Как работает четырехтактный двигатель: Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель принцип работы.

Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель принцип работы.

Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель принцип работы.

Подробности

В наше время на автомобилях используются четырехтактные многоцилиндровые двигатели. Для того, чтобы вы могли самостоятельно ремонтировать двигатель и определять характер неисправности, вначале необходимо узнать его устройство и принцип работы. Для того чтобы представить как же он все таки работает, рассмотрим принцип работы одноцилиндрового четырехтактного бензинового двигателя. Отличие у них только в количестве цилиндров.

Рис 1 – Одноцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель в разрезе.

1 – глушитель. 2 – пружина клапана. 3 – карбюратор. 4 – впускной клапан. 5 – поршень. 6 — свеча зажигания. 7 – выпускной клапан. 8 – шатун. 9 – маховик. 10 – распределительный вал. 11 – коленчатый вал.

Принцип работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя следующий:
1. Такт впуска.  Такт – это процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня.

   Рис 2 – Такт впуска.

   1 – впускной клапан. 2 – свеча зажигания. 3 – выпускной клапан. 4 – шатун.

   Направление вращения коленчатого вала происходит по часовой стрелке. Вначале поршень у нас находится в верхней мертвой точке ВМТ. За первый такт коленчатый вал совершает пол оборота (180 градусов), тем самым перемещая поршень из ВМТ в нижнюю мертвую точку НМТ. Когда поршень перемещается вниз, у нас в цилиндре создается разряжение. Одновременно с перемещением поршня открывается впускной клапан 1, в конце первого такта клапан откроется полностью. Благодаря создавшемуся разряжению в цилиндре засасывается горючая смесь, которая представляет собой смешанные пары бензина с воздухом. Не забываем, что в цилиндре у нас еще присутствуют продукты сгорания от предыдущего цикла. В итоге это все смешивается и у нас получается рабочая смесь. Подробнее о такте впуска.
2. Такт сжатия.

   Рис 3 — Такт сжатия.

   Следующий оборот на 180 градусов приводит перемещение из НМТ в ВМТ. В этом такте оба клапана у нас закрыты, что приводит рабочую смесь к сжатию и повышению давления до 1.8 МПа и температуры 600 градусов Цельсия. Подробнее о такте сжатия.
3. Такт расширение. Рабочий ход.

   Рис 4 — Такт расширение. Рабочий ход.

   По окончанию сжатия происходит воспламенение рабочей смеси от искры создаваемой свечей 2 и ее сгорание. Что приводит к увеличению температуры до 2500 градусов Цельсия и давления до 5 МПа. За счет резкого повышения давления, поршень начинает перемещаться вниз, толкая шатун 4, который в свою очередь совершает вращательное действие на коленчатый вал. В этом такте совершается полезная работа, тепловая энергия преобразуется в механическую. При подходе поршня к НМТ начинает открываться выпускной клапан 3, через который отводятся отработанные газы. В результате температура у нас падает до 1200 градусов, а давление до 0.65 МПа. Подробнее о такте рабочего хода.
4. Такт выпуска.

   Рис 5 – Такт выпуска.

   В этом такте у нас полностью открывается выпускной клапан 3. Поршень перемещается из нижней мертвой точки в высшую, выталкивая отработанные газы. Далее газы попадают в выпускной коллектор, затем пройдя через глушитель в атмосферу. В конце такта температура в цилиндре падает до 500 градусов, а давление до 0.1 МПа. Полностью цилиндр от отработанных газов не освобождается, какой-то их процент остается и участвует в последующем такте. Подробнее о такте выпуска.

В процессе работы двигателя все перечисленные такты повторяются циклически. При 3 такте, где совершается рабочий ход поршня, механическая энергия от коленвала передается маховику, которую он накапливает и использует ее в последующих тактах. Благодаря маховику работа двигателя становится ровной и устойчивой.

ДВС — четырехтактный двигатель, принцип работы

Четырехтактный двигатель был впервые продемонстрирован Николаусом Отто в 1876 году и поэтому он также известен как цикл Отто.  Технически правильный термин — четырехтактный цикл. Четырехтактные двигателя является наиболее распространенным типом двигателя в настоящее время. Они установлены практически на всех легковых автомобилях и грузовиках.

Четырехтактный двигатель был впервые продемонстрирован Николаусом Отто в 1876 году и поэтому он также известен как  цикл Отто.  Технически правильный термин — четырехтактный цикл. Четырехтактные двигателя, возможно, является наиболее распространенным типом двигателя в настоящее время. Они установлены на всех легковых автомобилях и грузовиках.  

 

Четыре такта цикла — это впуск, компрессия, расширение и выпуск выхлопных газов. Каждому соответствует один полный ход поршня, поэтому полный цикл требует двух оборотов коленчатого вала.

Такт впуска.
Во время впуска, поршень движется от ВМТ (верхней мертвой точки) вниз к НМТ (нижней мертвой точке), засасывая свежий заряд топливо-воздушной смеси. Изображенный на рисунке двигатель имеет ‘тарельчатый’ впускной клапан, который открывается потоком всасываемого свежего заряда. Некоторые ранние двигатели работали именно таким образом. Однако, в современных двигателях впускной клапан открывается кулачком распределительного клапана.

Такт сжатия.
После достижения НМТ поршень начинает двигаться вверх к ВМТ, давление в цилиндре возрастает, впускной клапан закрывается и происходит сжатие топливо-воздушной смеси.

Такт расширения, или рабочий ход.
Незадолго до конца цикла сжатия топливо-воздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом.

Такт выпуска.
После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, и цикл начинается сначала.

Анимационные рисунки показывают основной принцип работы одного цилиндра четырех-тактного двигателя.

{seyretpic id= 20 align=center}

4 тактный двигатель: принцип работы

4 тактный двигатель является поршневым мотором внутреннего сгорания. В этих агрегатах рабочий процесс всех цилиндров занимает два кругооборота коленчатого вала. Два кругооборота коленчатого вала также можно охарактеризовать как четыре поршневых такта, от чего и произошло название четырехтактный двигатель.

Начиная с середины двадцатого века четырехтактный двигатель является самым распространенным видом поршневых моторов внутреннего сгорания.

Основные характеристики 4 тактного двигателя

1. Обмен газов происходит за счет движения рабочего поршня;
2. 4 тактный двигатель обладает газораспределительным механизмом, который позволяет переключить цилиндровую полость на впуск и выпуск;
3. Обмен газов происходит в момент отдельного полуоборота коленвала;
4. Цепная, ременная передача и шестеренчатые редукторы позволяют изменить моменты зажигания, впрыскивания бензина и привода газораспределительного механизма относительно частоты верчения коленвала.

История

Примерно 1854-1857 годов итальянцы Евгенио Барсанти и Феличче Матоци создали устройство, которое, согласно существующим сведениям, походило на 4 тактный мотор. Несмотря на это, 4 тактный мотор был запатентован только в 1861 Алфоном де Роше, поскольку изобретение итальянцев было потеряно.

В первый раз пригодный к работе 4 тактный мотор был создан немецким инженером Николаусом Отто, в честь которого четырехтактный цикл назвали циклом Отто, а применяющий свечи зажигания 4 тактный мотор – двигателем Отто.

 

 

 

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном моторе смазывание коленвала, цилиндровых и поршневых пальцев, подшипника коленвала, поршня и компрессионных колец происходит путем заливки масла в бензин. 4 тактный мотор отличается тем, что в нем коленчатый вал расположен в масляной ванне. За счет этой особенности необходимость в добавлении масла или смешивании топлива попросту отсутствует. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства – это наполнить топливный бак бензином, после чего можно продолжать пользоваться транспортом.

Таким образом, автовладельцу становится незачем приобретать специальное масло, которое нужно для функционирования двухтактных моторов. Помимо этого, 4 тактный мотор отличается уменьшенным количеством нагара на стенах глушителя и поршневом зеркале. Еще одним важным отличием является то, что при двухтактном моторе совершается выплеск горючей смеси в выхлопную трубу – это обусловлено его устройством.

Стоит признать, что четырехтактные двигатели также обладают небольшими недостатками. К примеру, у таких двигателей повышенная длительность старта скутера с места. Также не особо качественными являются работы по регулированию клапанного теплового зазора. При этом следует отметить, что проблему с повышенной длительностью старта скутера можно решить оптимизацией опций центробежного сцепления и передачи.

 

 

 

Конструкция агрегата

Устройство 4 тактного двигателя выглядит таким образом: распредвал размещен в крышке цилиндра и приводится в действие с помощью ведущего колеса, вмонтированного на коленчатом вале. В устройстве 4 тактного двигателя распределительный вал способен открывать и закрывать впускной и выпускной клапан, но лишь один из них, а какой конкретно – зависит от расположения поршня. Помимо этого, на распределительном вале расположены кулачки, с помощью которых приводятся в действие коромысла клапанов.

После своего срабатывания коромысла начинают воздействовать на один из двух клапанов, что приводит к его открытию. Стоит отметить, что между клапаном и регулировочным винтом должен быть узкий промежуток (его еще называют тепловым зазором) – во время нагрева происходит расширение металла, поэтому в случае неимения или слишком маленького размера зазора клапаны не смогут полностью закрыть каналы впуска и выпуска. Зазор при клапане выпуска должен быть большего размера, чем у клапана впуска, поскольку газы выхлопа более горячие, нежели горючая смесь, и, соответственно, это приводит к тому, что клапан выпуска нагревается больше клапана впуска.

Вот и все описание устройства 4 тактного двигателя.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа 4 тактного двигателя состоит из двух оборотов коленвала или, еще можно сказать, четырех тактов поршня.

Работа 4 тактного двигателя происходит таким образом:

1. (впуск). Поршень продвигается в нижнюю сторону, что приводит к открытию клапана впуска. В итоге горючая смесь оказывается в цилиндре, куда она попадает из карбюратора. По достижению поршнем нижнего положения совершается закрытие клапана впуска.
2. (сжатие). Поршень передвигается в верхнюю сторону, что провоцирует сжимание горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, совершается возгорание сжатого поршнем бензина.
3. (расширение). Происходит возгорание бензина, в результате которого он сгорает – это приводит к растяжению горючих газов и, соответственно, к движению поршня вниз (два клапана оказываются закрытыми).
4. (выпуск). По инерции коленчатый вал продолжает кругооборот вокруг своей оси, а поршень – продвигаться вверх. Вместе с этим происходит открытие клапана выпуска, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, совершается закрытие клапана впуска.

По окончанию работы 4 тактного двигателя четыре такта проходят заново.

Функционирование двухтактного агрегата

Хоть и статья не об этом, однако стоит коротко описать функционирование двухтактного двигателя с целью сравнить их. Как становится понятно из наименования, функционирование такого мотора проходит только через два такта.

 

 

1. Поршень продвигается наверх, что приводит к сжатию горючей смеси, после которого (без достижения верхней мертвой точки) она воспламеняется. По достижению поршнем верхней мертвой точки открываются окна впуска в стене цилиндра, из-за чего горючая смесь перетекает в кривошипную камеру.
2. Под действием растягивающихся газов поршень продвигается в нижнюю сторону. Пребывая в нижнем положении, поршень открывает окна впуска и выпуска. Газы попадают в трубу выхлопа, а на их месте оказывается горючая смесь.

