Четырехтактный двс: Двигатель внутреннего сгорания четырехтактный — Энциклопедия по машиностроению XXL

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания четырехтактный — Энциклопедия по машиностроению XXL

В 1862 г. французский изобретатель Бо де Роша предложил использовать в двигателе внутреннего сгорания четырехтактный цикл 1) всасывание 2) сжатие 3) горение и расширение 4) выхлоп. Эта идея была использована немецким изобретателем  [c.109]

Для двухтактных машин двойного действия (паровых и двигателей внутреннего сгорания), четырехтактных тандем-машин двойного действия. . ……….  [c.431]


Остановимся подробнее на описа-тши процесса, протекающего в цилиндре четырехтактного двигателя внутреннего сгорания за четыре хода  [c.132] МАЛОЛИТРАЖНЫЙ АВТОМОБИЛЬ С ДВУХЦИЛИНДРОВЫМ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ  [c.203]

Рабочим циклом называется совокупность характерных процессов, происходящих в двигателе в определенной последовательности во время его работы.

Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания рабочий цикл состоит из четырех тактов (впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск).  [c.56]

Н. Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. КПД этого двигателя достигал 22%, что превосходило значения, полученные при использовании двигателей всех предшествующих типов.  [c.109]

На рис. 7.1 изображены схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и диаграмма его рабочего процесса в р — ц-ко-ординатах. Цилиндр двигателя 1 снабжен двумя клапанами — впускным 2 и выхлопным 4. Открытие и закрытие их осуществляются  

[c.109]

Рис. 7.1. Схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (а) и диаграмма его рабочего процесса в р — о-координатах (б)
Рассмотренные рабочие циклы в цилиндре двигателя внутреннего сгорания могут быть осуществлены за четыре или за два такта (хода поршня). В первом случае цикл называется четырехтактным, во втором — двухтактным.  
[c.231]

Тепловой баланс двигателя внутреннего сгорания, как уже указывалось, говорит о том, что около 30% вводимого в него тепла уносится отходящими газами и около 30%— охлаждающей водой. Температура отходящих газов при полной нагрузке составляет у четырехтактных двигателей 360—420° С и у двухтактных 280—320° С (меньшая температура у двухтактных двигателей объясняется подачей в цилиндр продувочного воздуха, который, проходя через окна, смешивается с отработавшими газами, в результате чего снижается их температура). Используя некоторую часть тепла отходящих газов для промышленных и бытовых нужд (отопление домов, прачечные, тепличное хозяйство), можно довольно значительно (до 25%) повысить экономичность установки и ее общий к. п. д. (до 50—55%). Тепло в таких случаях используют в котлах-утилизаторах.  

[c.444]


Двигатели внутреннего сгорания — дизельные и карбюраторные — имеют высокий эффективный КПД — до 40% (первые) и до 35% (вторые). Они применяются главным образом на транспорте. Максимальная температура циклов — 2200—2600° С. КПД эквивалентного цикла Карно равен 85—88%, что указывает на достаточно большой резерв для совершенствования. При желании получить большую удельную мощность применяют двухтактные две, теряя несколько в экономичности, в противоположном случае — четырехтактные. Расход горючего у дизельных — 220—230 г/кВт-ч, у карбюраторных — 270—300 г/кВт-ч.  
[c.142]

В 1824 г. основоположник термодинамики С. Карно предсказал теоретический рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соответствующий четырем ходам поршня I — всасывание воздуха  [c.95]

Рис. 4.1. Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием
Пример 2. В четырехтактном одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания требуется привести силу давления газов в цилиндре к кривошипу АВ (фиг.
21). Закон изменения силы в функции угла поворота кривошипа показан на фиг. 22.  [c.34]

Действие произвольной периодической возмущающей силы (способ разложения на гармонические составляющие). В практических приложениях часто встречаются периодические возмущающие силы более сложного характера, чем рассмотренные выше. Так, на рис. IV. 15, а показан закон изменения крутящего момента, создаваемого четырехтактным двигателем внутреннего сгорания. Другой пример (периодические безмассовые удары) показан на рис. IV. 15, б.  [c.209]

В годы создания первого самолета в технике машиностроения произошли важные события. В 1876 г. Н. Отто сконструировал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, а в конце 80-х годов началось их массовое промышленное производство. Однако эти двигатели были еще несовершенны, тяжелы, и следующие после А. Ф. Можайского конструкторы самолетов продолжали применять испытанные и надежные паровые машины.  

[c. 270]

Рассмотренный выше метод моделирования на -сетках был применен для определения температурных полей и исследования влияния граничных условий на температурные поля поршней и втулок двухтактных и четырехтактных двигателей внутреннего сгорания А  

[c.407]

Поршневой стартер. представляет собой небольшой двухтактный или четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, приводимый в свою очередь в действие электростартером. Такой стартер (типа Ридель ) применялся на первых турбореактивных двигателях ЮМО-004 и БМВ-003 с тягой в 700— 900 кГ. Он развивал мощность до 12—15 л. с.  [c.186]

Поршневые двигатели внутреннего сгорания являются самыми распространенными тепловыми двигателями. Наибольшее применение получил четырехтактный двигатель, конструктивная схема которого представлена на рис. 9.1, в. Принцип его работы целесообразно рассмотреть с одновременным построением диаграммы в координатах давления р и объема W.  

[c. 109]

Какую энергию преобразуют двигатели внутреннего сгорания в механическое движение Какие типы двигателей внутреннего сгорания применяют в приводах строительных машин На каких видах топлива они работают Что такое рабочий цикл или рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания Что такое такт Опишите рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя. Чем отличается от него рабочий цикл дизеля Для чего в конструкциях двигателей внутреннего сгорания применяют несколько рабочих цилиндров Каков порядок их работы Каково назначение маховика в конструкции двигателя внутреннего сгорания  
[c.75]

Векторные диаграммы могут быть весьма сложными, например в диаграммах давлений на шейки и подшипники коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, в особенности у четырехтактных, где полярный угол диаграммы изменяется от нуля до 720°. На рис. 17.8 приведены векторные диаграммы нагрузки на шатунную шейку и подшипник автомобильного двигателя при частоте вращения коленчатого вала 2800 мин- .
[c.261]

Так, например, четырехтактный шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания не дает абсолютно равномерного вращения ввиду дискретности моментов зажигания — за время полного оборота происходят вспышки горючей смеси в трех цилиндрах. Поэтому, если такой двигатель делает 600 об/мин, то вал двигателя испытывает за это время 1800 толчков. Толчки эти могут быть не опасны, если ни одно звено механизма, приводимого в действие двигателем, не имеет собственной частоты колебаний, равной 1800 пер/мин. Если же такое звено имеется, то толчки, порождаемые  [c.49]

На всех отечественных автопогрузчиках установлены двигатели внутреннего сгорания. В карбюраторных четырехтактных двигателях модели ГАЗ-51 (табл. 5) и ее модификациях (ГАЗ-63, ГАЗ-51А), имеющих одинаковую конструктивную схему (рис. 5), шесть цилиндров расположены в один ряд. У двигателей ЗИЛ-130, ГАЗ-66, МеМЗ-966 (табл. 6) цилиндры размещены в два ряда под углом 90°.  

