Второй такт двигателя: Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

Содержание

Рабочие циклы двухтактного двигателя | Двигатель автомобиля

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит всего из двух тактов, происходящих за один полный оборот коленчатого вала. В двухтактном двигателе внутреннего сгорания нижняя часть поршня работает в качестве нагнетателя воздуха. В конструкции современных двигателей (не только двух-, но и четырехтактных) для обеспечения оптимальной подачи воздуха в цилиндры используются дополнительные нагнетатели воздуха.

Рис. Схема действия роторного нагнетателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя происходит следующим образом:

Первый такт — продувка и сжатие

Поршень двигается из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ). Пока поршень не перекроет перепускные окна, свежий заряд топливовоздушной смеси либо воздуха (в случае системы впрыска топлива) выталкивает использованный заряд из цилиндра наружу. При этом свежий заряд воздуха может подаваться из наддувочного нагнетателя под давлением, немного превышающим давление отработавших газов в цилиндре.

После перекрытия поршнем перепускных окон заряд сжимается. При этом растут давление и температура, значения которых достигают значений давления и температуры в четырехтактном двигателе.

Второй такт — рабочий ход и выпуск

Сгорание начинается, как и в четырехтактном двигателе, при нахождении поршня возле верхней мертвой точки. Температура и давление не достигают максимальных значений, как в четырехтактном двигателе. Затем продукты сгорания топливовоздушной смеси расширяются в объеме. Как только поршень открывает перепускное окно, отработавшие газы под давлением выходят в систему выпуска. Вскоре вслед за этим открывается второе перепускное окно, и поступающий свежий заряд выталкивает остатки отработавших газов из цилиндра.

Рис. Рабочий цикл двухтактного двигателя

На рисунке представлены два такта и соответствующая диаграмма работы двигателя в координатах p,V.

Второй такт работы двигателя внутреннего сгорания


Рабочий цикл ДВС — DRIVE2

В автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) названные так потому, что сгорание топлива происходит непосредственно в цилиндре. Основными деталями ДВС, кроме цилиндра, являются поршень, шатун, коленчатый вал. На кривошипе коленчатого вала подвижно закрепляется шатун. К верхней головке шатуна шарнирно, с помощью пальца, крепится поршень. Цилиндр сверху закрывается крышкой, которая называется головкой цилиндра. В головке имеется углубление, называемое камерой сгорания. Также в головке имеются впускное и выпускное отверстия, закрываемые клапанами. К коленчатому валу крепится маховик – массивный круглый диск.

При вращении коленвала происходит перемещение поршня внутри цилиндра. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (В.М.Т.), крайнее нижнее положение – нижней мертвой точкой (Н.М.Т.). Расстояние, которое проходит поршень между мертвыми точками, называется ходом поршня. Пространство, находящееся над поршнем, когда он находится в н.м.т., называется рабочим объемом цилиндра. Когда поршень находится в в.м.т., над ним остается пространство, называемое объемом камеры сгорания. Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называются полным объемом цилиндра.

В технических данных объем указывается в литрах или кубических сантиметрах. Объем многоцилиндрового двигателя равен сумме полных объемов всех его цилиндров.Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Она показывает, во сколько раз сжимается рабочая смесь в цилиндре.

Один ход поршня от одной мертвой точке к другой называется тактом. Коленвал при этом совершает полоборота. Как работает ДВС? Во время первого такта происходит впуск горючей смеси в цилиндр. Клапан впускного отверстия открыт, выпускного – закрыт. Поршень, перемещаясь от в.м.т к н.м.т, подобно насосу, создает разряжение в цилиндре и топливо, перемешанное с воздухом, заполняет его.

Во время второго такта, при движении поршня от н.м.т. к в.м.т., происходит сжатие горючей смеси. При этом и выпускной, и впускной клапаны закрыты. В результате давление и температура в цилиндре повышаются. В конце такта сжатия, при приближении поршня к в.м.т., горючая смесь поджигается искрой от свечи зажигания (в бензиновых ДВС) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных ДВС).

Во время третьего такта происходит сгорание рабочей смеси. Клапана остаются закрытыми. Воспламенившаяся рабочая смесь резко повышает температуру и давление в цилиндре, которое заставляет поршень с усилием двигаться вниз. Поршень через шатун передает усилие на коленвал, создавая на нем крутящий момент.Таким образом, происходит преобразование энергии сгорания топлива в механическую энергию, которая двигает автомобиль. Поэтому этот такт называется рабочим ходом. Маховик, закрепленный на коленчатом валу, запасает энергию, обеспечивая вращение коленвала за счет сил инерции во время подготовительных тактов.

В ходе четвертого такта происходит выпуск отработанных газов и очистка цилиндра. Поршень, двигаясь от н.м.т. к в.м.т., выталкивает продукты горения через открытый выпускной клапан.

Далее весь процесс повторяется. Таким образом, рабочий цикл описанного ДВС происходит за четыре такта. Поэтому он и называется четырехтактным. Коленвал за это время совершает два оборота. Существуют и двухтактные двигатели, в которых рабочий цикл происходит за два такта. Однако такие ДВС в настоящее время на автомобилях практически не применяются.
Для плавной работы многоцилиндрового двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый вал такты рабочего хода в разных цилиндрах должны происходить в определенной последовательности. Такая последовательность называется порядком работы двигателя. Он определяется расположением шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала. Например, в двигателях ВАЗ порядок работы 1-3-4-2. Так как в четырехтактном двигателе полный цикл в каждом цилиндре совершается за два оборота коленчатого вала, то, следовательно, в четырехцилиндровом двигателе для равномерной его работы за каждые пол-оборота коленчатого вала в одном из цилиндров должен происходить рабочий такт.

Рассмотренные детали составляют в совокупности кривошипно-шатунный механизм. Кроме него, для обеспечения работы ДВС нужны газораспределительный механизм, система охлаждения, система смазки, система питания и система зажигания (в бензиновых двигателях).

Газораспределительный механизм, управляя работой клапанов, обеспечивает своевременное их открытие и закрытие.Система охлаждения отводит тепло от деталей двигателя, нагревающихся при работе. Система смазки подает масло к трущимся поверхностям. Система питания служит для приготовления рабочей смеси и подачи ее в цилиндры. Система зажигания преобразует низковольтное напряжение от АКБ в высоковольтное и подает его на свечи для воспламенения рабочей смеси.

www.drive2.ru

Рабочий процесс в четырехтактном двигателе — DRIVE2


В четырехтактном двигателе рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала, или четыре хода поршня. В течение одного хода поршня совершается один основной процесс — впуск, сжатие, расширение (рабочий ход) или выпуск.

Такт впуска. При такте впуска впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Поршень движется от верхней мертвой точки (в. м. т.) к нижней мертвой точке (н. м. т.), в результате чего в цилиндре создается разрежение и горючая смесь под давлением наружного воздуха устремляется в цилиндр двигателя.

Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т., в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Чем больше сжата рабочая смесь, тем более эффективно она сгорает.

Такт расширения, или рабочий ход. Оба клапана закрыты. В конце такта сжатия электрической искрой, возникающей в свече, поджигается рабочая смесь — происходит ее сгорание с выделением большого количества тепла, за счет чего в цилиндре значительно возрастает давление расширившихся газов, которое заставляет поршень двигаться от в.м.т. к н.м.т.

Такт выпуска. Впускной клапан закрыт, выпускной открыт. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. — происходит удаление наружу отработавших газов из цилиндра двигателя.

На этом рабочий цикл в одном цилиндре четырехтактного двигателя заканчивается и затем снова повторяется с такта впуска.

Как видно, основным тактом является такт расширения, в течение которого газы давят на поршень и через шатун поворачивают коленчатый вал. Все остальные такты, или ходы поршня, служат вспомогательными. Во время них происходит подготовка к основному такту, рабочему ходу, а именно: очистка цилиндра от отработавших газов, впуск свежей горючей смеси и сжатие ее.

Если двигатель имеет не один, а два или несколько цилиндров, то рабочий цикл в каждом цилиндре происходит в указанной последовательности, а чередование тактов по цилиндрам будет зависеть от ряда факторов (количества цилиндров, их расположения и др.). Так, например, если два цилиндра двигателя расположены горизонтально, чередование тактов будет следующее.

www.drive2.ru

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания — DRIVE2

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

• Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

• Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

• Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

• Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

www.drive2.ru

Двигатель внутреннего сгорания: рабочий цикл,как работает,система питания двс,фото,видео.

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора.

Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной поверхностью. Сверху на цилиндре установлена головка, которая является отдельной деталью и при необходимости снимается, например чтобы получить доступ к двигателю для проведения ремонтных работ (рис. 1.2).



Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.


Внутри цилиндра находится поршень. Внешне он напоминает обычный стакан, который перевернут вверх дном (именно дно поршня является его рабочей поверхностью). В процессе работы двигателя поршень внутри цилиндра перемещается вертикально вверх- вниз с высокой интенсивностью.

Снаружи по окружности поршня в отдельных канавках расположены поршневые кольца. Поршень прилегает к внутренней поверхности цилиндра неплотно. Поршневые кольца, во-первых, препятствуют попаданию вниз газа, образующегося при работе двигателя, во- вторых, не пропускают моторное масло в камеру сгорания, которая находится над поршнем и расположена над верхней мертвой точкой (о том, что это такое, рассказывается далее).

Поршень закреплен на шатуне с помощью специальной детали, которая называется поршневым пальцем. В свою очередь, шатун закреплен на коленчатом валу двигателя, а точнее — на кривошипе коленчатого вала (рис. 1.3). При сгорании рабочей смеси образующиеся газы оказывают сильное давление на поршень, который начинает двигаться вниз и через шатун передает свою энергию на коленчатый вал, что в результате вынуждает его вращаться.



Рис. 1.3. Поршень с шатуном.


На конце коленчатого вала имеется тяжелый металлический диск с зубьями, который называется маховиком. Основная его задача — обеспечить вращение коленчатого вала по инерции, что необходимо для подготовительных тактов рабочего цикла (о том, что такое «такты» и «рабочий цикл», будет рассказано далее).

Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания через выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.

Примечание.

Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.

Свеча вкручивается непосредственно в головку блока цилиндров: для этого специально предназначено отверстие с резьбой. Свеча является источником искры, которая проскакивает между ее электродами, от нее в камере сгорания воспламеняется рабочая смесь. На каждый цилиндр двигателя приходится одна свеча (следовательно, у четырехцилиндрового двигателя имеется четыре свечи, у восьми-цилиндрового — восемь и т. д.).

При движении вверх-вниз поршень поочередно достигает двух крайних положений — верхнего и нижнего: в них он максимально удален от центральной оси коленчатого вала. Верхнее крайнее положение поршня называется верхней мертвой точкой, а нижнее — нижней мертвой точкой (соответственно ВМТ и НМТ). Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня.

