-воздушную смесь. Поскольку объем уменьшается из-за движения поршня, давление в газе равно увеличивается, как описано законами термодинамика. На рисунке смесь окрашена желтый для обозначения умеренного повышения давления. Чтобы создать повышенное давление, мы должны сделать Работа только на смеси так как вам нужно выполнить работу, чтобы накачать велосипедную шину с помощью насоса. Во время такта сжатия электрический контакт остается разомкнутым. Когда объем наименьший, и максимальное давление, как показано на рисунке, контакт замкнут, и течение электричество проходит через вилку. Рабочий ход В начале рабочего хода электрический контакт размыкается. Внезапное размыкание контакта вызывает искру в камере сгорания, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь. Стремительный горение выбросов топлива нагревать, и производит выхлопные газы в камере сгорания. Поскольку впускной и выпускной клапаны закрыты, сгорание топливо находится в полностью закрытом (и почти постоянного объема) сосуде. сжигание увеличивает температура выхлопных газов, любой остаточный воздух в камере сгорания и самой камере сгорания. От закон идеального газа, повышенная температура газов также приводит к увеличению давление в камере сгорания. На рисунке мы окрасили газы в красный цвет. для обозначения высокого давления. Высокое давление газов, действующих на поверхность 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 линейная движение поршня преобразуется в угловое движение коленчатого вала. Работа сделанный на поршне, затем используется для поворота вала, гребных винтов и для сжатия газов в такте сжатия соседнего цилиндра. Имея образовалась запальная искра, электрический контакт остается разомкнутым. В рабочем такте объем, занимаемый газами увеличивается из-за движения поршня и не нагревать переходит в топливно-воздушную смесь. Поскольку объем увеличивается из-за движения поршня, давление и температура газа равны уменьшилось. Мы покрасили «молекулы» выхлопных газов в желтый цвет, чтобы обозначить умеренное давление. в конце рабочего хода. Историческая справка — Способ получения электрической искры используемый братьями Райт, называется соединением типа «сделай и разорви». Там движущиеся части, расположенные внутри камеры сгорания. Современное внутреннее сгорание двигатели не используют этот метод, а вместо этого используют свечу зажигания для производства искра зажигания. Свеча зажигания не имеет движущихся частей, что намного безопаснее, чем свеча зажигания. метод, используемый братьями. Такт выпуска В конце рабочего такта поршень находится в крайнем левом положении. Нагрейте это осталось от рабочего хода теперь переведен к воде в водяная рубашка пока давление не приблизится к атмосферному давление. Затем открывается выпускной клапан кулачком, нажимая на коромысло, чтобы начать такт выхлопа. Назначение выхлопа ход заключается в том, чтобы очистить цилиндр от отработанного выхлопа в рамках подготовки к следующему цикл зажигания. В начале такта выпуска цилиндр и камера сгорания заполнены. продуктов выхлопа при низком давлении (выделены синим цветом на рисунке выше). Потому что выпускной клапан открыт, выхлопные газы проталкиваются через клапан и выходят из двигателя. Впускной клапан закрыт, а электрический контакт разомкнут во время этого движения поршня. В конце такта выпуска выпускной клапан закрывается и двигатель начинается очередной такт впуска. Историческая справка — Выхлопная система братьев Райт заставил горячий выхлоп выходить из каждого цилиндра независимо … прямо рядом к пилоту. Этот двигатель также был очень громким. Современные автомобили собирают выхлоп из всех цилиндров в выпускной коллектор (так же, как впускной коллектор, используемый братьями). Выпускной коллектор проходит выхлоп к каталитическому нейтрализатору для удаления опасных газов, а затем через глушитель, чтобы было тихо, и, наконец, выхлопную трубу. Теперь вы должны быть в состоянии понять смысл анимация в верхней части этой страницы. Обратите внимание, что коленчатый вал делает два оборотов на каждый оборот кулачков. Это движение контролируется временная цепь. Также обратите внимание, как кулачок перемещает выпускной клапан. в нужное время и как быстро впускной клапан открывается после выпускного клапан закрыт. В реальном режиме работы двигателя такт выпуска не может толкать все выхлоп из цилиндра, поэтому настоящий двигатель работает не так хорошо, как идеальный двигатель описан на этой странице. По мере работы и прогрева двигателя производительность изменения. Современные автомобильные двигатели регулируют соотношение топливо/воздух с помощью компьютера. топливные форсунки для поддержания высокой производительности. Братьям оставалось только смотреть мощность их двигателя упала примерно с 16 лошадиных сил, когда двигатель был сначала начал около 12 лошадиных сил, когда он был горячим. Действия: Экскурсии с гидом Навигация . . Домашняя страница руководства для начинающих

