Однотактный двигатель принцип работы: Тульский пенсионер изобрел однотактный двигатель с внешней камерой сгорания

Мощность

Две свечи зажигания используются для зажигания воздушно-топливной смеси, помогая ускорить процесс сгорания и обеспечить горение большей части топлива, и это заставляет ротор продолжать вращаться.

Выхлоп

Аналогично такту впуска, ротор движется до тех пор, пока не будут доступны выхлопные отверстия, и выхлопные газы под высоким давлением затем вытесняются, когда ротор закрывает корпус.

Важно понимать, что в отличие от поршневого цилиндрового двигателя в одном корпусе ротора все эти события происходят почти одновременно. Это означает, что в то время как потребление происходит на одной части ротора, также происходит рабочий ход, приводящий к очень плавной подаче мощности и большому количеству мощности в небольшой упаковке.

2. Какими преимуществами обладает двигатель Ванкеля?

от массы к силе

Одним из самых больших преимуществ роторного двигателя был его размер.Двигатель 13B Mazda RX-7 занимал около одного кубического фута объема, но производил значительное количество энергии для своих небольших пропорций.

Меньше движущихся частей

Часто в разработке самое простое решение — одно из лучших. Роторный двигатель значительно уменьшает количество деталей, необходимых для возникновения сгорания, поскольку в двухроторном двигателе вращаются всего три основных компонента.

Гладкая и высокая обороты

Роторный двигатель не имеет возвратно-поступательной массы, как клапаны или поршни в традиционном двигателе.Это приводит к невероятно сбалансированному двигателю с плавной подачей мощности и способностью развивать высокие обороты, не заботясь о таких вещах, как клапан-поплавок.

3. Почему роторный двигатель умер?

Mazda RX-8 2011 года была последним серийным автомобилем с ротором Wankel, 1.3-х литровый ренесис. Независимо от того, соответствовал ли RX-8 ротационному названию, мы все пролили слезу из-за потери этого инновационного и уникального подхода к внутреннему сгоранию. Что нанесло последний удар? RX-8 был не в состоянии соответствовать нормам выбросов Евро-5, и, таким образом, он не мог быть продан в Европе после 2010 года. Несмотря на то, что он по-прежнему разрешен в штатах, продажи значительно упали, так как модель была примерно с 2004 года.

Какие недостатки есть у поворотной конструкции?

Низкая тепловая эффективность

Благодаря длинной камере сгорания уникальной формы термический КПД двигателя был относительно ниже по сравнению с поршневыми цилиндрами.Это также часто приводило к тому, что несгоревшее топливо оставляло выхлопные газы (следовательно, роторные двигатели имели обратную реакцию, что, очевидно, так же здорово, как и неэффективно).

Burn Baby Burn

По своей конструкции роторный двигатель сжигает масло. Во впускном коллекторе имеются брызги масла, а также форсунки для распыления масла непосредственно в камеру сгорания. Это означает не только то, что водитель должен регулярно проверять уровень масла, чтобы обеспечить правильную смазку ротора, но также означает, что из выхлопной трубы выходит больше вредных веществ.И окружающая среда ненавидит плохие вещи.

Уплотнение ротора

Еще одна проблема, которая также может влиять на выбросы: трудно герметизировать ротор, когда он окружен очень разными температурами.Помните, что впуск и сгорание происходят одновременно, но в самых разных местах корпуса. Это означает, что верхняя часть корпуса относительно холодная, а нижняя часть корпуса намного горячее. С точки зрения герметизации это проблематично, так как вы пытаетесь создать металлическое уплотнение с металлами, которые работают при существенно различных температурах. Используя рубашки с охлаждающей жидкостью, чтобы помочь выровнять тепловую нагрузку, эта проблема может быть уменьшена, но никогда полностью не уменьшена.

Выбросы

Когда вы сложите все вместе, выбросы погубят ротор. Сочетание неэффективного сгорания, присущего масла и проблемы с уплотнением приводит к тому, что двигатель не конкурентоспособен по сегодняшним стандартам выбросов или экономии топлива.

Как RX-8 складывается с конкурентами?

В моем видео, описывающем недостатки RX-8, зрители справедливо отметили, что я сравнил автомобили модельного года 2015 с моделью 2011 года с точки зрения экономии топлива, что было несправедливо с точки зрения Mazda.Давайте исправим это неправильно, используя первый модельный год RX-8.

Руководство для начинающих: Что такое роторный двигатель (и как он работает)?

Ранее мы уже объясняли, как работают четырехтактных поршневых двигателей , но это не единственный способ превратить топливо и воздух в энергию. Возможно, самый необычный дизайн двигателя, когда-либо находившийся в серийном автомобиле, роторный двигатель Wankel элегантен своей простотой; у него примерно на 75% меньше движущихся частей, чем у аналогичного силового поршневого двигателя. Существовали буквально дюжина различных конструкций роторных двигателей, в которых не использовались поршни с возвратно-поступательным движением (см. Этот список Википедии ), но только конструкция Феликса Ванкеля была успешно использована в автомобилях.

Прежде чем разбираться с концепцией роторного двигателя, давайте рассмотрим основные принципы работы обычного поршневого двигателя. Поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, и когда он движется вверх и вниз, он вращает вал. Напротив коленвала находится камера сгорания с клапанами, которые впускают топливо и воздух и выпускают выхлопные газы. Поршень движется вверх и сжимает эту взрывоопасную воздушно-топливную смесь, которая затем зажигается свечой зажигания, когда поршень приближается к максимальному сжатию.Это вызывает взрыв, который толкает поршень вниз. Это вызывает вращательное движение кривошипа, который затем входит в коробку передач и в конечном итоге поворачивает колеса.

Теперь роторный двигатель также использует те же принципы сгорания, но совершенно по-другому.

Вместо цилиндров он имеет корпуса ротора, а внутри корпуса ротора расположены приблизительно треугольные роторы. Эти роторы имеют округлые, дугообразные боковые стороны, и они вписываются в овально-подобные корпуса (правильное название — , эпитрохоид , но воспринимайте его как овал с защемленными сторонами).Роторы связаны с эксцентриковым валом (который эквивалентен коленчатому валу), который позволяет «остриям» ротора постоянно контактировать со стенками корпуса во время его вращения. Форма ротора и корпуса создает пустоты, которые расширяются и сжимаются в зависимости от того, где находится ротор во время его цикла, и каждая из этих пустот обрабатывает один аспект цикла сгорания.

В роторном двигателе нет клапанов, что является одной из причин, по которой их часто можно вращать до 10000 об / мин или более.Часть камеры с впускным отверстием является большой, всасывая в нее топливо и воздух, когда ротор открывает порт. Когда ротор вращается, он сжимает смесь, снова расширяет камеру при ее воспламенении, а затем выдавливает выхлопные газы из выпускного отверстия.

— обзор

13.18 Цикл Отто

Циклы внешнего сгорания газа Стерлинга и Эрикссона изначально были разработаны для борьбы с опасными котлами высокого давления первых паровых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания Ленуара был проще, меньше по размеру и использовал более удобное топливо, чем любой из этих двигателей, но имел очень низкий тепловой КПД. Брайтону удалось повысить тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания, обеспечив процесс сжатия перед сгоранием с использованием двухпоршневой техники Стирлинга и Эрикссона с отдельной камерой сгорания.Но конечной целью разработки коммерческих двигателей внутреннего сгорания было объединить все основные процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения (мощности) и выпуска в одном поршневом цилиндре. Это было окончательно достигнуто в 1876 году немецким инженером Николаусом Августом Отто (1832–1891). Основные элементы модели ASC цикла Отто показаны на рисунке 13.48. Он состоит из двух изохорных процессов и двух изоэнтропических процессов.