Пространство, которое остается над поршнем при его нахождении в ВМТ, называется камерой сгорания. Именно здесь воспламеняется и сгорает рабочая смесь. При этом возникает своеобразный «мини-взрыв», который сопровождается резким и сильным повышением давления, под воздействием которого поршень начинает двигаться вниз. Как раз в этот момент тепловая энергия превращается в механическую. При вертикальном движении вниз поршень через шатун толкает коленчатый вал, заставляя его вращаться. Образовавшийся крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля, которые и приводят машину в движение.

Объем в промежутке между ВМТ и НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Если суммировать объем камеры сгорания (как указывалось, так называется пространство над ВМТ) и рабочий объем цилиндра, получится полный объем цилиндра. Сумма полных объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя.

По такому принципу работает двигатель внутреннего сгорания современного автомобиля. Далее рассмотрено, что представляет собой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одному проходу поршня.

Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактными и двухтактными. Принципиальная разница между ними заключается в следующем: в четырехтактном двигателе один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, а в двухтактном — за два хода. Двухтактные двигатели используются в основном на мотоциклах, моторных лодках, скутерах и т. п. Поэтому здесь будем вести речь о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания — именно такими моторами оснащаются легковые автомобили.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты.

1. Первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр двигателя. Нужно сказать, что в цилиндре происходит сгорание топлива не в чистом виде, а смеси его паров с воздухом (горючая смесь). В советских автомобилях за приготовление такой смеси отвечал специальный прибор — карбюратор. Однако в современных автомобилях карбюраторы давно не применяются — данный процесс контролируется электроникой (прибором, который называется инжектор).

Примечание.

Для бензинового двигателя внутреннего сгорания оптимальной является горючая смесь, состоящая из 1 части бензина и 15 частей воздуха (то есть 1:15).

Горючая смесь попадает в цилиндр при открывшемся впускном клапане (напомню, что в нужный момент на него давит кулачок распределительного вала). В момент открытия впускного клапана поршень всегда расположен в ВМТ и начинает перемещаться вниз к НМТ. При этом над поршнем возникает разрежение, под воздействием которого в цилиндр поступает горючая смесь. Иными словами, при движении вниз к НМТ поршень засасывает горючую смесь в цилиндр через открывшийся впускной клапан. Как только поршень достигнет НМТ, клапан под воздействием мощной пружины возвращается на прежнее место и плотно закрывает впускное отверстие.

Когда горючая смесь попадает в цилиндр, она перемешивается с остатками имеющихся в нем выхлопных газов. Такая смесь называется рабочей, и именно она будет сгорать в камере сгорания.

На протяжении первого такта работы мотора кривошип коленчатого вала (рис.  1.4) проворачивается на пол-оборота.



Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя.


2. Исходное положение для начала второго такта таково: поршень находится в НМТ, впускной клапан плотно закрыт, цилиндр заполнен рабочей смесью. Во время второго такта поршень перемещается от НМТ к ВМТ, сжимая в процессе этого находящуюся в цилиндре рабочую смесь.

Опытным водителям хорошо знакомо такое понятие, как степень сжатия. Данный показатель информирует о том, во сколько раз сокращается объем рабочей смеси при достижении поршнем ВМТ. Отмечу, что степень сжатия — одна из наиболее значимых технических характеристик любого автомобиля.

В процессе сжатия рабочей смеси ее температура существенно повышается. При достижении поршнем ВМТ она равняется примерно +300… 400 °С. Что касается давления внутри цилиндра, то оно при этом составляет порядка 9-10 кг/см.

Второй такт заканчивается при достижении поршнем ВМТ. В этот момент рабочая смесь максимально сжата. За второй такт кривошип коленчатого вала проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за два такта коленчатый вал делает один полный оборот.

3. Как отмечалось ранее, принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Это происходит на третьем этапе работы двигателя, который называется рабочим ходом. Когда поршень находится в ВМТ, а рабочая смесь максимально сжата, между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, что вызывает воспламенение рабочей смеси (это происходит в камере сгорания). В результате на поршень, находящийся в ВМТ, оказывается мощное давление. Клапаны в этот момент плотно закрыты, продуктам горения деваться некуда, и именно они давят на поршень, который под воздействием этого давления вынужден двигаться вниз к НМТ. При этом он передает энергию своего движения через шатун на кривошип коленчатого вала, тем самым вынуждая его вращаться. Именно это вращение является движущей силой автомобиля.

Примечание.

Давление на поршень во время третьего такта рабочего цикла двигателя достигает 40 кг/см.

Во время третьего такта коленчатый вал двигателя проворачивается еще на пол-оборота.

4. Последний, четвертый такт рабочего цикла — выпуск отработанных газов. Он начинается, когда после третьего такта поршень находится в НМТ и начинает двигаться вверх. В этот момент под воздействием соответствующего кулачка распределительного вала открывается выпускной клапан и движущийся вверх поршень выдавливает выхлопные газы из цилиндра. Сразу после этого клапан плотно закрывает выпускное отверстие. Затем выхлопные газы через глушитель и выхлопную трубу выводятся наружу.

Четвертый такт завершается, когда поршень достиг ВМТ и плотно закрылся выпускной клапан.

В течение четвертого такта коленчатый вал проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за четыре такта работы (на протяжении одного рабочего цикла) коленчатый вал делает два полных оборота.

После четвертого такта опять начинается первый такт и т. д.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Система питания является одной из ключевых систем двигателя внутреннего сгорания, поэтому от ее исправности и технического состояния, а также от качества используемого топлива напрямую зависит мощность и надежность двигателя, а также возможность его быстрого запуска.

Внимание!

Практически любая неисправность системы питания влечет за собой повышение расхода топлива и, как следствие, снижение экономичности автомобиля.

Среди наиболее характерных признаков, свидетельствующих о наличии неполадок в системе питания, можно отметить резкий запах топлива, а также наличие подтеканий из топливной системы. О неисправностях в топливной системе также может говорить трудный запуск двигателя, его нестабильная работа в разных режимах, а также слишком высокий расход топлива.

Состав выхлопных газов может рассказать о состоянии системы питания. Например, неполадки часто приводят к образованию слишком богатой либо наоборот — слишком бедной рабочей смеси, что в конечном счете отражается на содержимом выхлопных газов.

При диагностике системы питания следует учесть, что отклонения в показателях какого- либо параметра могут быть обусловлены сразу несколькими неполадками. В частности, повышенное потребление топлива случается из-за неисправностей в кривошипно¬шатунном либо газораспределительном механизме, из-за неполадок в системе зажигания, а также при наличии некоторых неисправностей подвески. Результаты диагностики в такой ситуации будут достоверными только тогда, когда точно известно техническое состояние каждого из названных узлов и агрегатов.

При диагностике системы питания работники автосервисов и СТО нередко «разводят на деньги» своих клиентов. Подобное мошенничество базируется на том, что кислородный датчик может оказывать существенное влияние на экономичность потребления топлива автомобилем. Исправность этого прибора водитель самостоятельно проверить не может, если только не является большим докой в устройстве современного автомобиля.

Когда клиент на СТО жалуется, что его автомобиль стал в последнее время слишком «прожорлив», ему сразу же предлагают пройти диагностику. Стоимость такой процедуры зависит от конкретной СТО, но в среднем она составляет порядка $15–20. Результат проверки почти всегда один и тот же: строгим тоном, не терпящим возражений, клиенту заявляют, что в его машине неисправен датчик кислорода. В наличии таких датчиков, само собой, сейчас нет, поэтому придется заказывать новый из-за границы. На робкий вопрос клиента относительно цены нового кислородного датчика механик авторитетно заявляет: «Вообще-то это дорого, но для вас сделаем всего за $350».

Расчет в данном случае простой: подавляющее большинство клиентов не пожелают выкладывать такую сумму за датчик кислорода и просто смирятся с возросшей «прожорливостью» своего автомобиля. Деньги, уплаченные за диагностику, разумеется, вам никто не вернет. На такой псевдо-диагностике в настоящее время делается очень неплохой «навар». Стоит ли говорить о том, что на самом деле неисправность, ставшая причиной высокого потребления топлива, может заключаться совершенно в другом, и устранить ее можно быстро и недорого. Вот только заниматься этим работники российских автосервисов не хотят: куда проще «содрать» с клиента $350, чем чинить его машину за меньшие деньги.

На вопрос клиента, что именно стало причиной выхода из строя кислородного датчика, может последовать много ответов: здесь и плохое качество российского топлива (об этом наши соотечественники знают чуть ли не с детского сада), и этилированный бензин, из-за которого датчик приходит в негодность практически сразу же, и морозные российские зимы и т.  п. Практически все эти утверждения в большинстве случаев не имеют ничего общего с реальностью, иначе все автомобилисты в России ездили бы с неисправными датчиками либо меняли эти датчики едва ли не каждую неделю.

Конечно, никто не берется утверждать, что датчик кислорода не влияет на потребление топлива. Иногда он действительно является виновником его повышенного расхода, причем в исправном состоянии. Вот наиболее простой пример: в автомобиле поврежден воздухопровод и имеет место нештатный подсос воздуха. В таком случае кислородный датчик распознает лишний воздух как слишком бедную рабочую смесь и добавляет в нее топливо, чтобы довести до кондиции.

Как же определить, имеется ли в машине нештатный подсос воздуха?

Это несложно. Возьмите обыкновенный аэрозоль, содержащий горючую смесь (они обычно используются для промывки карбюратора), заведите мотор и направьте из баллончика струю в то место, в котором, как вы подозреваете, имеется нештатное проникновение воздуха. Если ваши подозрения подтвердятся, то у двигателя самопроизвольно повысятся обороты (поскольку через место, куда обычно попадает лишний воздух, сейчас проникает струя горючей смеси из аэрозоля).

Повышенный расход топлива на современных автомобилях, оборудованных электронной системой зажигания, может быть обусловлен неправильным выставлением датчика положения дроссельной заслонки. В таком случае компьютер будет воспринимать ошибочную информацию как верную, что может повлечь за собой неправильное приготовление рабочей смеси, а также смещение угла опережения зажигания. В конечном счете это приведет к нарушению работы двигателя на холостом ходу (мотор может работать нестабильно, либо холостые обороты могут быть повышенными и др.).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
  • Надежная и стабильная работа системы охлаждения двигателя
  • Сравнительная характеристика экономичности автомобилей
  • ГТО — перечень документов, необходимых при прохождении
  • ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ АВТОМАШИН
  • Новый Audi Q2 2016-2017 описание технические характеристики фото видео
  • КАК ПРОИЗВОДЯТ АВТОМОБИЛИ В ГЕРМАНИИ — немецкие авто видео.
  • Mercedes-Benz Concept седан — видео трейлер
  • Volkswagen c coupe gte: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
  • Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
  • Опель Зафира: обзор,описание,фото,видео,комплектация.
  • Какую сигнализацию лучше поставить на автомобиль с автозапуском.
  • Volkswagen Amarok 2017 года фото видео обзор описание комплектация.
  • Как выбрать самый экономичный кроссовер по расходу топлива?
  • Хендай Солярис 2020 года в новом кузове
  • Новый Фольксваген Пассат 2020 с улучшенным дизайном

seite1. ru

Объясните пожалуйста , что обозначает «ТАКТ» в двигателях ВС?