[c. 13]

Определить индикаторную мощность одноцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания 1410,5/13 при среднем индикаторном давлении 0,67 МПа. Диаметр цилиндра 105 мм и ход поршня 130 мм. Частота вращения вала в минуту 1500.  [c.184]

Наибольшее распространение для охлаждения скоропортящихся продуктов в изотермических контейнерах получили холодильные агрегаты, включающие силовой привод. Агрегат монтируют таким образом, чтобы обеспечивалась легкая замена отдельных узлов. Компрессор и другие узлы высокого давления устанавливают снаружи, а испаритель — внутри емкости, оборудованной термоизоляцией. К силовому приводу на судне или терминале подводится электропитание, а при перевозке наземными видами транспорта подается топливо. Холодильный агрегат контейнера оснащается электромотором и двигателем внутреннего сгорания. Агрегат включает четырехцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель с водяным охлаждением и автоматическим управлением.

Холодильный агрегат может быть использован в случае необходимости для подогрева груза. Контроль температуры осуществляется с помощью контактных термометров. При перевозке контейнера в грузовых помещениях судна бензиновый топливный бак снимается.  [c.98]

Предисловие к статье М. А. Левина Исследование процесса всасывания четырехтактного быстроходного двигателя внутреннего сгорания . — Техника воздуш. флота, 1929, № 4, с. 212.  [c.420]

Так, в частности, степень технологичности будет различна не только у двигателей внутреннего сгорания с различными циклами Дизеля и Отто, но и у двухтактных и четырехтактных, с наддувом и без наддува, многоцилиндровых и одноцилиндровых.  [c.700]

Цикл может соответствовать одному или нескольким оборотам начального звена. Так, например, вал насоса с кривошип-но-ползуиным механизмом в течение цикла делает один оборот. У четырехтактного двигателя внутреннего сгорания в течение цикла коленчатый вал делает два оборота. В некоторых машинах один цикл соответствует и большему числу оборотов ведущего вала,  [c.306]

П УЗОВОЙ АВТОМОБИЛЬ С ЧЕТЫРЕХТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ ОТ СЖАТИЯ  [c.210]

Рассмотренный процесс работы двигателя внутреннего сгорания, как это вытекает из изложенного, происходит за четыре хода поршня (два оборота вала). Поэтому такие двигатели называются четырехтактными. Возможно осуществить этот же процесс и за два хода поршня (один оборот вала) путем установки специального продувоч-  [c.233]

Рассмотрим механизм четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Конструктивная и кинематическая схемы этого двигателя показаны на рис. 1, а и 1, б. Механизм состоит из трех подвижных тел 2, 3, 4 VI одного неподвижного тела 1. Одно или несколько жестко соединенных тел, составляющих механизм, называют звенсм  [c.7]

Исследованием влияния воды, добавляемой в топливо в различных концентрациях, на качество распыливания, смесеобразования и полноту сгорания топлива в дизелях занимался А. И. Абдепьфаттах [205] в Институте двигателей внутреннего сгорания Технического факультета в Александрии. Для испытаний были выбраны тихоходный и быстроходный четырехтактные дизели, основные данные которых приведены ниже  [c.245]

Принцип действйя поршневого двигателя внутреннего сгорания. Автомобильные поршневые двигатели выполняются многоцилиндровыми, мотоциклетные — в основном одно-, двухцилиндровыми. Схема четырехтактного одноцилиндрового двигателя показана на рис. 2. Цилиндр 5, закрытый сверху головкой 7, закреплен на картере 4. К картеру присоединен поддон 1, в котором находится масло. В цилиндре перемещается поршень 6, соединенный пальцем 12 с верхней головкой шатуна 13. Поршень в цилиндре уплотнен кольцами 11. Нижняя головка шатуна соединена с шатунной шейкой коленчатого вала 3. Коленчатый вал имеет две коренные шейки, опирающиеся на подшипники 2, расположенные в картере. Шатунная шейка вала соединена с коренными — кривошипами. К фланцу коленчатого вала прикреплен маховик 14. В головке 7 размещены клапаны 8 и 10, служащие для впуска горючей смеси (в карбюраторном двигателе) или воздуха (в дизеле) и выпуска отработавших газов. Воспламенение рабочей смеси в карбюраторном двигателе осуществляется с помощью свечи 9. В двигателях с воспламенением от сжатия в головке  [c.15]


Моторесурс двигателей внутреннего сгорания определяется обычно ресурсом цилиндропоршневой группы, зависящим от износостойкости деталей этой группы. Пыль, попадающая вместе с воздухом в цилиндры, частицы нагара и продукты износа вызывают абразивное разрушение рабочих поверхностей цилиндров и поршневых колец. Давление газов в цилиндре, а следовательно, и давление поршневых колец на стенки цилиндра имеет наибольшие значения в верхней его части, где условия смазывания неблагоприятны и поверхности трения имеют повышенную температуру, Поэтому в четырехтактных двигателях и двухтактных с прямоточной продувкой зона наибольшего износа цилиндров находится против газоуплотнительных колец в положении поршня в ВМТ, а наибольший износ — против верхнего кольца.[c.264]

Как уже отмечалось, диаграмма крутящий момент — угол поворота кривощцпа используется для двух основных целей во-первых, для определения частот, вызывающих крутильные колебания, а, во-вторых, для определения необходимых размеров маховика. При анализе крутильных колебаний удобнее применять не степенной ряд, а ряд Фурье, выражая результаты измерения крутящего момента в виде ряда, состоящего из постоянного члена и бесконечной суммы гармонических членов, период которых в 1, 2, 3, 4, 5,. .. раз меньше периода цикла, а именно Ф, 2ф, Зф и т. д. Для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания ряд Фурье будет содержать гармонические члены с периодом, равным 0,5 1 1,5 2 2,5,. .. периода вращения вала (напомним, что полный цикл четырехтактного двигателя занимает 720°). Если какая-либо гармоника совпадет с одной из собственных частот крутильных колебаний двигателя, то возникает резонанс. Таким образом, независимо от того, насколько плавно изменяется крутящий момент, он всегда содержит некоторые гармоники, и, следовательно, могут возбуждаться собственные колебания, если только момент не будет постоянным в течение цикла, что маловероятно.[c.282]

Из числа конструкций двигателей внутреннего сгорания, созданных по идеям Н.Р. Брилинга, уместно, кроме указанных короткоходных двигателей, упомянуть следующие одобренный в свое время Рикардо двигатель ДвоСжаРас ) мощностью 100 л. с., в котором часть цилиндров работала по двухтактному циклу, а часть — по четырехтактному двигатели М-33 мощностью 600 л. с. для авиации и мощностью 400 л. с. для танков (совместно с инженером Виттом) двухтактный 24-цилиндровый авиационный двигатель ФЭД-8 мощностью 3000 л. с. (совместно с акад. Б. С. Стечкиным) двухтактный двигатель для подводной лодки мощностью 300 л. с. (в сообществе с проф. Трипклером) малолитражный четырехместный автомобиль НАМИ и значительное число конструкций аэросаней.  [c.259]


Рабочий цикл двигателя: что это такое

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 двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

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.