Рисунок 13.48. Стандартный цикл воздуха Отто.

После нескольких лет экспериментов Отто наконец построил успешный двигатель внутреннего сгорания, который позволил всем основным процессам протекать в пределах одного поршневого цилиндра. Для завершения термодинамического цикла двигателя Отто требовалось четыре хода поршня и два оборота коленчатого вала, но он работал плавно, был относительно тихим и очень надежным и эффективным. Двигатель Отто имел немедленный успех, и к 1886 году было продано более 30 000 экземпляров. Они стали первым серьезным конкурентом паровой машины на рынке двигателей малого и среднего размера.

Первоначально в двигателе Отто в качестве топлива использовался осветительный газ (метан), но к 1885 году многие двигатели с циклом Отто уже были преобразованы в двигатели, работающие на жидких углеводородах (бензине). Разработка гениального карбюратора с плавающей подачей для испарения жидкого топлива в 1892 году немцем Вильгельмом Майбахом (1847–1929) ознаменовала начало автомобильной эры. Немецкому инженеру Карлу Фридриху Бенцу (1844–1929) обычно приписывают создание в 1885 году первого практичного автомобиля с низкооборотным двигателем цикла Отто, работающим на жидком углеводородном топливе.Он использовал тепло выхлопных газов двигателя для испарения топлива перед его подачей в двигатель.

Кто изобрел цикл «Отто»?

Николаус Отто не знал, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания был запатентован в 1860-х годах французским инженером Альфонсом Эженом Бо де Роша (1815–1893). Однако Рошас на самом деле не строил и не тестировал двигатель, который он запатентовал. Поскольку Отто был первым, кто фактически сконструировал и эксплуатировал двигатель, цикл назван в его честь, а не в честь Роша.

В 1878 году шотландский инженер Дугальд Клерк (1854–1932) разработал двухтактную версию цикла Отто, производящую один оборот коленчатого вала за термодинамический цикл (это было похоже на двигатель Ленуара, но с предварительным сжатием).В 1891 году Клерк продолжил разработку концепции наддува двигателя внутреннего сгорания. Это увеличило тепловой КПД двигателя за счет дальнейшего сжатия индукционного заряда перед зажиганием.

Хотя двухтактный двигатель Клерка по своей природе был менее экономичен, чем четырехтактный двигатель Отто, он давал более равномерную выходную мощность (что важно только для одно- или двухцилиндровых двигателей) и имел почти вдвое большую мощность по сравнению с массой. передаточное отношение двигателя Отто. Двухтактный двигатель с циклом Отто (он никогда не стал известен как цикл Клерка) стал успешным в качестве небольшого и легкого двигателя для лодок, газонокосилок, пил и т. Д.

Тепловой КПД цикла Отто определяется как

(ηT) Otto = (W˙out) netQ˙H = Q˙H− | Q˙L | Q˙H = 1− | Q˙L | Q˙ H

, где из рисунка 13.48 | Q˙L | = m˙ (u2s − u3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s).

Тогда тепловой КПД Otto hot ASC составляет

(ηT) Ottohot ASC = 1 − u2s − u3u1 − u4s

Для Otto hot ASC , таблица C.16a или C.16b в термодинамических таблицах для сопровождения современной инженерной термодинамики используются для определения значений удельной внутренней энергии.Поскольку процессы с 1 по 2 с и с 3 по 4 с являются изоэнтропическими, мы используем столбцы v _r в этих таблицах, чтобы найти

v3v4s = vr3vr4 = v2sv1 = vr2vr1 = CR

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия. Если температура и давление на входе ( T ₃ и p ₃ ) известны, мы можем найти u ₃ и v _{r 3} из таблицы.Затем, если мы знаем степень сжатия (CR), мы можем найти

vr4 = vr3CR и vr2 = vr1 × CR

Теперь мы можем найти u _{4 s} и T _{4 s} из таблиц. Однако, чтобы найти u ₁ , T ₁ , u _2s и T _2s , нам необходимо знать больше информации о системе. Следовательно, теплота сгорания ( Q _H / м = Q˙H / m˙), максимальное давление ( p ₁ ) или максимальная температура ( T ₁ ) в цикле обычно дается полный анализ.

Для Otto холодный ASC ,

| Q˙L | = m˙ (u2s − u3) = m˙cv (T2s − T3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s) = m˙cv (T1 − T4s).

Тогда

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T2s − T3T1 − T4s = 1− (T3T4s) (T2s / T3−1T1 / T4s − 1)

Процесс с 1 по 2 с и процесс 3 по 4 с изоэнтропичны, поэтому

T1 / T2s = T4s / T3 = (v1 / v2s) 1 − k = (v4s / v3) 1 − k = (p1 / p2s) (k − 1) / k = ( p4s / p3) (k − 1) / k

Так как T1 / T4s = T2s / T3,

(13.30) (ηT) Ottocold ASC = 1 − T3 / T4s = 1 − PR (1 − k) / k = 1 − CR1 − k

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия, а PR = p4s / p3 — степень изоэнтропического давления.

Поскольку T3 = TL, но T4s T ₁ и T ₃ ). Поскольку цикл Отто требует процесса сгорания с постоянным объемом, он может эффективно осуществляться только в пределах поршневого цилиндра или другого устройства с фиксированным объемом с помощью почти мгновенного процесса быстрого сгорания.

Изэнтропическая степень сжатия бензинового двигателя с циклом Отто новой газонокосилки составляет 8.От 00 до 1, а температура входящего воздуха составляет T ₃ = 70,0 ° F при давлении p ₃ = 14,7 фунтов на кв. Дюйм. Определите

а.

Температура воздуха в конце такта изоэнтропического сжатия T _{4 с} .

б.

Давление в конце такта изоэнтропического сжатия перед воспламенением p _{4 s} .

г.

Тепловой КПД двигателя Otto cold ASC.

Решение

a.

Степень изоэнтропического сжатия для двигателя с циклом Отто определяется как

CR = v3v4s = (T3T4s) 11 − k

, откуда получаем

T4s = T3CR1 − k = T3 × CRk − 1 = (70,0 + 459,67 R ) (8,00) 0,40 = 1220 R

б.

Для цикла Отто изоэнтропическое давление и степени сжатия связаны соотношением PR = CR ^k , где PR = p4s / p3 и CR = v ₃ / v _{4 s} .Тогда

p4s = p3CRk = (14,7 фунтов на кв. Дюйм) (8,00) 1,40 = 270. psia

c.

Уравнение (13.30) дает тепловой КПД холодного ASC Отто как

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T3T4s = 1 − PR1 − kk = 1 − CR1 − k = 1− (8,00) 1−1,40 = 0,565 = 56,5%

Упражнения

40.

Если газонокосилку в примере 13.14 оставляют на улице в холодный день, когда температура T ₃ понижается с 70,0 ° F до 30,0 ° F, определите новую температура в конце такта изоэнтропического сжатия.Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : T _{4 с} = 1130 R.

41.

Если зазор на газонокосилке в Примере 13.14 уменьшен так, что степень сжатия увеличится с 8,00 до 8,50 до 1, определите новое давление в конце такта изоэнтропического сжатия. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : p _{4 s} = 294.1 фунт / кв. Дюйм.

42.

Если максимальная температура в цикле ( T _{4 с} ) составляет 2400 R, определите тепловой КПД этого двигателя для цикла Отто hot ASC . Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : ( η _T ) _{Otto hot ASC} = 52,8%.