ТАКТ — часть рабочего процесса ДВС, так называемый цикл КАРНО: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. В двухтактных двигателях эти процессы происходят за один оборот коленчатого вала, в четырёхтактных — за два.

промежуток движения поршня в цилиндре из крайней нижней точки в крайнюю верхнию (и наоборот) . Различают 2х и четырех тактовые ДВС.

количество тактов в двигателе — это количество ходов поршня совершается оборот коленчатого вала

это одна часть рабочего цикла, 1 такт — впуск, 2 такт — сжатие, 3 такт — рабочий ход, 4 такт — выпуск, Это для четырехтактных двигателей. Для двухтактных — то же самое, но за один оборот коленвала!

Мухтар прав. Только каждый процесс, которых он пишет, является тактом. В четырехтактном двигателе все эти процессы разделены. В двухтактном какие-то из этих процессов объеденены попарно. Не помню какой с каким. По моему рабочий ход с сжатием, а впуск с выпуском.

в 2ч тактах объединены впуск со сжатием и рабочий ход с выпуском. хренасе вы написали, конечно, забавно. Мухтар +5

Такт-эт основной этап работы двигателя внутреннего сгорания. Различают 4-х и 2-х тактные двигатели. В 4-х тактном двигателе такты: 1. Впуск-когда поршень опускается в нижнюю мёртвую точку (НМТ) , открывается впускной клапан и впускается рабочая смесь в цилиндр. 2. Сжатие-впускной клапан закрывается, поршень поднимается из нижней мёртвой точки в верхнюю мёртвую точку (ВМТ) и сжимает рабочую смесь. 3.Воспламенение и рабочий ход-сжатая рабочая смесь воспламеняется свечой и расширяется под этим воздействием поршень движется вниз и крутит коленчатый вал с усилием. 4.Выпуск-открывается выпускной клапан, поршень двигается из НМТ в ВМТ и выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выпускной коллектор. В 2-х тактном двигателе всё происходит за один оборот поршня, а рабочая смесь, впускаемая в цилиндр выталкивает отработанные газы. З. Ы. Это я рассказал про бензиновый двигатель, в дизельном двигателе чуть-чуть по другому.

ход поршня вниз или ход поршня вверх?

touch.otvet.mail.ru

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).

 

Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

 

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

 

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

 

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

 

 

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

autoustroistvo. ru

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания в 4 такта – Все про авто

Двигатель внутреннего сгорания, который сейчас стоит едва ли не на каждом автомобиле в мире, был создан настолько давно, что сейчас это даже сложно представить. Ведь датой появления первого образца такого агрегата считается 1860 год.

То есть, механизм, который, пусть и претерпел ряд изменений, но остался всё тем же устройством, был создан ещё в девятнадцатом столетии. Причиной такой популярности стал простой и понятный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Проведём небольшой экскурс в историю. Уже упомянутое выше изобретение Ленуара, созданное в 1860 году, имело ряд конструктивных недоработок, что серьёзно его снижало КПД. Потому, широкого распространения этот двигатель не получил.

Зато стал плодом для размышлений другого конструктора, чьё имя так же вошло в историю. Им стал немец Николаус Отто, который смог доработать механизм, создав двухтактный двигатель.

В итоге работа двигателя внутреннего сгорания Отто показала КПД выше 15%, таким образом полностью вытеснив двигатели первооткрывателя. Конечно же, созданный в 1863 году двигатель не был верхом совершенства.

И спустя некоторое время, после значительных коррекций своего механизма, Отто выпускает четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания – предка тех моторов, работу которые мы каждый день видим, наблюдая за современным автотранспортом.

В разное время механизм, созданный Отто многократно улучшали. Но принцип работы двс существенно не изменился.

Четыре такта Отто — так происходит работа ДВС

Гениальный немец создал принцип, который никто не сумел не только превзойти, но и существенно улучшить так, чтобы вытеснить оригинал.

Работа ДВС это четыре повторяющихся действия, которые получили название «цикл Отто». Первым идёт такт впуска, затем – сжатие, рабочий ход, и, наконец – выпуск. Чтобы понять, как работает ДВС, рассмотрим каждый такт работы двигателя отдельно.

Шаг первый в работе двигателя внутреннего сгорания — впуск

В процессе этого такта топливо, смешиваясь с воздухом, попадает в цилиндр, благодаря действию поршня.

Клапан впуска при этом находится в открытом состоянии. К слову, в наше время есть масса двигателей, где клапанов сразу несколько. И это делается с целью повышения мощности двигателя.

Ещё одним способом повышением мощности стали двигатели, в которых педалью газа можно регулировать количество топлива, попадающего в цилиндры, путём удержания клапанов в открытом состоянии. На время ускорения машины это влияет весьма положительно.

Шаг второй в работе ДВС — сжатие

В ходе второго такта, поршень из нижней точки начинает постепенно подниматься. Благодаря этому, топливовоздушная смесь сжимается и попадает уже в таком состоянии в камеру сгорания. Движение поршня обеспечивается вращением коленчатого вала и шатуна.

Третий шаг в принципе работы двигателя внутреннего сгорания — рабочий ход

Такт сжатия завершается воспламенением горючей смеси в результате попадания искры зажигания. Полученные в результате сжигания газы имеют больший объём, потому двигают поршень вниз, и он через шатун двигает коленвал. Это называется рабочим циклом.

Четвертый шаг в работе двигателя внутреннего сгорания — выпуск

Четвёртый такт называется выпуском. При перемещении поршня в верхнее положение, происходит открытие впускного клапана. Теперь газы могут выйти наружу а цилиндр получает вентиляцию.

Современные двигатели внутреннего сгорания, типы и принципы работы

Автомобильный рынок предлагает очень много различных типов двигателей, созданных по знакомому нам принципу.

Сейчас мы привыкли считать классикой карбюраторный двигатель, который обычно устанавливается на ВАЗ 2106. Что примечательно, его создал наш соотечественник Огнеслав Костович. Произошло это в 1880, или чуть позже. Сейчас нет точной информации об этом. Тем не менее, это был первый шаг к появлению того, что мы привыкли считать стандартным карбюраторным ДВС.

Работа двигателя стала более производительной. Пользуясь этой разработкой, немцы Даймлер и Майбах (сейчас эти фамилии известны всем автолюбителям), создали облегчённую версию карбюраторного двигателя на бензине. Первым такой двигатель получил не автомобиль из Германии, а мотоцикл.

Дизельные двигатели

Казалось бы, всё, что можно было придумать, уже создано. Но, так не считал талантливый изобретатель из Германии Рудольф Дизель. Его интересовало, как можно ещё изменить и усовершенствовать принцип Отто. В результате его трудов, появился ещё один двигатель, который по сей день используется повсеместно, особенно – в грузовом автотранспорте.

В чём же принцип работы дизельного двигателя? В таких двигателях, дизельное топливо, или как его ещё называют, солярка, впрыскивается в нужное время под давлением. В результате, горючая смесь образуется непосредственно в двигателе, где частички сжатого топлива соединяются с воздухом и под давлением происходит возгорание.

Увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания можно здесь:

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска?

Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Похожие записи автомобильной тематики:

webavtocar.ru

4 такта работы ДВС. Основные решения поломок ДВС

Рассмотрим 4 такта работы ДВС:

  1. Впуск
  2. Сжатие
  3. Сгорание
  4. Выпуск

  1. При первом такте открывается клапан и в блок цилиндра добавляется топливная смесь. Топливная смесь состоит из воздуха и топлива в пропорции 14.7 к 1. При этом различают обогащенную топливную смесь, где пропорция бензина к воздуху примерно 40 к 1 и обедненную топливную смесь, где соотношение воздуха по отношению к бензину преобладает.
  2. При втором такте происходит сжатие топливной смеси в камере сгорания в блоке цилиндра.
  3. При третьем такте топливная смесь зажигается при помощи свечи зажигания.
  4. На четвертом такте происходит выпуск отработанных газов через выпускные клапаны ГБЦ.
ГБЦ оборудован маслосъемными и компрессионными кольцами.

Маслосъемные кольца позволяют оптимально использовать топливо, смазывая весь цилиндр и равномерно распределяя масло по его поверхности.

Компрессионные кольца играют роль уплотнителей, которые блокируют выход отработанных газов в тепловой зазор.

!!! Закоксовка колец — проблема, с которой сталкиваются автовладельцы. Ее суть в том, что компрессионные кольца становятся слишком плотными и больше не могут обеспечивать герметичность внутри цилиндра.

Распредвал синхронизирует работ впускных/выпускных клапанов с работой коленчатого вала.
Верхняя мертвая точка — это верхняя граница хода поршня, нижняя мертвая точка — это нижняя граница хода поршня.

Впускные и выпускные клапаны цилиндра имеют клапанную пружину, клапанную тарелку и фиксирующий сухарь.

Впускные и выпускные клапана открываются и закрываются благодаря приводу ГРМ.

Привод ГРМ приводит в движение распределительный вал, масляный и водяной насос.

Различают верхневальные и нижневальные двигатели.

Верхневальные двигатели более распространены, ими оснащены все легковые автомобили. Нижневальные встречаются в грузовых автомобилях и в спец. технике, также в автомобилях УАЗ и Газель.
Главное отличие нижневальных и верхневальных двигателей в том, что в верхневальных двигателях больший крутящий момент на высоких оборотах, а в нижневальных — на низких.
Самые частые поломки ДВС и их основные решения:
— износ деталей цилиндро-поршневой группы — замена деталей цилиндро-поршневой группы
— разрыв или растяжение привода на распредвал — замена, правильная установка и регулировка элементов привода ГРМ!!! При заказе деталей учитывайте обстоятельства малой выработки шестерней и направляющих, чтобы ремонт не обошелся еще дороже.

!!! Соблюдайте метки при замене цепи, ремня, шестерни или эвольвенты привода ГРМ. Так вы точно правильно выставите положение коленчатого и кулачкового (распределительного) валов двигателя.

— неисправность системы зажигания — чаще всего замена катушки зажигания или конденсатора распределителя зажигания решают проблему
— поломка топливного насоса — чаще всего проблему решает замена топливного фильтра или промывка сетки приемника
— замена топливного насоса
— нарушение зазоров между элементами — необходимо отрегулировать зазоры
— заклинивание шатунов, поршней — ремонт ДВС посредством гильзовки цилиндра/цилиндров, замена цилиндра/цилиндров, замена маслосъемных колец!!! Желательно загильзовывать все цилиндры, в противном случаеесть вероятность изменения геометрии цилиндров полублока
— отсутствие компрессии — замена компрессионных колец\ поршня или клапанов
— прогар поршня — замена поршня!!! Соблюдайте правила, прописанные в рукаводстве эксплуатации. Не допускайте прогара поршня, ведь это эксплуатационный дефект

Опубликовано: 18.05.2016

Такт работы двигателя

В нижней мертвой точке (НМТ) у поршня происходит «перекладка» т. е. изменение опоры поршня на цилиндр с левой стороны юбки на правую.

