Автомобили

Как только он поступил в продажу, многие захотели понять — новый это или просто переделанный автомобиль? Конечно, можно долго ломать голову, но нам интересны другие характеристики этой модели. Говоря простым языком, Лада Приора седан — это сейчас тот автомобиль, который тянет весь великий и могучий АВТОВАЗ.

 

  • Доллар - 30.4199
  • Евро   -  39.2173

Цикл двухтактного двигателя. 2.4.Особенности рабочего цикла и теплового расчета двухтактных двигателей

Опубликовано: 27.08.2018

видео Цикл двухтактного двигателя. 2.4.Особенности рабочего цикла и теплового расчета двухтактных двигателей

Анимация двухтактный мотор, принцип работы

Особенности двухтактного двигателя.

Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.



В связи с тем, что в двухтактном двигателе при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный чем у четырехтактных двигателей.


2 ТАКТА. Попробуем понять...

Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.


Stihl (штиль) Наглядный пример работы 2-х тактного двигателя.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.

Устройство и принцип действия

двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1 :

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

Такт сжатия.

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Далее цикл повторяется.

Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

studfiles.net

Рабочий цикл двухтактного двигателя

Рассмотрим работу двухтактного карбюраторного двигателя с кри. вошипно-камерной продувкой.

В процессе первого такта (рис. 4, а) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т. закрываются продувочное 7 и выпускное 2 окна и в надпоршневом пространстве сжимается рабочая смесь, а в кривошипной камере создается разрежение. Как только нижняя кромка поршня откроет впускное окно 3, горючая смесь из карбюратора через него поступит в кривошипную камеру. При подходе поршня к в.м.т. (рис. 4, б) над ним находится сжатая рабочая смесь, а под ним, в кривошипной камере картера, свежий заряд горючей смеси при небольшом разрежении. В конце первого такта сжатая рабочая смесь в надпоршневом пространстве воспламеняется искрой запальной свечи 8.

Начинается второй такт (рис. 4, в). Под действием расширяющихся газов поршень движется к н.м.т. и воздействует на коленчатый вал через шатун 5, т. е. совершается механическая работа. При движении к н.м.т. поршень закрывает впускное окно своей нижней кромкой, а верхней открывает выпускное окно. При этом в кривошипной камере картера происходит сжатие горючей смеси, давление которой повышается до 0,15-0,17 МПа. Через выпускное окно под давлением 0,4-0,5 МПа и с большой скоростью отработавшие газы выходят наружу. Давление отработавших газов в цилиндре быстро падает до 0,10- 0,12 МПа и верхняя кромка поршня открывает продувочное окно (рис. 4, г). Горючая смесь под давлением поступает в цилиндр, вытесняя из него остатки отработавших газов. Процесс заполнения цилиндра горючей смесью с одновременным удалением из него отработавших газов называется продувкой цилиндра.

При движении поршня к в.м.т. закрывается продувочное окно я продувка заканчивается. После этого в цилиндре начинается сжатие я рабочий цикл повторяется снова.

Таким образом, в двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, которому соответствуют два хода поршня. Основным процессом в первом такте является сжатие рабочей смеси, а во втором рабочий ход.

Рис. 4. Схема работы двухтактного карбюраторного двигателя: а - сжатие, б - расширение, в - выпуск, г - продувка; 1 - цилиндр, 2, 3 и 7 - выпускное, впускное и продувочное окна, 4 - кривошипная камере картера, 5 - шатун, 6 - поршень, 8 - свеча

На рис. 5 показана схема работы двухтактного дизеля со щелевым газораспределением и контурной продувкой.

Рис. 5. Схема работы двухтактного дизеля: а - сжатие, б - расширение, в - выпуск, г - продувка

Первый такт соответствует перемещению поршня от н.м.т. к в.м.т. При движении поршня вверх (рис. 5, а) воздух, заключенный в цилиндре, сжимается. В конце такта сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое благодаря высокой температуре воздуха самовоспламеняется и сгорает.

Второй такт соответствует перемещению поршня от в.м.т. к н.м.т. Под давлением газов поршень движется вниз, совершая рабочий ход (рис. 5, б). В конце рабочего хода (за 65-70° угла поворота кривошипа до н.м.т.) поршень своей верхней кромкой открывает выпускные (выхлопные) окна и отработавшие газы выходят из цилиндра в выпускной коллектор (рис 5, в). Давление в цилиндре при этом быстро падает.