Фактическая диаграмма давление-объем для двигателя, работающего в газовом или паросиловом цикле, называется индикаторной диаграммой , ¹⁰ , а замкнутая площадь равна чистой реверсивной работе, производимой внутри двигателя. среднее эффективное давление (МПа) поршневого двигателя — это среднее эффективное давление , действующее на поршень во время его перемещения. указывает (или реверсивный) рабочий выход (WI) из поршня — это чистая положительная площадь, ограниченная индикаторной диаграммой, как показано на рисунке 13.49, и равна произведению mep и смещения поршня, V−2− V̶1 = π4 (Диаметр отверстия) 2 (Ход), или

(13,31) (WI) out = mep (V̶2 − V̶1)

Рисунок 13.49. Соотношение среднего эффективного давления (mep) и индикаторной диаграммы.

Номер обозначил выходную мощность (Вт˙I) — это чистая (реверсивная) мощность, развиваемая внутри всех камер сгорания двигателя, содержащего n цилиндров, и составляет

(13,32) (Вт˙I) вне = mep (n) (V̶2 − V̶1) (N / C)

, где N — частота вращения двигателя, а C — количество оборотов коленчатого вала за рабочий такт ( C = 1 для двух -тактный цикл и C = 2 для четырехтактного цикла).Фактическая выходная мощность двигателя , измеренная динамометром, называется выходной мощностью тормоза (Вт˙Б), а разница между указанной мощностью и мощностью торможения известна как мощность трения (т. Е. Мощность рассеивается во внутреннем трении двигателя) W˙F, или

(W˙I) out = (W˙B) out + W˙F

, следовательно, механический КПД двигателя η _м просто равен ( см. таблицу 13.2)

(13,33) ηm = W˙actualW˙reversible = (W˙B) out (W˙I) out = 1 − W˙F (W˙I) out

Из уравнения.(13.31) можно записать

mep = (WI) out / (V̶2 − V̶1) = ((WI) out / ma) / v2 − v1 = [(W˙I) out / m˙a] / (v2 −v1)

, где m _a и m˙a — масса воздуха в цилиндре и массовый расход воздуха в цилиндре, соответственно. ASC (т.е. реверсивный или указанный, см. Таблицу 13.2) тепловой КПД любого двигателя внутреннего или внешнего сгорания теперь можно записать как

(ηT) ASC = (W˙out) reversibleQ˙in = (W˙1) outQ˙fuel = (W˙1) out / m˙aQ˙fuel / m˙a

, где Q˙in = Q˙fuel — теплотворная способность топлива.Объединение этих уравнений дает

mep = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙a) v2 − v1 = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙fuel) (A / F) (v2 − v1)

где A / F = m˙a / m˙fuel — соотношение воздух-топливо в двигателе. Теперь

v2 − v1 = v1 (v2 / v1−1) = RT1 (CR − 1) / p1

, поэтому уравнение. (13.32) становится

(13.34) (W˙1) out = (ηT) ASC (Q˙ / m˙) топливо (DNp1 / C) (A / F) (RT1) (CR − 1)

где D = n (V̶2 − V̶1) = π4 (Диаметр цилиндра) 2 × (Ход) × (Количество цилиндров) — общий рабочий объем поршня двигателя. Уравнение (13.34) позволяет нам определить выходную мощность идеального двигателя внутреннего сгорания без трения, и, когда доступны фактические данные динамометрических испытаний, уравнение.(13.33) позволяет определить механический КПД двигателя.

Шестицилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто имеет полный рабочий объем 260, ³ и степень сжатия от 9,00 до 1. Он работает на бензине с удельной теплотворной способностью 20,0 × 10 ³ БТЕ / фунт-метр и представляет собой впрыскиваемое топливо с массовым соотношением воздух-топливо от 16,0 до 1. Во время динамометрического испытания давление и температура на впуске оказались равными 8,00 фунт / кв.дюйм и 60.0 ° F, в то время как двигатель выдавал 85,0 л.с. на торможении при 4000 об / мин. Для холодного ASC Отто с k = 1,40 определите

a.

Холодный ASC тепловой КПД двигателя.

б.

Максимальное давление и температура цикла.

г.

Указанная выходная мощность двигателя.

г.

Механический КПД двигателя.

e.

Фактический тепловой КПД двигателя.

Решение

a.

Из уравнения. (13.30), используя k = 1,40 для холодного ASC,

(ηT) Ottocold ASC = 1 − CR1 − k = 1−9,00−0,40 = 0,585 = 58,5%

b.

Из рисунка 13.48 a ,

Q˙H = Q˙fuel = (m˙cv) a (T1 − T4s) = m˙fuel (A / F) (cv) a (T1 − T4s)

и

T1 = Tmax = T4s + (Q˙ / m˙) топливо (A / F) масса (cv) a

Поскольку процесс с 3 по 4 с является изоэнтропическим, уравнение. (7.38) дает

T4s = T3CRk − 1 = (60,0 + 459.67) (9,00) 0,40 = 1250 R

Тогда

Tmax = 20,0 × 103 Btu / lbm топлива (16,0 lbm air / lbm fuel) [0,172 Btu / (lbm air · R)] + 1250 R = 8520 R

Поскольку процесс 4 с до 1 является изохорическим, уравнение состояния идеального газа дает

pmax = p1 = p4s (T1 / T4s)

и, поскольку процесс 3–4 с является изоэнтропическим,

T4s / T3 (p4s / p3) (k − 1) / k

или

p4s = p3 (T4s / T3) k / (k − 1) = (8,00 psia) (1250 R520 R) 1,40 / 0,40 = 172 psia

, тогда

pmax = (172 фунтов на кв. дюйм) [(8520 R) / 1250 R] = 1170 фунтов на квадратный дюйм

c.

Уравнение (13.34) дает указанную мощность как

| W˙I | out = (0,585) (20,0 × 103 БТЕ / фунт) (260 дюймов3 / об) (4000 об / мин) (1170 фунт-сила / дюйм2) / 2 (16,0) [0,0685 БТЕ / (фунт · м · R)] (8520 R) (9,00-1) (12 дюймов / фут) (60 с / мин) = (132,00 ft (lbf / s) (1 л.с. 550 фут · фунт-сила / с) = 241 л.с.

d.

Уравнение (13.33) дает механический КПД двигателя как

ηm = (W˙B) out (W˙I) out = 85,0 л.с. 241 л.с. = 0,353 = 35,3%

e.

Наконец, фактический тепловой КПД двигателя может быть определен по формулам.(7,5) и (13,33) как

(ηT) Ottoactual = (W˙B) outQ˙fuel = (ηm) (W˙I) outQ˙fuel = (ηm) (ηT) Ottocold ASC = (0,353) (0,585 ) = 0,207 = 20,7%

Упражнения

43.

Если у двигателя с циклом Отто, обсуждаемого в примере 13.15, степень сжатия увеличится до 10,0: 1, какова будет его новая тепловая эффективность холодного ASC? Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : ( η _T ) _{Отто холодный ASC} = 60.2%.

44.

Найдите p _max и T _max для двигателя с циклом Отто, обсуждаемого в примере 13.15, когда степень сжатия уменьшена с 9,00 до 8,00 до 1. Предположим, что все другие переменные остаются неизменными. . Ответ : p _max = 1040 psia и T _max = 8460 R.

45.

Определите указанную мощность в Примере 13.15, если рабочий объем двигателя увеличился с 260.в ³ до 300. в ³ . Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : (W˙I) _из = 280. л.с.

46.

Определите механический КПД двигателя цикла Отто в Примере 13.15, если фактическая тормозная мощность составляет 88,0 л.с. вместо 85,0 л.с. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : η _м = 36,3%.