Чем больше зазор между юбкой поршня и цилиндром, тем интенсивнее перекладка, а значит шумность двигателя, дальнейший износ юбки поршня и нижней части цилиндра, по которой «бьет» правая сторона юбки поршня.

После прохода поршнем нижней мертвой точки начинается второй такт работы двигателя — сжатие топливо-воздушной смеси.

Такт сжатия

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

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

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

Перекладка поршня в нижней мертвой точке.

Под действием сил давления и трения торцевые поверхности колец и канавок изнашиваются, а торцевой зазор в канавках увеличивается. При большом зазоре кольца вблизи мертвых точек (ВМТ и НМТ) передвигаются от одного торца канавки к другому. Возникает так называемый «насосный» эффект, характерный для изношенных двигателей, из-за которого значительно увеличивается расход масла. Возрастает также прорыв газов в картер из камеры сгорания. Кроме того, при большом торцевом зазоре кольца достаточно быстро разбивают края канавок, вследствие чего «насосный» эффект и прорыв газов быстро прогрессируют.
Когда поршень находится вблизи ВМТ, не доходя до нее обычно 5-30° по углу поворота коленчатого вала (ПКВ), происходит искровой разряд на свече зажигания. Этот угол, называемый углом опережения зажигания, при работе двигателя обязательно регулируется. Дело в том, что процесс горения смеси происходит с некоторым запаздыванием с момента искрового разряда на величину так называемого времени формирования фронта пламени. В двигателях с искровым зажиганием это величина условная и равна времени с момента искрового разряда до начала «видимого» сгорания (начала повышения давления свыше давления в цилиндре без сгорания). В дизелях процесс видимого сгорания также происходит с задержкой. При этом время задержки воспламенения в дизелях имеет физический смысл как время, необходимое для нагрева и испарения топпива, впрыскиваемого в цилиндр.
Поскольку горение смеси — химическая реакция, времена формирования фронта пламени (задержки воспламенения) и горения зависят от давления и температуры смеси, а также от интенсивности ее перемешивания (турбулентности): чем они больше, тем быстрее идет процесс. Открытие дроссельной заслонки приводит к увеличению давления и плотности смеси во впускном коллекторе, увеличиваются давление и температура в цилиндре на такте всасывания и, соответственно, в конце такта сжатия, улучшается перемешивание смеси. Эти факторы определяют уменьшение времени горения и формирования фронта пламени. При увеличении частоты вращения эти времена уменьшаются не так быстро, как время цикла (время, за которое коленчатый вал делает 2 оборота). Поэтому при неизменном моменте зажигания процесс сгорания с увеличением частоты сдвигается далеко в область рабочего хода и «растягивается» по циклу, что приводит к ухудшению параметров двигателя. Чтобы этого не происходило, угол опережения зажигания приходится увеличивать на 25-30° с ростом частоты вращения. Зависимость угла опережения от нагрузки более слабая — при открытии дроссельной заслонки обычно требуется уменьшать угол опережения зажигания в среднем на 8.
Непосредственно перед воспламенением смеси давление в цилиндре достаточно высоко — свыше 1,0-И ,2 МПа. Это давление несколько ниже максимального давления, которое было бы в цилиндре при проверке компрессии, т. к. воспламенение начинается до прихода поршня в ВМТ. Максимальное давление в цилиндре (без сгорания) зависит от степени сжатия б = Vh/VKC, где Vh — рабочий объем цилиндра (Vh = Fn.S), Fn — площадь поршня; S — ход поршня; VKc — объем камеры сгорания.
Степень сжатия — величина чисто геометрическая.  По этой весьма приближенной зависимости давление измеряемое компрессометром, численно должно быть существенно выше степени сжатия. Однако в действительности из-за задержки закрытия впускного клапана, возможного некоторого разрежения в цилиндре и начале сжатия, потерь тепла и т. д. максимальное давление (компрессия) существенно ниже — порядка 1,1-1 ,5 МПа.
При приближении поршня к ВМТ начинают «работать» так называемые вытеснители. Вытеснители образуются поверхностями днища поршня и головки, которые при положении поршня в ВМТ подходят друг к другу наиболее близко обычно зазор между поршнем и головкой в таких местах 0,5-5-1,0 мм. При подходе поршня к ВМТ смесь, расположенная между вытеснительными поверхностями, как бы «вытесняется» в зону камеры сгорания, образуя потоки определенного направления.
Чем ближе подходят друг к другу поршень и головка, тем сильнее эффект вытеснения, т. е. больше скорость вытеснения потока. Вытеснители выполняют весьма важную задачу — турбупизируют (т. е. интенсивно перемешивают) смесь в момент воспламенения, а это повышает скорость и полноту сгорания. Турбулизация смеси препятствует также распространению детонации.
При движении поршня к ВМТ во время такта работы двигателя давление в цилиндре быстро растет. Увеличивается и давление в зазоре между верхней частью боковой поверхности поршня (огневым поясом) и цилиндром. Рост давления при сгорании приводит к существенному увеличению усилия прижатия компрессионных колец к поверхности цилиндра и нижним поверхностям канавок поршня. Наибольшие усилия испытывает верхнее кольцо, поскольку давление в канавке верхнего кольца значительно выше, чем среднего. Под действием силы давления газов и силы трения кольца о цилиндр верхнее кольцо разворачивается (закручивается) в канавке. После непродолжительной работы кольцо приобретает характерный профиль поперечного сечения с несимметричной бочкообразностью наружной поверхности и небольшой вогнутостью на нижнем торце, а нижняя поверхность канавки становится конической со скругленным краем. От формы наружной поверхности кольца сильно зависят износ цилиндра и расход масла. В частности, при сжатии в цилиндре закручивание кольца может привести к его маслосъемному действию при движении поршня вверх, т. е. к вытеснению части масла со стенок цилиндра в камеру сгорания. В этом случае скребковая верхняя кромка кольца уменьшает и без того тонкую масляную пленку между кольцом и цилиндром, в результате чего возможно образование прижогов на кольце и задиров на поверхности цилиндра.
При движении поршня вверх по мере роста давления толщина масляной пленки уменьшается, а вблизи ВМТ становится очень малой. Чтобы недостаток смазки не приводил к повышенному износу, очень важное значение имеют материалы трущихся деталей, состояние их поверхностей, а также упругость колец.
Стойкую к износу пару трения «кольцо-цилиндр» образуют обычно твердые гладкие покрытия колец и, как правило, более мягкий материал цилиндра, на поверхности которого создается шероховатость в виде наклонных рисок определенной глубины. Чем глубже риски, тем больше масла в них находится, тем лучше смазка колец и цилиндра.
При подходе поршня к ВМТ на поршень действует сила давления газов. Поршень опирается на поршневой палец и чем больше сила давления поршня на палец, тем выше трение в отверстии бобышек поршня и тем труднее поршню повернуться на неподвижном пальце. На практике это выглядит как поворот поршня вместе с шатуном вблизи ВМТ, т. е. как уже упомянутая выше «перекладка», но с гораздо большими усилиями. Для уменьшения этих усилий и снижения возможного стука поршня при повышенном зазоре в цилиндре ось пальца на поршне обычно смещают на 0,05 мм влево, если смотреть на поршень спереди. Тогда, как это видно на схеме, момент сил, поворачивающих поршень вблизи ВМТ, компенсируется моментом от сил давления газов на поршень.
Силы давления газов и силы инерции, действующие на поршень, передаются через поршневой палец и шатун на шейку коленчатого вала.
Вблизи ВМТ суммарные силы от давления газов и инерции вызывают большие напряжения в шатуне и бобышках поршня. В эксплуатации представляют большую опасность случаи значительного (во много раз) увеличения давления в ВМТ. Обычно это связано с попаданием в камеру сгорания различных жидкостей, например, воды через входной патрубок воздушного фильтра, топлива, масла или охлаждающей жидкости при возникновении соответствующих неисправностей. В таких случаях происходит деформация стержня шатуна — так называемая потеря устойчивости, а также поломки шатуна и поршня, опасные серьезными повреждениями в двигателе. Далее поговорим о такте впуска двигателя.

Рабочий цикл двигателя состоит из четырех тактов: Такт впуска, такт сжатия, такт расширения, такт выпуска. 

Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ).

Принцип работы ДВС — схематично

1. Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

2. Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

3. Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200оС.

4. Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.


Впуск

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие

Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход

Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900оС.

Выпуск

Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Двигатель внутреннего сгорания — устройство и принцип работы ДВС

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это самый распространенный тип двигателя из всех, которые устанавливаются в настоящее время на автомобили. Несмотря на то, что современный двигатель внутреннего сгорания состоит из тысячи частей, принцип его работы весьма прост. В рамках данной статьи мы рассмотрим устройство и принцип работы ДВС.

Внизу страницы смотрите видео, на котором наглядно показано устройство и принцип работы бензинового ДВС.

В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндр и поршень. Именно внутри цилиндра ДВС происходит преобразование тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, в энергию механическую, способную заставить наш автомобиль двигаться. Этот процесс повторяется с частотой несколько сотен раз в минуту, что обеспечивает непрерывное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания

В подавляющем большинстве легковых автомобилей устанавливают четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, поэтому мы и берём его за основу. Чтобы лучше понять принцип устройства бензинового ДВС, предлагаем вам взглянуть на рисунок:


Устройство двигателя внутреннего сгорания

Топливно-воздушная смесь, попадая через впускной клапан в камеру сгорания (такт первый – впуск), сжимается (такт второй – сжатие) и воспламеняется от искры свечи зажигания. При сжигании топлива, под воздействием высокой температуры в цилиндре двигателя образуется избыточное давление, заставляющее поршень двигаться вниз к так называемой нижней мертвой точке (НМТ), совершая при этом такт третий – рабочий ход. Перемещаясь во время рабочего хода вниз, с помощью шатуна, поршень приводит во вращение коленчатый вал. Затем, перемещаясь от НМТ к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень выталкивает отработанные газы через выпускной клапан в выхлопную систему автомобиля – это четвертый такт (выпуск) работы двигателя внутреннего сгорания.

Такт – это процесс, происходящий в цилиндре двигателя за один ход поршня. Совокупность тактов, повторяющихся в строгой последовательности и с определенной периодичностью, обычно называют рабочим циклом, в данном случае, двигателя внутреннего сгорания.