Содержание статьи

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).

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

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 коленчатый вал делает один оборот, такой двигатель является двухтактным.

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.

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.

  • На такте впуска коленчатый вал двигателя делает первую половину оборота, при этом поршень из ВМТ движется в НМТ. В этот момент  открыт впускной клапан, а выпускной клапан 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 свече зажигания). 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 шатун энергия передается на КШМ, 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.
  • 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 выпускной коллектор.

Работа четырехтактного дизельного ДВС

Хотя дизель конструктивно похож на бензиновый мотор, в дизельных двигателях 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 солярку, затем смесь дизтоплива и воздуха самовоспламеняется.

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.

Обратите внимание, для дизельного двигателя очень важно, чтобы температура сжатого воздуха была достаточной для воспламенения топлива. По этой причине степень сжатия 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.

Для решения этой задачи многие системы питания дизельного двигателя имеют ТНВД (топливный насос высокого давления). 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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое крутящий момент и мощность двигателя. Из этой статьи вы подробно узнаете о данных характеристиках, в чем измеряется мощность и момент двигателя, как эти показатели зависят друг от друга и т.д.

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.

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.

Рекомендуем также прочитать статью о КПД дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре и от чего зависит КПД, а также почему дизельные моторы имеют КПД выше по сравнению с бензиновыми ДВС.

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.

Читайте также

История бензинового двигателя (ДВС) — Двигатели автомобилей

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания прочно вошел в нашу жизнь и останется в ней еще на неопределенное время. Развитие альтернативных топливных технологий предполагает, что в некотором будущем бензиновый мотор станет в конечном счете лишь историей, однако его потенциал, по расчетам специалистов, исчерпан лишь на 75 процентов, что позволяет назвать бензиновый ДВС на данный момент одним из главных типов двигателей в нашем мире.


Изобретение бензинового мотора, как и многих других современных вещей, существование без которых сегодня немыслимо, произошло благодаря, в общем-то, случайности, когда в 1799 году французом Ф. Лебоном был открыт светильный газ – смесь водорода, окиси углерода, метана и некоторых других горючих газов. Как предполагает его название, светильный газ использовался для осветительных приборов, заменивших в то время свечи, однако в скором времени Лебон нашел ему и другое применение. Изучая свойства найденного газа, инженер заметил, что его смесь с воздухом взрывается, выделяя большое количество энергии, которую можно использовать в интересах человека. В 1801 году Лебон запатентовал первый газовый двигатель, состоящий из двух компрессоров и камеры сгорания. По существу газовый двигатель Лебона стал примитивным прототипом современного ДВС.

Нужно отметить, что попытки поставить тепловую энергию взрыва на службу человечеству предпринимались задолго до рождения Лебона. Еще в 17-м веке нидерландский ученый Христиан Гюйгенс использовал порох, чтобы приводить в движение водяные насосы, доставляющие воду в сады Версальского дворца, а итальянский физик Алессандро Вольта в конце 80-х годов 18 века изобрел «электрический пистолет», в котором электрическая искра воспламеняла смесь водорода и воздуха, выстреливая из ствола кусок пробки.

В 1804 году Лебон трагически погиб и развитие технологии внутреннего загорания на некоторое время приостановилось, пока бельгиец Жан Этьен Ленуар не догадался использовать принцип электрического зажигания для воспламенения смести в газовом двигателе. После нескольких неудачных попыток, Ленуару удалось создать работающий двигатель внутреннего сгорания, который он запатентовал в 1859 году. К сожалению, Ленуар оказался больше коммерсантом, чем изобретателем. Выпустив несколько сотен своих моторов, он заработал довольно приличную сумму денег и прекратил дальнейшее усовершенствование своего изобретения.  Тем не менее, двигатель Ленуара, использовавшийся как привод локомотивов, дорожных экипажей, судов и в стационарном виде, считается первым в истории работающим двигателем внутреннего сгорания.

В 1864 году немецкий инженер Август Отто получил патент на собственную модель газового двигателя, КПД которого достигал 15-ти процентов, то есть был не только эффективнее двигателя Ленуара, но и эффективнее любого парового агрегата, существовавшего в то время. Совместно с промышленником  Лангеном, Отто создал фирму «Отто и Компания», в планы которой входило производство новых моторов, которых было выпущено около 5 000 экземпляров.  В 1877 году Отто запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, однако, как оказалось, четырехтактный цикл был изобретен еще за несколько лет до этой даты французом Бо де Рошем. Судебная тяжба между этими инженерами закончилась поражением Отто, в результате чего его монопольные права на четырёхтактный цикл были отозваны. Тем не менее, конструкция двигателя Отто во многом превосходила французский аналог, что и предопределило его успех – к 1897 году было выпущено уже 42 000 таких моторов различной мощности.

Светильный газ в качестве топлива для ДВС существенно суживал область их применения, поэтому инженерами из разных стран постоянно проводились поиски нового, более доступного горючего. Одним из первых изобретателей, применивших бензин в качестве топлива для ДВС, был американец Брайтон, разработавший в 1872 году так называемый «испарительный» карбюратор. Однако его конструкция была настолько несовершенной, что он оставил свои попытки.


Лишь через десять лет после изобретения Брайтона был создан работоспособный двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине. Готлиб Даймлер, талантливый немецкий инженер, работавший на фирме Отто, еще в начале 80-х годов 19-го века предложил начальнику разработанный им самим проект бензинового мотора, который можно было бы использовать на дорожном транспорте, однако Отто отверг его начинания. В ответ на это Даймлер и его друг Вильгельм Майбах уволились из «Отто и Компания» и организовали собственное дело. Первый бензиновый двигатель Даймлера-Майбаха появился в 1883 году и предназначался для установки стационарно. Зажигание в цилиндре происходило от полой раскаленной трубочки, но в целом конструкция мотора оставляла желать лучшего именно из-за неудовлетворительного зажигания, а так же процесса испарения бензина.