Как устроен одноцилиндровый четырехтактный двигатель? + видео » АвтоНоватор

Довольно часто на машины устанавливают одноцилиндровый четырехтактный двигатель, купить который можно в специализированных магазинах или же заказать через интернет. Этот механизм является простейшим поршневым двигателем с камерой внутреннего сгорания и с одним рабочим цилиндром. В чем же его особенности?

Как работает одноцилиндровый четырехтактный двигатель?

Эти моторы распространены довольно широко как в автомобилях, так и в других транспортных средствах, таких как мотоциклы, тракторы, мопеды. Кроме того, в Китае выпускают одноцилиндровые движки объемом 1,03 литра, которые применяются для привода тяжелых мотоблоков. Главными достоинствами можно назвать наименьшее отношение площади цилиндра к рабочему объему, поэтому потери тепла минимальные, а индикаторный КПД достаточно высокий.

Устройство одноцилиндрового дизельного двигателя, впрочем, как и бензинового, заключается в следующем. Всего у таких двигателей четыре такта, первый такт отвечает за впуск. Изначально поршень занимает позицию в верхней предельной или мертвой точке (ВМТ), а коленчатый вал, поворачиваясь на 180 градусов, перемещает его в самую нижнюю точку, тоже называемую мертвой (НМТ). Кроме этого открывается и впускной клапан, а благодаря разряжению, образовавшемуся в цилиндре, в него буквально засасывается горючая смесь, которая, перемешавшись с оставшимися в нем продуктами сгорания, образует рабочую смесь.

Во время следующего такта – сжатия, поршень возвращается обратно в ВМТ, в данный промежуток оба клапана находятся в закрытом положении, что способствует сжатию рабочей смеси, а, следовательно, скачку вверх температуры и давления. Далее идет рабочий ход (третий такт) от искры, создаваемой свечами, происходит воспламенение и сгорание смеси, также приводящее к резкому повышению этих показателей.

Поршень опускается и толкает шатун, который, совершая вращательное движение, воздействует на коленчатый вал. В этот момент и происходит преобразование тепловой энергии в так нам необходимую механическую. Также открывается выпускной клапан, это приводит к снижению температуры и давления. Последний же такт отвечает за выпуск отработанных газов через выпускной клапан в глушитель и затем в атмосферу.

Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный двигатель?

Так как одноцилиндровый дизельный двигатель во время работы создает высокие температуры, то его трущиеся детали, создающие пары, нуждаются в охлаждении и хорошей смазке. А зазоры между ними необходимо периодически промывать, дабы удалить ненужные продукты механического износа. Кроме того, масло еще и обеспечивает отвод тепла от нагруженных поверхностей. Отсюда следует, что поддерживать хороший уровень качественного масла в таком автомобиле необходимо.

Чтобы не допустить перегрев труженика и вовремя охладить элементы головок движка и гильзы цилиндров, применяют дополнительно систему охлаждения, она может быть как воздушной, так и жидкостной. В данных системах устанавливают термостаты, чтобы обеспечить стабильную рабочую температуру. Когда все эти узлы работают четко, ваша машина выдает максимально эффективную жизнедеятельность, пользоваться – одно удовольствие. Но отсюда можно сказать и о существенном дискомфорте при каких-либо поломках, это становится заметно резко.

Осуществляем ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Ремонт такого двигателя иногда можно осуществить и самостоятельно, если речь идет о не очень серьезных повреждениях. Таким образом, если вы услышали характерные стуки, возникшие в головке цилиндра, вполне возможно, что необходима регулировка зазоров в газораспределительном механизме. Как раз эту операцию можно произвести своими руками, правда, если вы хоть приблизительно знакомы с устройством моторов.

Осуществлять регулировку лучше всего на снятом двигателе, естественно после его остывания.

Действовать необходимо следующим образом. Сначала снять свечу зажигания и крышку головки цилиндра, а с левой стороны головки цилиндра нужно снять круглую крышку, таким образом, можно увидеть установочные метки ГРМ. Отворачиваем пробку с левой крышки генератора и получаем доступ к гайке крепления ротора. Поворачивая данную гайку ключом, мы поворачиваем и коленчатый вал. Эту несложную операцию мы производим до того момента, как метки ГРМ наконец совпадут.

Затем, вставляя плоские щупы в зазоры между регулировочным винтом и клапаном, регулируем их величину. Достигнув нужного положения, сворачиваем нашу «кухню», и можно все собрать в обратной последовательности. Запустите мотор и послушайте, все ли посторонние звуки удалось устранить. Если да, то оставляем автомобиль в покое, если нет, возможно, причина не в этом. Скорее всего, поломки двигателя носят более серьезный характер, следует немедленно обратиться к специалистам.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Четырёхтактный двигатель — это… Что такое Четырёхтактный двигатель?

Работа четырёхтактного двигателя в разрезе. Цифрами обозначены такты

Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Этими тактами являются:

1. Впуск — (такт впуска, поршень идёт вниз) свежая порция топливо-воздушной смеси всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан.
2. Сжатие (такт сжатия, поршень идёт вверх) впускной и выпускной клапаны закрыты, и топливо-воздушная смесь сжимается в объёме.
3. Рабочий ход (такт рабочего хода, поршень идёт вниз) сжатое топливо воспламеняется свечой зажигания, расположенной над поршнем, при сгорании высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз. Фактически на такте рабочего хода происходит работа двигателя.
4. Выпуск (такт выпуска, поршень идёт вверх) на этом такте открываются выпускные клапаны, и выхлопные газы, проходя через них, очищают цилиндр.

По окончании 4-го такта всё повторяется в том же порядке.

История

Цикл Отто

Идеализированный цикл Отто, показанный в координатах давление (Р) и объём (V):  такт впуска(A) , представляющий собой изобарическое расширение; за ним следует  такт сжатия (B) , представляющий собой адиабатический процесс. Далее следуют сжигание топлива, которое является изохорическим процессом, и адиабатическое расширение, характеризующие  такт рабочего хода (C) . Цикл завершается изохорическим процессом и изобарическим сжатием, характеризующими
 такт выпуска (D) . TDC — верхняя мёртвая точка; BDC — нижняя мёртвая точка

Четырёхтактный двигатель впервые был запатентован Алфоном де Роше (англ.) в 1861 году. До этого около 1854—1857 годов два итальянца (Евгенио Барсанти и Феличе Матоцци) изобрели двигатель, который, по имеющейся информации, мог быть очень похож на четырёхтактный двигатель, однако тот патент был утерян.

Первым человеком, реально построившим четырёхтактный двигатель, был немецкий инженер Николаус Отто. Вот почему четырёхтактный принцип сегодня известен, в основном, как цикл Отто, а четырёхтактный двигатель, использующий свечи зажигания, часто называется двигателем Отто.

Цикл Отто состоит из адиабатического сжатия, сообщения теплоты при постоянном объёме, адиабатического расширения и отдачи теплоты при постоянном объёме. В случае четырёхтактного цикла Отто имеется также изобарическое сжатие и изобарическое расширение, которые обычно не рассматриваются, так как в идеализированном процессе они не играют роли в сообщении рабочему газу теплоты или в совершении газом работы.

Это видеоролик о работе двигателя Отто. (2 мин 16 сек, 320×240, 340 кбит/с)

Октановое число топлива

Мощность на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания передаётся на вал от расширяющихся газов, в основном, во время такта рабочего хода. Сжатие топливо-воздушной смеси до очень малого объёма повышает эффективность рабочего хода, но увеличение степени сжатия в цилиндре также сильнее нагревает сжимающуюся топливо-воздушную смесь (согласно закону Шарля).

Если топливо легковоспламеняемое, с низкой температурой вспышки, то это может привести к возгоранию топливо-воздушной смеси до того, как поршень достигнет верхней мёртвой точки. Это, в свою очередь, будет заставлять поршень двигаться в сторону, противоположную требуемому направлению вращения коленчатого вала. Топливо, которое воспламеняется в верхней мёртвой точке, но до того, как поршень начнёт двигаться вниз, может повредить поршень и цилиндр из-за наличия в малом объёме очень большого количества тепловой энергии, не имеющей возможности выхода. Это повреждение часто проявляет себя как стук двигателя, и оно ведёт к перманентному повреждению двигателя, если случается постоянно.

Октановое число является мерой сопротивления топлива к самовоспламенению под воздействием возрастающих температур. Топлива с более высокими октановыми числами позволяют осуществлять более высокую степень сжатия без риска повреждения двигателя вследствие самовоспламенения.

Для работы дизельных двигателей самовоспламенение необходимо. Они предотвращают возможное повреждение двигателей путём раздельного впрыска топлива под большим давлением в цилиндр очень незадолго до того, как поршень достигнет верхней мёртвой точки. Воздух без топлива может быть сжат очень сильно без опасности самовоспламенения, и в то же время, находящееся под высоким давлением топливо в системе подачи топлива не может самовоспламениться без присутствия воздуха.

Факторы, ограничивающие мощность двигателя

Четырёхтактный цикл
1=верхняя мёртвая точка
2=нижняя мёртвая точка
 A: такт впуска 
 B: такт сжатия 
 C: такт рабочего хода 
  D: такт выпуска 

Максимальная мощность двигателя вырабатывается при максимальном количестве всасываемого воздуха. Мощность, вырабатываемая поршневым двигателем, связана с его размерами (объёмом цилиндра), объёмным КПД, потерь энергии, степени сжатия топливо-воздушной смеси, содержания кислорода в воздухе и частоты вращения. Это справедливо как для двухтактных, так и для четырёхтактных двигателей. Частота вращения в конечном счёте ограничена прочностью материалов и свойствами смазки. Клапана, поршни и коленчатые валы испытывают больши́е динамические нагрузки. На слишком высоких оборотах двигателя могут происходить физические повреждения и дрожание поршневых колец, и это приводит к потерям энергии и даже разрушению двигателя. Поршневые кольца колеблются вертикально в каналах, в которых они находятся. Эти колебания колец ухудшают уплотнение между кольцами и стенками цилиндра, что приводит к потерям давления в цилиндре и мощности. Если вал двигателя вращается слишком быстро, то пружины клапанов не успевают достаточно быстро срабатывать, и клапана не успевают закрываться. Эта ситуация называется «плаванием клапанов» (англ.), и она может привести к контакту поршня и клапанов, вызвав серьёзные повреждения. На высоких скоростях условия смазки на границе поверхностей поршня и цилиндра ухудшаются. Это ограничивает скорость поршней промышленных двигателей величиной около 10 м/с.

Потоки через впускной и выпускной каналы

Выходная мощность двигателя зависит от всасывающей способности, и от возможностей выхлопных газов быстро перемещаться через клапанные каналы, как правило расположенные в головках цилиндров (англ.). Для увеличения выходной мощности можно минимизировать количество изгибов тех каналов, по которым движутся всасываемые и выхлопные потоки, а также сделать их более плавными, благодаря чему уменьшится сопротивление этим потокам. Для этого радиусы поворотов клапанных каналов и сёдла клапанов можно модифицировать таким образом, чтобы их аэродинамическое сопротивление было минимальным. Можно, кроме того, использовать разделение потока на несколько частей.