  1. Такт первый — ВПУСК. Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, при этом возникает разряжение и полость цилиндра ДВС заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Смесь, попадая в камеру сгорания, смешивается с остатками отработавших газов. В конце впуска давление в цилиндре составляет 0,07–0,095 МПа, а температура 80-120 ºС.
  2. Такт второй – СЖАТИЕ. Поршень движется к ВМТ, оба клапана закрыты, рабочая смесь в цилиндре сжимается, а сжатие сопровождается повышением давления (1,2–1,7 МПа) и температуры (300-400 ºС).
  3. Такт третий – РАСШИРЕНИЕ. При воспламенении рабочей смеси в цилиндре ДВС выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура (до 2500 градусов по Цельсию). Под давлением поршень перемещается к НМТ. Давление равно 4–6 МПа.
  4. Такт четвертый – ВЫПУСК. Поршень стремится к ВМТ через открытый выпускной клапан, отработавшие газы выталкиваются в выпускной трубопровод, а затем в окружающую среду. Давление в конце цикла: 0,1–0,12 МПа, температура 600-900 ºС.

И так, вы смогли убедиться, что двигатель внутреннего сгорания устроен не очень сложно. Как говорится, все гениальное – просто. А для большей наглядности рекомендуем посмотреть видео, на котором также очень хорошо показан принцип работы ДВС.

Видео: как устроен двигатель внутреннего сгорания

Двигатели будущего: чувство такта — журнал За рулем

Умы изобретателей неустанно рождают альтернативные конструкции традиционных агрегатов. Чаще всего это один из главных узлов автомобиля — двигатель. Отделим реальность от утопии?

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

У OPOC единый коленвал в центре двигателя. Сделать мотор легче и компактнее, отказавшись от второго коленвала, позволила оригинальная компоновка шатунов. За открытие впускных и выпускных окон в стенках цилиндров отвечают сами поршни.

Все схемы открываются в полный размер по клику.

ВСТРЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Особенность двухтактного дизеля профессора Питера Хофбауэра, посвятившего 20 лет своей жизни работе в концерне «Фольксваген», — два поршня в одном цилиндре, движущиеся навстречу друг другу. И название это подтверждает: Opposed Piston Opposed Cylinder (OPOC) — встречные поршни, встречные цилиндры.

Похожую схему еще в середине прошлого века использовали в авиации и танкостроении, например, на немецких «Юнкерсах» или советском танке T-64. Дело в том, что в традиционном двухтактном двигателе оба окна для газообмена перекрывает один поршень, а в двигателях с встречными поршнями в зоне хода одного поршня располагается впускное окно, в зоне хода второго — выпускное. Такая конструкция позволяет раньше открывать выпускное окно и благодаря этому лучше очищать камеру сгорания от отработавших газов. И заранее закрывать, чтобы сберечь некоторое количество рабочей смеси, которое у двухтактного двигателя обычно выбрасывается в выхлопную трубу.

В чем же изюминка конструкции профессора? В центральном (между цилиндрами) расположении коленвала, обслуживающего сразу все поршни. Это решение привело к довольно замысловатой конструкции шатунов. Их по паре на каждой шейке коленвала, причем на внешние поршни приходится по паре шатунов, расположенных по обе стороны цилиндра. Это схема позволила обойтись одним коленвалом (у прежних моторов их было два, размещенных по краям двигателя) и сделать компактный, легкий агрегат. В четырехтактных двигателях циркуляцию воздуха в цилиндре обеспечивает сам поршень, в моторе OPOC — турбонаддув. Для лучшей эффективности быстро разогнать турбину помогает электромотор, который в определенных режимах становится генератором и рекуперирует энергию.

Опытный образец, сделанный для армии без оглядки на экологические нормы, при массе 134 кг развивает 325 л.с. Подготовлен и гражданский вариант — с примерно на сотню сил меньшей отдачей. Как заявляет создатель, в зависимости от исполнения мотор ОРОС на 30–50% легче прочих дизелей сравнимой мощности и в два — четыре раза компактнее. Даже по ширине (это самое внушительное габаритное измерение) ОРОС всего вдвое превосходит один из самых компактных автомобильных агрегатов в мире — двухцилиндровый фиатовский «Твинэйр».

Мотор OPOC — образец модульной конструкции: двухцилиндровые блоки можно компоновать в многоцилиндровые агрегаты, соединяя их электромагнитными муфтами. Когда полная мощность не требуется, для экономии топлива один или несколько модулей могут отключаться. В отличие от обычных двигателей с отключаемыми цилиндрами, где коленвал шевелит даже «отдыхающие» поршни, механических потерь можно избежать. Интересно, а как обстоят дела с топливной экономичностью и вредными выбросами? Разработчик предпочитает обходить этот вопрос молчанием. Понятное дело — тут позиции двухтактников традиционно слабы.

РАЗДЕЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

В двигателе Кармело Скудери классические четыре такта распределены между двумя цилиндрами: впуск и сжатие происходят в одном, а рабочий ход и выпуск — в другом.

Еще один пример ухода от традиционных догм. Кармело Скудери покусился на святое правило четырехтактных моторов: весь рабочий процесс должен происходить строго в одном цилиндре. Изобретатель поделил цикл между двумя цилиндрами: один отвечает за впуск смеси и ее сжатие, второй — за рабочий ход и выпуск. При этом традиционные четыре такта двигатель, именуемый мотором с разделенным циклом (SCC — Split Cycle Combustion), проходит всего за один оборот коленвала, то есть в два раза быстрее.

Вот как этот мотор работает. В первом цилиндре поршень сжимает воздух и подает его в соединительный канал. Клапан открывается, форсунка впрыскивает топливо, и смесь под давлением врывается во второй цилиндр. Сгорание в нем начинается при движении поршня вниз, в отличие от двигателя Отто, где смесь поджигают чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, сгорающая смесь не препятствует в начальной стадии горения движущему навстречу поршню, а, наоборот, подталкивает его. Создатель мотора обещает удельную мощность в 135 л.с. с литра рабочего объема. Причем при значительном сокращении вредных выбросов благодаря более эффективному сгоранию смеси — например, с уменьшением выхода NOx на 80% в сравнении с этим же показателем для традиционного ДВС. Заодно утверждают, что SCC на 25% экономичнее равных по мощности атмосферных моторов. Однако лишний цилиндр — это дополнительная масса, увеличение габаритов, возрастающие потери на трение. Что-то не верится… Особенно если взять в пример новое поколение наддувных двигателей, сделанных под девизом даунсайзинга.

Кстати, для этого двигателя придумана оригинальная схема рекуперации и наддува «в одном флаконе» под названием Air-Hybrid. Во время торможения двигателем цилиндр рабочего хода отключается (клапаны закрыты), а цилиндр сжатия наполняет специальный резервуар сжатым воздухом. При разгоне происходит обратное: не работает цилиндр сжатия, а в рабочий нагнетается запасенный воздух — своего рода наддув. Собственно, при такой схеме не исключается и полный пневморежим, когда воздух будет толкать поршни в одиночку.

МОЩНОСТЬ ИЗ ВОЗДУХА

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Лино Гуззелло использовал для улучшения характеристик двигателя рекуперацию воздуха. Он аккумулируется в дополнительном резервуаре, связанном с двигателем.

Профессор Лино Гуззелла также использовал идею накопления сжатого воздуха в отдельном резервуаре: один из клапанов открывает путь от баллона к камере сгорания. В остальном это обычный двигатель с турбонаддувом. Опытный образец построили на базе 0,75-литрового двигателя, предложив его как замену… 2-литровому атмосферному мотору.

Разработчик для оценки эффективности своего творения предпочитает сравнивать его с гибридными силовыми агрегатами. Причем при схожей экономии топлива (около 33%) конструкция Гуззеллы удорожает мотор всего лишь на 20% — сложная бензоэлектрическая установка обходится почти в десять раз дороже. Однако в тестовом образце топливо экономится не столько за счет наддува из баллона, сколько благодаря малому рабочему объему самого двигателя. Но перспективы у сжатого воздуха в работе обычного ДВС все же есть: его можно использовать для пуска мотора в режиме «старт-стоп» или для движения автомобиля на малых скоростях.

КРУТИТСЯ, ВЕРТИТСЯ ШАР…

Среди необычных ДВС мотор Герберта Хюттлина выделяется наиболее примечательной конструкцией: традиционные поршни и камеры сгорания здесь размещены внутри шара. Поршни движутся в нескольких направлениях. Во-первых, навстречу друг другу, образуя между собой камеры сгорания. Кроме того, они соединены попарно в блоки, посаженные на единую ось и вращающиеся по хитрой траектории, заданной кольцевой фигурной шайбой. Корпус поршневых блоков объединен с шестерней, передающей крутящий момент на выходной вал.

Из-за жесткой связи между блоками при наполнении смесью одной камеры сгорания одновременно происходит выпуск отработавших газов в другой. Таким образом, за поворот поршневых блоков на 180 градусов происходит 4-тактный цикл, за полный оборот — два рабочих цикла.

Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.

Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.

Устройство шарового двигателя со встроенным электромотором: 1 — приводная шестерня; 2 — статор электромотора; 3 — постоянные магниты; 4 — ротор электро- мотора; 5 — камера сгорания 1; 6 — шаровые направляющие поршней; 7 — коль- цевая направляющая для движения поршней; 8 — подшипник ротора; 9 — камера сгорания 2; 10 — свеча зажигания; 11 — отвод выхлопных газов; 12 — забор воздуха; 13 — выходной вал.

Первый показ шарового двигателя на Женевском автосалоне привлек всеобщее внимание. Концепция, безусловно, интересная — за работой 3D-модели можно наблюдать часами, пытаясь разобраться, как работает та или иная система. Однако за красивой идеей должно последовать воплощение в металле. А разработчик пока ни слова не говорит о хотя бы приблизительных значениях основных показателей агрегата — мощности, экономичности, экологичности. И, главное, о технологичности и надежности.

МОДНАЯ ТЕМА

Роторно-лопастной двигатель изобрели чуть меньше века назад. И, наверное, еще долго не вспоминали бы о нем, не появись амбициозный проект российского народного автомобиля. Под капотом «ё-мобиля» пусть и не сразу, но должен появиться именно роторно-лопастной двигатель, да еще в паре с электромотором.

Вкратце о его устройстве. На оси установлены два ротора с парой лопастей на каждом, образующих камеры сгорания переменной величины. Роторы вращаются в одном направлении, но с разными скоростями — один догоняет другой, смесь между лопастями сжимается, проскакивает искра. Второй начинает движение по окружности, чтобы на следующем круге «подтолкнуть» соседа. Посмотрите на рисунок: в правой нижней четверти происходит впуск, в правой верхней — сжатие, затем против часовой стрелки — рабочий ход и выпуск. Воспламенение смеси осуществляется в верхней точке окружности. Таким образом, за один оборот ротор происходит четыре рабочих такта.

Схемы роторно-лопастного двигателя.

Схемы роторно-лопастного двигателя.

Схемы роторно-лопастного двигателя.