Предыдущий пример показывает, что анализ холодного ASC Отто обычно предсказывает термический КПД, который намного превышает фактический тепловой КПД.Типичные двигатели с циклом Отто IC имеют фактический рабочий тепловой КПД в диапазоне 15-25%. Большая разница между тепловым КПД холодного АСК (который содержит по крайней мере один изоэнтропический процесс) и фактическим тепловым КПД обусловлена ​​влиянием второго закона термодинамики за счет большого количества тепловых и механических необратимостей, присущих этому типу поршневого поршня. -цилиндровый двигатель. Для повышения фактического теплового КПД необходимо уменьшить тепловые потери при сгорании и количество движущихся частей в двигателе.

Какой двигатель внутреннего сгорания самый маленький?

Модель авиадвигателя Cox Tee Dee .010 (рис. 13.50) имеет самый маленький двигатель внутреннего сгорания, когда-либо производившийся в производстве. Этот удивительный маленький двигатель весит чуть меньше унции и работает со скоростью 30 000 об / мин. Топливо представляет собой 10–20% касторового масла плюс 20–30% нитрометана, смешанного с метанолом. С отверстием 0,237 дюйма (6,02 мм) и ходом 0,226 дюйма (5,74 мм) он имеет выходную мощность около 5 Вт.

Рисунок 13.50. Двигатель Cox Tee.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

в работе: преимущества и недостатки Дизельный двигатель

Рудольф Дизель построил свой первый известный прототип двигателя с высокой степенью сжатия в 1897 году.С тех пор дизельный двигатель превратился в один из самых эффективных и надежных источников энергии в мире. В дизельных двигателях внутреннее сгорание приводит к расширению высокотемпературных газов под высоким давлением, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни, преобразуя химическую энергию в механическую.

В 1919 году Клесси Лайл Камминс основал компанию Cummins Engine Company, чтобы улучшить дизельную технологию и производить лучшие в мире двигатели. Его видение привело к созданию компании, которая сегодня является мировым лидером, производящим дизельные двигатели для различных применений, от тяжелых грузовиков и потребительских пикапов до промышленной горной добычи и бурения нефтяных скважин.Подпишитесь на этот новый блог в Linquip, чтобы узнать больше о процедурах работы с дизельным двигателем.

Принцип работы дизельного двигателя

Дизельный двигатель представляет собой поршневой цилиндровый двигатель с прерывистым сгоранием. Он работает в двухтактном или четырехтактном цикле. Однако, в отличие от бензинового двигателя с искровым зажиганием, дизельный двигатель нагнетает в камеру сгорания только воздух на такте впуска. Дизельные двигатели обычно имеют степень сжатия от 14: 1 до 22: 1.Как двухтактные, так и четырехтактные дизельные двигатели можно встретить среди двигателей с внутренним диаметром (диаметром цилиндра) менее 600 мм. Двигатели с диаметром отверстия более 600 мм представляют собой почти исключительно двухтактные системы.

Двигатели четырехтактные

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель обычно работает, повторяя цикл из четырех стадий или тактов, во время которого поршень перемещается вверх и вниз дважды (другими словами, коленчатый вал вращается дважды).

• Впуск: Воздух (голубой) втягивается в цилиндр через открытый зеленый впускной клапан для воздуха справа, когда поршень движется вниз.

• Сжатие: Впускной клапан закрывается, поршень перемещается вверх и сжимает воздушную смесь, нагревая ее. Топливо (темно-синий) впрыскивается в горячий газ через центральный клапан впрыска топлива и самовоспламеняется. В отличие от газового двигателя, для этого не требуется свеча зажигания.

• Мощность: Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется и горит, она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

• Выхлоп: Зеленый выпускной клапан слева открывается, чтобы выпустить выхлопные газы, выталкиваемые возвратным поршнем.

Подробнее о типах турбонагнетателей Linquip

Двухтактные двигатели

В двухтактном дизеле полный цикл происходит, когда поршень перемещается вверх и вниз только один раз. Как ни странно, в двухтактном цикле есть три стадии:

• Выхлоп и впуск: Свежий воздух вдувается в боковую часть цилиндра, выталкивая старый выхлоп через клапаны вверху.

• Компрессия: Впускной и выпускной клапаны закрываются. Поршень движется вверх, сжимает воздух и нагревает его. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, топливо впрыскивается и самовоспламеняется.

• Мощность: Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется, она толкает поршень вниз, приводя в движение коленчатый вал, который передает мощность на колеса.

Двухтактные двигатели меньше и легче четырехтактных и имеют тенденцию быть более эффективными, поскольку они вырабатывают мощность один раз за каждый оборот (а не один раз за каждые два оборота, как в четырехтактном двигателе).Это означает, что они нуждаются в большем охлаждении и смазке и подвержены более высокому износу.

Дизельные двигатели и бензиновые двигатели

Теоретически дизельные и бензиновые двигатели очень похожи. Оба они представляют собой двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для преобразования химической энергии топлива в механическую. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, и движение поршней вверх и вниз, известное как линейное движение, создает вращательное движение, необходимое для поворота колес автомобиля вперед.

Как дизельные, так и бензиновые двигатели преобразуют топливо в энергию в результате серии небольших взрывов или возгораний. Основное различие между дизельным топливом и бензином заключается в том, как происходят эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и воспламеняется от искры свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Поскольку воздух нагревается при сжатии, топливо воспламеняется.

Преимущества дизельного двигателя

Diesel — это самый универсальный двигатель, работающий на топливе, который широко используется сегодня, его можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводных лодок.По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. Они также более безопасны, потому что дизельное топливо менее летучее, а его пары менее взрывоопасны, чем бензин. В отличие от бензиновых двигателей, они особенно хороши для перемещения больших грузов на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования на грузовых судах, грузовиках, автобусах и локомотивах.

Более высокая степень сжатия означает, что детали дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие нагрузки и деформации, чем детали бензинового двигателя.Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее, и поэтому долгое время они использовались только для питания крупногабаритных транспортных средств и машин. Хотя это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Дизельный двигатель Недостатки

Загрязнение — один из самых больших недостатков дизельных двигателей; они производят смесь загрязняющих веществ, включая оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизельное топливо более эффективно, поэтому оно должно потреблять меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствовать глобальному потеплению. На практике есть некоторые аргументы в пользу того, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали, что средние выбросы дизельных двигателей лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если сравнивать аналогичные дизельные и бензиновые автомобили, дизель действительно выходит лучше.

Другие недавние исследования показывают, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их более низкие эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсируют это. Даже в этом случае покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: после скандала с выбросами Volkswagen в 2015 году произошло существенное падение продаж, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались менее загрязняющими.

Как повысить эффективность работы дизельного двигателя

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых (в лучшем случае около 40–45 процентов).Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. На это есть несколько причин. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах.

Фундаментальная теория работы тепловых двигателей, известная как правило Карно, гласит, что эффективность работы дизельного двигателя зависит от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, который циклически проходит через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая более низкая температура), более эффективен.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает конструкцию более простой, которая может легко сжимать воздух намного сильнее, что делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии.

Есть еще одна экономия в эффективности. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам необходимо подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он продолжал работать; У дизельных двигателей такой проблемы нет, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают с меньшей мощностью. Другим важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин, потому что составляющие его молекулы обладают большей энергией, связывающей свои атомы вместе (другими словами, дизельное топливо имеет более высокую плотность энергии, чем бензин).Дизель также является лучшим смазочным материалом, чем бензин, поэтому дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Вот и все, что вам нужно знать о принципе работы дизельного двигателя. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть вопросы, с которыми мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших экспертов.

Краткая история двигателя внутреннего сгорания — _ памятует

18 апреля 2019 г.