Продолжая движение вниз, поршень за 45-50° угла поворота кривошипа до н.м.т. начинает открывать продувочные окна (рис. 5, г). К этому моменту давление в цилиндре приблизительно равно давлению продувочного воздуха, который поступает в цилиндр и вытесняет отработавшие газы. Процесс продувки продолжается до тех пор, пока поршень, пройдя н.м.т., при обратном ходе не закроет продувочные окна.

При дальнейшем движении поршня к в.м.т. часть воздуха выталкивается из цилиндра через открытые выпускные окна. После закрытия выпускных окон начинается сжатие, в конце которого в камеру сгорания впрыскивается топливо, и затем рабочий цикл повторяется снова в той же последовательности.

Рассмотрим схемы различных типов продувки в двухтактных дизелях (рис. 6). Все существующие типы продувок в зависимости от характера движения продувочного воздуха подразделяют на две основные системы - контурную и прямоточную.

Контурные системы продувки. Эти системы характеризуются тем, что поступающий через впускные окна воздух движется по определенному контуру, вытесняя отработавшие газы через выпускные окна. Воздух поднимается сначала снизу вверх по контуру рабочего цилиндра, затем поворачивает на 180° и движется в обратном направлении. Контурные системы продувки могут быть разбиты в зависимости от расположения окон в цилиндре на группы. Рассмотрим их.

Рис. 6. Схема различных типов продувки: а-поперечная щелевая. 6 - петлевая, в - клапанная поперечная, г - прямсаочная. бесклапанная; 1 - поршень, 2 и 3- выпускные и продувочные окна, 4- автоматичесий клапан, 5 - ресивер При поперечной щелевой продувке (рис. 6, а) выпускные окна 2 расположены против продувочных 3, но немного выше их для более полной очистки цилиндра от отработавших газов. Недостатком этой продувки является потеря части воздушного заряда, который вытесняется поршнем через выпускные окна после закрытия продувочных окон, что снижает мощность дизеля. Поперечная щелевая продувка надежна в работе, проста по конструктивному выполнению и поэтому широко применяется в современных дизелях.

При петлевой продувке (рис. 6, б) выпускные 2 и продувочные 3 окна Расположены в два ряда, одни над другими. При движении поршня к н.м.т. сначала открываются выпускные окна и отработавшие газы начинают выходить наружу, затем - продувочные окна и воздух, поступающий в цилиндр, направляется вниз благодаря особой конструкции сечений продувочных окон. Воздух обтекает вогнутую поверхность поршня и двигается вверх, описывая таким образом петлю. При своем движении воздух вытесняет продукты сгорания через выпускные окна.

Во время движения к в.м.т. поршень сначала закрывает продувочные окна, а затем выпускные. Преимущества и недостатки петлевой продувки те же, что и поперечной щелевой. Петлевая продувка применяется у дизелей большой мощности.

При клапанной поперечной продувке (рис. 6, в) продувочные и выпускные окна расположены друг против друга на одной высоте. Продувочные окна 3 выполнены наклонными вверх и соединены с автоматическим клапаном 4, который регулирует впуск воздуха в цилиндр. При движении поршня к н.м.т. одновременно открываются оба типа окон и через выпускные начинается выпуск отработавших газов.

Однако воздух в цилиндр пойдет только тогда, когда давление в нем снизится, станет ниже давления в ресивере 5 и автоматический клапан откроет окна 3. При движении поршня к в. м. т. продувка прекратится одновременно с выпуском, так как поршень перекрывает все окна. После этого начинается процесс сжатия воздуха.

Основным преимуществом этого способа является малый общий расход воздуха при продувке и большое количество свежего заряда воздуха, поступающего за цикл в цилиндр, в связи с чем несколько возрастает мощность дизеля.

Прямоточная система продувки. Особенность этой системы состоит втом, что в процессе продувки поток воздуха движется только в одном направлении. Рассмотрим прямоточную бесклапанную продувку (рис. 6, г). Этот способ продувки применяют в дизелях с противоположно движущимися поршнями. Выпускные и продувочные окна располагают по всей окружности цилиндра. Нижний поршень открывает выпускные окна, а верхний - продувочные. Выпускные окна располагают выше, чем продувочные, поэтому выпуск отработавших газов начинается несколько раньше начала продувки.

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания по сравнению с четырехтактными имеют ряд преимуществ: упрощенную конструкцию (отсутствие клапанного механизма газораспределения), большую мощность (при одинаковых диаметре цилиндра, ходе поршня и частоте вращения коленчатого вала) из-за вдвое большего количества рабочих ходов. Кроме того, в двухтактном двигателе коленчатый вал вращается более равномерно, поскольку на каждый его оборот приходится один рабочий ход. Это позволяет обходиться без утяжеленных маховиков.