Принудительное нагнетание воздуха в цилиндры

Один из путей увеличения мощности — это принудительное нагнетание дополнительного количества воздуха в цилиндры, благодаря чему при каждом рабочем ходе может вырабатываться больше мощности. Такое принудительное нагнетание может производиться некоторыми типами компрессорных устройств, называемых нагнетателями. Последние могут приводиться в движение от коленчатого вала или выхлопных газов.

Нагнетание повышает предел мощности двигателя внутреннего сгорания при том же самом объёме цилиндра. В общем случае, нагнетатель всегда работает, но есть конструкции, позволяющие отключать его, или позволяющие ему работать с разными скоростями (относительно скорости двигателя).

Недостатком механически осуществляемого нагнетания является то, что часть выходной мощности расходуется на приведение в движение нагнетателя. Воздух в цилиндре сжимается дважды, но расширяется только в один этап. Поэтому часть мощности понапрасну расходуется с выхлопами высокого давления.

Турбонагнетание

Турбонагнетатель или турбокомпрессор (ТК, ТН) — это такой нагнетатель, который приводится в движение выхлопными газами. Получил своё название от слова «турбина» (фр. turbine от лат. turbo — вихрь, вращение). Это устройство состоит из двух частей: роторного колеса турбины, приводимого в движение выхлопными газами, и центробежного компрессора, закреплённых на противоположных концах общего вала. Струя рабочего тела (в данном случае, выхлопных газов) воздействует на лопатки, закреплённые по окружности ротора, и приводит их в движение вместе с валом, который изготовляется единым целым с ротором турбины из сплава, близкого к легированной стали. На вале, помимо ротора турбины, закреплён ротор компрессора, изготовленный из алюминиевых сплавов, который при вращении вала позволяет «закачивать» под давлением воздух в цилиндры ДВС. Таким образом, в результате действия выхлопных газов на лопатки турбины одновременно раскручиваются ротор турбины, вал и ротор компрессора. Применение турбокомпрессора совместно с промежуточным охладителем (интеркулером) позволяет обеспечивать подачу более плотного воздуха в цилиндры ДВС (в современных турбированных двигателях используется именно такая схема). Часто при применении в двигателе турбокомпрессора говорят о турбине, не упоминая компрессора. Турбокомпрессор — это одно целое. Нельзя использовать энергию выхлопных газов для подачи воздушной смеси под давлением в цилиндры ДВС при помощи только турбины. Нагнетание воздуха обеспечивает именно та часть турбокомпрессора, которая именуется компрессором.

На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор вырабатывает небольшую мощность и приводится в движение малым количеством выхлопных газов. В этом случае турбонагнетатель малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания. Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся намного больше воздуха.

Турбонагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, потому что турбонагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в противном случае, была бы (большей частью) потеряна.

Однако существует технологическое ограничение, известное как «турбояма» («турбозадержка») (за исключением моторов с двумя турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно из-за того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой инерцией, будет затрачено определённое время, а также из-за того, что чем больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём установки системы дополнительного охлаждения турбокомпрессора антифризом).

Отношение длины шатуна к длине хода поршня

Более длинный шатун уменьшает боковые нагрузки со стороны поршня на стенки цилиндра, и уменьшает ударные нагрузки. Как следствие двигатель с длинным шатуном служит дольше, и он надёжнее. Однако увеличение длины шатуна ведёт к увеличению габаритов двигателя, его массы и стоимости. Кроме того, при возрастании длины шатуна увеличивается время нахождения поршня в верхней мёртвой точке. Как следствие, увеличивается время, в течение которого газ в цилиндре находится при высокой температуре, что ведёт к повышенному нагреву двигателя.

В настоящее время более актуальным параметром оценки ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра или наоборот. Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1, на дизельных моторах ход поршня, как правило, чуть больше диаметра цилиндра.

Газораспределительный механизм

Клапаны обычно управляются через распределительный вал, вращающийся со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Распределительный вал имеет несколько кулачковых механизмов, каждый из которых рассчитан так, чтобы открывать и закрывать «свой» клапан в определённое время цикла.

Во многих двигателях используются один или несколько распределительных валов, расположенных над рядом цилиндров (или над каждым рядом цилиндров). Помимо верхнего расположения распредвала часто встречается, казалось бы, забытое на легковых авто нижнее положение распредвала в блоке цилиндров. При этом кинематическая цепочка включает (снизу вверх) толкатели штанги и коромысла. Эта система, применение которой обусловлено простотой, надёжностью и компактностью, успешно себя зарекомендовала на грузовых автомобилях. Эта схема позволяет конструировать моторы с более низким центром тяжести.

Первая из описанных выше конструкций газораспределительного механизма обычно позволяет двигателям работать с бо́льшими скоростями, поскольку в этом случае имеется более короткая кинематическая цепь от кулачка к клапану.

Баланс энергии

Двигатели Отто имеют КПД около 35 % — иными словами, 35 % энергии, генерируемой при сжигании топлива, преобразуется в энергию вращательного движения выходного вала двигателя, а остальное теряется в виде тепла. Для сравнения: шеститактный двигатель может преобразовывать в полезную вращательную энергию более 50 % энергии, высвобождаемой при горении топлива.

Современные двигатели часто конструктивно имеют намеренно меньший КПД, чем они могли бы иметь. Это необходимо для уменьшения выбросов с помощью таких средств как система рециркуляции выхлопных газов и каталитический конвертер.

Уменьшению КПД можно препятствовать с помощью системы контроля двигателя (англ.), использующей технологии эффективного сжигания топлива.^[1]

Применение

Сегодня двигатели внутреннего сгорания в легковых и грузовых автомобилях, самолётах и во многих других машинах в большинстве случаев используют четырёхтактный цикл. Четырёхтактные двигатели могут быть как бензиновыми, так и дизельными.

Примечания

1. ↑ Air pollution from motor vehicles By Asif Faiz, Christopher S. Weaver, Michael P. Walsh

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Рабочий цикл авто с дизельным двигателем отличается тем, что при такте впуска в цилиндр двигателя поступает очищенный  воздух, а не горючая смесь, как в карбюраторном двигателе.

Первый такт — впуск.

Поршень перемещается от ВМТ к НМТ, через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух (из-за разрежения, создаваемого поршнем). Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура повышается и в конце такта впуска достигает 300—320 К, а давление  0.08—0.09 МПа. Коэффициент наполнения цилиндра 0,9 и выше, т. е. больше, чем у карбюраторного двигателя.

Работа четырехтактного одноцилиндрового дизельного  двигателя:

а — впуск воздуха; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1— цилиндр; 2 — топливный насос, 3 — поршень: 4 — форсунка, 5 — впускной клапан, 6 — выпускной клапан

Второй такт — сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и в конце такта составляют соответственно 3—5 МПа и 800—900 К. Степень сжатия регламентируется исправностью деталей КШМ и равна 17—21.

Третий такт — рабочий ход.

В конце такта сжатия (20—30 градусов угла поворота коленчатого вала ло прихода поршня в ВМТ) с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением (15—20 МПа) в мелкораспыленном виде впрыскивается порция топлива. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с нагретым воздухом и воспламеняются. При сгорании топлива, вследствие подвода большого количества теплоты, резко увеличиваются лишение и температура образовавшихся газов. В начале такта расширения давление газов составляет 7—8 МПа. а температура 2100—2300 К. Под действием давления поршень перемешается от ВМТ к НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют 0,2-0,4 МПа .

Четвертый такт — выпуск.

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в окружающую среду. В конце такта выпуска давление газов равно 0,11 -0,12 МПа, температура 850—1200.  После этого рабочий цикл дизеля повторяется.
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы выпуска и впуска совмещены по времени с процессами сжатия и рабочего хода. Рабочий цикл происходит за 360 градусов (один оборот коленчатого вала).

При движении поршня от ВМТ к НМТ одновременно происходят процессы расширения и выпуска с продувкой цилиндра, а при обратном движении от НМТ к ВМ1 впуск и сжатие. Изменения параметров цикла (давление и температура) соответствуют изменениям параметров четырехтактного двигателя.
Сравнение рабочих циклов четырех- , двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения коленчатого вала мощность двухтактных двигателей выше в 1.5—1,7 раза. Он проще по конструкции и компактнее.
К недостаткам двухтактного двигателя следует отнести ограниченное время газообмена, что ухудшает очистку цилиндра от отработавших газов, увеличивает потери части свежею заряда, снижает экономичность.

Работа дизельного двигателя, подробнее

Рабочие циклы двс. Четырехтактный двигатель, устройство и принцип работы. Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Существует несколько различных типов двигателей, при этом на колесном, гусеничном, водном и даже иногда воздушном транспорте (грузовые и легковые авто, спецтехника, моторные лодки, самолеты и т.п.), нередко можно встретить .

Двигатели внутреннего сгорания бывают бензиновыми и дизельными, также могут успешно и даже на водороде (). Еще моторы отличаются по конструкции, компоновке, бывают двухтактными и четырехтактными.

Но в последние годы изменилась версия этого цикла «Отто». Почему это так, и какова разница между этими двумя циклами? Четырехтактные двигатели имеют четыре отдельные фазы в традиционном цикле Отто, которые производятся двумя оборотами коленчатого вала и точным клапаном и временем зажигания. Каждый из них соответствует полному ходу поршня внутри цилиндра.

Уступают по мощности двухтактным

Цикл начинается с хода поршня поршня, который направляет смесь воздуха и испаряемого топлива через впускное отверстие в камеру сгорания. Восходящий ход возвратного поршня сжимает эту смесь примерно до одной десятой ее объема, после чего ее зажигает свеча зажигания. Этот взрыв приводит поршень вниз в такт, что дает двигателю тягу. Окончательный обратный ход цикла эвакуирует отработанные газы через выпускной порт, чтобы процесс мог начаться снова.

Так или иначе, широкое распространение силовой агрегат данного типа получил благодаря своей автономности, универсальности, а также целому ряду других преимуществ. При этом агрегаты имеют много различных параметров и характеристик, среди которых стоит отдельно выделить рабочий цикл. Далее мы поговорим о том, что означает рабочий цикл автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Но в то время как этот относительно простой цикл дает удовлетворительную выходную мощность, он не является самым экономичным средством генерации энергии от четырехтактного поршневого двигателя. Эта награда распространяется на двигатели, работающие по циклу Аткинсона.

Четыре основные фазы цикла Отто остались, но Аткинсон представил новую временную последовательность, чтобы задержать закрытие впускного клапана во время такта сжатия. Удерживание впускного клапана открывалось немного дольше, эффективно уменьшало смещение двигателя во время цикла всасывания, но сохраняло полное соотношение расширения при горении или сильном ходу.

Рабочий цикл ДВС: что нужно знать

Если рассматривать принцип работы двигателя внутреннего сгорания, топливо в таких агрегатах сгорает в закрытой камере (камера сгорания), куда подается готовая топливно-воздушная смесь или воздух и топливо по отдельности (дизельные агрегаты и моторы с прямым впрыском).