Можно было ходить пешком, верхом на лошади или путешествовать в экипаже — после изобретения колеса возможности для путешествий по суше стали недоступны человечеству. развивалась 4000 лет.Это не изменилось до появления новаторов и изобретателей в конце 19 века. После того, как железная дорога позволила перевозить большое количество людей и товаров в отличном стиле, именно двигатель внутреннего сгорания коренным образом изменил индивидуальную мобильность. Наша краткая история двигателя внутреннего сгорания связана с рассказом о том, как он был изобретен, как он стал использоваться в первых автомобилях и что было сделано для снижения рисков, связанных с этой инновацией в области высокоскоростной мобильной связи.

Однажды в августе 1888 года жители Вислоха, Брухзаля и Дурлаха имели все основания для удивления: трехколесная повозка, напоминавшая нечто среднее между конной повозкой и велосипедом, катилась по улицам их городов. . За исключением того, что нигде поблизости не было лошадей. И трое пассажиров, женщина и двое молодых людей, похоже, не крутили педали. Транспортное средство, по-видимому, двигалось на собственном ходу, управляемом рукояткой, которую женщина держала.Женщину звали Берта Бенц, подростками — ее сыновья Ричард и Ойген, а транспортным средством — запатентованный Бенц автомобиль № 3.

Карл Бенц, муж Берты, запатентовал первую версию автомобиля еще в 1886 году и представил автомобиль широкой публике в июле того же года во время тест-драйва в Мангейме. «Не может быть никаких сомнений в том, что этот моторизованный велосипед скоро обретет множество друзей», — таково было эйфорическое заявление Neue Badische Landeszeitung 4 июня 1886 года.И все же первоначальные попытки найти покупателей, готовых вложить деньги в этот «бензиновый вагон», не увенчались успехом, а экономический успех оказался недостижимым. Чтобы оживить упавшее настроение мужа и убедить современников в практичности нового транспортного средства, Берта Бенц решила провести тщательный тест-драйв, хотя и не предупредив заранее своего колеблющегося мужа. Утром она и ее сыновья выехали на 104-километровую дорогу из Мангейма в свой родной город Пфорцхайм, куда они благополучно доехали через 12 часов 57 минут.

Эта поездка считается первой поездкой на дальние расстояния в истории автомобилестроения и по сей день отмечается как «Маршрут памяти Берты Бенц». Насколько велико было в то время рекламное воздействие, все еще остается предметом споров среди исследователей. Одно можно сказать наверняка: после этого запатентованный автомобиль Benz начал свой медленный, но верный путь в гору к коммерческому успеху. К 1893 году было продано 69 машин, в основном в США, Англии и особенно во Франции, где благодаря хорошим дорогам первые автолюбители не были так сильно потрясены.На рубеже веков компания Benz & Cie. Уже поставила 1709 экземпляров своих автомобилей. Количество сотрудников превысило 430 человек, что в десять раз больше.

Как работают дизельные двигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Вы когда-нибудь с изумлением смотрели, как гигантский грузовик медленно ползет в гору? Возможно нет! Такое случается каждый день. Но остановись и подумай момент о том, что происходит — как огромная, тяжелая нагрузка систематически поднимается против подавляющей силы гравитации, используя не более чем несколько чашек грязной жидкости (другими словами, топлива) — и вы можете согласиться то, что вы видите, весьма примечательно.Дизельные двигатели — это сила наших самых больших машин — грузовиков, поезда, корабли и подводные лодки. На первый взгляд, они похожи на обычные бензиновые (бензиновые) двигатели, но вырабатывают больше мощности, более эффективно, работая несколько иначе. Возьмем пристальный взгляд!

На фото: Дизельные двигатели (как в этом локомотиве) идеально подходят для буксировки тяжелых поездов. Это прекрасно сохранившийся (и отполированный до блеска!) British Rail Class 55 («Deltic»), номер 55022, названный Royal Scots Grey, датируемый 1960 годом.Вот фотография Дизельный двигатель Napier Deltic, которым он питается.

Что такое дизельный двигатель?

На фото: типичный дизельный двигатель (от пожарной машины) производства Detroit Diesel Corporation (DDC). Фото Хуана Антуана Кинга любезно предоставлено ВМС США.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель является двигателем внутреннего сгорания. двигатель. Горение — это другое слово для обозначения горения и внутреннего означает внутри, поэтому двигатель внутреннего сгорания — это просто двигатель, в котором топливо сжигается внутри основной части двигателя (цилиндров) где производится энергия.Это сильно отличается от внешнего двигатель внутреннего сгорания, такой как те, которые используются старомодным паром локомотивы. В паровой машине на одном конце бойлер, который нагревает воду для получения пара. Пар стекает долго трубы к цилиндру на противоположном конце котла, где он толкает поршень вперед и назад для перемещения колес. Это внешний горение, потому что огонь находится вне цилиндра (действительно, обычно на расстоянии 6-7 метров или 20-30 футов). В бензиновом или дизельном двигателе топливо горит внутри самих баллонов.Отходы внутреннего сгорания гораздо меньше энергии, потому что тепло не должно исходить откуда производится в цилиндр: все происходит в одном и том же место. Вот почему двигатели внутреннего сгорания более эффективны чем двигатели внешнего сгорания (они производят больше энергии из тот же объем топлива).

Чем дизельный двигатель отличается от бензинового?

Бензиновые и дизельные двигатели работают за счет внутреннего сгорания, но в немного разными способами.В бензиновом двигателе топливо и воздух впрыскивается в небольшие металлические цилиндры. Поршень сжимает (сжимает) смесь, делающая его взрывоопасным, и небольшую электрическую искру от свеча зажигания поджигает его. Это заставляет смесь взорваться, генерирующая мощность, которая толкает поршень вниз по цилиндру и (через коленчатый вал и шестерни) крутит колеса. Ты можешь читать подробнее об этом и посмотрите простую анимацию того, как это работает в нашем статья о автомобильных двигателях.

похожи, но попроще.Во-первых, воздух попадает в цилиндр и поршень сжимают его — но гораздо сильнее, чем в бензиновый двигатель. В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь сжат примерно до одной десятой от первоначального объема. Но в дизеле В двигателе воздух сжимается от 14 до 25 раз. [1] Если вы когда-нибудь накачивали велосипедную шину, вы почувствовали ее накачку. Чем дольше вы его использовали, тем горячее в ваших руках. Это потому что при сжатии газа выделяется тепло. Представьте себе, сколько тепла создается за счет нагнетания воздуха в 14-25 раз меньшее пространство, чем обычно занимает.Так много тепла, что воздух действительно горячий — обычно не менее 500 ° C (1000 ° F), а иногда очень сильно горячее. Как только воздух сжимается, топливный туман распыляется в цилиндр обычно (в современном двигателе) электронным система впрыска топлива, которая работает как сложный аэрозоль может. (Количество впрыскиваемого топлива варьируется в зависимости от мощности водитель хочет, чтобы двигатель работал.) Воздух такой горячий, что топливо мгновенно воспламеняется и взрывается без искры затыкать.Этот управляемый взрыв заставляет поршень выталкиваться из цилиндр, производящий мощность, которая приводит в движение транспортное средство или машину на котором установлен двигатель. Когда поршень возвращается в цилиндра выхлопные газы выталкиваются через выпускной клапан и процесс повторяется — сотни или тысячи раз минута!

Что делает дизельный двигатель более эффективным?