На этом этапе требовалась более простая и надежная система испарения бензина, которая была изобретена в 1893 году венгерским конструктором Донатом Банки. Он изобрел карбюратор, ставший прообразом карбюраторных систем, известных сегодня. Банки предложил революционную по тем временам идею – не испарять бензин – а равномерно распылять его по цилиндру. Поток воздуха всасывал бензин через дозирующий жиклёр, сделанный в форме трубки с отверстиями. Напор потока поддерживался посредством небольшого бачка с поплавком, обеспечивающим постоянную пропорциональную смесь воздуха и бензина.

С этого момента в истории развитие ДВС пошло по нарастающей. Первые карбюраторные моторы имели всего один цилиндр. Рост мощности достигался за счет увеличения объема цилиндра, однако уже к концу столетия начали появиться двухцилиндровые двигатели, а с началом 20-го века все большее распространение начали получать моторы с четырьмя цилиндрами.

четырехтактный двигатель внутреннего сгорания — патент РФ 2299340

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, использующим в работе водород. Изобретение позволяет повысить экономическую и экологическую эффективность работы двигателя внутреннего сгорания. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, свечу зажигания, систему подачи топливовоздушной смеси и источник водорода. Источник водорода выполнен в виде электролизера, электроды которого установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока и свободного прохода в прямом и обратном направлении топливовоздушной смеси и продуктов рабочего процесса. В топливовоздушной смеси естественным путем присутствует вода или специально введенный электролит (водный раствор электролита). 1 ил.

Формула изобретения

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, свечу зажигания, систему подачи топливовоздушной смеси и источник водорода, отличающийся тем, что источник водорода выполнен в виде электролизера, электроды которого установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока и свободного прохода в прямом и обратном направлениях топливовоздушной смеси и продуктов рабочего процесса, причем в топливовоздушной смеси естественным путем присутствует вода или специально введенный электролит (водный раствор электролита).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к. области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, использующим в работе водород, и может быть использовано в двигателестроении.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания и систему подачи топливовоздушной смеси (см. Калисский B.C. и др. Автомобиль. Учебник водителя третьего класса, М: Транспорт, 1973 г., стр.8-10).

Недостатком известного двигателя является низкая эффективность сжигания топлива в цилиндре, большой расход топлива и плохой экологический фактор на всех режимах работы двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной, выпускной клапаны, свечу зажигания, систему приготовления и подачи топливовоздушной смеси и источник водорода с устройством подачи порции водорода в конце такта сжатия в зону свечи зажигания, при этом улучшается воспламенение обедненной топливовоздушной смеси и повышается экономический эффект двигателя (патент РФ №2151892, опубл. 27.06.2000).

Недостатком известного двигателя является сложная конструкция и из-за наличия двух систем раздельной подачи двух видов топлив, в том числе и водорода из баллона. Трудность обеспечения четко дозированной и согласованной с моментом воспламенения подачи водорода в зону свечи зажигания на всех нагрузочных и скоростных режимах работы двигателя.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической и экологической эффективности работы двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр с рубашкой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, впускной и выпускной клапаны, свечу зажигания, систему подачи топливовоздушной смеси и источник водорода, согласно изобретению источник водорода выполнен в виде электролизера, электроды которого установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока и свободного прохода в прямом и обратном направлении топливовоздушной смеси и продуктов рабочего процесса, причем в топливовоздушной смеси естественным путем присутствует вода или специально введенный электролит (водный раствор электролита).

Изобретение поясняется чертежом.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1 с рубашкой охлаждения, например жидкостной, поршень 2 и головку цилиндра 3, образующие камеру сгорания 4, впускной 5 и выпускной 6 клапаны, свечу зажигания 7, систему подачи топливовоздушной смеси, например карбюратор (не показан), и источник водорода. Источник водорода выполнен в виде электролизера 8, электроды 9 и 10 которого выполнены, например, из никелевой сетки и установлены в камере сгорания с возможностью подачи электрического тока, например, подведенного от бортового аккумулятора 11. Через электроды 9 и 10 свободно проходят в прямом и обратном направлении топливовоздушная смесь и продукты рабочего процесса, при этом происходит диссоциация воды (разложение воды на водород и кислород), естественным путем присутствующей в топливовоздушной смеси. В топливовоздушную смесь можно специально вводить электролит (водный раствор электролита), например, в процессе приготовления топливовоздушной смеси.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Для пуска двигателя в работу, например, включением зажигания на электроды 9 и 10 электролизера 8, например, от бортового аккумулятора 11 подают электрический ток и стартером раскручивают вал двигателя. Поршень 2 в цилиндре 1 с жидкостным охлаждением на такте впуска перемещается к НМТ, создает разрежение и через открытый впускной клапан 5 засасывает цикловую порцию обедненной топливовоздушной смеси, например, приготовленную карбюратором и состоящую из атмосферного воздуха, бензина и естественным путем присутствующей в воздухе и в бензине воды, или специально введенного в смесь, например, форсункой электролита, например водного раствора едкого калия. В процессе приготовления и подачи в цилиндр 1 топливовоздушной смеси вода за счет ударной, термической, кавитационной диссоциации ионизируется и становится электропроводной. Поступившая в цилиндр 1 ионизированная топливовоздушная смесь и продукты рабочего процесса (полученные затем в цилиндре 1) свободно проходят в прямом и обратного направлении через электролизер 8 с электродами 9 и 10 и при прохождении постоянного тока ионизированная вода или распыленный электролит разлагаются на водород и кислород, чем и обогащается рабочая смесь прямо в цилиндре 1.

Полученная таким образом обогащенная водородом и кислородом рабочая смесь перемещением поршня 2 к ВМТ на такте сжатия сжимается. Сжатую в камере сгорания 4 и обогащенную водородом и кислородом рабочую смесь легко, электрической искрой воспламеняет свеча зажигания 7. Затем за счет расширения продуктов сгорания происходит рабочий ход поршня 2. И наконец, в свою очередь открывается выпускной клапан 6. Поршень 2, перемещаясь к ВМТ, на такте выпуск, выкидывает отработавшие продукты в окружающую среду, и циклы повторяются. Цилиндр 1, головка цилиндра 3 и электролизер 8 при этом охлаждаются жидкостью из рубашки охлаждения цилиндра.

Предлагаемый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания в эксплуатации экономичен и экологически чист. Найдет применение в двигателестроении.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания ДВС

June 20, 2012

Как устроен двигатель внутреннего сгорания

ДВС или двигатель внутреннего сгорания – это механизм, который принадлежит к тепловым машинам. Принцип действия двигателя внутреннего сгорания – преобразование тепловой энергии, получаемой от сгорания жидкого топлива, в механическую.

Поршни и шатуны

Простейший ДВС состоит из блока двигателя – чугунной или алюминиевой детали, в которой вырезается рабочий цилиндр. По цилиндру, совершая возвратно-поступательные движения движется поршень. Поршень, как правило сделан из легкого и прочного сплава поскольку должен выдерживать значительные нагрузки и температуры, длительное время, при этом не разрушаясь и не деформируясь.