Проще говоря, цикл Аткинсона был разработан для минимизации использования топлива во время такта впуска, но он использовал часть цикла, который генерирует энергию. Оригинальный двигатель разработки Джеймса Аткинсона использовал сложные механические соединения для получения различных поршневых поршней от одного и того же оборота коленчатого вала. Хотя он эффективный и невероятно умный, дизайн не был экономически эффективным для массового производства. Более того, преимущества в топливной эффективности могут быть достигнуты только за счет некоторой мощности — в результате снижения объема двигателя во время такта впуска.

Работа такого мотора основана на том, что во время сгорания топлива происходит расширение газов. Указанные газы становятся причиной роста давления в цилиндре, благодаря чему получает «толчок». Затем энергия, переданная на поршень, преобразуется в механическую работу. Давайте рассмотрим принцип работы двигателя, а также рабочие циклы более подробно.

Из-за этих проблем изобретательный цикл Аткинсона был в значительной степени забыт в течение большей части столетия. Это стало возможным благодаря новой технологии переключения фаз газораспределения, которая использовала гидравлику для приведения в действие положения распределительного вала и изменения времени впускных клапанов.

Между тем, появившаяся гибридная технология привода была признана идеальным средством для преодоления характерного дефицита мощности Аткинсона. Электродвигатели с питанием от батареи использовались для помощи бензиновому двигателю, когда это необходимо, но также обеспечивают независимый источник мотивации. В конце концов, самый эффективный метод экономии топлива — это не запуск двигателя в первую очередь!

Итак, рабочий цикл двигателя – последовательно повторяющиеся процессы, которые протекают в цилиндрах в рамках трансформации тепловой энергии топлива в полезную механическую работу. Если один рабочий цикл совершается за 2 хода поршня, когда делает один оборот, такой двигатель является .

Двигатели, которые устанавливаются на автомобили, обычно работают по четырехтактному циклу (четырехтактный двигатель). Это значит, рабочий цикл совершается за два оборота коленвала и четыре хода поршня. Работу такого ДВС можно разделить на такты: такт впуска, такт сжатия, такт рабочего хода, такт выпуска.

Дальнейшая разработка этой технологии секвенирования клапанов проявляется в новой высокоэффективной, но совместимой с эмиссией. На протяжении всей истории автомобильной промышленности существовало множество типов двигателей с различными характеристиками. Каждый из них, по-своему, служил так, чтобы моторизация транспортных средств развивалась и становилась все более эффективной.

Что такое 4-тактный двигатель взрыва

Всюду по статье мы хотим объяснить, что такое 4-тактный двигатель, как он делится или что то же самое, его четыре раза, чтобы понять его работу. Также разница между двухтактным и четырехтактным двигателем. 4-тактный двигатель представляет собой альтернативный двигатель внутреннего сгорания как цикла Отто, так и дизельного цикла, для которого требуется четыре, а иногда и пять хода поршня или поршня для завершения термодинамического цикла сгорания. Термин 4 раза относится к фазам или этапам работы поршня.

Как работает четырехтактный бензиновый двигатель

Чтобы было понятнее, начнем с того, что когда поршень в цилиндре во время работы ДВС начинает занимать крайние положения (максимально приближен или удален по отношению к оси коленчатого вала), эти положения принято называть ВМТ и НМТ. ВМТ означает верхняя мертвая точка, тогда как НМТ значит нижняя мертвая точка. Теперь вернемся к тактам.

Это двигатель, который преобразует химическую энергию топлива в тепловую энергию, которая, в свою очередь, обеспечивает механическую энергию, необходимую для перемещения транспортного средства. Это преобразование выполняется внутри цилиндра, сжигая топливо, должным образом дозированное и готовое.

Видео, что является 4-тактным дизельным двигателем

Возможно, вы хотите узнать больше и хотите посмотреть, что такое 4-тактный дизельный двигатель на фотографиях, если вам просто нужно остановиться, чтобы посмотреть следующее видео.

Как работает 4-тактный двигатель взрыва

Как только мы узнаем, что существует несколько типов двигателей, и мы поняли, что такое 4-тактный двигатель, мы объясним его работу.

• На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент открыт , а закрыт. При движении поршня вниз в цилиндре образуется разрежение, в результате чего в цилиндр «засасывается» топливно-воздушная смесь через открытый впускной клапан. Рабочая смесь состоит из воздуха и распыленного топлива (в некоторых двигателях на такте впуска поступает только воздух).
• Следующим тактом является сжатие. После того, как произойдет наполнение цилиндра топливно-воздушной смесью, коленвал начинает совершать вторую половину оборота. В этот момент поршень начинает подниматься из НМТ в ВМТ. При этом впускной клапан уже закрыт. Далее поршень сжимает смесь в герметично закрытом цилиндре. Чем больше уменьшается объем цилиндра, тем сильнее сжимается смесь. Результатом такого сжатия является повышение температуры смеси.
• К тому времени, когда поршень подойдет к концу такта сжатия (практически дойдет до ВМТ), смесь в бензиновых двигателях воспламеняется от внешнего источника (электрическая искра на ). Затем топливный заряд сгорает, в результате в цилиндре резко повышается температура и давление. В этот момент поршень уже перемещается обратно из ВМТ в нижнюю мертвую точку, принимая на себя энергию расширяющихся газов.

Далее от поршня через энергия передается на , позволяя вращать коленчатый вал двигателя. Коленвал в это время делает третий по счету полуоборот, а движение поршня из ВМТ в НМТ называется рабочим ходом поршня.

Рабочие циклы двигателей внутреннего сгорания

Чтобы хорошо понять его работу, вы должны знать четыре раза о двигателе, и они следующие. Первый раз: на этой фазе спуск поршня всасывает смесь горючего воздуха в двигатели зажигания или воздух в двигателях с воспламенением от сжатия. В первый раз коленчатый вал вращается на 180º, а распределительный вал дает 90º, а впускной клапан открыт и его ход опускается. Второй раз: после достижения нижнего конца хода впускной клапан закрывается, сжимая газ содержащихся в камере путем подъема поршня. Во второй раз коленчатый вал дает 360º, а распределительный вал дает 180º, а также оба клапана закрыты и его гонка возрастает. В третий раз: при достижении конца верхнего хода газ достиг максимального давления. В обоих случаях, как только начинается сгорание, он быстро увеличивает температуру и давление внутри цилиндра и расширяет газы, которые толкают поршень. Это единственная фаза, в которой достигается работа. В это время коленчатый вал вращается на 180º, когда распредвал вращается, оба клапана закрыты и его ход опускается. В четвертый раз: на этой фазе поршень толкает в своем восходящем движении газы сгорания, которые выходят на через выпускной клапан, который остается открытым. При достижении максимальной точки верхнего хода выпускной клапан закрывается, и впускной клапан открывается, возобновляя цикл. В это время коленчатый вал вращается на 180º и вал 90º. Выпускной клапан остается закрытым, а впускной клапан открыт. . Образ, который мы показываем выше, является примером 4-тактного двигателя.

• После того, как поршень почти дойдет до НМТ в конце рабочего хода, происходит открытие выпускного клапана. После этого давление в цилиндре снижается, несколько падает и температура. Затем начинается такт выпуска. В это время коленчатый вал совершает последний полуоборот, при этом поршень снова поднимается из НМТ в ВМТ, буквально «выталкивая» отработавшие газы из цилиндра через открытый выпускной клапан в .

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Видео о том, как работает 4-тактный двигатель

Конечно, вы заинтересованы в том, чтобы знать части двигателя, щелкните по следующей ссылке. Чтобы вы действительно поняли работу 4-тактного двигателя, мы оставляем этот видеоурок со всей необходимой информацией. Вы считаете это полезным?

Различия между 4-тактным двигателем и 2-тактным двигателем

Имеются ощутимые различия между четырьмя и двумя двигателями хода, наиболее очевидным является то, что двухтактный двигатель нуждается только в двух циклах для получения необходимой энергии, в то время как 4-тактный двигатель проходит через 4 фазы, которые мы уже объяснили, Помимо этого, гораздо проще в изготовлении, 2Т, а также способен обеспечить почти вдвое больше мощности 4-тактного двигателя.

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в изначально сжимается только воздух, после чего прямо в камеру сгорания впрыскивается дизтопливо. При этом воспламенение такой смеси происходит самостоятельно (под большим давлением, а также в результате контакта с нагретым от сильного сжатия воздухом).

Простыми словами, воздух сначала сжимается и нагревается, в среднем, до 650 градусов по Цельсию. В самом конце такта сжатия в камеру сгорания топливная форсунка впрыскивает , затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

Тем не менее, отрасль выбрала четырехтактные двигатели, главным образом потому, что они более надежные двигатели, имеют более длительный срок службы и, прежде всего, экологические и потребительские проблемы, поскольку 4-тактные двигатели более эффективны и вызывают менее загрязняющих выбросов, чем 2-тактные двигатели.

Еще одна очевидная разница между этими двигателями заключается в том, что они применяют. Автомобили используют 4-тактные двигатели, а 2-тактные двигатели — почти эксклюзивная местность для мотоциклов. Многие из тепловых машин, которые в настоящее время построены, оснащены двигателем, который называется четырехтактным двигателем.

С учетом данной особенности на такте впуска (поршень движется из ВМТ в НМТ), за счет разряжения в цилиндр подается воздух через открытый впускной клапан. Давление и температура воздуха в этот момент имеют низкие показатели.

Затем начинается сжатие, поршень поднимается из НМТ в верхнюю мертвую точку. Как и в случае с бензиновым мотором, впускной и выпускной клапаны полностью закрыты, что позволяет поршню сильно сжать воздух.

В цикле Отто рабочая жидкость представляет собой смесь воздуха и бензина, которая подвергается серии преобразований внутри цилиндра, снабженного поршнем. Процесс состоит из шести этапов. Поршень перемещается в так называемую нижнюю мертвую точку. 12 — Адиабатическое сжатие: смесь воздуха и бензина сжимается без обмена тепла снаружи. Работа, выполняемая смесью на этом этапе, отрицательна, поскольку она сжимается. 23 — Взрыв: свеча зажигания активирована, искра скачет и смесь загорается. Во время этого преобразования давление увеличивается до постоянного объема. 34 — Адиабатическое расширение: смесь расширяется адиабатически. Во время этого процесса химическая энергия, выделяемая во время сгорания, преобразуется в механическую энергию, поскольку работа при этом превращении является положительной. 41 — Изолированное охлаждение: на этом этапе давление уменьшается, и смесь охлаждается, выделяя тепло наружу. 10 — Выхлоп: выпускной клапан открывается, вытесняя продукты сгорания снаружи. В конце этого этапа процесс начинается снова.

• В конце этого первого этапа впускной клапан закрывается.
• Положение, которое достигает поршня, называется верхней мертвой точкой.

Подставляя в выражение производительности.

Обратите внимание, для дизельного двигателя очень важно, чтобы температура сжатого воздуха была достаточной для воспламенения топлива. По этой причине в дизельных ДВС намного выше, чем в бензиновых. Далее, когда поршень практически доходит до ВМТ, происходит топливный впрыск (момент впрыска дизельного двигателя).