Дизельные двигатели вдвое эффективнее бензиновых — около 40–45 процентов. в лучшем случае эффективен.[2] Проще говоря, это означает, что при том же количестве топлива вы можете пройти гораздо дальше. (или получите больше миль за свои деньги). Есть несколько причин для это. Во-первых, они сильнее сжимаются и работают при более высоких температурах. Фундаментальная теория работы тепловых двигателей, известное как правило Карно, говорит нам, что эффективность двигателя зависит от от высоких и низких температур, между которыми он работает. Дизельный двигатель, работающий через большую разницу температур (более высокая самая высокая температура или самая низкая низкая температура) более эффективна.Во-вторых, отсутствие системы зажигания свечи зажигания делает более простая конструкция, которая может с легкостью сжимать воздух намного сильнее, а также это делает топливо более горячим и полным, высвобождая больше энергии. Есть еще одна экономия на эффективности тоже. В бензиновом двигателе, который не работает на полную мощность, вам потребуется подавать больше топлива (или меньше воздуха) в цилиндр, чтобы он работал; дизельные двигатели не имеют этой проблемы, поэтому им нужно меньше топлива, когда они работают на более низкой мощности. Еще одним важным фактором является то, что дизельное топливо несет немного больше энергии на галлон, чем бензин потому что молекулы, из которых он сделан, имеют больше энергии, запирая их атомы вместе (другими словами, дизель имеет более высокую удельную энергию, чем бензин).Дизель тоже лучше смазка, чем бензин, так что дизельный двигатель, естественно, будет работать с меньшим трением.

Чем отличается дизельное топливо?

Дизель и бензин совершенно разные. Вы это узнаете, если вы когда-либо слышал страшные истории о людях, которые заправили свою машину или грузовик с неправильным видом топлива! По сути, дизель — это низкосортный, менее очищенный нефтепродукт, полученный из более тяжелых углеводороды (молекулы, построенные из большего количества углерода и водорода атомов).Сырые дизельные двигатели без сложной системы впрыска топлива Теоретически системы могут работать практически на любом углеводородном топливе — отсюда популярность биодизеля (вид биотоплива, производимого, среди прочего, вещи, отработанное растительное масло). Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дизель успешно запускал свои первые двигатели на арахисовом масле и думал, что его двигатель окажет людям услугу, освободив их от зависимость от топлива, такого как уголь и бензин, и централизованная источники энергии. [3] Если бы он только знал!

Фото: Смазка поедет: Джошуа и Кайя Тикелл, пара Защитники окружающей среды, используйте этот трейлер (Green Grease Machine), чтобы сделать биодизельное топливо для своего фургона (прикрепленного к передней части), используя отработанное кулинарное масло, выбрасываемое ресторанами быстрого питания.Топливо стоит впечатляющих 0,80 доллара за галлон. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Преимущества и недостатки дизельных двигателей

Дизели — самые универсальные двигатели, работающие на топливе, которые широко используются сегодня, можно найти во всем: от поездов и кранов до бульдозеров и подводные лодки. По сравнению с бензиновыми двигателями они проще, эффективнее и экономичнее. К тому же они безопаснее, потому что дизельного топлива меньше. летучий и его пары менее взрывоопасны, чем бензин.В отличие от бензиновых двигателей они особенно хороши для перемещать большие грузы на низких скоростях, поэтому они идеально подходят для использования в грузовые суда, грузовики, автобусы и локомотивы. Более высокое сжатие означает, что части дизельного двигателя должны выдерживать гораздо большие напряжения и деформации, чем в бензиновом двигателе. Вот почему дизельные двигатели должны быть сильнее и тяжелее и почему, надолго время они использовались только для питания больших транспортных средств и машин. Пока это может показаться недостатком, это означает, что дизельные двигатели обычно более надежны и служат намного дольше, чем бензиновые двигатели.

Фото: Дизельные двигатели используются не только в транспортных средствах: эти огромные стационарные дизельные двигатели вырабатывают электроэнергию на электростанции на Остров Сан-Клементе. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено США. Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Загрязнение одно из самых больших недостатков дизельных двигателей: они производят смесь загрязняющих веществ, в том числе оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и частицы сажи, которые являются грязными и опасными для здоровья.Теоретически дизели более экономичны, поэтому они должны использовать меньше топлива, производить меньше выбросов углекислого газа (CO2) и меньше способствуют глобальному потеплению. На практике есть некоторые споры о том, правда ли это. Некоторые лабораторные эксперименты показали средние выбросы дизельного топлива. лишь немного ниже, чем у бензиновых двигателей, хотя производители настаивают на том, что если аналогичные дизельные и бензиновые автомобили по сравнению, дизели действительно лучше выходят. Другое недавнее исследование показывает, что даже новые дизельные автомобили сильно загрязняют окружающую среду.Европейское агентство по окружающей среде, например, отмечает, что даже типичный «чистый» дизельный автомобиль соответствует нормам выбросов EURO 6, производит примерно в 10 раз больше азота оксидное загрязнение, как у сопоставимого автомобиля с бензиновым двигателем. [4] А как насчет выбросов CO2? По данным Британского общества автопроизводителей и трейдеры: «Автомобили с дизельным двигателем внесли огромный вклад в сокращение выбросов CO2. С 2002 года покупатели, выбравшие дизельное топливо, сэкономили почти 3 миллиона тонн CO2 от попадания в атмосферу». Дизельные двигатели, как правило, изначально стоят дороже, чем бензиновые, хотя их эксплуатационные расходы и более длительный срок службы обычно компенсирует это.Даже в этом случае покупатели автомобилей больше не кажутся убежденными: с тех пор продажи значительно упали. скандал с выбросами Volkswagen в 2015 году, когда немецкий автопроизводитель исказил выбросы своих дизельных автомобилей, чтобы они казались меньше загрязнение.

Нет никаких сомнений в том, что дизельные двигатели по-прежнему будут использоваться в тяжелых транспортных средствах — автобусы, корабли и железнодорожные локомотивы — все зависит от них, но их будущее в автомобилях и легких транспортных средствах становится все более неопределенным. Стремление к электромобилям дало мощный толчок к тому, чтобы сделать бензиновые двигатели более легкими, экономичными и менее загрязняющими, и эти улучшенные газовые двигатели подрывают некоторые предполагаемые преимущества использования дизелей в автомобилях.В условиях растущей конкуренции между доступными электромобилями и улучшенными бензиновые автомобили, дизели могут оказаться вытесненными и вовсе. Опять же сами дизели постоянно развиваются; В 2011 году Министерство энергетики США предсказало, что будущие двигатели могут повысить эффективность с сегодняшних 40 процентов до 60 процентов и более. Если это произойдет, дизельное топливо может остаться. соперник в автомобилях меньшего размера на многие годы вперед, особенно если их выбросы сажи можно правильно решить.

Кто изобрел дизельный двигатель?

Изображение: оригинальный двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля, как он изобразил в своем патенте 1895 года.Цилиндр (1) находится вверху. 2) «Плунжер» (как его называют дизель) прикреплен кривошипом и шатуном (3) к маховику (4). Шестерня, приводимая в движение маховиком (5), прикреплена к центробежному регулятору (6), который поддерживает постоянную скорость двигателя (перекрывая подачу топлива, если двигатель работает слишком быстро, а затем снова включает ее, когда двигатель снова замедляется). Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США (цвета и нумерация добавлены нами для упрощения объяснения). Вы можете прочитать больше в Патент США № 542846: Способ и устройство для преобразования тепла в работу Рудольфа Дизеля.