С одной стороны поршень соединен с шатуном. Это узел, обеспечивающий связь поршня с коленчатым валом. Представляет из себя цельнолитую деталь, со сквозным неразъемным отверстием со стороны поршня и сквозным разъемным кольцом со стороны коленчатого вала. Шатун, соединенный с поршнем называется поршневой группой, поскольку сами по себе они практически бесполезны.

Коленчатый вал

Коленчатый вал – это вторая по массивности деталь двигателя. Представляет собой сложный вал, разбитый на условные сектора, некоторые из которых смещены относительно центра вращения вала. Каждый такой сектор отполирован до зеркальной поверхности и называется шейкой. Каждая шейка коленчатого вала – создана для того, чтобы работать в скользящей паре “шейка – шатун” или “шейка – опорный подшипник”. Подшипники, на которых лежит коленвал, как правило скольжения. Он отполирован до зеркального состояния.  На противоположной стороне колена, называемого шейкой, обычно делается наплыв для балансировки вала. Такая система называется кривошипно-шатунный механизм (КШМ).

Вал, соединенный с поршнем через шатун, создает жесткую структуру, которая обеспечивает преобразование вращательных движений коленвала в возвратно-поступательные движения поршня в цилиндре и наоборот.

Сверху блок цилиндров закрывается головкой двигателя, в которой находится распределительнй вал, клапана и каналы впуска-выпуска. Распредвал жестко связан с коленвалом посредством цепной или ременной передачи. Распредвал открывает и закрывает впускные и выпускные клапана. Такая конструкция применяется в четырехтактном двигателе Отто. Этот механизм ДВС называется газораспределительный механизм (ГРМ). Он обеспечивает отвод выхлопных газов из цилиндра, впуск топливовоздушной смеси в цилиндр перед тактом сжатия, обеспечивает герметичность камеры во время сжатия и сгорания топливной смеси.

Система запускается с помощью стартера. Стартер представляет собой либо механический привод, например педаль в мопедах и некоторых мотоциклах, или шнур в мотопилах или газонокосилках. В четырехтактных двс используется, как правило электрический стартер, который приводится в движение с помощью аккумуляторной батареи.

Двигатель внутреннего сгорания может быть двух, четырех и даже шести тактным. Про последний тип двигателей мы позже расскажем в отдельной статье.

Такты двс

Каждый такт поршневого двигателя внутреннего сгорания обозначает завершенное действие. Например в двухтактном двигателе тактов два – первый – рабочий, когда топливо засасывается, одновременно с выходом наружу отработанных газов, второй – когда топливо сжимается и происходит его сгорание. В двухтактном двигателя каналы впуска и выпуска входят прямо в цилиндр, но расположены на разному ровне, что позволяет отработанным газам выходить раньше, чем поршень открывает второй, впускной канал.

Четырехтактный двигатель соответственно имеет четыре этапа действия.

Первый – поршень идет вниз, при этом открыт впускной клапан открыт – в рабочий объем засасывается порция топливно-воздушной смеси (ТВС).

Второй такт – оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая ТВС. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), второй такт заканчивается.

Начинается третий такт – поршень проходит ВМТ, коленвал при этом поворачивается примерно на два-три градуса и происходит запал ТВС путем мощной искры из свечи зажигания. ТВС воспламеняется и начинает расширяться, активно сгорая. Поршень уходит вниз. В нижней мертвой точке НМТ, заканчивается третий такт.

Четвертый такт – поршень идет вверх, открывается выпускной клапан цилиндра – отработанные газы выходят в выхлопной коллектор.

Таким образом получается, что любой ДВС – это по сути насос, который способен черпать энергию из прокачиваемого топлива, сгораемого в нем в процессе прокачки.

Работа ДВС невозможна без двух дополнительных систем – системы подачи топлива и системы зажигания. Об этом беспокоятся инжектор или карбюратор со свечами зажигания. О них мы расскажем в следующих статьях.

Сборка ДВС видео

Принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Рабочий цикл четырехтактного бескомпрессорного дизеля совершается за четыре такта, последовательность которых показана на рис. 33.


Рис. 33. Принцип действия четырехтактного бескомпрессорного дизеля.

Первый такт — всасывание (зарядка). Поршень движется вниз от верхней мертвой точки (в. м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.), создавая разрежение в рабочем цилиндре. Наружный воздух засасывается в цилиндр через открытый впускной клапан 1, в то время как выпускной клапан 3 закрыт. Клапаны 1 и 3 открываются с помощью кулачковых шайб, насаженных на распределительный вал двигателя, а закрываются под действием сильной пружины. Частота вращения распределительного вала в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала, что позволяет совершать рабочий цикл за два его оборота. Кроме того, с целью максимального наполнения рабочего цилиндра свежим воздухом, кулачковые шайбы имеют соответствующую конфигурацию. Поэтому впускной клапан открывается до прихода кривошипа в крайнее верхнее положение (в.м.т.), т. е. при положении его в точке 5, что обеспечивает предварение начала впуска воздуха. Впускной клапан закрывается после того, как кривошип пройдет крайнее нижнее положение (н.м.т.), т. е. при положении его в точке 4, что обеспечивает запаздывание конца всасывания воздуха. Давление газов в цилиндре во время первого такта меньше атмосферного.

Второй такт — сжатие. Поршень движется вверх от н.м.т. до в.м.т., сжимая воздух и оставшиеся газы. Впускной и выпускной клапаны в это время закрыты, в результате чего давление воздуха повышается до 2800—4000 кн/м2 (20—40 кгс/см2), а его температура — до 600—700° С.

Третий такт — рабочий ход (горение и расширение). В конце такта сжатия, когда кривошип не дошел на 4—8° до в.м.т. и находится в точке 6, топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде из форсунки 2 в камеру сжатия 7, где, воспламеняясь под действием высокой температуры, превращается в газ.. При этом за короткое время (доли секунды) давление в цилиндре возрастает до 5000—8000 кн/м2 (50—80 кгс/см2), а температура газа — до 1600—1800° С. Под воздействием расширяющихся газов поршень движется вниз от в. м. т. к н. м. т. В конце рабочего хода, когда кривошип занимает положение в точке 8, не доходя на 30—40° до н. м.т., открывается выпускной клапан и отработавшие газы начинают поступать в атмосферу.

Четвертый такт — выпуск (выхлоп). Поршень движется от н.м.т. к в.м.т., вытесняя из рабочего цилиндра отработавшие газы. В это время выпускной клапан полностью открыт, а впускной клапан закрыт. Давление в цилиндре снижается до 105—110 кн/м2 (1 —1,1 кгс/см2), а температура газов — до 350—400°С. Конец выхлопа, т. е. закрытие выпускного клапана, часто происходит после того, как кривошип пройдет в.м.т. (в точке 9). Это способствует лучшей очистке цилиндра от продуктов сгорания топлива.