Если учесть, что давление воздуха в цилиндре высокое (необходимо для его нагрева), дизельное топливо в момент впрыска должно также подаваться под очень высоким давлением. Фактически, форсунке нужно «продавить» солярку в камеру сгорания, в которой уже находится сильно сжатый поршнем и горячий воздух.

Получается подстановка в выражении выхода. Производительность, выраженная в отношении коэффициента сжатия. Чем выше коэффициент сжатия, тем выше производительность цикла Отто. На практике ни адиабатические преобразования цикла Отто не адиабатичны, ни преобразования предыдущей анимации, происходящие в постоянном объеме.

На следующем рисунке показан контур реального цикла Отто, наложенный на идеал, проанализированный в предыдущих разделах. На рисунке указаны приблизительно точки цикла, где происходит взрыв и побег соответственно. 0-1: вход; 1-2: сжатие; 2-3: сжигание; 3-4: расслабление; 4-1: выхлопные трубы.

Для решения этой задачи многие имеют ТНВД (). Также в схеме могут быть использованы насос-форсунки (форсунка и насос объединены в одно устройство). Еще существуют варианты, когда питание двигателя реализовано при помощи так называемого «аккумулятора» высокого давления. Речь идет о системах Common Rail.

После воспламенения заряда происходит расширение газов и начинается рабочий ход поршня. Температура в результате горения смеси повышается, происходит увеличение давления. Указанное давление газов «толкает» поршень, происходит рабочий ход. Завершающим этапом становится выпуск, когда поршень после совершения рабочего хода снова поднимается из НМТ в ВМТ. Затем весь описанный выше процесс (рабочий цикл двигателя) повторяется.

Цикл, представленный черной линией, представляет собой эквивалентный цикл «Топливно-воздушный цикл». Цикл, представленный красной линией, представляет собой текущий цикл. На данный момент происходит быстрое повышение давления при воспламенении. Мы находим, что между этими двумя циклами возникают различия: мы увидим, откуда эти пробелы, какие явления вмешиваются.

Синхронная работа нескольких цилиндров

Эти пробелы имеют разное происхождение. За исключением очень низких скоростей поршня, это значение утечки является незначительным для хорошо настроенных двигателей. Во время этого сгорания менее горячие поверхности камеры сгорания охлаждают газы и, таким образом, уменьшают сгорание.

Синхронная работа нескольких цилиндров

Выше были описан принцип работы ДВС, при этом рассматривались процессы в одном цилиндре. Однако, как известно, большинство двигателей являются многоцилиндровыми. Для того чтобы добиться ровной и синхронной работы всех цилиндров, рабочий ход поршня в каждом отдельном цилиндре должен происходить через равный промежуток времени (одинаковые углы поворота коленвала).

При этом последовательность, с которой чередуются одинаковые такты в разных цилиндрах, принято называть порядком работы ДВС (например, 1-2-4-3). На практике это выглядит таким образом, что после рабочего хода в цилиндре 1, далее рабочий ход происходит во втором, четвертом, а уже затем в третьем цилиндре.

В зависимости от компоновки двигателя и его конструктивных особенностей последовательность (порядок работы) может быть разной. Дело в том, что двигатели бывают не только рядными, но и V-образными.

Во втором случае такая компоновка позволяет разместить цилиндры под углом, при этом становится возможным увеличить общее количество цилиндров без увеличения самой длины блока цилиндра двигателя. Такое решение позволяет разместить мощный многоцилиндровый ДВС под капотом не только большого внедорожника или грузовика, но и легкового авто.

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга рабочим циклом, по которому они работают.

Рабочий цикл – это комплекс последовательных рабочих процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре при работе двигателя.

Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

По числу тактов, составляющих рабочий цикл, двигатели делятся на два вида:

– четырехтактные, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня,

– двухтактные, в которых рабочий цикл совершается за два хода поршня.

На легковых автомобилях, как правило, применяются четырехтактные двигатели, а на мотоциклах и моторных лодках – двухтактные. О путешествиях по водным просторам поговорим как-нибудь потом, а с четырьмя тактами работы автомобильного двигателя разберемся сейчас.

Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя состоит из следующих тактов:

– впуск горючей смеси,

– сжатие рабочей смеси,

– рабочий ход,

– выпуск отработавших газов.

Рис. 8. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя: а) впуск; б) сжатие; в) рабочий ход; г) выпуск

Первый такт – впуск горючей смеси (рис. 8а ).

Горючей смесью называется смесь мелко распыленного бензина с воздухом в определенной пропорции. Приготовлением смеси в двигателе занимается карбюратор или форсунка, о чем мы поговорим чуть позже. А пока следует знать, что соотношение бензина к воздуху примерно 1:15 считается оптимальным для обеспечения нормального процесса сгорания.

При такте впуска поршень от верхней мертвой точки перемещается к нижней мертвой точке. Объем над поршнем увеличивается. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Иными словами, поршень всасывает горючую смесь.

Впуск смеси продолжается до тех пор, пока поршень не дойдет до нижней мертвой точки. За первый такт работы двигателя кривошип коленчатого вала поворачивается на пол-оборота.

В процессе заполнения цилиндра горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов и меняет свое название, теперь эта смесь называется рабочая.

Второй такт – сжатие рабочей смеси (рис. 8б ).

При такте сжатия поршень от нижней мертвой точки перемещается к верхней мертвой точке. Оба клапана плотно закрыты, поэтому рабочая смесь сжимается.

Из школьной физики всем известно, что при сжатии газов их температура повышается. Давление в цилиндре над поршнем в конце такта сжатия достигает 9–10 кг/см², а температура 300–400°С.

В заводской инструкции к автомобилю можно увидеть один из параметров двигателя с названием – «степень сжатия» (например 8,5). А что это такое?

Степень сжатия показывает, во сколько раз полный объем цилиндра больше объема камеры сгорания (Vn/Vc – см. рис. 7). У бензиновых двигателей в конце такта сжатия объем над поршнем уменьшается в 8–11 раз.

В процессе такта сжатия коленчатый вал двигателя поворачивается на очередные пол-оборота. От начала первого такта и до окончания второго, он повернется уже на один оборот.

Третий такт – рабочий ход (рис. 8в ).

Во время третьего такта происходит преобразование выделяемой при сгорании рабочей смеси энергии в механическую работу. Давление от расширяющихся газов передается на поршень и затем, через шатун и кривошип, на коленчатый вал.

Вот откуда берется та сила, которая заставляет вращаться коленчатый вал двигателя и, в конечном итоге, ведущие колеса автомобиля.

В самом конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. Поскольку впускной и выпускной клапаны все еще закрыты, то расширяющимся газам остается только один единственный выход – давить на подвижный поршень.

Под действием давления, достигающего величины 50 кг/см², поршень начинает перемещаться к нижней мертвой точке. При этом на всю площадь поршня давит сила в несколько тонн, которая через шатун передается на кривошип коленчатого вала, создавая крутящий момент.

При такте рабочего хода температура в цилиндре достигает более 2000 градусов.

Коленчатый вал при рабочем ходе делает очередные пол-оборота.

Четвертый такт – выпуск отработавших газов (рис. 8г ).

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке открывается выпускной клапан (впускной все еще закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

Вот почему слышен тот сильный грохот, когда по дороге движется автомобиль без глушителя, но об этом позже. А пока обратим внимание на коленчатый вал двигателя – при такте выпуска он делает еще пол-оборота. И всего, за четыре такта рабочего цикла, он сделал два полных оборота.

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, и все повторяется: впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск… и так далее.

Теперь, интересно, кто из вас обратил внимание на то, что полезная механическая работа совершается одноцилиндровым двигателем только в течение одного такта – такта рабочего хода! Остальные три такта (выпуск, впуск и сжатие) являются лишь подготовительными и совершаются они за счет кинетической энергии вращающихся по инерции коленчатого вала и маховика.

Маховик (рис. 9)– это массивный металлический диск, который крепится на коленчатом валу двигателя. Во время рабочего хода поршень через шатун и кривошип раскручивает коленчатый вал двигателя, который передает маховику запас энергии вращения.

Рис. 9. Коленчатый вал двигателя с маховиком: 1 – шатунная шейка; 2 – противовес; 3 – маховик с зубчатым венцом; 4 – коренная (опорная) шейка; 5 – коленчатый вал двигателя

Запасенная в массе маховика энергия вращения позволяет ему в обратном порядке через коленчатый вал, шатун и поршень осуществлять подготовительные такты рабочего цикла двигателя. Поршень движется вверх (при такте выпуска и сжатия) и вниз (при такте впуска) именно за счет отдаваемой маховиком энергии.

Если двигатель имеет несколько цилиндров, работающих в определенном порядке, то подготовительные такты в одних цилиндрах совершаются за счет энергии, развиваемой в других, ну и маховик, конечно, тоже помогает.

В детстве у вас наверняка была игрушка, которая называлась волчок. Вы раскручивали его энергией своей руки (рабочий ход ) и радостно наблюдали за тем, как долго он вращается. Точно так же и массивный маховик двигателя – раскрутившись, он запасает энергию, но только значительно большую, чем детская игрушка, а затем эта энергия используется для перемещения поршня в подготовительных тактах.

Различные части 4-тактного двигателя

4-тактный двигатель — это тип небольшого двигателя внутреннего сгорания, в котором для завершения одного рабочего цикла используются четыре различных хода поршня. Во время этого цикла коленчатый вал дважды поворачивается, а поршень дважды поднимается и опускается, чтобы запустить свечу зажигания.

Что такое 4-тактный двигатель?

Как упоминалось выше, 4-тактный двигатель использует четыре отдельных поршневых цикла — завершенные циклы подъема и опускания — для достижения одного цикла мощности. Они имеют немного более сложную конструкцию, чем двухтактные двигатели, в которых есть отсек для масла, а это значит, что вам не нужно предварительно смешивать топливо.Эта особенность способствует более чистым выбросам, делая 4-тактные двигатели более экологически чистым вариантом.

Благодаря более крупной конструкции 4-тактные дизельные и бензиновые двигатели, как правило, больше 2-тактных двигателей и весят больше. У 4-тактного двигателя также больше деталей, но все эти дополнительные функции имеют отличные преимущества. Они помогают 4-тактным двигателям работать с гораздо более низким уровнем шума, обеспечивают лучшую топливную экономичность и продлевают срок службы. Они также обеспечивают более высокий крутящий момент при более низких оборотах.

Перечень деталей 4-тактного двигателя

В состав 4-тактного двигателя малой мощности входят:

• Поршень
• Коленчатый вал
• Распредвал
• Свеча зажигания
• Цилиндр
• Клапаны
• Карбюратор
• Маховик
• Шатун
• Форсунки

Какие ходы у 4-тактного двигателя?

Вот детали и функции 4-х тактного дизельного двигателя.

1. Ход всасывания

Малые двигатели получают топливо и воздух через карбюратор. Затем карбюратор объединяет топливо и воздух для сгорания. Во время такта впуска впускной клапан между камерой сгорания и карбюратором открывается, что позволяет атмосферному давлению выталкивать топливно-воздушную смесь в цилиндр, когда поршень движется вниз.