Неудивительно, что это был немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913). Вот вкратце история:

• 1861: французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815–1893) излагает основную теорию четырехтактного двигателя и подает патент на идею 16 февраля 1862 года, но ему не удается собрать рабочую машину.
• 1876: немецкий инженер Николаус Отто (1832–1891) создает первый успешный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
• 1878: Шотландец Дугальд Клерк (1854–1932) разрабатывает двухтактный двигатель.
• 1880: 22 года, Рудольф Дизель переходит на работу к инженеру по холодильникам Карлу фон. Линде (1842–1934), где он изучает термодинамику (науку о том, как движется тепло) и как работают двигатели.
• 1890: Дизель выясняет, как улучшить внутреннее сгорание двигатель, работающий при более высоких давлениях и температурах, не требующий свечи зажигания.
• 1892: Дизель начинает патентовать свои идеи, чтобы не дать другим получить от них прибыль.
• 1893: Дизель создает огромный стационарный двигатель, который работает целую минуту самостоятельно. власти, 17 февраля 1894 года.
• 1895: Патент на двигатель Дизеля получен в США 16 июля 1895 г.
• 1898: С помощью Дизеля первый коммерческий двигатель построен в фабрика в Сент-Луисе, штат Миссури, США, принадлежит Адольфусу Бушу (1839–1913), пивовар пива Budweiser.
• 1899: На заводе Diesel в Аугсбурге начинается производство дизельных двигателей. Дизель начинает передавать свои идеи другим фирмам и вскоре становится очень богатый.
• 1903: Petit Pierre, один из первых дизельных судов, начинает работу на канале Марн-Рейн во Франции.
• 1912: MS Selandia, первое океанское дизельное судно, совершает свой первый рейс.
• 1913: Дизель умирает при загадочных обстоятельствах, очевидно, упав за борт корабля «Дрезден» во время путешествия из Лондона, Англия, в Германию. Ходят слухи, что он был убит или покончил жизнь самоубийством, но ничего не известно. доказано.
• 1931: Клесси Камминс, основатель Cummins Engine Co., построил один из первых успешных автомобилей с дизельным двигателем и продемонстрировал его эффективность, проехав на нем из Индианаполиса в Нью-Йорк всего за 1 доллар.39 топлива.
• 1931: Компания Caterpillar произвела революцию в сельском хозяйстве, представив Diesel Sixty, свой первый гусеничный трактор с дизельным двигателем, основанный на популярной модели Caterpillar Sixty.
• 1936: Mercedes представляет 260D, один из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем, и остается в производстве до 1940 года. В течение следующих четырех десятилетий Mercedes продает почти два миллиона автомобилей с дизельным двигателем.
• 1939: General Motors представляет свой EMD FT, мощный дизель-электрический локомотив, и отправляет первый (номер 103) в годичное плавание, чтобы продемонстрировать его достоинства.Несомненно, доказывая превосходство дизельного топлива, это звучит как похоронный звон для паровозов.
• 1970-е: Мировой топливный кризис пробудил возобновление интереса к использованию небольших эффективных дизельных двигателей в автомобилях.
• 1987: всемирно известный корабль Queen Elizabeth 2 (QE2) переоборудованный девятью дизель-электрическими двигателями (каждый размером с двухэтажный автобус), что сделало его самым мощным торговым судном с дизельным двигателем в то время.
• 2000: Peugeot представляет первые в мире фильтры для твердых частиц (PF) для дизельных двигателей на своей модели 607, заявляя о 99-процентном сокращении выбросов сажи.
• 2015: Volkswagen погрузился в огромный мировой скандал из-за систематического мошенничества при испытаниях дизельных двигателей на выбросы выхлопных газов. Продажи дизельных автомобилей резко упали впервые за много лет.
• 2017: Volvo становится первым крупным автопроизводителем, отказавшимся от бензиновых и дизельных двигателей, объявляя об этом все новые автомобили будут гибридными или полностью электрическими с 2019 года.

Как работает двухтактный цикл искрового зажигания (двухтактный бензиновый двигатель)?

Что такое двухтактный цикл искрового зажигания?

Хотя двухтактные двигатели с искровым зажиганием (двухтактные бензиновые) мало используются в большинстве стран, они все еще являются частью наследия типов двигателей во всем мире.2-тактный цикл искрового зажигания или 2-тактный бензиновый двигатель отличается от 4-тактного бензинового двигателя тем, что он генерирует мощность в виде числа оборотов коленчатого вала. В отличие от 4-тактного бензинового двигателя, 2-тактный цикл искрового зажигания вырабатывает мощность на каждом его обороте. Двухтактное искровое зажигание сменяется традиционным четырехтактным для выполнения полного цикла. Вместо этого он объединяет два штриха в один; тем самым совершая один ход вверх и один ход вниз за каждый оборот коленчатого вала.

Следовательно, двухтактный двигатель с искровым зажиганием вырабатывает мощность во время каждого хода поршня вниз. Таким образом, он производит вдвое большую выходную мощность по сравнению с четырехтактным двигателем того же размера. Однако эффективность двухтактного бензинового двигателя ниже по сравнению с четырехтактным бензиновым двигателем того же размера. Двухтактный цикл искрового зажигания исключает такты всасывания и выпуска. Он использует только два оставшихся хода: такт сжатия и рабочий ход.Они известны как ход вверх и ход вниз соответственно.

Ход вверх в двухтактном цикле искрового зажигания:

Во время движения вверх в двухтактном цикле искрового зажигания поршень движется вверх, то есть из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. Поднимаясь вверх, он сжимает топливовоздушную смесь в камере сгорания. Движение поршня вверх создает частичное разрежение в картере. Это приводит к тому, что свежий заряд (воздушно-топливная смесь) попадает в картер через открытое впускное отверстие.

Когда поршень находится в верхней мертвой точке, он закрывает / закрывает выпускное и передаточное отверстия. Свеча зажигания воспламеняет сжатый заряд в камере сгорания и производит рабочий такт. Рабочий ход толкает поршень вниз и вращает коленчатый вал.

Ход вниз в двухтактном цикле искрового зажигания:

Как только свеча зажигания зажигает заряд в двухтактном цикле, горячие газы расширяются и толкают поршень вниз; вращая коленчатый вал.Во время этого хода поршень закрывает впускное отверстие и сжимает новый заряд (воздушно-топливную смесь) в картере двигателя. Дальнейшее движение поршня вниз сначала открывает выпускное отверстие, а затем переходное отверстие. Это позволяет выхлопным газам выходить через открытое выхлопное отверстие.

Как только открывается передаточный порт; он выталкивает свежий заряд в цилиндр. Заряд сначала ударяется о дефлектор на головке поршня, поднимается к верху цилиндра и выталкивает оставшиеся выхлопные газы.Некоторая часть свежего заряда также выходит через выхлоп во время этого процесса. По этой причине двухтактный цикл искрового зажигания не соответствует строгим нормам выбросов. Следовательно, позже он был снят с производства и / или заменен на 4-тактный цикл.

Теперь поршень находится в нижней мертвой точке. Цилиндр полностью заполнен свежим зарядом и несколько разбавлен оставшимися выхлопными газами. Двигатель сжигает этот заряд во время следующего хода вверх. Этот цикл повторяется, и поршень совершает два хода на каждый оборот коленчатого вала.

В большинстве мотоциклов, байков, скутеров и небольших генераторных установок предыдущего поколения использовался двухтактный двигатель с искровым зажиганием.

Посмотрите, как работает двухтактный двигатель с искровым зажиганием:

Читать далее: Как работает четырехтактный бензиновый двигатель. >>

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Как работает двигатель мотоцикла?

Это сбивает с толку. Это сбивает с толку. Так что давайте не будем начинать с плоской шестерки 1800 куб.

Современные велосипедные двигатели оснащены множеством технологий — иногда вам нужен словарь, чтобы просто перевести руководство. Но если вы не знаете, как работает двигатель, это может быть немного сложно.

Во всем виноват он.

Но хорошая новость заключается в том, что современные двигатели по-прежнему работают практически на тех же принципах, что и, когда немец (который мог знать) по имени Николас Отто построил первый в 1876 году. И это уже больше, чем знают многие эксперты по пабам, поэтому мы идем к хорошему началу.