Очевидные преимущества конструкции — компактность, легкость и хороший КПД. Однако есть и проблемы. Из них главная — точная синхронизация работы двух роторов. Задача эта непростая, а решение должно быть недорогим, иначе «ё-мобиль» никогда не станет народным.

Различные части 2-тактного двигателя?

Двухтактный двигатель — это тип небольшого двигателя внутреннего сгорания, в котором для завершения одного рабочего цикла используются два разных хода поршня. Во время этого цикла коленчатый вал поворачивается один раз, а поршень один раз поднимается и опускается, чтобы запустить свечу зажигания.

Перечень деталей 2-тактного двигателя

В состав 2-тактного бензинового двигателя входят:

  • Форсунка
  • Цилиндр
  • Головка цилиндра
  • Свеча зажигания
  • Кривошип
  • Коленчатый вал
  • Картер двигателя
  • Шатун
  • Порты впускные, передаточные и выпускные
  • Поршень
  • Кольца поршневые

Циклы 2-тактного двигателя

Если говорить о деталях и функциях двухтактного двигателя, то существует два цикла.

1. Первый ход (всасывание и сжатие)

Во время этого цикла поршень перемещается от нижнего центра к верхнему центру, и все три порта — впускное, передаточное и выпускное — закрываются. Заряд над поршнем сжимается, и свеча зажигания воспламеняет заряд и создает рабочий ход. Эта мощность передается с помощью шатуна на коленчатый вал.

Также в картере создается частичный вакуум, который открывает впускное отверстие и позволяет топливно-воздушной смеси попасть внутрь.

2. Второй ход (рабочий ход и ход выхлопа)

Во время второго цикла поршень движется вниз от верхнего центра, и входное отверстие закрывается. При движении поршня вниз происходит выталкивание топливовоздушной смеси, и заряд из картера выходит через передаточное отверстие.

Поскольку выпускной канал открыт, большая часть выхлопных газов выходит из цилиндра. Оставшийся выхлопной газ выталкивается через выхлопное отверстие под давлением нисходящей топливно-воздушной смеси.Затем с помощью свежего заряда выхлопные газы выталкиваются наружу.

Части двухтактного бензинового двигателя работают таким же образом, а части двухтактного дизельного двигателя работают аналогично, за исключением того, что у него топливная форсунка вместо свечи зажигания.

Свяжитесь с Prime Source Parts and Equipment сегодня

Если вам нужны детали для двухтактного морского дизельного двигателя или двухтактного бензинового двигателя, компания Prime Source Parts and Equipment может вам помочь. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах по обслуживанию малых двигателей.

В чем разница между 4-тактным и 2-тактным двигателем?

Что такое ход двигателя?

Большинство новых автомобилей, грузовиков и внедорожников имеют очень экономичные двигатели. Для того, чтобы любой двигатель работал правильно, он должен завершить процесс сгорания, который включает четыре отдельных хода шатуна и поршня внутри камеры сгорания в четырехтактном двигателе или два для двухтактного двигателя. Основное различие между двухтактным двигателем и четырехтактным двигателем — это выбор времени запуска.То, как часто они стреляют, говорит вам, как они преобразовывают энергию и как быстро это происходит.

Чтобы понять разницу между двумя двигателями, вы должны знать, что такое ход. Для сжигания топлива требуется четыре процесса, каждый из которых состоит из одного хода. Ниже перечислены четыре отдельных хода, которые участвуют в четырехтактном процессе.

  • Первый ход такт впуска . Процесс работы двигателя начинается с такта впуска, когда поршень тянется вниз.Это позволяет смеси топлива и воздуха попадать в камеру сгорания через впускной клапан. Во время процесса запуска мощность для завершения такта впуска подается стартером, который является электродвигателем, прикрепленным к маховику, который вращает коленчатый вал и перемещает каждый отдельный цилиндр.

  • Второй ход — сжатие . А они говорят, что то, что падает, должно подниматься. Это то, что происходит во время такта сжатия, когда поршень движется обратно вверх по цилиндру.Во время этого хода впускной клапан закрывается, что сжимает накопленные топливные и воздушные газы, когда поршень движется к верху камеры сгорания.

  • Третий ход — сгорание . Здесь создается сила. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, сжатые газы воспламеняются свечой зажигания. Это вызывает небольшой взрыв внутри камеры сгорания, который заставляет поршень опускаться вниз.

  • Такт четвертый — выхлоп .Это завершает четырехтактный процесс сгорания, так как поршень толкается вверх шатуном, а выпускной клапан открывается и выпускает сгоревшие выхлопные газы из камеры сгорания.

Ход считается одним оборотом — поэтому, когда вы слышите термин «Число оборотов в минуту», это означает, что это один полный цикл двигателя — или четыре отдельных хода на оборот. Итак, когда двигатель работает на холостом ходу со скоростью 1000 об / мин, это означает, что ваш двигатель выполняет четырехтактный процесс 1000 раз в минуту, или примерно 16 раз в секунду.

Различия между двухтактными и четырехтактными двигателями

Первое отличие состоит в том, что свечи зажигания срабатывают один раз на каждый оборот в двухтактном двигателе и срабатывают один раз на каждый второй оборот в четырехтактном двигателе. Революция — это один набор из четырех ударов. Четырехтактные двигатели позволяют каждому такту происходить независимо. Двухтактный двигатель требует, чтобы четыре процесса происходили при движении вниз и вверх, что и дало название двухтактному двигателю.

Еще одно отличие состоит в том, что двухтактные двигатели не нуждаются в клапанах, потому что впуск и выпуск являются частью сжатия и сгорания поршня.Вместо этого в камере сгорания есть выхлопное отверстие.

Двухтактные двигатели не имеют отдельной камеры для масла, поэтому его необходимо смешивать с топливом в надлежащих количествах. Конкретное соотношение зависит от автомобиля и указано в руководстве по эксплуатации. Два наиболее распространенных отношения — это 50: 1 и 32: 1, причем 50 и 32 относятся к количеству бензина на одну часть масла. Четырехтактный двигатель имеет отдельный отсек для масла и не требует перемешивания. Это один из самых простых способов определить разницу между двумя типами двигателей.

Другой метод их идентификации — по звуку. Двухтактные двигатели часто громкие с высоким гудением, в то время как четырехтактный двигатель издает больше мягкого гудения. Двухтактные двигатели часто используются в газонокосилках и высокопроизводительных внедорожниках (например, мотоциклах и снегоходах), а четырехтактные двигатели — это то, что вы найдете в дорожных транспортных средствах и высокоэффективных двигателях большого объема.

Двухтактный двигатель

— обзор

Первое летящее в океане дизельное судно, 370-футовое судно Selandia, было доставлено Восточно-Азиатской компании в 1912 году верфью Burmeister & Wain (B&W), Копенгаген, Дания.За 20 лет, прошедших с момента испытания первого серийного дизельного двигателя в результате сотрудничества Рудольфа Дизеля и Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (MAN), двигатель нового типа стал предметом интенсивных разработок и спекуляций. Он обещал промышленности революционно новый источник энергии и тем самым угрожал мировым производителям угля. Так что плавание Селандии было одной из главных новостей того времени. Уинстон Черчилль, первый лорд британского Адмиралтейства, посетил судно и назвал его достижением мирового масштаба.

Selandia оснащалась двухцилиндровыми восьмицилиндровыми четырехтактными дизелями B&W, каждый из которых развивал 1250 л.с. В течение года такие конкуренты, как MAN, Sulzer, Vickers и Krupp, работали над разработкой двухтактных двигателей мощностью около 2 000 л.с. на цилиндр, начав соревнование по мощности, которое с тех пор не прекращалось. Наблюдая за этими ранними попытками, Рудольф Дизель прокомментировал: «Если, что кажется вероятным, эти испытания дадут удовлетворительные результаты, наступила эра очень больших дизельных двигателей».

Главный двигатель для крупнейших торговых судов — танкеров, балкеров и контейнеровозов — это большой тихоходный двухтактный дизельный двигатель.Он стал рыночной силой в конце 1920-х годов, когда растущие требования к размерам судов и мощности стали выходить за рамки возможностей четырехтактных двигателей. Благодаря тому, что фазы впуска и выпуска занимают долю хода, а не полный ход каждая, двухтактный двигатель имеет несколько преимуществ. Он удвоил выходную мощность на единицу размера по сравнению с четырехтактным двигателем и сделал более высокую выходную мощность доступной за счет больших размеров поршней и более длинных ходов. Кроме того, двухтактный двигатель с низкой скоростью позволял прямое соединение с гребным винтом.Со временем производители двухтактных двигателей также будут заявлять — как и сегодня — о более высокой эффективности и большей общей надежности этих двигателей.

50-летняя битва двухтактных дизелей с паром за господство на море была решена на фоне стремительного роста цен на топливо 1970-х годов. Например, в 1975 году из 614 двигателей, поставленных для крупнейших торговых судов, 78 процентов (482) составляли тихоходные дизели, а остальные 123 — паровые турбины. В 2000 году из 1059 главных двигателей, поставленных судам дедвейтом более 2000 тонн, 60 процентов были тихоходными двухтактными.Большая часть оставшейся части была четырехтактной средней скоростью.

Четырехтактные судовые дизели используются повсюду, от гоночных катеров и моторных яхт до круизных судов, {грузовых и пассажирских} судов и танкеров-челноков (и на большом количестве стационарных электростанций). Их более высокая скорость требует некоторого промежуточного звена между двигателем и гребным винтом (редуктор или дизель-электрический привод), установка, обеспечивающая преимущества более тихой работы, более низкой вибрации и очень гибкой компоновки и расположения машинного отделения.Конкуренция в этой сфере бизнеса делится между большим количеством производителей, во главе с Wärtsilä (51% рынка в 2000 году) и MAN B&W Diesel.

В своем соревновании за более высокую производительность [и экономию топлива] разработчики дизелей сосредоточили большую часть своих усилий на увеличении мощности при одновременном контроле веса двигателя. Чтобы оценить их успех, рассмотрите только увеличение мощности между двумя 12-цилиндровыми двухтактными двигателями диаметром 420 мм, разделенными промежутком в 30 лет. В 1968 году B&W 1242-VTBF-90 выдавал общую мощность 6600 л.с. при ходу 900 мм и скорости 220 об / мин.В 2001 году двигатель MAN B&W 12S42-MC выдал 17 640 л.с. при ходу 1764 мм и частоте вращения 136 об / мин — увеличение мощности примерно в 2,5 раза при почти том же двигателе. Такое увеличение мощности было реализовано по всему спектру дизельных двигателей. Мощность двигателя Top подскочила за это время с 40 000 до 100 000 л.с. Средняя скорость поршня увеличилась с примерно 6,6 м / с до примерно 8,5 м / с.