Для осуществления тактов всасывания, сжатия и выпуска требуется затрата некоторой механической энергии двигателя. Эта энергия накапливается в период рабочего хода в маховике и во всех движущихся частях двигателя, а затем расходуется за счет инерции их движения в течение трех указанных тактов. Поэтому все ДВС имеют маховик, который является как бы аккумулятором кинетической энергии. У многоцилиндровых двигателей подготовительные такты в одном цилиндре осуществляются также за счет рабочих ходов в других цилиндрах.

Если изобразить зависимость между давлением газов от объема, занимаемого ими в цилиндре при различных положениях поршня, то получим диаграмму изменения давления газов в цилиндре, называемую индикаторной диаграммой (рис. 34). Такую диаграмму получают при стендовых испытаниях и прикладывают к паспорту двигателя как документ, определяющий его технические характеристики.


Рис. 34. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля.


Рис. 35. Схема наддува: а — механического; б — газотурбинного.

Для повышения мощности современных судовых четырехтактных дизелей применяют наддув, при котором свежий воздух нагнетается в цилиндр двигателя при помощи специального наддувочного насоса (нагнетателя). Существуют два основных способа наддува: механический и газотурбинный, схемы которых представлены на рис. 35. Газотурбинный наддув получил в последнее время преимущественное распространение.

циклов четырехтактного двигателя

Четырехтактный двигатель работает с 4 основными этапами успешного вращения коленчатого вала: впуском, сжатием, мощностью и ходом выпуска. Каждый цилиндр двигателя имеет четыре отверстия для впуска, выпуска, свечей зажигания и впрыска топлива. Поршень приводится в движение коленчатым валом двигателя, тогда как впускные и выпускные клапаны приводятся в движение распределительным валом. Коленчатый вал и распределительный вал соединены ремнем / цепью ГРМ для поддержания синхронизации между ними.Различные процессы, составляющие циклы четырехтактного двигателя, объясняются ниже:

Ход впуска: Такт впуска — это место, где впускные клапаны открыты и воздух втягивается в цилиндр. Топливная форсунка распыляет топливо в цилиндр для достижения идеального соотношения воздух-топливо. Движение поршня вниз вызывает засасывание воздуха и топлива в цилиндр.

Ход сжатия: Следующий цикл сжатия, при котором как впускной, так и выпускной клапаны закрыты.Движение поршня вверх вызывает сжатие топливовоздушной смеси вверх по направлению к свече зажигания. Компрессия делает топливно-воздушную комбинацию изменчивой для облегчения зажигания.

Рабочий ход / рабочий ход: Во время рабочего такта / рабочего такта впускные и выпускные клапаны все еще закрыты. Свеча зажигания создает искру для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси. Возникающая в результате энергия сгорания с силой толкает поршень вниз.

Такт выпуска: Последний цикл — такт выпуска, когда выпускные клапаны открываются и выхлопные газы вытесняются возвращающимся поршнем.

Покупайте качественные автозапчасти в Buy Auto Parts!

Если вы хотите купить оригинальные автозапчасти, покупка автозапчастей — правильное место. Мы предоставим вам запчасть, как только вы выберете год, марку и модель вашего автомобиля. Благодаря лучшей в отрасли гарантии по непревзойденным ценам, наши детали проходят тщательную проверку на соответствие отраслевым стандартам или превосходят их. Мы также предлагаем бесплатную доставку для покупок на сумму более 99 долларов. Ваш заказ будет доставлен вам вовремя, так как он будет доставлен с одного из наших складов, расположенных поблизости от вас.Если у вас возникли проблемы с поиском детали, наша группа поддержки всегда готова помочь вам: позвоните нам по телефону 1-888-907-7225 или оставьте нам письмо по адресу [адрес электронной почты защищен]. Вы можете просмотреть нашу обширную линейку тщательно протестированных запасных частей OEM и запчастей для каждой марки и модели.

Что такое четыре удара?

С момента изобретения автомобиля в большинстве автомобилей используется четырехтактный бензиновый двигатель под капотом. Это гениальное изобретение, также называемое двигателем внутреннего сгорания, использует естественные силы и энергию для преобразования отдельных элементов, таких как топливо, воздух, искра и давление, в мощное движение, в конечном итоге способное привести в движение весь автомобиль. Внутренняя работа — это блестяще поставленный танец, где каждая пьеса играет неотъемлемую роль в самой системе, а также управляется ею. Полное объяснение — это нечто большее, чем можно здесь дать, но полезно понимать основы.

Настройка

Процессом управляют два вала, синхронизированные для совместной работы: коленчатый вал внизу и распределительный вал меньшего размера вверху. Оба вращаются в фиксированных точках на обоих концах вала, но каждый использует конструкцию со смещением выступов или противовесов, которые преобразуют фиксированное вращательное движение вала в линейное движение вверх и вниз компонентов, соединенных перпендикулярно.Коленчатый вал перемещает тяжелые поршни прямо вверх и вниз, в то время как распределительный вал управляет двумя клапанами (иногда больше) на каждый поршень, открытыми и закрытыми. Четырехтактный двигатель относится к каждому отдельному ходу, производимому одним поршнем. Хотя может показаться, что поршень совершает только два движения — вверх и вниз, — гораздо больше происходит с положением клапанов и в самом процессе в целом.

1. Впуск

Поршень начинается в «верхней мертвой точке» с небольшим пространством между ним и двумя клапанами.Это пространство называется камерой. В первом такте впускной клапан открывается, когда поршень движется вниз, всасывая воздух и топливо в расширяющуюся камеру через открытый клапан. Впитываемая топливно-воздушная смесь уже оптимизирована двигателем, чтобы производить как можно меньше отходов, а в дальнейшем обеспечивать максимальную выходную мощность.

2. Сжатие

По мере вращения смещенного коленчатого вала поршень толкается назад к клапанам, которые теперь закрыты, создавая при этом давление и тепло.Некуда деваться, воздух и топливо сжаты. Это увеличивает их реактивность и способность воспламеняться, подготавливая их к следующему шагу.

3. Сгорание

Когда поршень снова оказывается наверху, синхронизированная искра воспламеняет летучую смесь, и управляемый взрыв отправляет поршень обратно вниз с большой силой. На этом этапе оба клапана остаются закрытыми, а содержимое камеры подвергается химической реакции, делая их инертными и превращая их в выхлопные газы.На этом этапе двигатель получает свою мощность. Взрыв толкает поршень вниз с такой силой, что коленчатый вал крутится и снова «отскакивает» вверх. Автомобильные двигатели имеют несколько поршней в ряд, настроенных для сгорания в разное время, поэтому мини-взрывы создают ощущение сбалансированности, которое приводит в движение коленчатый вал без особых толчков.