Недостатками двухтактных двигателей являются повышенный удельный расход топлива (часть топлива уходит с отработавшими газами во время продувки) и плохая очистка цилиндра от продуктов сгорания, что ведет к уменьшению наполнения его горючей смесью и снижению мощности двигателя. Кроме того, высокая частота рабочих ходов двигателей приводит к повышенному нагреву деталей криво-шипно-шатунного механизма и их ускоренному износу.

Рубрика: Классификация, принцип действия и общее устройство двигателей внутреннего сгорания | Метки: воздух, давление, бесклапанная, вал, воздух, время, газ, давление, двигателей, дизелей, дизеля, клапан, коленчатого, коленчатый, мощности, очистки, поверхность, поршень, сгорания, топлива, топливо, цилиндр

Еще по теме

Типы и основные параметры поршневых двигателейВ настоящее время заводы выпускают большое количество разнообразных двигателей внутреннего сгорания. Разработан перспективный план развития отечественного дизелестроения, который предусматривает значительное снижение себестоимости производства при по-гышении серийности выпуска и более широкой специализации дизе-лестроительных заводов. По числу и расположению цилиндров дизели каждого типа разделяются на модели. Каждая модель может быть выполнена в[..] Вспомогательные устройства карбюратораКроме основных устройств, производящих компенсацию смеси при эксплуатационных режимах двигателя, вводятся вспомогательные устройства карбюратора, которые обеспечивают подачу экономичного количества топлива на всех режимах работы двигателя. К ним относят: экономайзер, эконостат, систему холостого хода, ускорительный насос, пусковые устройства и ограничители частоты вращения. Экономайзер . Он служит для подачи при полном открытии[..] Рабочий цикл четырехтактного двигателяПри работе двигателя поршень совершает возвратно-поступательное движение и занимает в цилиндре различные положения. Крайнее верхнее положение поршня в цилиндре двигателя называют верхней мертвой точкой (в.м.т.), крайнее нижнее - нижней мертвой точкой (н.м.т.), а путь поршня от в.м.т. до н.м.т или обратно - ходом поршня. В двигателях с центральным расположением шатунно-кривошипного[..]

dvstheory.ru

2.4.Особенности рабочего цикла и теплового расчета двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели обладают по сравнению с четырехтактными следующими преимуществами:

Мощность двухтактных двигателей при прочих равных условиях значительно выше мощности четырехтактных двигателей. Теоретическая мощность двухтактного двигателя должна в два раза превышать мощность четырехтактного двигателя, так как рабочий цикл двухтактного двигателя совершается

не за два, а за один оборот коленчатого вала. Однако из-за уноса части горючей смеси вместе с продуктами сгорания и несовершенной очистки цилиндров фактическое увеличение мощности составляет только 50 – 70% .

Двухтактные двигатели обеспечивают большую равномерность хода, так как каждый рабочий ход у них совершается за один оборот вала.

Двухтактные двигатели имеют меньшие габариты и вес.

Основные недостатки двухтактных двигателей по сравнению с четырехтактными заключаются в следующем:

Неизбежные потери топлива в период продувки (очистки) цилиндров резко ухудшают экономичность и КПД двигателя. Эти потери топлива наиболее значительны у карбюраторных двигателей с кривошипно-камерной продувкой, что в значительной мере и ограничивает сферу их применения.

Двухтактные двигатели в процессе работы отличаются большей тепловой напряженностью деталей кривошипно-шатунного механизма, что является следствием удвоенной частоты рабочих ходов; в более напряженных условиях работает и топливоподающая аппаратура (дизельные двигатели).

Указанные недостатки в значительной мере уменьшаются у двухтактных дизельных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой при помощи нагнетателя. Это объясняется тем, что по сравнению с кривошипно-камерной продувкой при прямоточно-клапанной продувке происходит в основном замещение отработавших газов свежим зарядом (продувочный воздух), при этом перемешивание отработавших газов и воздуха незначительно и достигается хорошая очистка цилиндров от продуктов сгорания. Потери топлива в процессе прямоточно-клапанной продувки практически исключаются, экономичность двигателя значительно возрастает, днище поршня и выпускные клапаны в конце продувки охлаждаются воздухом, что снижает их температуру.

Однако двухтактные дизельные двигатели с прямоточно-клапанной продувкой при помощи нагнетателя довольно сложны по конструкции и недостаточно долговечны.

Двигатель с бесклапанной продувкой (в том числе с петлевой) прост по конструкции, так как не имеет клапанного механизма. Нагнетатель двигателя работает при невысоком давлении продувочного воздуха и поэтому не требует значительных затрат мощности на привод. Его экономичность находится в близком соответствии с экономичностью современных четырехтактных дизелей, но среднее эффективное давление меньше (до 0.5 МПа), а габариты и вес значительно больше.