2. Ход сжатия

Впускной и выпускной клапаны закрыты в такте сжатия. По мере того, как поршень движется вверх, он сжимает топливно-воздушную смесь.Сжатие облегчает воспламенение свечой зажигания топливно-воздушной смеси в рабочем такте.

3. Рабочий ход

Когда поршень достигает вершины, это оптимальная точка для воспламенения топлива. Свеча зажигания создает высокое напряжение, необходимое для зажигания. Тепло, создаваемое искрой, воспламеняет газ, который затем заставляет поршень вернуться в цилиндр.

4. Ход выхлопа

Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается.Когда поршень движется обратно вверх, он вытесняет выхлопные газы из цилиндра. Как только поршень достигает вершины, выпускной клапан снова закрывается. Впускной клапан снова открывается, и 4-тактный процесс повторяется.

Общие приложения для 4-тактных двигателей

Четырехтактные двигатели являются наиболее распространенными двигателями внутреннего сгорания. Они используются в широком спектре различных приложений в различных отраслях промышленности, наиболее распространенными из которых являются:

• Судно
• Мотоциклы
• Автомобили и грузовики
• Газонокосилки верховые и толкаемые
• Внедорожники и внедорожники

Двух- и четырехтактные двигатели не взаимозаменяемы.Всегда обязательно используйте компоненты 4-тактного двигателя и жидкости для обслуживания при выполнении обслуживания и ремонта.

Свяжитесь с Prime Source Parts and Equipment сегодня

В Prime Source Parts and Equipment мы предлагаем решения по поддержке продукции и стремимся помочь нашим клиентам найти только нужные детали. Благодаря нашей обширной сети поставщиков у нас есть беспрецедентный доступ к лучшим запасным частям.

Если вам нужны запчасти или услуги для 4-тактных небольших двигателей, свяжитесь с нами сегодня.Наши опытные сотрудники и технические специалисты помогут вам точно определить, какие решения лучше всего подходят для ваших нужд.

В чем разница между двухтактным и четырехтактным мотоциклетным двигателем?

Чтобы упростить ситуацию, обычно мотоциклы с двухтактными двигателями больше не производятся, поскольку они не соответствуют экологическим законам многих стран и не имеют права ездить в городах, и спор между двумя типами двигателей ведется. больше применимо к внедорожникам, таким как мотоциклы для бездорожья.

Четырехтактный двигатель, как следует из названия, имеет поршень, который совершает четыре хода (или два оборота коленчатого вала) для завершения одного полного цикла; впуск, сжатие, мощность и ход выпуска. Это означает, что когда поршень движется вниз от верха цилиндра к низу, он снижает давление внутри цилиндра. Это пониженное давление втягивает смесь топлива и воздуха в цилиндр через впускной канал. Затем поршень снова поднимается вверх, сжимая топливно-воздушную смесь, после чего искра воспламеняет топливо и воздух.Получающееся сгорание — это то, что толкает поршень обратно вниз в так называемом «рабочем ходе». Наконец, поршень поднимается и выталкивает дымовые газы. Двухтактные двигатели работают за счет объединения большего количества функций в одном поршневом движении; во время движения поршня вверх (сжатие смеси воздух / топливо / масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер втягивается свежая смесь воздуха / топлива / масла. Во время движения поршня вниз (рабочий ход) смесь свежего воздуха / топлива / масла сжимается и проходит через одно или несколько промывочных отверстий в камеру сгорания, вымывая сгоревшие газы через нее за счет движения вниз открывшегося поршня, выхлопное отверстие.После этого следует новый ход сжатия. По сути, один полный цикл в двухтактном двигателе требует одного полного оборота коленчатого вала или двух тактов поршня, тогда как в четырехтактном двигателе поршень должен совершить четыре такта или два полных оборота коленчатого вала.

Так что лучше? Это полностью зависит от предпочтений гонщика. Двухтактные двигатели обычно более шумные и производят больше выхлопных газов, но также производят большую мощность по сравнению с их весом, чем четырехтактные двигатели, что делает их популярными для гонок.Четырехтактные двигатели, будучи более тяжелыми и производящими меньшую мощность на единицу веса, как правило, работают более плавно, выделяют меньше выхлопных газов и, как правило, служат дольше.

Поскольку для этих двух двигателей требуются совершенно разные режимы смазки, когда в двухтактном двигателе масло смешивается с топливом, а затем воспламеняется (полная потеря смазки), тогда как в четырехтактном двигателе масло используется для смазки другого двигателя. детали перетекает обратно в картер и уже не расходуется .Это означает, что два моторных масла имеют совершенно разный состав в зависимости от их предназначения. Масло для двухтактных двигателей должно хорошо смешиваться с топливом и хорошо гореть в камере сгорания двигателя, тогда как масло для четырехтактных двигателей должно защищать клапанный механизм от износа и поддерживать двигатель в максимальной чистоте. В конечном итоге, независимо от типа двигателя, качественное моторное масло может значительно продлить срок его службы.

Как работает четырехтактный двигатель? — MechStuff

Это самые основные двигатели, используемые в автомобилях и мотоциклах i.e Четырехтактный бензиновый двигатель ИЛИ 4-тактный двигатель (часто называемый). Это очень легко понять, пока и если вы не хотите проводить все термодинамические расчеты и все такое!

4-тактный двигатель: — 4-тактный двигатель

Анимация — 1. Впуск 2. Компрессия 3. Мощность 4. Выхлоп! Кредиты — Zephyris

Само название дает нам представление — это двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень совершает 4 хода, одновременно поворачивая коленчатый вал дважды.Под ходом понимается полный ход поршня в любом из направлений. Цикл завершается, когда выполнены все 4 удара. Четырехтактный двигатель был впервые продемонстрирован Николаусом Отто в 1876 году, поэтому он также известен как цикл Отто.

Давайте перейдем к деталям, которые имеет 4-тактный двигатель.
Поршень — В двигателе поршень используется для передачи расширяющей силы газов на механическое вращение коленчатого вала через шатун.Поршень способен на это, потому что он плотно закреплен внутри цилиндра с помощью поршневых колец, чтобы минимизировать зазор между цилиндром и поршнем!
Коленчатый вал — Коленчатый вал — это деталь, которая может преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное движение.
Шатун — Шатун передает движение от поршня к коленчатому валу, который действует как плечо рычага.
Маховик — Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для хранения энергии.
Впускные и выпускные клапаны — Позволяют подавать свежий воздух с топливом и выводить отработанную топливно-воздушную смесь из цилиндра.
Свеча зажигания — Свеча зажигания подает электрический ток в камеру сгорания, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь, что приводит к резкому расширению газа.

Детали четырехтактного двигателя. источник: — xorl.wordpress.com

Четыре такта 4-тактного двигателя имеют название —

1. Ход всасывания / впуска: —

В этом такте поршень перемещается из ВМТ в НМТ [( Top Dead Центр — самое дальнее положение поршня к коленчатому валу) до ( Нижняя мертвая точка — ближайшее положение поршня к коленчатому валу)].
Поршень движется вниз, всасывая топливовоздушную смесь из впускного клапана.
Ключевые точки : —
Впускной клапан — ОТКРЫТ
Выпускной клапан — ЗАКРЫТО
Вращение коленчатого вала — 180 °

2. Ход сжатия: —

Здесь поршень перемещается из НМТ в ВМТ, сжимая топливовоздушная смесь. Импульс маховика помогает поршню двигаться вверх.
Ключевые точки : —
Впускной клапан — ЗАКРЫТО
Выпускной клапан — ЗАКРЫТО
Вращение коленчатого вала — 180 ° (всего = 360 °)

источник: — cdn3.kidsdiscover.com

3. Рабочий ход: —

Второй оборот коленчатого вала начался, когда он совершает один полный оборот во время такта сжатия. Рабочий ход начинается с расширения топливовоздушной смеси, воспламененной с помощью свечи зажигания. Здесь поршень перемещается из ВМТ в НМТ. Этот ход вызывает механическую работу по вращению коленчатого вала.
Ключевые точки : —
Впускной клапан — ЗАКРЫТО
Выпускной клапан — ЗАКРЫТО
Вращение коленчатого вала — 180 ° (всего = 540 °)

4.Ход выхлопа: —

И снова импульс маховика перемещает поршень вверх от НМТ до ВМТ, тем самым выталкивая выхлопные газы наружу через выпускной клапан.
Ключевые точки : —
Впускной клапан — ЗАКРЫТО
Выпускной клапан — ОТКРЫТО
Вращение коленчатого вала — 180 ° (всего = 720 °)

Здесь завершаются два полных оборота (720 °) коленчатого вала вместе с одним циклом (Один цикл, потому что термодинамический цикл представляет собой серию термодинамических процессов , которые возвращают систему в исходное состояние.Здесь во время ударов происходит ряд термодинамических процессов. 4 такта = 4 процесса!)

Предлагаемая статья — Как работают двухтактные двигатели?

Как впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются в определенное время хода?

Ну, они не рассчитываются с помощью таймера или часов (шутите меня). Ответ настолько удивительный, а решение чертовски простое — распредвал !
Распределительный вал соединен с коленчатым валом через зубчатый механизм или зацепляется с помощью цепи привода ГРМ.

Кулачок вращающийся на распределительном валу!

Анимация вверху — Кулачок на распределительном валу, преобразующий вращательное движение в колебательное движение клапанов, тем самым открывая и закрывая клапаны в точное время. Источник

Опять же, это доказывает, что иногда все, что нам нужно, — это простой дизайн.

Вам может понравиться — Различия, преимущества и недостатки 4-тактного и 2-тактного двигателей!

Свеча зажигания используется только в бензиновых двигателях и поэтому используется здесь.У дизельных двигателей нет свечей зажигания. Смесь настолько сжата, что способна воспламениться.

Как запускается двигатель ИЛИ при запуске двигателя как опускается поршень?

Ответ: когда вы вставляете ключ в машину, чтобы «включить», аккумулятор вращает небольшой мотор, который зацепляется с большей шестерней маховика. Таким образом, двигатель запускается путем всасывания в него топливовоздушной смеси, а затем следует вышеуказанному циклу.

Вот видео как запускаются двигатели?

Связанные

Как работают четырехтактные двигатели мотоциклов

С тех пор, как в начале 19-го века появился самый первый мотоцикл, представлявший собой перепрофилированные велосипеды с двигателями, прикрепленными к их раме, которые приводили в движение цепь или ремень, чтобы продвигать его вперед, двигатели внутреннего сгорания должны были работать на смеси двух вещей для того, чтобы чтобы продвинуть мотоцикл вперед — воздух и топливо.Путем подачи в двигатель нужного количества топливовоздушной смеси вместе с точно рассчитанной искрой зажигания поршень скользит вниз по каналу, вращает вал и преобразует химическую энергию в кинетическую энергию, а затем вытесняет отработанные газы. За прошедшие годы в самые первые двигатели, которые использовали мотоциклы, возможно, было внесено множество изменений, но традиционно их все еще можно разделить на два типа: четырехтактные и двухтактные.