Четырехтактный двигатель — Energy Education

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выпуск. ^[1]

Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как легковые автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (многие мотоциклы используют двухтактный двигатель). Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход за каждые два цикла поршня (или четыре хода поршня). Справа (рисунок 1) есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Такт впуска: Поршень перемещается вниз к низу, это увеличивает объем, чтобы топливно-воздушная смесь могла попасть в камеру.
2. Такт сжатия: Впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх по камере вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь. В конце этого такта свеча зажигания обеспечивает сжатое топливо энергией активации, необходимой для начала сгорания.
3. Рабочий ход: Когда топливо достигает конца своего сгорания, тепло, выделяемое при сгорании углеводородов, увеличивает давление, которое заставляет газ давить на поршень и создавать выходную мощность.
4. Такт выпуска: Когда поршень достигает дна, открывается выпускной клапан. Оставшийся выхлопной газ выталкивается поршнем, когда он движется обратно вверх.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топлива (химической энергии) в механическую энергию, из которых только 15% будут использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). ^[2] Одним из способов повышения термодинамической эффективности двигателей является повышение степени сжатия. Это соотношение представляет собой разницу между минимальным и максимальным объемом камеры двигателя (обозначается как ВМТ и НМТ на рис. 2). Более высокое соотношение позволит поступать большему количеству топливно-воздушной смеси, вызывая более высокое давление, что приводит к более горячей камере, что увеличивает тепловую эффективность. ^[2]

Цикл Отто

Рис. 2. Реальный процесс цикла Отто, происходящий в четырехтактном двигателе. ^[3]

Рис. 3. Идеальный цикл Отто. ^[4]

Диаграмма объемного давления (диаграмма PV), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в четырехтактном двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для движения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на рисунке 2 (реальный цикл Отто) и на рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент любого двигателя, использующего этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1). Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, поясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Ниже описывается, что происходит на каждом этапе диаграммы PV, на которой сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества изменяет движение поршня:

Реальный шаг цикла от 0 до 1 (идеальный цикл — зеленая линия): Называемая фазой впуска , поршень опускается вниз, чтобы позволить объему в камере увеличиться, чтобы он мог «всасывать «топливно-воздушная смесь. С точки зрения термодинамики это называется изобарным процессом.

Процесс с 1 по 2: Во время этой фазы поршень поднимается вверх, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, поступившую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмена не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда топливо встречается со свечой зажигания для воспламенения.

Процесс со 2 по 3: Здесь происходит сгорание за счет воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением, в которой выделяется много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы поршня, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой ход , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1 и фаза выхлопа ): От процесса с 4 по 1 открывается выпускной клапан, и все отработанное тепло выбрасывается из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[5] Затем фаза выхлопа (шаг 0-1) происходит, когда оставшаяся в камере смесь сжимается поршнем для «выпуска» наружу, без изменения давления.

Для дополнительной информации

• Двигатель внутреннего сгорания
• Цикл Отто
• Двухтактный двигатель
• Тепловая эффективность
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1} Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: WW Нортон и компания, 2012, с.

   No related posts.