Огромное увеличение внутренних сил и давлений, сопровождавшее это увеличение мощности, было устранено не за счет удвоения физических размеров двигателя, а за счет использования современных материалов, ковки и конструкционных технологий.Также был достигнут значительный выигрыш в тепловом КПД, показателе способности двигателя выполнять механическую работу за счет энергетического потенциала топлива. Эффективность выросла примерно с 40 процентов в 1975 году до 50 процентов сегодня, а гибридные системы — до 55 процентов. В упорядоченных высокотехнологичных мастерских современных дизельных конструкторов массивные компоненты даже самых больших двигателей — например, головки поршней диаметром почти метр и топливные форсунки длиной 600 мм — обрабатываются вручную с точностью часового механизма, чтобы уговорить каждую деталь мощности от процесса сгорания.Новые методы обработки топлива, компьютеризированные системы впрыска и управления цилиндрами, а также новые технологии обработки выхлопных газов оптимизируют мощность, снижая при этом содержание вредных веществ в выбросах двигателя. И теперь последний бастион паровых двигателей, танкер для перевозки СПГ, подвергается атаке компактных дизелей по привлекательной цене, которые сжигают смесь нефти и природного газа.

— Джо Евангелиста, в обзоре Surveyor Американского бюро судоходства (весна 2002 г.), стр. 14–20

Caterpillar исследует цикл 6-тактного двигателя как решение с низким уровнем выбросов

Инженеры Caterpillar изучали новый цикл 6-тактного двигателя с воспламенением от сжатия в поисках системы с низким уровнем выбросов, сохраняющей топливную эффективность.В документе, представленном на Всемирном конгрессе SAE 2014, они сообщили о своих исследованиях 6-тактного цикла для почти стехиометрической и бережливой работы.

Основное различие между обычным 4-тактным циклом и 6-тактным циклом Caterpillar заключается в добавлении второго такта сжатия и сгорания сразу после события первичного сгорания. Четвертый такт исключает обычное событие выпуска, чтобы повторно сжать газообразные продукты сгорания. Команда отметила, что этот подход отличается от традиционного 6-тактного подхода, при котором вода впрыскивается в цилиндр после повторного сжатия для извлечения дополнительной работы расширения из горячих продуктов сгорания.

Цель второго события сгорания состоит в том, чтобы использовать избыток кислорода в цилиндре, обеспечивая продолжительный период времени в высокотемпературной среде, чтобы способствовать окислению частиц сажи, образовавшихся во время первого сгорания.

Первое, что следует принять во внимание при рассмотрении 6-тактного цикла, — это количество добавленных степеней свободы, которые вводятся включением второго события сгорания.Прежде всего, количество топлива, которое впрыскивается во время каждого из событий сгорания, может значительно повлиять на характеристики сгорания.

… Следует отметить, что эти события внедрения не исключают друг друга. Поскольку большая часть (или все) продуктов сгорания от первого сгорания остается в цилиндре, разделение топлива может влиять на температуру, давление и концентрацию кислорода в начале второго такта сгорания.Как правило, большее разделение топлива потребляет больше кислорода и приводит к более высокой температуре газа в объеме и, как следствие, более высокому давлению во втором такте. Обратное также обычно верно; сжигание меньшего количества топлива во время первого такта сгорания приведет к снижению температуры и давления во время второго такта.

… Добавление второго события сгорания также удваивает гибкость других стандартных параметров сгорания, таких как время впрыска и количество впрысков.Даже давление впрыска можно было изменять независимо, хотя и с большим трудом.

—Williams et al.

4-тактный цикл состоит из одного рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала; 6-тактный цикл состоит из двух тактов мощности на каждые три оборота коленчатого вала — то есть, по-видимому, более высокая удельная мощность. Тем не менее, из-за ряда факторов, как указали специалисты Caterpillar, 6-тактный двигатель должен обеспечивать удельную мощность, которая примерно такая же, но вряд ли существенно лучше, чем у 4-тактного двигателя.

Исследователи использовали одноцилиндровый двигатель, адаптированный от 15-литрового дизельного двигателя Caterpillar C-15. Они внесли несколько модификаций для переключения между 4-тактным и 6-тактным циклами, наиболее значительными из которых было срабатывание впускных и выпускных клапанов. В ходе испытаний их команда использовала полностью гибкую систему привода клапана Lotus Active Valve Train (AVT).

AVT использует гидравлическое давление, создаваемое отдельным насосом и источником энергии для приведения в действие клапанов двигателя, тем самым отделяя срабатывание клапана от вращения двигателя и обеспечивая гибкость в распределении фаз газораспределения и возможность переключения с 4-тактного на 6-тактный без изменения оборудования.

Другим важным изменением была адаптация модуля управления двигателем (ECM) для распознавания цикла с тремя оборотами коленчатого вала, а не с двумя, а также использование события частичного выхлопа, известного как межцикловая продувка (ICB), используемого для снижения температуры и давления перед начало второго такта сжатия, чтобы 6-тактный двигатель не достиг проектных пределов при более низком коэффициенте нагрузки, чем эквивалентный 4-тактный.

Среди основных результатов исследования были:

  • Стехиометрический 6-тактный режим работы при низкой нагрузке показал потенциал для работы с низким содержанием сажи.Однако при более высоких нагрузках с ICB основные ограничения по температуре и давлению двигателя представляли непреодолимые проблемы для процесса газообмена, что серьезно ограничивало общую эффективность стехиометрической 6-тактной работы.

  • 10-кратное уменьшение количества сажи на выходе из двигателя наблюдалось при использовании небольшого количества топлива на втором такте сгорания, хотя и в ущерб эффективности. За пределами разделения топлива 70% образование сажи на втором такте сгорания превышало любые преимущества окисления.

  • Согласно моделированию, существует потенциал для повышения эффективности за счет управления фазированием тепловыделения и скоростью горения второго сгорания. На двигателе этого не было из-за ограничений камеры сгорания.

  • 6-тактный двигатель продемонстрировал более низкую необратимость сгорания, меньшую энергию выхлопа и потери потока в отверстии, но более высокие потери на передачу тепла и трение. В результате 6-тактный цикл демонстрирует немного более высокую эффективность при торможении и 2 nd при прочих равных.

Ресурсы

  • 10.4271 / 2014-01-1246 Цитата: Williams, D., Koci, C., and Fiveland, S. (2014) «Исследования 6-тактного цикла воспламенения от сжатия», SAE Int. J. Engines 7 (2) doi: 10.4271 / 2014-01-1246

Механическая работа двигателя — рабочий ход

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания повернуть пропеллеры чтобы генерировать толкать.Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель. На этой странице мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания с использованием Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера.

Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы изучить основы работа двигателя. Этот тип двигатель внутреннего сгорания называется четырехтактный двигатель, потому что есть четыре движения (штрихи) поршня перед повторением всей последовательности запуска двигателя.На рисунке мы раскрасили система впуска топлива / воздуха красный, электрическая система зеленый, а 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, вот рисунок, показывающий названия частей:

Механическое управление

В конце процесс горения камера сгорания заполнена выхлопными газами под высоким давлением и температура.Из наших соображений цикл двигателя, обозначим это условие как 4 этап цикла Отто. Впускной и выпускной клапаны закрыты, а электрический контактный переключатель открыт. Когда оба клапана закрыты, комбинация цилиндра и камеры сгорания образуют полностью закрытый сосуд, содержащий выхлопные газы. Поршень сдвигается влево из-за высокого давления на лицевую сторону поршень. При движении поршня влево объем увеличивается по мере расширения выхлопных газов. Когда поршень полностью переместился влево, обозначим условия как Этап 5 цикла.В начале этапа 5 остаточное тепло выхлопной смеси составляет переведен к водная рубашка.

Термодинамика

Во время рабочего хода нет высокая температура передается в выхлопные газы. Поскольку объем увеличивается из-за движения поршня, давление в газе снижается. На рисунке смесь окрашена в красный цвет на этапе 4 и желтый цвет на стадии 5 означает умеренное снижение давления. В отличие от такта сжатия, горячий газ воздействует на поршень во время рабочего такта.(гамма — 1)

где p — давление, T — температура, V — объем смеси, а гамма — отношение удельная теплоемкость смеси. Цифры обозначают две стадии цикла. Поскольку V4 меньше V5, а гамма больше 1 (1,4 для чистого воздуха), p5 меньше p4, а T5 меньше T4. Давление и температура выхлопа уменьшаются во время рабочего такта, и окончательное значение (p5 и T5) зависит только от степени геометрического расширения (V4 / V5) к некоторой мощности, умноженной на исходное значение (p4 и T4).



Действия:

Экскурсии с гидом

Навигация ..


Руководство для начинающих Домашняя страница

Двигатель будущего

В ИЗДЕЛИЯХ Второй мировой войны здания в сельской местности к западу от Бирмингем, Великобритания, Бернард Хупер проработка проблем разработки нового дизельного двигателя для малолитражных автомобилей для 21 века. Он пытается разработать двухтактный двигатель с ступенчатым конструкция поршня, обеспечивающая низкую выбросы выхлопных газов и низкий расход топлива, но высокая долговечность без снижение производительности для нового поколение сверхмалых, легких автомобилей.

Хупер считает, что современный небольшой, высокооборотный, 4-тактный дизель двигатели, установленные на автомобили, тоже докажут тяжелый и большой для нового поколения легковые автомобили. Эти двигатели тяжелее, чем их бензиновые аналоги, потому что их блок и головка блока цилиндров должны выдерживать степени сжатия камеры почти вдвое больше, чем у бензинового двигателя.

Добавьте клапаны, распредвалы и компоненты привода распределительного вала, необходимые на любой четырехтактный двигатель, и он требуется гений, чтобы вместить все это в капот сверхмалых автомобилей будущего- Кроме того, дизельные двигатели сталкиваются с трудность встретить более плотный выхлоп стандарты выбросов запланированы на потом это десятилетие, которое неизбежно требуют использования выхлопного катализатора.Хупер утверждает, что все эти проблемы могут быть преодолены 2-тактный двигатель с ступенчатым поршневую конструкцию, которую он пытается развивать.

Ступенчатый поршень простое изготовление, которое включает небольшое количество отдельные компоненты. Она имеет 2 диаметра, меньший из которых нормальный поршень, который используется в обычный 2-х тактный двигатель. Сечение большего диаметра при нижняя часть поршня действует как поршень сжатия. (см. диаграмму)

Всасываемый заряд всасывается в кольцевое пространство, контролируемое язычком клапаны, которые закрываются и открываются автоматически.Прием есть. заряжено через переходные порты в камеру сгорания камера всасывания другого цилиндра в выхлопных газах в процессе. Этот продолжается до тех пор, пока выхлопные отверстия не будут закрывается поднимающимся поршнем, и начинается сжатие.

Технология Hooper может оказаться Интересен автопроизводителям по нескольким причинам. Один из них заключается в том, что это двухтактный двигатель — здесь не требуется клапанный механизм, его вес, размер и др. связанные штрафы. Во-вторых, Хупера двигатель обеспечивает вдвое большее количество тактов зажигания, чем 4-тактный двигатель, что обеспечивает более плавную и более мощную работу.