Однако в наши дни двухтактные двигатели уже не так распространены, как раньше, потому что они печально известны своими выбросами и больше не предвещают ничего хорошего с сегодняшними стандартами.С другой стороны, четырехтактные двигатели по-прежнему широко распространены даже в современных машинах. Тем не менее, они по-прежнему работают для выработки энергии посредством серии событий, называемых четырехтактным циклом, которые происходят в цилиндрах двигателя тысячи раз в минуту, а именно: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Если вы хотите лучше запомнить этот процесс, вспомните излюбленные термины энтузиастов: сосать-сжимать-удар-удар.

1. Впуск

Во время впуска открывается впускной клапан, после чего воздух поступает через фильтр и впускные трубы, в то время как поршень движется вниз, что вакуумирует топливно-воздушную смесь в цилиндр через впускную и заправочную систему двигателя.

2. Сжатие

После полного такта впуска поршень затем входит в такт сжатия, сжимая топливно-воздушную смесь возле клапанов и свечи зажигания и создавая плотный заряд воздуха и топлива, который просто ждет искры, чтобы расширить его. Это подводит нас к следующему шагу.

3. Сгорание

Когда поршень приближается к верхней точке своего хода, свеча зажигания срабатывает и воспламеняет топливовоздушную смесь.Заряд расширяется, что заставляет поршень снова опускаться вниз по цилиндру.

4. Выхлоп

Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается, чтобы удалить отработанные газы из выхлопной трубы. Последующий подъем поршня вытесняет отработанные газы из камеры сгорания в выхлопную систему мотоцикла, которая затем заглушает звук и, в конечном итоге, выводит выхлопные газы в атмосферу.

Как работают двухтактные и четырехтактные подвесные двигатели.

Evinrude Отчет капитана о работе 2-тактных и 4-тактных подвесных двигателей

Узнайте о том, как подвесные двигатели генерируют мощность, почему в разных двигателях используются разные системы и что все это означает.

Вы когда-нибудь задумывались, как на самом деле работает подвесной двигатель?

Современные подвесные двигатели, аналогичные двигателям других товаров, таких как автомобили или мотоциклы, используют внутреннее сгорание топлива для перемещения поршней, которые, в свою очередь, вращают приводной вал.Все двигатели этого типа требуют, чтобы три элемента работали вместе для сгорания и движения —

1. Воздух

2. Топливо

3. Искра

В двигателе есть системы для определения количества каждого и того, когда они должны применяться. В случае подвесного двигателя сгорание создает вращающую силу на коленчатом валу, которая, в свою очередь, используется для вращения гребного винта.

Для 4-тактных двигателей требуется на 100 движущихся частей больше, чем для 2-тактных двигателей.

2 разных технологии

В подвесных двигателях используются две основные технологии для выработки энергии за счет сгорания.У каждого есть сходство и различие для достижения одной и той же цели — поворота пропеллера для создания движущей силы.

Один тип подвесного двигателя называется четырехтактным, а другой — двухтактным. Причина, по которой они названы таким образом, связана с тем, как двигатель настроен на выполнение необходимых функций для осуществления сгорания.

«Ход» — это когда один поршень перемещается от одного конца цилиндра к другому. Для одного типа двигателя, используемого в подвесных двигателях, требуется четыре такта для каждого сгорания, поэтому он называется четырехтактным двигателем.Другой требует всего два такта для каждого сгорания, поэтому он называется двухтактным двигателем.

Четырехтактному двигателю требуется один такт для выполнения всех основных потребностей двигателя.

Как работает 4-тактный двигатель

4-тактный двигатель проходит четыре этапа для обеспечения сгорания, и в каждом из них поршень перемещает длину цилиндра или совершает «ход».

1. Сначала поршень перемещается на вниз в цилиндре, создавая вакуум.При этом открывается клапан, расположенный в верхней части цилиндра, впуская смесь воздуха и топлива. Это называется тактом впуска . Клапан удерживается закрытым с помощью пружинного механизма и открывается кулачком (выступ на распределительном валу), который толкает клапан и сжимает пружину. Как только кулачок проходит клапан, пружина снова закрывает клапан.

Когда поршень движется вниз (обозначен розовой стрелкой), впускной клапан открывается (показан желтой стрелкой), впуская топливно-воздушную смесь в цилиндр.

2. Затем поршень перемещается вверх на , чтобы сжать смесь воздуха и топлива в камере сгорания. Это называется тактом сжатия . Когда поршень достигает верхней части цилиндра, воздушно-топливная смесь сжимается.

При движении поршня вверх он сжимает топливно-воздушную смесь в камере сгорания в верхней части цилиндра.

3. Когда поршень находится в верхней части цилиндра , свеча зажигания воспламеняет смесь, создавая взрыв, который толкает поршень вниз.Это когда поршень совершает третий проход через цилиндр. Это такт сгорания , или «рабочий» ход.

Когда свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, она заставляет поршень опускаться в цилиндр.

4. Четвертый ход — это когда поршень снова поднимается , выпускной клапан открывается, и отработанный газ выталкивается в выпускной коллектор. Он называется такт выпуска .

Когда поршень движется обратно вверх по цилиндру (показан розовой стрелкой), он выталкивает выхлопные газы из теперь открытого выпускного клапана (обозначенного желтой стрелкой).

Как работает обычный 2-тактный двигатель с карбюратором

2-тактный двигатель проходит две ступени для обеспечения сгорания, каждая из которых включает перемещение поршня по длине цилиндра или выполнение «хода».

1. Когда поршень начинает двигаться вверх , он сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре и закрывает впускные и выпускные клапаны. На 2-тактном двигателе клапаны представляют собой отверстия в стенке цилиндра, а не в верхней части цилиндра в камере сгорания, как на 4-тактном.Таким образом, первый такт в обычном карбюраторном 2-тактном двигателе выполняет функции впуска и сжатия.

Это чертеж обычного карбюраторного двухтактного двигателя. Когда поршень движется вверх, смесь воздуха и топлива в картере нагнетается в цилиндр через впускной клапан (показан желтой стрелкой). Желтая стрелка показывает выхлопное отверстие, через которое выхлопные газы недавно вышли из камеры. Оба эти клапана скоро будут заблокированы поршнем, перемещающимся вверх в цилиндре.
Когда искра воспламеняет топливно-воздушную смесь, поршень движется вниз, сжимая воздух в картере.

2. Когда поршень находится в верхней части цилиндра , свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, и происходит взрыв, толкая поршень вниз в начале его второго хода. Проходя вниз по цилиндру, поршень открывает выпускной клапан, и отработанные газы выходят из камеры. Таким образом, этот двигатель выполняет как рабочий такт, так и функцию выпуска за один такт.

В то же время нижняя часть поршня сжимает воздух в картере, проталкивая топливно-воздушную смесь через недавно открытый впускной клапан в цилиндр. И процесс повторяется.

После сгорания поршень опускается (показан розовой стрелкой) и нагнетает давление в картер. Это заставляет воздух из картера поступать в цилиндр через впускной клапан (обозначен желтыми стрелками), а также открывает выпускной клапан, так что газы могут выходить (показано оранжевой стрелкой) в выпускной коллектор.

Сделай математику

Все это означает, что естественная механика двухтактного двигателя внутреннего сгорания генерирует вдвое больше рабочих ходов за каждый оборот коленчатого вала. Как мы видели, поршень четырехтактного подвесного двигателя выполняет два дополнительных прохода через цилиндр: один для выталкивания выхлопных газов, а другой — для всасывания топливно-воздушной смеси.

На 2-тактном двигателе ступени впуска и выпуска регулируются направленным вниз давлением поршня на воздух картера, который толкается в поршень при открытии клапана боковой стенки цилиндра.

2000 ходов мощности по сравнению с 1000

Взглянем на это с другой стороны: при 2000 об / мин каждый цилиндр в двухтактном двигателе запускается и генерирует энергию 2 000 раз. Неважно, сколько там цилиндров. Независимо от того, поворачивает ли коленчатый вал двухтактного подвесного двигателя один поршень, четыре, шесть или восемь, все они совершают полный цикл движения вверх-вниз при каждом повороте коленчатого вала.

В 4-тактном двигателе, работающем при тех же 2000 об / мин, каждый цилиндр срабатывает и вырабатывает энергию в 1000 раз, то есть ровно вдвое реже.Поршень 4-тактного двигателя должен сделать еще два прохода через цилиндр без заметного увеличения мощности.

Есть много других различий между 2-тактными и 4-тактными двигателями, но основное различие заключается в количестве тактов, необходимых для сгорания.

Как работают автомобильные двигатели? — Сейчас по всей стране

Несмотря на относительно простое управление, автомобили на самом деле являются очень сложными машинами. Для работы автомобилям нужно топливо, но что на самом деле с ним делает двигатель?

В общем, стандартный двигатель внутреннего сгорания — который сегодня имеет большинство транспортных средств, работающих на топливе, — использует воздух в сочетании с бензином для выработки энергии.[1] Конечно, все становится сложнее.

Компоненты двигателя

Прежде чем углубляться в то, как работает двигатель автомобиля, он поможет изучить его основную анатомию (что также важно, если вам нужно выполнить какое-либо техническое обслуживание автомобиля). Взгляните на схему двигателя автомобиля ниже, затем просмотрите список основных компонентов двигателя и их функции:

• Блок двигателя: Блок двигателя, как правило, изготовлен из железа или алюминия, в нем находится большинство деталей, обеспечивающих работу двигателя, включая цилиндры, поршни, коленчатый вал и распределительный вал.[2] (Если вы открываете капот, на блоке двигателя обычно устанавливается генератор переменного тока.)
• Головка блока цилиндров: В головку блока цилиндров входят компоненты, управляющие потоком всасываемого воздуха и выхлопных газов, такие как клапаны и распределительные валы. [2]
• Коленчатый вал: Коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз в соответствующее круговое движение. Он прикреплен к поршням через шатун [2].
• Шатуны: Шатун прикрепляет коленчатый вал к поршням.Он вращается на каждом конце, что дает ему возможность перемещаться вместе с обоими компонентами. [3]
• Поршни: Поршни движутся вверх и вниз внутри цилиндра, передавая энергию коленчатому валу, который, в свою очередь, приводит автомобиль в движение. Поршневые кольца, расположенные внутри поршней, помогают герметизировать края цилиндра и уменьшают трение во время движения. [2], [3]
• Свечи зажигания: Свечи зажигания вызывают возгорание, создавая искру, воспламеняющую поступающую смесь воздуха и топлива.[3]
• Топливные форсунки : Топливные форсунки снабжают двигатель топливом. В процессе он превращает топливо в крошечные, похожие на туман частицы, так что его легче сжечь двигателем. [4]
• Клапаны: В двигателе есть два типа клапанов: впускные и выпускные. Первый пропускает воздух и газ в двигатель; последний выпускает выхлопные газы. [3]
• Распредвал: Распределительный вал контролирует открытие и закрытие клапанов.Для этого он преобразует круговое движение коленчатого вала в движение вверх и вниз, которое открывает и закрывает клапаны. [2]
• Ремень или цепь привода ГРМ: Ремень или цепь привода ГРМ проходят между распределительным валом и коленчатым валом, чтобы гарантировать синхронную работу. [2]

Процесс четырехтактного двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания работают по четырехступенчатому циклу. Эти шаги формально называются ходами по отношению к четырем движениям, которые поршень совершает для завершения каждого цикла.Такты происходят в следующем порядке: впуск, сжатие, сгорание, выпуск.