Основы двигателя мотоцикла

История начинается с взрыва внутри небольшого замкнутого пространства. Взрыв — это не взрыв; это контролируемое сжигание смеси бензина и воздуха — бензин попал в пространство, будучи впрыснутым из инжектора, а воздух поступил из атмосферы.Взрыв / ожог также называется сгоранием, как в «двигателе внутреннего сгорания». А небольшое ограниченное пространство называется камерой сгорания.

Действительно важные детали — ваш базовый двигатель

В крыше камеры сгорания находится свеча зажигания, которая зажигает искру или воспламеняет топливно-воздушную смесь и начинает сгорание. Этот бит называется зажиганием.

Газы, горящие в небольших помещениях, быстро расширяются. Дно камеры сгорания на самом деле является верхом поршня, и, к счастью, он скользит вниз внутри стенок цилиндра, называемого «цилиндром».Говорите, что вам нравится об инженерах, но они логичны.

Поршень соединен со штоком, называемым «шатун» (см.?) — сокращенно шатун или просто шток. Шток соединен с большой вещью типа оси, называемой кривошипом. Когда сгорание толкает поршень и шатун вниз, они поворачивают кривошип.

Импульс в кривошипе (который сравнительно тяжелый) теперь снова отбрасывает шатун и поршень обратно вверх по цилиндру. Это полезно, потому что при этом он выталкивает весь сгоревший выхлопной газ из цилиндра через пару небольших клапанов, которые только что открылись, и выводит его в выхлоп.Здесь есть один хитрый момент — время открытия и закрытия клапанов контролируется цепью, идущей от кривошипа обратно к шпинделю (или распределительному валу) над клапанами, и заставляет их открываться именно тогда, когда это необходимо.

Уф, пока все хорошо. Но работа наполовину сделана. Нам нужно, чтобы в камеру сгорания было больше бензина и воздуха.

Полный четырехтактный цикл. Это снотворно.

Теперь поршень снова находится в верхней точке своего хода.Но кривошип все еще имеет импульс и все еще вращается, и он начинает тянуть поршень обратно вниз по цилиндру, что является идеальной возможностью открыть другую пару клапанов (управляемых другим распределительным валом) и позволить низкому давлению опускающегося поршня потянуться. свежий импульс топливно-воздушной смеси в цилиндр, немного похожий на набирание крови из шприца.

Еще раз поршень достигает нижней точки своего хода, и цилиндр над ним заполнен завихренной топливно-воздушной смесью. По-прежнему приводимый в действие моментом кривошипа, поршень снова начинает подниматься во второй раз, что сжимает смесь.Когда поршень достигает вершины, свеча зажигания снова зажигает искру, воспламеняя смесь и снова толкая поршень вниз по цилиндру.

Итак, это полный цикл двигателя внутреннего сгорания. Если вы считаете, вы поймете, что поршень фактически совершал два хода вверх и два хода вниз за цикл — вот почему он называется четырехтактным двигателем (есть много других типов двигателей — двухтактные, ванкельные и т. Д. дизели и т. д. — но почти все современные мотоциклетные двигатели четырехтактные).

Четыре удара часто сокращают до запоминающихся глаголов: в порядке, описанном выше, это будет удар, удар, сосать, сжимать (но чаще приказывают сосать, сжимать, стучать, дуть, потому что он лучше спотыкается о язык. ).

Итак, теперь все, что у нас есть, — это поршень, летящий вверх и вниз, и вращающийся кривошип. Как это заставляет байк двигаться вперед?

Как вы понимаете, описанный выше четырехтактный цикл происходит очень и очень быстро. Невероятно быстро. Когда ваш велосипед тикает, кривошип будет вращаться со скоростью около 1200 оборотов в минуту.Это 600 сосаний, 600 сжатий, 600 ударов и 600 ударов каждую минуту (потому что каждый из них составляет половину оборота рукоятки). И это на цилиндр.

Итак, кривошип вращается очень быстро, но если вы затем просто соедините его цепью с задним колесом, у него будет достаточно силы только для того, чтобы вести мотоцикл очень, очень медленно, и он будет крутить гайки, чтобы сделать Это. Представьте, что вы выбираете первую передачу на мотоцикле, а затем пытаетесь крутить педали при спуске с горы; то же самое.

Что нам нужно сделать, так это как-то выбрать более высокую передачу на нашем мотоцикле.Нам нужна система шестерен, чтобы замедлить скорость вращения кривошипа, и которая затем — из-за явления, называемого механическим преимуществом — фактически увеличивает силу силы (также называемую крутящим моментом) до точки, при которой мы можем управлять двигателем. мотоцикл вперед с приличной скоростью, но с более разумной частотой вращения двигателя. Мы хотим поменять местами высокую частоту вращения коленчатого вала и низкий крутящий момент на низкую частоту вращения коленчатого вала и высокий крутящий момент.

А, как насчет коробки передач? Таким образом, кривошип имеет зубец или шестерню на конце, которая вращает кучу других шестерен разных размеров — и мы можем выбрать, какую из них хотим, используя умный механизм, называемый рычагом переключения передач — до того, как появится привод, медленнее, но гораздо сильнее, на выходной передаче — и отсюда мы можем зацепить ее цепью и привести в движение заднее колесо.

Теперь у вашего велосипеда работает двигатель, и он движется. Ура!

Это рисунок двигателя Triumph Trophy. Вы можете увидеть три поршня в линию, каждый на конце шатуна и вращающий кривошип под ним. Вы также можете увидеть два распредвала впускных и выпускных клапанов в верхней части двигателя, приводящие в действие клапаны. Большая шестерня сразу за корзиной сцепления принимает привод от кривошипа и передает его в коробку передач — группу шестерен.Выход привода — косозубая коническая шестерня внизу справа. У Trophy есть привод вала, и вы можете видеть, что его косозубая коническая шестерня принимает выходной сигнал коробки передач.

Конечно, все вышесказанное описывает процесс только одного поршня, штока и цилиндра. Вы знаете, что велосипеды могут иметь один, два, три, четыре, не часто пять, но иногда и до шести цилиндров. Они могут быть расположены необычным и чудесным образом — рядом друг с другом (параллельные близнецы или рядные тройки, четверки или шестерки), в форме V (V-образные или V-образные четверки) или лицом друг к другу (плоские двойные, плоские четыре, даже плоская шесть).

Количество цилиндров и способ их расположения играют огромную роль в определении не только характера вашего двигателя (как он вибрирует и как он передает свою мощность при открытии дроссельной заслонки), но и в управлении — и размер — вашего велосипеда. Из-за этого некоторые конфигурации цилиндров подходят для определенных типов езды — поэтому одиночные цилиндры хорошо работают на мотоциклах для бездорожья, но не так хорошо на туристических велосипедах. Из V-образных четверок получаются хорошие двигатели для спортивных мотоциклов, но плохие внедорожные двигатели.

Конечно, это только самое основное описание того, как работает двигатель вашего велосипеда.У каждого двигателя есть свои сильные стороны и свои особенности конструкции; он может быть с наддувом, с регулируемым клапаном или полуавтоматической коробкой передач.

Самое прекрасное в четырехтактном двигателе — это когда вы смотрите на его рисунок или анимацию на Youtube и вдруг впервые понимаете волшебную взаимосвязь поршня, штока, кривошипа, распределительного вала и клапанов. Это особенный момент, который может вдохновить инженеров на всю жизнь. Это тот самый момент Эврики, который когда-то вдохновлял могущественного Соитиро Хонда — и, без сомнения, всех остальных разработчиков двигателей, больших или малых.

ВИДЕО — Как работает двигатель мотоцикла

Мотоциклетные двигатели — как это работает ?!

Как работает двигатель мотоцикла; сосать, сжимать, бухать, дуть.