И, наконец, дополнительный компонент Hopper — ступенчатая конструкция поршня — может решить давнюю проблему с традиционным двухтактным двигателем. двигателями, то есть недопустимо высокими выбросами оксидов азота. Говорит Хупер, «Ахиллесова пята 2″ Ход двигателя заключается в том, что все топливо проходит через картер. Поскольку вы carmcm отделить смазку от горения ции, поэтому масло попадает в выхлоп Ступенчатый поршневой двигатель разделяет смазка от сгорания — таким образом уменьшаются проблемы с выбросами.»

Хупер, бывший главный конструктор с британской компанией Villiers Engineering. не единственная альтернатива исследования технологии сгорания и двигатель концепции. Но что отличает Хупера от других, так это то, что он среди тех немногих, кто пытается разрабатывать двигатели с подлинным сравнительным преимущество перед бензиновыми и дизельными агрегатами. Сама идея не нова. Фактически, он появился в годы Первой мировой войны, но, как и многие другие альтернативные концепции двигателей, все эти десятилетия оставался неразработанным.

Мы голос для вас; вы были для нас поддержкой. Вместе мы создаем независимую, заслуживающую доверия и бесстрашную журналистику. Вы можете еще больше помочь нам, сделав пожертвование. Это будет иметь большое значение для нашей способности знакомить вас с новостями, перспективами и анализом с места, чтобы мы могли вместе внести изменения.

Как работают двухтактные и четырехтактные двигатели

Мотоциклетные гонки эволюционировали от долгой истории двухтактных двигателей и пошли вверх по крутой кривой развития до современных четырехтактных гоночных мотоциклов, которые мы знаем сегодня.Прочтите о различиях между двухтактными и четырехтактными двигателями и об их участии в истории гонок AMA.

Мотоциклетные двигатели делятся на два типа: двухтактные и четырехтактные. Эти два типа двигателей внутреннего сгорания доминируют в мотоциклетной промышленности, и, хотя оба они работают на газе, они имеют много различий. У обоих разные циклы, звуки, эффективность и разные кривые развития. Производители мотоциклов были вынуждены разрабатывать четырехтактные двигатели из-за норм выбросов в начале 2000-х годов.Расширение четырехтактного двигателя происходило быстро и быстро становилось более мощным, обеспечивая кривую крутящего момента, которая повсюду изменила трассы мотокросса. Внезапно гонщикам не пришлось преодолевать повороты, чтобы подготовиться к следующему участку, и стало легче преодолевать двойной прыжок с внутренней линии.

AMA Racing перешла от эпохи 2-тактных двигателей (слева) к эпохе 4-тактных двигателей (справа). Однако оба стиля платформы двигателя остаются популярными на потребительском рынке сегодня.

Двухтактный двигатель назван так из-за количества оборотов, которые должен сделать поршень, чтобы завершить цикл. Одним из основных компонентов двухтактного двигателя является картер, который действует как камера сжатия. Двумя другими основными компонентами являются впускной и выпускной каналы, правильная работа которых зависит от давления в картере. В отличие от четырехтактного двигателя головка блока цилиндров в основном герметична, за исключением отверстия для свечи зажигания. На первом такте поршень проходит через впускной канал, который втягивает топливо и воздух в картер.Искра исходит от магнето в тот момент, когда поршень сжал топливо и воздух в верхней мертвой точке.

Премикс втягивается в картер, когда поршень перемещается, чтобы сжечь имеющееся в цилиндре топливо.

Двухтактные двигатели без потерь движения. По сути, они выталкивают сгоревший выхлоп и вытягивают новое топливо и воздух одним движением. Как только топливо и воздух воспламеняются, и поршень направляется вниз через передаточное отверстие, давление в картере нагнетает новое топливо и воздух в цилиндр, в то же время вытесняя сгоревшее топливо из выпускного отверстия.Вот почему двухтактные двигатели не так эффективны, как четырехтактные, потому что иногда несгоревшее топливо вытесняется из выпускного отверстия. Новое свежее топливо и давление воздуха вытесняют выхлоп из цилиндра, но нет специального набора клапанов, чтобы отделить сгоревшее топливо от нового топлива, как в четырехтактном двигателе. Во время этого процесса топливно-масляная смесь (предварительная смесь) и воздух втягиваются вокруг коленчатого вала, что обеспечивает смазку.

Выхлопной газ выходит через выхлопное отверстие (-а), когда новое топливо перемещается из картера в цилиндр через передаточные отверстия, проходящие через цилиндр.

2-тактный вентилятор? Обратите внимание на поршни 2-Stroke Racer Elite.

В четырехтактных двигателях используются впускные и выпускные клапаны, и они намного эффективнее сжигают топливо. Распределительный вал проворачивается через цепь ГРМ, отрабатывая вращение коленчатого вала. Это открывает впускные клапаны, позволяя втягивать топливо и воздух в цилиндр. Во время такта впуска поршень всасывает топливо и воздух через открытые впускные клапаны. Следующий ход — такт сжатия.Поршень заставляет топливо и воздух сжиматься в верхней мертвой точке, где свеча зажигания воспламеняет топливо и воздух. Взрыв толкает поршень вниз, что и составляет рабочий ход. Когда поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, он вытесняет сгоревший газ через выпускной клапан. Это последний ход четырехтактного двигателя.

Ход 1: впуск, ход 2: сжатие Ход 3: мощность, ход 4: выпуск

При выталкивании сгоревшего топлива из выпускного отверстия искра снова загорается, когда поршень находится в верхней мертвой точке, гарантируя, что несгоревшее топливо не будет выходить из этого двигателя.Хотя зажигание уже сгоревшего топлива может показаться несущественным для производительности, Калифорнийский совет по воздушным ресурсам использовал этот последний ход, чтобы определить, что двухтактные двигатели являются более вредными, чем четырехтактные. Несгоревшее топливо выбрасывается в воздух — вот почему CARB запретил двухтактные двигатели, кроме как для соревновательных целей.

4-х тактный вентилятор? Обратите внимание на поршни 4-Stroke Racer Elite.

Техническое обслуживание

Двухтактный мотор восстановить намного проще.Восстановление двухтактного двигателя включает удаление и замену меньшего количества движущихся частей, чем четырехтактный двигатель. Коленчатый вал, поршневой комплект, подшипники и уплотнения могут снова иметь двухтактный двигатель, работающий как новый. Двухтактный двигатель требует меньшего количества замен трансмиссионного масла, но требует смешивания масла с топливом.

С другой стороны, четырехтактный двигатель имеет много движущихся частей и требует сложной перестройки, включая коленчатый вал, поршень, кольца, клапаны, пружины клапана, распределительный вал и цепь кулачка. Поскольку для смазывания коленчатого вала используется моторное масло (для 2-тактного двигателя используется масло, смешанное с топливом), его необходимо менять довольно часто.

Четырехтактная головка блока цилиндров намного сложнее двухтактной и состоит из клапанного механизма с распределительными валами, приводной цепью, клапанами и пружинами клапанов.

Восстановление любого типа двигателя может включать в себя заказ номера детали после номера детали, стараясь убедиться, что у вас есть все маленькие уплотнения и прокладки, необходимые для их сборки. Альтернативой этому является обращение к вторичному рынку, например, с комплектом для восстановления двигателя от Wiseco. Комплекты для восстановления двигателя можно приобрести со всеми необходимыми деталями в одной коробке, как для двухтактного, так и для четырехтактного двигателя.В комплект входят коленчатый вал, комплект кованых поршней, все необходимые прокладки и уплотнения, а также счетчик моточасов. Как упоминалось ранее, восстановление четырехтактного двигателя включает работу с большим количеством движущихся частей, поэтому комплект для восстановления для них также поставляется с кулачковой цепью. Комплекты для восстановления четырехтактных двигателей всегда будут стоить дороже, но отдельные решения, такие как это от Wiseco, позволяют сэкономить средства и уменьшить головную боль, связанную с полным восстановлением двигателя.

Комплекты для восстановления двигателя Wiseco включают все необходимое для восстановления нижней и верхней части, как для двухтактных, так и для четырехтактных двигателей.

Найдите здесь продукты Wiseco для своего велосипеда.

Ответ на вопрос, почему большинство гонщиков перешли на четырехтактные двигатели, — это производительность! Когда в конце 90-х AMA начала омологацию четырехтактных мотоциклов для соревнований, казалось непостижимым, что четырехтактный двигатель может конкурировать с более легким и более мощным двухтактным. Пытаясь успокоить как CARB, так и производителей, AMA предоставила четырехтактным двигателям объемом 250 куб. См право участвовать в гонках против двухтактных мотоциклов объемом 125 куб. См.Я полагаю, что первоначальное ограничение рабочего объема для четырехтактных двигателей по сравнению с двухтактными двигателями объемом 250 куб. См было 675 куб. См, но с тех пор оно было уменьшено. Оглядываясь назад, мы все поняли, что AMA не достигла своей цели.

Вместо создания конкурентной среды как для двухтактных, так и для четырехтактных двигателей, эта ошибка по существу вынудила любого, кто надеялся стать конкурентоспособным, ездить на четырехтактном мотоцикле, что положило конец разработке двухтактных двигателей. Честно говоря, чиновникам, которые приняли это решение, если вы посмотрите на передачу электроэнергии на бумаге, это имеет смысл.Двухтактный мотоцикл имеет в два раза больше ходов мощности, чем четырехтактный двигатель, поэтому здравый смысл подсказывает, что вы можете вдвое увеличить размер двигателя и получить ту же мощность. Хотя это могло быть справедливо для пиковой мощности, они не учитывались в крутящем моменте. На самом деле, преимущество в 50-100 куб. См могло бы сохранить конкурентоспособность двухтактных двигателей намного дольше.

Дуг Генри на своем победившем четырехтактном YZ400F, 1997 год. Фото: Motocross Action

Еще одним компонентом, который чиновники AMA не учли, были все движущиеся части четырехтактного двигателя.Больше движущихся частей означает больше частей, которые можно улучшить, и, в отличие от двухтактных двигателей, они не подвергались тщательному анализу годами соревнований. Конкуренция — это то место, где компании развивают свои инновации. Именно здесь стал известен слоган «выиграть в воскресенье — продать в понедельник». Потребители очень быстро осознали, что бренды, выигравшие гонки, обладают лучшими технологиями, которые они могут передать потребителям. С учетом сказанного, современные четырехтактные двигатели намного более продвинуты, чем Yamaha YZ400F, на которой Дуг Генри выиграл суперкросс в Лас-Вегасе в 1997 году.Могу заверить вас, что официальные лица, написавшие оригинальные правила, позволяющие участвовать в соревнованиях четырехтактным мотоциклам, были не в восторге от победы Yamaha в их первой профессиональной попытке с Дугом на четырехтактном мотоцикле объемом 400 куб.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.