При каждом такте поршень движется вверх или вниз в цилиндре, перемещаясь вместе с впуском воздуха и топлива или выпуском выхлопных газов. Вот обзор того, как работает этот процесс [1]:

1. Ход всасывания

Во время такта впуска поршень смещается вниз, в то время как впускной клапан открывается, пропуская поток бензина и воздуха. Как только поршень достигает основания цилиндра, клапаны закрываются, герметизируя бензиново-воздушную смесь.(Стоит отметить, что в некоторых современных автомобилях бензин впрыскивается позже во время такта сжатия.)

2. Ход сжатия

В этот момент поршень движется назад вверх, чтобы сжимать газ и воздух к верхней части цилиндра. Выталкивание этой смеси в более ограниченное пространство подготавливает ее к воспламенению в такте сгорания.

3. Ход горения

Также известный как рабочий ход, ход сгорания — это то, что действительно создает мощность вашего двигателя и заставляет автомобиль двигаться.Здесь свеча зажигания загорается, чтобы зажечь газ. Возникающее тепло и расширяющийся газ заставляют поршень опускаться обратно в цилиндр.

4. Ход выпуска

Когда поршень достигает дна цилиндра, выпускной клапан открывается, так что поршень может откачивать отработанные газы из двигателя. Оттуда газы попадают в выхлопную систему и покидают автомобиль. Наконец, выпускной клапан закрывается, и четырехтактный цикл повторяется.

Различные типы автомобильных двигателей

Хотя все двигатели внутреннего сгорания обычно работают одинаково, существует несколько различных типов двигателей.При обсуждении двигателей, которые чаще всего используются в личных транспортных средствах, различия в основном связаны с расположением цилиндров. Например, цилиндры рядных двигателей расположены прямо, в то время как в двигателях V-образного типа цилиндры разделены на две группы и образуют V-образную форму. Другие двигатели будут регулировать определенную механику, например, фазу газораспределения или количество воздуха, добавляемого в четырехтактный цикл, для повышения эффективности или мощности. [1]

Знание того, как работает автомобильный двигатель, может оказаться полезным, когда пришло время покупать следующий автомобиль, особенно если вы получаете его от частного лица, а не от дилера.Узнайте, как купить машину у частного продавца.

[1] «Вот как работает двигатель вашего автомобиля» (17 апреля 2019 г.)

[2] «Car Engine Parts» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

[3] «Как работают автомобильные двигатели» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

[4] «Как работают системы впрыска топлива» (по состоянию на 24 сентября 2020 г.)

Как работает четырехтактный двигатель грязевого велосипеда? (The Techy Stuff)

Вы когда-нибудь задумывались, как работает четырехтактный двигатель для бездорожья?

Четырехтактный двигатель тяжелее и сложнее своего двухтактного собрата.В четырехтактном двигателе для бездорожья движущихся частей на 30-50% больше. Кроме того, они весят больше, чем его сопоставимый 2-тактный аналог.

Четырехтактный двигатель для грязного велосипеда работает по принципу четырехтактного или четырехтактного поршневого двигателя. Четыре движения составляют два движения вверх и два движения вниз. Эти четыре такта называются ходом впуска , ходом сжатия , ходом сгорания и ходом выпуска .Во время впускного такта впускной или топливный клапаны открываются, позволяя воздушно-топливной смеси попасть в камеру сгорания. На такте выпуска выпускные клапаны открываются, чтобы выпустить сгоревшее топливо или выхлоп, образовавшийся из сгоревшего топлива.

Как 4-тактный двигатель работает на внедорожном велосипеде

4-тактный или 4-тактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания. Четырехтактные двигатели намного сложнее по сравнению с двухтактным двигателем для внедорожников.

В прошлом мотоциклов для бездорожья с четырехтактными двигателями выпускалось меньше, чем с двухтактными. Но это предубеждение сместилось в другую сторону. Причина, по которой предпочтение было отдано двухтактным двигателям, заключается в том, что они являются более легким двигателем.

Но при этом современные четырехтактные двигатели появились семимильными шагами. Это означает, что они легче и эффективнее, чем раньше. Грязевые байки с четырехтактными двигателями теперь более мощны по соотношению мощности к весу, чем были в прошлом.Но даже при всех достижениях четырехтактный двигатель никогда не сможет конкурировать по мощности с двухтактным двигателем.

В настоящее время большинство мотоциклов для бездорожья производится с 4-тактным двигателем . Я помню, как 30 с лишним лет назад, когда 4-тактный велосипед начал использоваться в мотоциклах для бездорожья, я никогда не купил бы 4-тактный. 2 такта были намного более крутыми (и все еще остаются) и имели намного лучшее ускорение, чем 4 такта тогда.

Это все еще относится к двухтактному двигателю. Двухтактный двигатель может производить вдвое большую мощность, чем четырехтактный двигатель с таким же объемом цилиндров.Это потому, что он срабатывает один раз при каждом обороте, тогда как четырехтактный срабатывает один раз при каждом втором обороте. Например, двухтактный мотоцикл-мотоцикл 125 будет иметь такую ​​же мощность, как четырехтактный велосипедный мотоцикл 250 .

Это приводит к , как работает четырехтактный двигатель .

Как работает 4-тактный цикл

Прежде чем я объясню четырехтактный процесс четырехтактного двигателя, я хочу пройтись по основам четырехтактного двигателя для мотоциклов .К ним относятся следующие:

• Впускной коллектор — Впускной коллектор — это место, где воздушно-топливная смесь подается из системы впрыска топлива или карбюратора.
• Топливная форсунка — Топливная форсунка впрыскивает топливо во впускной коллектор, где топливо смешивается с воздухом, всасываемым через воздушный фильтр. В более старых версиях четырехтактного внедорожного мотоцикла будет использоваться карбюратор для подачи воздушно-топливной смеси вместо системы впрыска топлива. Прочтите эту статью, если хотите понять, почему так важно чистить воздушный фильтр.
• Впускные или впускные топливные клапаны — Впускные клапаны открываются в нужное время, позволяя воздушно-топливной смеси попасть в камеру сгорания.
• Выпускные клапаны — Выпускные клапаны открываются в нужное время, чтобы выпустить сгоревшее топливо или выхлопные газы из двигателя.

Четыре такта 4-тактного двигателя

На 4-тактном двигателе двигатель сгорает при каждом втором такте поршня. Он называется четырехтактным двигателем, так как для полного цикла ему требуется четыре хода (см. Четырехтактный анимационный видеоролик ниже).

При первом ходе поршень движется вниз. Когда поршень движется вниз, впускной клапан открывается. Открытие впускного клапана пропускает определенное количество топлива, которое смешано с атмосферным воздухом, в камеру сгорания. В конце первого хода и непосредственно перед вторым ходом впускной клапан закрывается. Этот первый ход называется тактом впуска .

При втором ходе поршень перемещается вверх. Движение вверх сжимает топливовоздушную смесь, содержащуюся в камере сгорания.Сжатие смеси воздуха и топлива делает его легко воспламеняемым. Второй ход называется тактом сжатия . В момент, когда поршень находится вверху, или так называемая верхняя мертвая точка , (ВМТ), загорается свеча зажигания.

Загорание свечи зажигания приводит к воспламенению топливовоздушной смеси в камере сгорания. Взрыв газов вызывает высокое давление и опускает поршень на третий ход. Этот третий ход называется тактом сгорания .

Когда поршень достигает нижней точки хода, которая обозначается как Нижняя мертвая точка (НМТ), выпускной клапан открывается. Поршень движется назад по цилиндру и выталкивает выхлопные газы через выпускной патрубок выпускного клапана. Четвертый такт называется тактом выпуска .

В верхней части четвертого хода выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и цикл начинается снова.

Четырехтактный двигатель более экономичен и экологически безопасен

В отличие от двухтактного двигателя, в котором передаточный канал (откуда топливо поступает в камеру сгорания) и выпускной канал открыты одновременно, при этом В четырехтактном двигателе впускной или топливный канал и выпускной канал управляются клапанами.

Порты четырехтактного двигателя открываются только в правильное время во время четырехтактного цикла . Это означает, что в цикле сгорания расходуется меньше топлива. Как следствие, четырехтактный двигатель намного более экономичен. К тому же он производит меньше выбросов углеводородов. Поэтому они лучше для окружающей среды.

Еще одним экологически чистым элементом четырехтактного двигателя является то, что он намного тише, чем двухтактный двигатель. Любой, кто слышал двухтактный двигатель на высоких оборотах, поймет, что я имею в виду.

Четырехтактный двигатель тоже может быть очень громким. Но уровень шума от двигателя можно контролировать с помощью типа используемой выхлопной системы.

Картер четырехтактного двигателя в сравнении с двухтактным двигателем

Для сравнения картер четырехтактного двигателя заполнен моторным маслом. Таким образом, топливо в четырехтактном двигателе не попадает в камеру сгорания через картер, как в двухтактном. Вместо этого топливо подается прямо в камеру сгорания через отверстия в головке блока цилиндров.

Двухтактный двигатель смазывается маслом, смешанным с топливом. Таким образом, когда воздушно-топливная смесь попадает в картер, который заполнен маслом, определенный процент масла, смешанного с топливом, остается на движущихся частях и смазывает.

Важно убедиться, что масло в четырехтактном двигателе доливается в картер. Если не доливать, у вас может заклинивать двигатель. Однажды такое случилось со мной, и когда я разобрал двигатель, поршневые штоки полностью прижались к коленчатому валу.

У большинства современных мотоциклов для бездорожья есть индикатор давления масла. Если загорится индикатор давления масла, немедленно прекратите езду на велосипеде. Этот свет сигнализирует о низком давлении масла, и если вы продолжите запускать двигатель, он может схватить вас, как это было со мной. Я слишком долго игнорировал свет! Игнорируйте индикатор давления масла на свой страх и риск!

Анимированное видео о четырехтактном двигателе

Я включил анимированное видео о четырехтактном двигателе и о том, как он работает, ниже.

Компоненты четырехтактного двигателя

Компоненты четырехтактного двигателя включают следующее:

• Поршень — который составляет основу двигателя внутреннего сгорания.
• Блок цилиндров и головка , в которой находится поршень (и).
• Топливные клапаны — Топливные клапаны пропускают воздушно-топливную смесь в камеру сгорания.
• Выпускные клапаны — Выпустите сгоревшее топливо (или выхлопные газы) из камеры сгорания, которая ведет в выпускной коллектор и выхлопную систему.
• Распределительный вал — Распределительный вал вращается и отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.
• Коленчатый вал — Поршни соединены с коленчатым валом через поршневые штоки.Коленчатый вал — это то, что передает мощность через сцепление на коробку передач, а затем на заднее колесо вашего внедорожного велосипеда.

  No related posts.