Основные особенности рабочего цикла двухтактных двигателей по сравнению с четырехтактными заключаются в следующем:

1. Рабочий цикл у них осуществляется за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня.

2. Часть хода поршня используется для перезарядки цилиндра. Этот процесс осуществляется в конце такта расширения (выпуск продуктов сгорания) и начале такта сжатия (впуск свежего воздуха).

3. Время, отводимое на впуск свежего заряда и выпуск продуктов сгорания, крайне ограничено.

4. Процесс удаления продуктов сгорания из цилиндра двигателя (продувка) производится путем замещения их свежим зарядом – горючей смесью у карбюраторных двигателей и воздухом у дизельных двигателей.

5. Индикаторная диаграмма отличается иной конфигурацией части линии расширения и части линии сжатия, характеризующих процесс перезарядки (см. рис. 1.12, 1.13).

Все величины теплового расчета двухтактных двигателей, за исключением параметров процессов выпуска и продувки, определяются так же, как и у четырехтактных дизельных двигателей.

Порядок расчета следующий.

Для расчета принимаются:

коэффициенты: избытка воздуха, использования тепла, остаточных газов, неполноты диаграммы;

температура окружающей среды;

температура остаточных газов;

приращение температуры вследствие подогрева воздуха о стенки цилиндра;

давления: окружающей среды, продувки;

показатели: политропный сжатия, политропный расширения, политропный сжатия воздуха в нагнетателе

;

Коэффициент остаточных газов у карбюраторных двигателей с кривошипной камерной продувкой составляет от 0.25 до 0.35. У дизельных двигателей с прямоточной продувкой при помощи нагнетателя – от 0.02 до 0.10.

Коэффициент наполнения у карбюраторных двигателей с кривошипно-камерной продувкой равен 0.5–0.7, а у дизельных двигателей с прямоточной продувкой при помощи нагнетателя – 0.8–0.85.

Коэффициент избытка воздуха принимается: для двигателя без наддува 1.2–1.7, с наддувом 1.7–2.2.

Коэффициент неполноты диаграммы составляет 0.98–1. Среднее индикаторное давление у карбюраторных двигателей с кривошипно-камерной продувкой не превышает 0.45–0.5 МПа. У дизельных двигателей с прямоточной продувкой при помощи нагнетателя – 0.65–0.8 МПа.

Механический КПД двигателя без наддува 0.7–0.8; с наддувом (без учета затраты мощности на привод нагнетателя) 0.75–0.85; с наддувом с учетом мощности, затрачиваемой на привод нагнетателя, 0.65–0.75.

Все другие величины определяются, по формулам, применяемым для четырехтактных двигателей.

Удельный эффективный расход топлива составляет: для карбюраторных двигателей с кривошипно-камерной продувкой 260–370 г/кВт · ч; для дизельных двигателей с прямоточной продувкой при помощи нагнетателя 130–170 г/кВт · ч.

 

 

studfiles.net

4х и 2х такт двс

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны, их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.

2-х тактный ДВС Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

Принцип работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится в нижней мертвой точке, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня ( далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное , а затем выпускное окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна , под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и приоткрытый клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Принцип зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты.

Преимущества двухтактных двигателей:

• Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения

• Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма

• Проще и дешевле в изготовлении

• Меньший вес

Недостатки:

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.

2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.

3. Комфорт. Четырёхтактные тактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики “Чем проще тем надежнее” еще никто не отменял.

Четырех тактный двигатель, устройство и принцип работы

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырёхтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

В карбюраторном четырёхтактном двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя

Такт впуска

В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

4-х тактный ДВС Такт сжатия

Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, которое дороже.

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. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы сгорание топлива успело, полностью закончится к моменту достижения поршнем НМТ, то есть для наиболее эффективной работы двигателя. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором, воздействующим на прерыватель). В современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику.

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.

Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемещается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06-0,12.

По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Рабочий цикл дизельного двигателя

Рабочие циклы четырёхтактного дизеля и карбюраторного двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из–за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспылённое топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется.

В четырёхтактном дизеле рабочие процессы происходят следующим образом.

Такт впуска

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух.

Такт сжатия

Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива.

Такт расширения, или рабочий ход

При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом. Впрыснутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Происходит рабочий ход.

Такт выпуска

Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На этом видео показано работу реального двигателя, камера встроена в цилиндр двс

studfiles.net

rss