4. Выхлоп

В этот момент открывается выпускной клапан, и поршень направляется вверх, выталкивая все «использованные» газы в выхлопную систему без создания давления.После этого поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, впускной клапан открывается, и процесс начинается снова. Поскольку процедура обеспечивает прямую связь между тем, что происходит в двигателе, и тем, что выходит из выхлопной трубы, можно диагностировать некоторые проблемы двигателя по цвету выделяемого дыма.

Понимание того, как работает ваш автомобиль, может сделать сигнальную лампу или поездку к механику немного менее стрессовыми.

Ознакомьтесь со всеми деталями двигателя, доступными на NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта.Чтобы получить дополнительную информацию о двигателе внутреннего сгорания, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Flickr.

Исследование энергетического баланса и потерь мощности четырехтактного двигателя внутреннего сгорания объемом 120 куб. См | J. Eng. Gas Turbines Power

В исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) уже несколько лет ведутся работы по увеличению дальности полета и выносливости беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) группы 2 (10–25 кг).Для достижения желаемых улучшений производительности большой интерес представляют исследования по повышению общей эффективности силовых установок ДВС. Высокая удельная энергия углеводородного топлива (13000 Вт · ч / кг для бензина), но низкая эффективность преобразования топлива для небольших ДВС означает, что относительно небольшие улучшения в эффективности преобразования топлива в двигателях могут привести к значительному увеличению дальности полета и долговечности. Однако имеется мало информации об эффективности ДВС в интересующем диапазоне размеров (10–200 см 3 рабочий объем) для БЛА группы 2.Большая часть имеющихся в настоящее время данных об эффективности для ДВС 10–200 см 3 относится к двухтактным двигателям. Цель этого исследования состояла в том, чтобы провести углубленное исследование эффективности и потерь энергии четырехтактного двигателя малого рабочего объема, который потенциально мог бы использоваться для питания БПЛА группы 2. Энергетический баланс был выполнен на четырехтактном двигателе Honda GX120 с использованием эмпирических методов исследования. Двигатель имел объем 118 см 3 , одноцилиндровый ДВС. Энергетические пути были охарактеризованы как процент от общей химической энергии, доступной в топливе.Энергетические пути были разделены на четыре категории: тормозная мощность, охлаждающая нагрузка, ощутимая энтальпия выхлопных газов и неполное сгорание. В исследовании изучалось влияние пяти рабочих параметров. Эффективность преобразования топлива варьировалась от 22,2% до 25,8% при изменении частоты вращения двигателя с 2000 до 3600 об / мин, от 20,8% до 27,3% при изменении коэффициента эквивалентности с 0,85 до 1,25 и от 15,7% до 24,9% при изменении скорости вращения дроссельной заслонки с 28,5. % до 100%. Анализ фаз сгорания и температуры головки цилиндров показал лишь незначительные изменения в эффективности преобразования топлива .

Четырехтактный двигатель — Двигатель внутреннего сгорания

Четыре такта четырехтактного двигателя относятся к впуску, сжатию, сгоранию и выпуску. Впервые он был предложен Николаусом Отто в 1876 году и известен также как цикл Отто.

Техническая терминология 4-тактного двигателя означает четырехтактный цикл. Четырехтактные двигатели широко используются в современных двигателях внутреннего сгорания из-за их высокой эффективности вентиляции. Большинство двигателей легковых и грузовых автомобилей используют 4-тактные двигатели.

Четырехтактный двигатель

Четыре цикла соответствуют полному циклу двигателя внутреннего сгорания. Стоит отметить, что двигатель внутреннего сгорания выводит энергию наружу только в третьем такте (ход поршня, перемещающегося в нижнюю мертвую точку во время сгорания), а энергия в других тактах обеспечивается энергией вращения маховика.

Четыре такта 4-тактного двигателя внутреннего сгорания следующие:

В четырех тактах направление движения поршня изменяется в двух соседних тактах.Двигатель внутреннего сгорания завершает полный цикл (4 такта), и коленчатый вал поворачивается на 720 °.

Ход впуска

Когда впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт, поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Впускной ход

Объем цилиндра над поршнем увеличивается, и создается разрежение. Давление в цилиндре падает ниже давления всасывания, и вакуумное всасывание проходит.

Бензин, испаряемый карбюратором или устройством впрыска бензина, смешивается с воздухом с образованием горючей смеси, которая всасывается в цилиндр через впускной канал и впускной клапан.

Процесс впуска продолжается до тех пор, пока поршень не пройдет нижнюю мертвую точку и впускной клапан не закроется. Затем восходящий поршень начинает сжимать газ.

Ход сжатия

4-тактные бензиновые двигатели, ход сжатия

Такт сжатия бензинового двигателя

В 4-тактных бензиновых двигателях все впускные и выпускные клапаны закрыты. Поршень движется вверх в верхнюю мертвую точку, и горючая смесь в цилиндре сжимается.

Температура смеси повышается, а давление повышается.

Прежде чем поршень приблизится к верхней мертвой точке, давление горючей смеси повышается примерно до 0,6–1,2 МПа.

В конце такта сжатия температура может достигать 330–430 ° C.

4-тактный дизельный двигатель такт сжатия

Такт сжатия дизельного двигателя

Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя такой же, как и у четырехтактного бензинового двигателя.

Он также состоит из четырех компонентов: впуска, сжатия, работы и выпуска.

Разница в том, что такт впуска дизельного двигателя — чистый воздух. Когда такт сжатия приближается к верхней мертвой точке, дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания форсункой.

Поскольку в это время температура в цилиндре намного превышает температуру самовоспламенения дизеля, впрыскиваемое дизельное топливо сгорает само по себе после короткой задержки воспламенения, и работа выполняется извне.

Ход горения

Ход горения

Когда такт сжатия приближается к верхней мертвой точке, свеча зажигания, установленная над головкой блока цилиндров, испускает электрическую искру для воспламенения сжатой горючей смеси.

Горючая смесь выделяет большое количество тепла после сгорания, давление и температура газа в цилиндре быстро повышаются. Максимальное давление горения может достигать 3-6 МПа, а максимальная температура горения может достигать от 2 200 ° C до 2 500 ° C.

Высокотемпературный газ под высоким давлением толкает поршень для быстрого перемещения в нижнюю мертвую точку и действует извне через кривошипно-шатунный механизм.

В начале рабочего такта впускные и выпускные клапаны закрыты.

Ход выпуска

Когда рабочий ход приближается к концу, выпускной клапан открывается. Поскольку давление в цилиндре выше атмосферного, высокотемпературные выхлопные газы быстро выходят из цилиндра.

Выпускной ход

Эта ступень относится к ступени свободного выпуска, и высокотемпературный отработавший газ выпускается через выпускной клапан с местной скоростью звука.

По мере того, как процесс выпуска переходит в фазу принудительного выпуска, поршень движется мимо нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, принудительно выбрасывая отработанный газ в цилиндр, и процесс выпуска заканчивается, когда поршень достигает области верхней мертвой точки. центр.

В конце выхлопа давление газа в цилиндре немного выше атмосферного, около 0.От 105 до 0,115 МПа, а температура выхлопных газов составляет примерно от 600 ° C до 900 ° C.

Поскольку камера сгорания занимает определенный объем, невозможно полностью удалить выхлопной газ в конце выхлопа, а оставшаяся часть выхлопного газа называется остаточным выхлопным газом.

Сводка

Впуск и выпуск четырехтактного двигателя вместе составляют 360 ° угла поворота коленчатого вала.

Когда поршень истощен, поршень поднимается до верхней мертвой точки, и выхлопной газ принудительно выпускается.

Когда всасываемый воздух опускается в нижнюю мертвую точку, его преимуществом является «поступающая свежая смесь.

Почти весь газ участвует в сгорании, и в основном нет свежего газа, который тратится впустую, поэтому расход топлива низкий, и он подходит для использования на больших расстояниях ».

Существенным недостатком четырехтактных двигателей внутреннего сгорания перед двухтактными двигателями является их меньшая выходная мощность.

Самый быстрый словарь в мире: словарь.com

  • четырехтактный двигатель внутреннего сгорания двигатель внутреннего сгорания, в котором взрывоопасная смесь втягивается в цилиндр на первом такте и сжимается и воспламеняется на втором такте; работа выполняется на третьем такте, а продукты сгорания выбрасываются на четвертом такте

  • двигатель внутреннего сгорания тепловой двигатель, в котором сгорание происходит внутри двигателя, а не в отдельной печи; тепло расширяет газ, который либо перемещает поршень, либо вращает газовую турбину

  • двигатель внешнего сгорания тепловой двигатель, в котором воспламенение происходит вне камеры (цилиндра или турбины), в которой тепло преобразуется в механическую энергию

  • внутреннее сгорание сгорание топлива внутри цилиндра

  • сопоставление действия позиционирования близко друг к другу

  • Самовозгорание Воспламенение вещества (в виде маслянистой ветоши) в результате процесса внутреннего окисления

  • горизонтальное комбинированное поглощение в одну фирму нескольких фирм, вовлеченных в один и тот же уровень производства и разделяющих ресурсы на этом уровне

  • четырехтактный двигатель двигатель внутреннего сгорания, в котором взрывоопасная смесь втягивается в цилиндр на первом такте и сжимается и воспламеняется на втором такте; работа выполняется на третьем такте, а продукты сгорания выбрасываются на четвертом такте

  • Forestiera neomexicana колючий ветвящийся листопадный кустарник на юго-западе США с гроздьями незначительных желто-белых цветов, появляющихся перед листьями, за которыми следуют привлекательные черные ягодоподобные плоды

  • корреляция первого порядка частичная корреляция, при которой удаляются эффекты только одной переменной (сохраняется постоянной)

  • термореактивные композиции материал, затвердевающий при нагревании и не подлежащий повторной формовке

  • сильное взаимодействие (физика) взаимодействие, которое связывает протоны и нейтроны вместе в ядрах атомов; опосредовано глюонами

  • иностранная террористическая организация политическое движение, использующее террор как оружие для достижения своих целей

  • рестрикционный фрагмент фрагмент ДНК, полученный расщеплением ДНК рестрикционным ферментом

  • Центр по предупреждению международной преступности Управление Организации Объединенных Наций, отвечающее за предупреждение преступности, уголовное правосудие и реформу законодательства

  • реакция двойного разложения химическая реакция между двумя соединениями, в которой части каждого из них меняются местами с образованием двух новых соединений (AB + CD = AD + CB)

  • Ротари Интернэшнл группа бизнесменов в городе, организованная как клуб обслуживания и содействия миру во всем мире

  • Посмотрите на внутреннее сгорание в действии с этим прозрачным двигателем [видео] — Новости — Автомобиль и водитель

    Искаженное восприятие

    В большинстве автомобилей сегодня используется четырехтактный поршневой двигатель.Однако объяснить, как они работают, может быть сложно, а поскольку они обычно строятся из металла, трудно увидеть, что происходит. Люди из Warped Perception придумали умное решение этой проблемы, построив головку блока цилиндров из прозрачного пластика.

    На видео ниже команда устанавливает нестандартную головку на одноцилиндровый поршневой двигатель Briggs & Stratton и запускает его, снимая при этом в сверхзамедленном движении. В результате вы можете четко видеть каждый этап процесса, когда двигатель проходит свой цикл.

    На виде сверху на этот двигатель видны четыре части. Слева находится поршень, большой цилиндр, который движется вверх и вниз. Справа находятся впускной и выпускной клапаны вверху и внизу соответственно. Прямо между ними находится свеча зажигания, которая воспламеняет топливо.

    Это четырехтактный двигатель, что означает, что полный цикл состоит из четырех ступеней. Шаг первый — открытие впускного клапана, подача топлива и воздуха в камеру, в то время как поршень движется вниз.На втором этапе поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. На третьем этапе топливо воспламеняется, и сила сгорания снова толкает поршень вниз. И, наконец, на четвертом шаге поршень движется вверх, вытесняя отработанную смесь через открытый выпускной клапан.



      Так должен работать простой поршневой двигатель. Конечно, так бывает не всегда. Команда Warped Perception экспериментирует с использованием изопропилового спирта и ацетилена в качестве топлива вместо бензина, и двигатель явно не заботится об этом.

      Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

      Версия этой истории впервые появилась на Popular Mechanics.

      Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

      Двигатель внутреннего сгорания — Oxford Reference

      Тепловая машина, в которой топливо сжигается в камерах сгорания внутри двигателя, а не в отдельной печи (как в паровой машине). Первым работающим двигателем был четырехтактный двигатель Отто , произведенный в 1876 году Николаусом Отто (1832–91). В двигателе этого типа поршень опускается в цилиндр, всасывая топливо и воздух через впускной клапан; достигнув нижней точки своего хода, поршень поднимается в цилиндре с закрытыми клапанами и сжимает заряд; в верхней части своего хода или около нее заряд воспламеняется от искры, и возникающее в результате увеличение давления от взрыва заставляет поршень снова опускаться; при последующем ходе вверх выпускной клапан открывается, и дымовые газы выталкиваются из камеры сгорания.Затем цикл повторяется. В двигателе Отто в качестве топлива использовался газ; однако изобретение карбюратора и развитие нефтяной промышленности в конце 19 века позволило двигателю Отто стать источником энергии для новых автомобилей. Разновидностью четырехтактного двигателя Отто является двухтактный двигатель, не имеющий сложной системы клапанов, при этом заряд взрывчатого вещества входит и выходит из цилиндра через отверстия в цилиндре, которые закрываются и открываются движущимся поршнем.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *