Рабочий цикл 4 х тактного карбюраторного двигателя: Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя

ЦЕЛЬ. Практически выучить и усовершенствовать теоретические знания в расчетах двигателей, провести расчеты и сравнения определенных и существующих основных показателей работы двигателя.

ОБОРУДОВАНИЕ. Индикаторная диаграмма двигателя, электронно-вычислительная машина типа «Электроника», чертежный инструмент, планиметр, инструкционная карта и методическое обеспечение рабочего места.

ЛИТЕРАТУРА:

1.  Гуревич А. М. и Сорокин Е. М. Тракторы и автомобили. Изд. 4-е, перераб. и доп. М. «Колос», 1978.

2.  Гуревич А. М. и Сорокин Е. М. Тракторы и автомобили. Изд. 2-е, перераб. и доп. М. «Колос», 1974.

3.  Трактори та автомобілі: Підручник / Я. Ю. Білоконь, А. І. Окоча. – К.: Вища освіта, 2003. – 560 с.: іл.

5.  Тракторы и сельскохозяйственные машины / Л. А. Гуревич, В. А. Лиханов, Н. П. Сычугов. — М.: Агропромиздат, 1986. – 336 с., ил.

6.  Зайцевский А. П., Чичков В. А. Практикум по тракторам и автомобилям.

7.  Ковалев Н. Г. Практикум по тракторам и автомобилям. Колос, 1981. – 223 с., ил.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ:

1. К выполнению работы приступать только после инструктажа и по указанию преподавателя. 2. На рабочем месте соблюдать порядок и чистоту. Не загромождать проходы и территорию рабочего места. Демонтированные детали и узлы складировать на столах или других, предназначенных для этого, местах. При необходимости, до начала работы навести порядок на рабочем месте. 3. Использовать исправные инструмент и приспособления, применять их по назначению. 4. Без разрешения преподавателя не покидать и не менять рабочее место и характер работы. 5. Использовать только безопасные приемы выполнения работы, соблюдать дисциплину.6. Согласовывать свои действия с действиями других участников работы с целью предупреждения травмирования друг-друга.

Ход занятия

Для выполнения данного занятия необходимо ознакомиться с инструкционной картой и теоретическими материалами заданной темы в литературе [ 1 ] с. 17 – 23, [ 3 ] с. 28 – 41.

После чего можно приступать к определению основных показателей работы двигателя, получив у преподавателя задание для каждого звена, согласно таблицы данных для проведения расчетов.

Характеристика двигателя_____________________________________

(заполнить согласно варианта)

Пользуясь рисунком 1-а и 1-6 опишите характеристику индикаторной диаграммы заданного прототипа двигателя.

Рис. 1-б – Индикаторная диаграмма Рис. 1-а – Индикаторная диаграмма

4-х тактного дизеля без наддува. 4-х тактного карбюраторного дв-ля.

Ответ:__________________________________________________________

Таблица значений данных для проведения расчетов

Все другие значения, которые будут применяться в формулах и которых нет в таблице значений, нужно брать из технической характеристики двигателя, прототип которого вы рассчитываете.

Последовательность занятия

1 Определить планиметром площадь Fn = _______ и Fо = ______ на индикаторной диаграмме ( см.[1] с. 37, рис. 25).

2 Определить площадь действительной индикаторной работы Fі = Fn — Fo =

3 Определить среднее индикаторное давление:

I способ Рі = Fs/l = Мпа;

II способ Рі = Рі * jН — Рi = МПа

4 Определить индикаторную мощность

Nі = 2Рі * Vh * nі /r = кВт

5 Определить удельную индикаторную затрату топлива

Qi = Gt / Ni * 103 = г/кВт час

6 Определить индикаторный КПД

I = 3600 / Hu * qi =

7 Определить среднее эффективное давление

Ре = Рі — Рм = МПа

8. Определить эффективную мощность двигателя

Ne = 2Ре * Vh * і * n/ r = кВт

9 Определить мощность тратящую на трение

NT = Ni — Nе = кВт

10 Определить механический КПД

М = Nе / Nі =

11 Определить эффективный КПД

Е = І * М =

12 Определить эффективную удельную затрату топлива

Qе = Gt / Ne * 103 = г/кВт час

После расчетов провести анализ полученных показателей с допустимыми предельными границами значений, а также определить конструктивные и эффективные факторы, которые влияют на эффективность показателей работы двигателя внутреннего сгорания. ____________________________

Вывод:_______________________________________________________

Вариант №_____

Выполнил студент

группы _________ Дата __________ Ф. И.О._____________

Оценка___________ Дата_________ Преподаватель________________________

Двигатель внутреннего сгорания — это… Что такое Двигатель внутреннего сгорания?

         Первый практически пригодный газовый Д. в. с. был сконструирован французским механиком Э. Ленуаром (1860). В 1876 немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный газовый Д. в. с. По сравнению с паромашинной установкой Д. в. с. принципиально более прост, т. к. устранено одно звено энергетического преобразования — парокотельный агрегат. Это усовершенствование обусловило большую компактность Д. в. с., меньшую массу на единицу мощности, более высокую экономичность, но для него потребовалось топливо лучшего качества (газ, нефть).

         Рабочий цикл 2- тактного карбюраторного Д. в. с. осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала (рис. 2). Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного Д. в. с. При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного Д. в. с. часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже. Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20—35% ) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном Д. в. с.

         Наибольшая мощность 4-тактного карбюраторного Д. в. с. 600 квт (800 л. с.). Мотоциклетные карбюраторные 2-тактные и 4-тактные Д. в. с. имеют мощность от 3,5 до 45 квт (от 5 до 60 л. с.). Авиационные поршневые двигатели с непосредственным впрыском бензина и искровым зажиганием развивают до 1100 квт (1500 л. с.) и более.

         Карбюраторные Д. в. с. представляют собой сложный агрегат, включающий ряд узлов и систем.

         Остов двигателя — группа неподвижных деталей, являющихся базой для всех остальных механизмов и систем. К остову относятся блок-картер, головка (головки) цилиндров, крышки подшипников коленчатого вала, передняя и задняя крышки блок-картера, а также масляный поддон и ряд мелких деталей.

         Механизм движения — группа движущихся деталей, воспринимающих давление газов в цилиндрах и преобразующих это давление в крутящий момент на коленчатом валу двигателя. Механизм движения включает в себя поршневую группу (поршни, шатуны, коленчатый вал и маховик).

         Механизм газораспределения служит для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска отработавших газов. Эти функции выполняют кулачковый (распределительный) вал, приводимый в движение от коленчатого вала, а также толкатели, штанги и коромысла, открывающие клапаны. Клапаны закрываются клапанными пружинами.

         Система смазки — система агрегатов и каналов, подводящих смазку к трущимся поверхностям. Масло, находящееся в масляном поддоне, подаётся насосом в фильтр грубой очистки и далее через главный масляный канал в блок-картере под давлением поступает к подшипникам коленчатого и кулачкового валов, к шестерням и деталям механизма газораспределения. Смазка цилиндров, толкателей и других деталей производится масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла, вытекающего из зазоров в подшипниках вращающихся деталей. Часть масла отводится по параллельным каналам в фильтр тонкой очистки, откуда сливается обратно в поддон.

         Система охлаждения может быть жидкостной и воздушной. Жидкостная система состоит из рубашек цилиндров и головок, заполненных охлаждающей жидкостью (водой, антифризом и т. п.), насоса, радиатора, в котором жидкость охлаждается потоком воздуха, создаваемым вентилятором, и устройств, регулирующих температуру воды. Воздушное охлаждение осуществляется обдувом цилиндров и головок вентилятором или потоком воздуха (на мотоциклах).

         Система питания осуществляет приготовление горючей смеси из топлива и воздуха в пропорции, соответствующей режиму работы, и в количестве, зависящем от мощности двигателя. Система состоит из топливного бака, топливоподкачивающего насоса, топливного фильтра, трубопроводов и карбюратора, являющегося основным узлом системы.

         Система зажигания служит для образования в камере сгорания искры, воспламеняюшей рабочую смесь. В систему зажигания входят источники тока — генератор и аккумулятор, а также прерыватель, от которого зависит момент подачи искры. В систему включается распределитель тока высокого напряжения по соответствующим цилиндрам. В одном агрегате с прерывателем находятся конденсатор, улучшающий работу прерывателя, и катушка зажигания, с которой снимается высокое напряжение (12—20 кв). В то время, когда Д. в. с. не имели электрического зажигания, применялись запальные калоризаторы.

         Система пуска состоит из электрического стартёра, шестерён передачи от стартёра к маховику, источника тока (аккумулятора) и элементов дистанционного управления. В функции системы входит вращение вала двигателя для пуска.

         Система впуска и выпуска состоит из трубопроводов, воздушного фильтра на впуске и глушителя шума на выпуске.

         Экономичность работы Д. в. с. характеризуется эффективным кпд, который представляет собой отношение полезной работы к количеству тепла, выделяемого при полном сгорании топлива, затраченного на получение этой работы. Максимальный эффективный кпд наиболее совершенных Д. в. с. около 44%.

         Лит.: Двигатели внутреннего сгорания, т. 1—3, М.. 1957—62; Двигатели внутреннего сгорания, М., 1968.

         Д. Н. Вырубов, В. П. Алексеев.

        Рис. 1. Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя.

        Рис. 2. Схема работы 2-тактного карбюраторного Д. в. с. с кривошипно-камерной продувкой: вверху — сжатие и наполнение кривошипной камеры; внизу — продувка и выпуск; 1 — свеча зажигания; 2 — поршень; 3 — продувочное окно; 4 — выпускное окно; 5 — кривошипная камера; 6 — карбюратор; 7 — впускное окно; 8 — головка цилиндра; 9 — цилиндр.

рабочий цикл,как работает,система питания двс,фото,видео.

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

Рабочий цикл дизеля может совершаться как за четыре такта (за два оборота коленчатого вала), так и за два такта (за один оборот коленчатого вала). В первом случае дизель называется четырехтактным, во втором — двухтактным.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля состоит из тех же тактов, что и рабочий цикл карбюраторного двигателя. Однако происходящие во время этих тактов процессы внутри цилиндров у карбюраторного двигателя и дизеля не одинаковы.

Во время такта впуска в цилиндр дизеля всасывается не горючая смесь, а воздух. Во время такта сжатия поступивший в цилиндр воздух сильно сжимается и вследствие этого нагревается до 500—700° С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается под большим давлением в мелкораспыленном состоянии топливо, которое, соприкасаясь с раскаленным воздухом, воспламеняется и быстро сгорает, образуя большое количество газов и выделяя тепло.

Во время такта расширения под давлением газов поршень перемещается. Процессы при этом такте, а также при такте выпуска аналогичны процессам, происходящим в четырехтактном карбюраторном двигателе.

Таким образом, в любом четырехтактном двигателе только один такт рабочий, а остальные три — вспомогательные.

Рабочий цикл двухтактного дизеля существенно отличается от рабочего цикла четырехтактного: он совершается не за два, за один оборот коленчатого вала и состоит только из двух тактов.

Рис. Основные процессы, происходящие в цилиндрах двухтактного дизеля: а — продувка; б — сжатие; в — рабочий ход; г — выпуск отработавших газов; 1 — поршень; 2 — нагнетатель; 3 — выпускной клапан; 4 — продувочные окна; 5 — ресивер блока; 6 — коленчатый вал; 7 — насос-форсунка

Первый такт (рис. а и б) происходит при перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней. Когда поршень 1 находится в нижней мертвой точке, свежий воздух под небольшим давлением поступает из нагнетателя 2 через ресивер 5 блока и продувочные окна 4 в цилиндр, вытесняя при этом остатки отработавших газов через открытый выпускной клапан 3. Когда поршень, перемещаясь вверх, перекрывает продувочные окна, а выпускной клапан закрывается, продувка цилиндра заканчивается. При дальнейшем перемещении поршня воздух в цилиндре сильно сжимается и нагревается. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, в цилиндр через насос-форсунку 7 впрыскивается под большим давлением топливо.

Второй такт (рис. в и г). Мелкораспыленное топливо, соприкасаясь с раскаленным воздухом, сгорает; при этом выделяется большое количество тепла, температура и давление газов резко возрастают. Под действием давления газов поршень перемещается от верхней мертвой точки к нижней, вращая коленчатый вал.

Когда поршень приближается к продувочным окнам, открывается выпускной клапан и значительная часть отработавших газов вследствие большого избыточного давления выходит из цилиндра. При дальнейшем движении поршня открываются продувочные окна, в цилиндр начинает поступать из ресивера блока чистый воздух, вытесняя через открытый выпускной клапан остатки отработавших газов.

Рабочий цикл на этом завершается.

Таким образом, в двухтактном двигателе, и это является его особенностью, рабочий ход поршня совершается при. каждом обороте коленчатого вала.

В числе процессов, характеризующих работу мощных и производительных машин и механизмов, следует отметить рабочий цикл четырехтактного двигателя. Это совокупность процессов, повторяющихся в определенной последовательности, во время которых цилиндр наполняется рабочей смесью, после чего происходит ее сжатие и воспламенение. Газы, образовавшиеся при сгорании, расширяются, а затем – удаляются из цилиндра.

• Рабочий цикл четырехтактного двигателя
• Двухтактный двигатель – особенности работы
• Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

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

Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобилях не применяют, а используют лишь на мотоциклах и как пусковые двигатели на тракторах. Это связано прежде всего с тем, что они имеют сравнительно высокий расход топлива и недостаточное наполнение горючей смеси из-за плохой очистки цилиндров от отработавших газов.Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр.От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан закрывается, а выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается 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.

Двухтактный двигатель – особенности работы

Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.

Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

Именно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе.Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%!

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве.Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена.

В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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

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

Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.

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

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

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

Рис. 1.3. Поршень с шатуном.

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

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

Примечание.

Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.

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

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

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

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

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

Как работает четырехтактный двигатель

Конструктивно рабочий цикл типового четырехтактного агрегата обеспечивается работой следующих элементов:

• цилиндр;
• поршень — выполняет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра;
• клапан впуска — управляет процессом подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
• клапан выпуска — управляет процессом выброса отработавших газов из цилиндра;
• свеча зажигания — осуществляет воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси;
• коленчатый вал;
• распределительный вал — управляет открытием и закрытием клапанов;
• ременной или цепной привод;
• кривошипно-шатунный механизм — переводит движение поршня во вращение коленчатого вала.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл такого механизма состоит из четырех тактов, в ходе которых реализуются следующие процессы:

1. Впуск (нагнетание топлива и воздуха). В начале цикла поршень находится в ВМТ. В момент, когда коленвал начинает вращаться, он воздействует на поршень и переводит его в НМТ. Это приводит к образованию разрежения в камере цилиндра. Распредвал воздействует на клапан впуска, постепенно открывая его. Когда поршень оказывается в крайнем положении клапан полностью открыт, в результате чего происходит интенсивное нагнетание топлива и воздуха в камеру цилиндра.
2. Сжатие (увеличение давления горючей смеси). На втором этапе поршень начинает обратное перемещение к верхней мертвой точке такта сжатия. Коленвал совершает еще один поворот, а оба клапана полностью закрыты. Внутреннее давление увеличивается до величины 1,8 МПа и повышается температура горючей смеси до 600 С°.
3. Расширение (рабочий ход). При достижении верхней позиции поршнем в камере сгорания устанавливается максимальная компрессия до 5 МПа и срабатывает свеча зажигания. Это приводит к возгоранию смеси и увеличению температуры до 2500 С°. Давление и температура приводят к интенсивному воздействию на поршень, и он начинает вновь перемещаться к НМТ. Коленвал совершает еще поворот, и таким образом, тепловая энергия переходит в полезную работу. Распредвал открывает выпускной клапан, и при достижении поршнем НМТ он полностью раскрыт. В результате отработавшие газы начинают постепенно выходить из камеры, а давление и температура снижаются.
4. Выпуск (удаление отработавших газов). Коленвал двигателя поворачивается, и поршень начинает движение в верхнюю точку. Это приводит к выталкиванию отработавших газов и еще большему снижению температуры и уменьшению давления до 0,1 МПа. Далее, начинается новый цикл, в ходе которого указанные процессы вновь повторяются.

В ходе каждого такта коленчатый вал двигателя совершает поворот на 180°. За полный рабочий цикл коленвал поворачивается на 720°.

Четырехтактный двигатель получил широкое распространение. Он может работать как с бензином, так и с дизельным топливом. Отличием рабочего цикла для дизеля является то, что воспламенение топливовоздушной смеси происходит не от искры, а от высокого давления и температуры в конечной точке такта сжатия.

Читайте также:  Что такое фазы газораспределения и как они работают

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

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

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

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

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

Примечание.

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

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

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

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

Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя.

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

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

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

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

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

Примечание.

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

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

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

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

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

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

Особенности работы двухтактных моторов

Основой того, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, можно назвать тот факт, что в первом за один рабочий цикл коленвал совершает два оборота, а во втором весь рабочий цикл укладывается в один оборот коленвала (360°). Поршень при этом совершает лишь два хода. Процессы, происходящие в камере сгорания в течение рабочего цикла у двухтактного мотора, не отличаются от четырехтактных, но впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения.

Процесс одновременного удаления отработавших газов и нагнетания в цилиндр свежего заряда, происходящий в двухтактном двигателе, получил название продувка.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

Принцип работы простейшего двухтактного двигателя заключается в следующем:

1. Такт сжатия. В начале цикла поршень находится в НМТ и движется в положение ВМТ такта сжатия. При этом происходит перекрытие окна продувки (впуска), а затем канала выпуска. В момент, когда поршень закрывает окно выпуска, начинается сжатие горючей смеси, и в пространстве под поршнем возникает разрежение. Это обеспечивает нагнетание топлива в камеру через приоткрытый клапан впуска.
2. Такт расширения (рабочего хода). Когда поршень приближается к ВМТ, происходит срабатывание свечи зажигания, и горючая смесь воспламеняется. Это провоцирует резкое повышение давления и температуры, в результате чего поршень начинает движение вниз. Таким образом, газы совершают полезную работу, а поршень при движении к НМТ увеличивает компрессию топливовоздушной смеси. С ростом давления клапан начинает закрываться и препятствует попаданию горючей смеси во впускной коллектор. При достижении поршнем выпускного окна, происходит открытие последнего, и отработавшие газы удаляются в систему выхлопа. Давление в камере снижается, а дальнейшее движение поршня открывает канал продувки и топливовоздушная смесь подается в камеру, вытесняя отработавшие газы.

В зависимости от того, как реализована система продувки в устройстве двухтактного двигателя, их разделяют на разные типы:

• С контурной кривошипно-камерной продувкой. Горючая смесь подается в камеру цилиндра напрямую из картера двигателя. При этом она всасывается в момент движения поршня к ВМТ, а при движении поршня к НМТ обеспечивается продувка за счет избыточного давления.
• С клапанно-щелевой продувкой. Применяется для одноцилиндровых двигателей. Газораспределение реализуется путем перекрытия окон, выполненных в стенке цилиндра.
• С прямоточной продувкой. В такой конструкции впуск выполняется через специальные продувочные окна, выполненные по окружности цилиндра в его нижней части. В свою очередь, выпуск реализуется через выхлопной клапан.
• С использованием продувочных насосов. Применяется на многоцилиндровых двухтактных двигателях. При этом воздух для продувки сжимается специальным компрессором.

Читайте также:  Что такое компрессия, детонация и преждевременное воспламенение смеси

В отличие от четырехтактного, двухтактный двигатель не имеет системы газораспределения. Не требуют такие конструкции и организации сложной системы смазки. С другой стороны, четырехтактные моторы более экономичны по расходу топлива, а также меньше подвержены вибрации и обеспечивают более чистый выхлоп.

AGZpetrov — Лекция 2

Рис. 2.5. Подвижные детали КШМ:

1 – храповик; 2 – упорные кольца коленчатого вала; 3, 13 – шатунные шейки;

4 – вкладыши подшипника нижней головки шатуна; 5 – стопорное кольцо; 6 – поршневой палец; 7 – верхняя головка шатуна; 8 – шатун; 9 – болт крышки шатуна; 10 – нижняя головка шатуна; 11 – крышка шатуна; 12, 16, 18, 21 – коренные шейки коленчатого вала;

14 – поршень; 15 – маховик; 17 – задняя часть коленчатого вала; 19 – кривошип коленчатого вала; 20 – противовес коленчатого вала; 22 – ведущая шестерня привода механизма газораспределения; 23 – коленчатый вал; 24 — шкив

Головка блока является крышкой, закрывающей цилиндры. В головке двигателей с верхним расположением клапанов размещены вставные седла, свечи или форсунки, направляющие втулки, клапаны, коромысла, оси и др.

Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень представляет собой полый цилиндр, отлитый из алюминиевого сплава. Он имеет днище, головку и юбку. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня выполнены канавки для поршневых колец. В юбке поршня находятся приливы (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутренней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходимой формы. Днища поршней могут быть плоскими, выпуклыми, вогнутыми и с фигурными выемками.

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные) и попадание масла в камеру сгорания (маслосъемное). Кроме того, они отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Компрессионные и маслосъемное кольца – разрезные. Они изготовлены из специального чугуна.

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленвала. В нижние головки шатуна устанавливают подшипники скольжения (вкладыши).

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы двигателя (газораспределительный механизм, масляный насос, распределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.). В качестве коренных подшипников коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши

2.6 Установка и крепление двигателей на раме

Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась на раму. Двигатели или силовые агрегаты крепят к рамам или полурамам в трех, четырех и пяти точках.

Двигатели автомобилей «Волга» крепят в трех точках на резиновых подушках: две опоры расположены в передней части блока цилиндров (по его сторонам), а одна опора – сзади, под передней частью удлинителя коробки передач.

Двигатель ЗИЛ-130 имеет три точки крепления: передней опорой служит кронштейн, установленный под крышкой распределительных шестерен, задними опорами — лапы картера сцепления. От продольного смещения двигатель ЗИЛ-130 удерживается тягой, соединенной с поперечиной рамы.

Силовой агрегат (двигатель, сцепление и коробка передач) автомобиля МАЗ-5335 укреплен на раме в четырех точках на упругой подвеске.

Силовой агрегат автомобиля КамАЗ-5320 закреплен в пяти точках: две опоры спереди на блоке цилиндров по его сторонам; две опоры сзади с обеих сторон картера маховика; одна поддерживающая опора на картере коробки передач.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется рабочим циклом двигателя?

2. Что называется тактом?

3. За сколько оборотов коленчатого вала осуществляется рабочий цикл в 4-тактном двигателе?

4. Какой двигатель внутреннего сгорания называется четырехтактным?

5. Как протекает рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя?

6. Как протекает рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя?

7. Принципиальное отличие между рабочими циклами дизельного и карбюраторного двигателя.

8. Преимущества и недостатки карбюраторного двигателя по сравнению с дизельным.

9. Какие существуют способы взаимного расположения цилиндров в многоцилиндровом двигателе? Их оценка.

10. Какие преимущества имеет многоцилиндровый двигатель по сравнению с одноцилиндровым?

11. Преимущества V-образного расположения цилиндров перед рядным.

12. Что называется порядком работы двигателя?

13. Порядок работы двигателей ЗМЗ-406, ЗИЛ-130, ЯМЗ-236, КамАЗ-740.

14. Назначение и устройство кривошипно-шатунного механизма.

15. Назначение и устройство цилиндров двигателя.

16. Назначение, устройство и материал изготовления головки блока.

17. Формы камер сгорания, их сравнительная оценка.

18. Как уплотняются гильзы цилиндров в блоке изучаемых двигателей?

19. Назначение, условия работы и устройство поршня.

20. Почему поршень на холодном двигателе не стучит, а на горячем не клинит?

21. Назначение и устройство поршневых колец и пальцев.

22. Назначение и устройство шатунов.

23. Конструктивные особенности шатунов дизельного двигателя ЯМЗ-238.

24. Назначение, устройство и материал изготовления шатунных и коренных вкладышей.

25. Назначение и устройство коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130.

26. Особенности устройства коленчатых валов дизельных двигателей ЯМЗ-238, КамАЗ-740.

27. Какими способами фиксируется коленчатый вал от осевых смешений в изучаемых двигателях?

28. Назначение и устройство маховика.

29. Способы крепления изучаемых двигателей на раме.

Литература: [2, с. 25-37]; [1, с.23-30; 2, с.37-55]

2-тактный / 4-тактный — мотоцикл

В чем разница между 2-тактными и 4-тактными двигателями?

Топливо для двухтактного двигателя содержит небольшое количество масла. Это называется «2-тактным», потому что всего одно движение поршня вверх и вниз — 2 хода — выполняет полный цикл впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Впускные или выпускные клапаны не используются, а вместо этого используются небольшие отверстия, называемые продувочными портами в стенке цилиндра, для втягивания воздуха и удаления выхлопных газов.Поскольку сгорание происходит при каждом обороте коленчатого вала в 2-тактном двигателе, этот формат обеспечивает большую мощность, чем 4-тактный двигатель, и мощность имеет более мгновенную подачу. Это некоторые причины, по которым двухтактные двигатели давно используются на многих различных типах мотоциклов.
Однако озабоченность по поводу более экологичных характеристик возросла, и теперь 4-тактные двигатели стали нормой, потому что они по своей природе имеют лучшую экономию топлива и меньше дыма выхлопных газов. По состоянию на 2019 год только двухтактные мотоциклы Yamaha выпускаются для соревнований по закрытому маршруту, а некоторые модели предназначены для экспорта.Тем не менее, двухтактные продукты Yamaha имеют простую, легкую конструкцию и сравнительно легкие в обслуживании, а их высокая надежность делает их популярными во многих регионах. Сегодня двухтактные снегоходы Yamaha используются для передвижения по ледяной и холодной окружающей среде России, а наши двухтактные подвесные моторы широко используются в Африке для рыбной ловли. И многие энтузиасты мотоциклов продолжают любить двухтактные двигатели за их резкое и захватывающее ощущение ускорения.
Что касается 4-тактных двигателей, они работают на бензине без подмешивания масла, а поршень поднимается и опускается два раза за каждый цикл сгорания, поэтому он называется «4-тактный».Однако для 4-тактных двигателей требуются клапаны для впуска и выпуска, которые должны работать с высокой точностью, что делает этот тип двигателя более сложным, тяжелым и имеет другие недостатки. Но они обеспечивают стабильную подачу мощности, хорошую топливную эффективность, более чистые выбросы и многое другое. Вот почему почти все двухколесные автомобили, от больших мотоциклов до маленьких скутеров, используют четырехтактные двигатели.

Сравнение двухтактных и четырехтактных двигателей: принцип работы, плюсы и минусы

Недавно некоторые из моих приятелей по грязи перешли с двухтактных мотоциклов на четырехтактные, в то время как другие пошли другим путем.Почему?

Мои друзья, которые переключились, говорят о различиях в сцеплении, торможении двигателем, подаче мощности, звуке и общем ощущении. Итак, давайте рассмотрим подробнее, чтобы ответить на некоторые основные вопросы, например, в чем разница между четырехтактным и двухтактным двигателем? Как работают четырехтактные и двухтактные двигатели? Каковы плюсы и минусы каждого из них? А какой вам лучше?

Сравнение четырехтактных и двухтактных двигателей

В наши дни немногие уличные мотоциклы имеют двухтактные двигатели, поэтому это в основном вопрос для гонщиков по бездорожью.Для простоты в этой статье мы остановимся на современных одноцилиндровых двигателях для внедорожников в двух- и четырехтактных форматах. Давайте посмотрим на сходства и различия.

И двухтактные, и четырехтактные двигатели внутреннего сгорания используют энергию, создаваемую при сжигании смеси воздуха и топлива, для того, чтобы толкать поршень вниз. Шатун и коленчатый вал преобразуют движение поршня вверх и вниз во вращательное движение, которое достигает заднего колеса мотоцикла, толкая его вперед.

Пример очень популярного четырехтактного двигателя. Вы можете видеть, где расположены двойные верхние кулачки в головке блока цилиндров. КТМ фото.

Когда мы говорим «ход», мы имеем в виду движение поршня вверх или вниз внутри цилиндра. В четырехтактном двигателе первый такт — впускной, второй — компрессионный, третий — сгорающий и четвертый — выпускной. Учителя средней школы, пытающиеся удержать внимание одурманенных гормонами подростков, иногда используют более запоминающиеся термины сосать, сжимать, трясти, дуть, чтобы описать четыре удара.Вот что происходит при каждом ударе.

Впускной : Впускной клапан (ы) в головке открывается, когда поршень движется вниз, всасывая топливо. Двигатель здесь дышит.

Сжатие : впускной и выпускной клапаны закрыты, а поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь.

Сгорание : Впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми, пока ваша система зажигания зажигает свечу зажигания, воспламеняя топливно-воздушную смесь и заставляя поршень опускаться, передавая мощность на заднее колесо.

Выхлоп : Выпускной клапан (ы) открывается, когда поршень снова движется вверх, вытесняя сгоревшую топливно-воздушную смесь через выхлопную систему. Затем сериал начинается заново.

Обратите внимание, что все это происходит над верхней частью поршня. Вот почему головки четырехтактных цилиндров намного больше, чем головки двухтактных. В головке должны находиться распределительные валы, клапаны, впускной и выпускной тракты и свеча зажигания. Ниже всего этого коленчатый вал находится в масляной ванне внутри картера.Когда кривошип вращается, он наносит масло на стенки цилиндра, кривошип и подшипники штока, чтобы все оставалось достаточно смазанным. У большинства велосипедов также есть масляные системы под давлением, которые разбрызгивают масло там, где оно необходимо для смазки и охлаждения.

Пример очень популярного двухтактного двигателя. Обратите внимание на простую конструкцию головки блока цилиндров. КТМ фото.

Двухтактный двигатель следует тем же этапам всасывания-сжатия-взрыва-удара, но комбинирует такты впуска и сжатия, а затем комбинирует такты сгорания и выпуска, так что весь процесс завершается за два такта вместо четырех.Это означает, что двухтактный двигатель развивает мощность каждый раз, когда поршень опускается, тогда как четырехтактный двигатель развивает мощность каждый раз, когда поршень опускается. Вот как.

В двухтактных двигателях картер используется как часть впускного тракта, используя объем выше и ниже поршня. В таком случае коленчатый вал не может находиться в масляной ванне, как четырехтактный. Вместо этого в двухтактных двигателях масло смешивается с топливом, и это остаточное масло смазывает стенки цилиндра, кривошип и подшипники штока.

Двухтактные двигатели легко заметить по толстой выхлопной трубе. Форма и размер расширительной камеры имеют решающее значение для двигателя не только для удаления сгоревшего топлива (и масла), но и для создания вакуума, помогающего всасывать свежую топливно-воздушную смесь через передаточное отверстие. К сожалению, эти прекрасные произведения искусства из металла относительно легко повредить. Фото RevZilla.

Вдобавок ко всему, головка цилиндра двухтактного двигателя — это, по сути, просто крышка на верхней части цилиндра, используемая для удержания свечи зажигания.В головке блока цилиндров нет клапанов или отверстий. Вместо этого в цилиндре есть отверстия, называемые портами, которые направляют поток всасываемого заряда и закрываются и открываются, когда поршень поднимается и опускается в цилиндре. Если вы думаете о клапанах как о входных и выходных дверях для топлива — При смешивании воздуха и выхлопе поршень в двухтактном двигателе действует как вертикально скользящая дверь, открывая и закрывая порты. Магия двухтактного двигателя заключается в том, как он использует движение поршня, а также пространство над и под поршнем для выполнения последовательности всасывания-сжатия-взрыва-удара.Вот как.

Впуск и сжатие : Когда поршень движется вверх, под поршнем создается разрежение, и топливно-воздушная смесь втягивается в картер. Такт сжатия также происходит одновременно над поршнем, когда он движется вверх. Во впускном тракте между картером и источником топлива в двухтактном двигателе есть пластинчатый клапан. Это односторонний клапан с вакуумным приводом, позволяющий двухтактным двигателям втягивать топливо и воздух через них, когда поршень движется вверх, но закрывается, когда поршень движется вниз, предотвращая движение любой топливно-воздушной смеси в обратном направлении от двигателя. камера сгорания.

Сгорание и выхлоп : Свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь и заставляет поршень опускаться, создавая мощность, в то время как топливно-воздушная смесь под поршнем проталкивается через передаточное отверстие от нижней части к верхней части двигателя. . По мере того, как поршень движется вниз к нижней части такта сгорания, поршень открывает выпускной канал в стенке цилиндра. Все это идеально расположено, чтобы позволить давлению ниже поршня в картере выталкивать сгоревшие выхлопные газы, одновременно заменяя их свежей несгоревшей топливно-воздушной смесью через передаточные отверстия.

Вы, наверное, думаете: «Ну ладно, ботаник! Оба двигателя вращают колесо, так что, черт возьми, такого особенного в том, чтобы использовать один вместо другого? »

Плюсы и минусы четырехтактных и двухтактных двигателей

У обоих типов двигателей есть свои плюсы и минусы, и они обеспечивают разный опыт вождения, поэтому некоторые из моих приятелей перешли на них.

Honda не выпускает двухтактные автомобили с 2007 года, но их линейка четырехтактных двигателей впечатляет.Фото хонды.

Плюсы четырехтактных двигателей : Четырехтактные двигатели обеспечивают мощность только в четверть времени по сравнению с половиной времени, как у двухтактных двигателей, но более длинный рабочий ход обеспечивает гораздо больший крутящий момент, поэтому четырехтактные двигатели обеспечивают лучшую мощность при более низких оборотах и ​​более линейная и предсказуемая тяга во всем диапазоне оборотов. Чтобы завершить четыре фазы, четырехтактный двигатель требует более тяжелого маховика, чтобы дать кривошипу инерцию, необходимую для его вращения между тактами сгорания. Комбинация менее частых импульсов мощности на заднее колесо и более тяжелого маховика обеспечивает улучшенное сцепление с четырехтактным двигателем в определенных условиях бездорожья.Кроме того, четырехтактные двигатели обычно обеспечивают более эффективное торможение двигателем, что предпочитают многие гонщики. В частности, в четырехтактных двигателях масло не смешивается с газом, поэтому они имеют более чистые выхлопные газы.

Недостатки четырехтактных двигателей : Исторически четырехтактные двигатели были тяжелее двухтактных просто потому, что для их работы требовалось больше деталей, хотя разница исчезает по мере того, как четырехтактные двигатели становятся легче. Более тяжелые маховики могут заставить велосипед по-другому управлять и сделать его более устойчивым к изменению направления.Четырехтактные двигатели также сложнее обслуживать, поскольку они более сложные. В моей книге это отмывка, потому что, хотя двухтактные двигатели намного проще восстановить, они нуждаются в обслуживании чаще.

Я лично предпочитаю ощущение двухтактности. Мне мотоцикл кажется очень легким и недостаточно напряженным. Фото Сперджена Данбара.

Плюсы двухтактных двигателей : Как упоминалось ранее, двухтактные двигатели исторически легче и проще. Меньше изнашиваемых движущихся частей, и верхний ремонт можно провести утром перед поездкой во второй половине дня.Двухтактные двигатели, как правило, обладают невероятной мощностью при увеличении оборотов. Современные двухтактные двигатели более управляемы и лучше работают на низких оборотах благодаря усовершенствованию силовых клапанов, которые по сути представляют собой небольшие клапаны, которые могут открывать или закрывать размер выпускного отверстия в зависимости от частоты вращения двигателя.

Минусы двухтактных двигателей : Предварительное смешивание нефти и газа — это небольшая проблема, которая начинает утомлять вас из-за беспорядка, который это влечет за собой. Этот обман скоро станет историей из-за популярности велосипедов TPI (с инжекционным портом передачи).По общему признанию, немного затруднительно носить с собой масло на длинных эндуро, чтобы его измерить и добавить в свой топливный бак на остановках для бензина. Это строго основано на том, что однажды моя бутылка с маслом протекла на закуски в моем гидрационном пакете.

Если вы ездите на двухтактном двигателе с карбюратором, вы будете предварительно смешивать масло с бензином, чтобы обеспечить адекватную смазку внутренних частей вашего двигателя. В современных велосипедах TPI масло для двухтактных двигателей добавляется в собственный резервуар, поэтому вы можете заправлять свой топливный бак обычным бензином.Фото RevZilla.

Поскольку для продолжения работы двухтактных двигателей требуется минимальная смазка, их поршни, кольца, цилиндры и кривошипы изнашиваются быстрее, поэтому вам следует планировать замену деталей на двухтактных двигателях чаще, чем на четырехтактных. Двухтактные двигатели также имеют уникальную выхлопную конструкцию с большими тонкостенными трубами, которые легко вмятины и легко повреждаются препятствиями на бездорожье. Наконец, два мазка грязные. Их выхлоп дымный и содержит изрядное количество несгоревшего газа, который наносит серьезный ущерб окружающей среде.

Что хорошего в двух и четырех

В любом случае ваш двигатель запускается тысячи раз в минуту во время езды, сочетая идеальную синхронизацию зажигания, заправку и продувку для получения невероятной выходной мощности из небольшого и легкого корпуса. Они вырабатывают собственное электричество для подзарядки батарей и / или питания катушек зажигания. Они включают водяные насосы, обеспечивая идеальную рабочую температуру с помощью термостатов.Я балуюсь двигателями внутреннего сгорания с пяти лет. Мне сейчас 41 год, и я до сих пор восхищаюсь их работой.

2021 KTM 300 XC-W TPI или трансмиссия для кросс-кантри с широким передаточным отношением и впрыском передаточного порта — популярная двухтактная машина для воинов выходного дня, а также профессиональных гонщиков. КТМ фото.

А как насчет звука? Если вы зашли так далеко, то знаете, что четырехтактный двигатель идет braaap , а двухтактный — ring-a-ding-ding .Мне лично нравится звук двухтактных двигателей. От звука и запаха у меня на шее встают дыбом, а глаза слезятся. Для меня нет большего ощущения зависимости, чем когда двухтактный двигатель находится «на трубе».

Четырехтактный ход тоже звучит великолепно, за исключением случая, когда это гонщик двойной А, который в заячьей схватке засовывает ограничитель позади меня, что обычно заставляет меня немного пописать, потому что это очень страшно.

2021 KTM 350 EXC-F или Enduro (уличный) Cross Country — Four — одна из самых легких и самых мощных четырехтактных двухкатных спортивных машин на рынке.КТМ фото.

В любом случае, двухтактные или четырехтактные мотоциклы потрясающие. Катайтесь на том, что вам больше подходит, или просто катайтесь на том, что попадется вам в руки, и наслаждайтесь.

Ход сжатия — Как работают двухтактные двигатели

Теперь импульс в коленчатом валу начинает толкать поршень обратно к свече зажигания для хода сжатия . Когда воздушно-топливная смесь в поршне сжимается, в картере создается разрежение .Этот вакуум открывает пластинчатый клапан и всасывает воздух / топливо / масло из карбюратора .

Как только поршень доходит до конца такта сжатия, свеча зажигания снова зажигается, чтобы повторить цикл. Он называется двухтактным двигателем, потому что есть ход сжатия и затем ход сгорания . В четырехтактном двигателе есть отдельные такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска.

Вы можете видеть, что поршень действительно выполняет три разные функции в двухтактном двигателе:

• На одной стороне поршня находится камера сгорания , где поршень сжимает топливно-воздушную смесь и захватывает энергия, выделяемая при воспламенении топлива.
• С другой стороны от поршня находится картер , где поршень создает разрежение для всасывания воздуха / топлива из карбюратора через пластинчатый клапан, а затем нагнетает давление в картере, так что воздух / топливо принудительно попадают в зону сгорания. камера.
• Между тем стороны поршня действуют как клапаны , закрывая и открывая впускные и выпускные отверстия, просверленные в боковой стенке цилиндра.

Очень приятно видеть, как поршень выполняет столько разных вещей! Вот что делает двухтактные двигатели такими простыми и легкими.

Если вы когда-либо использовали двухтактный двигатель, вы знаете, что вам нужно смешать специальное масло для двухтактных двигателей с бензином. Теперь, когда вы понимаете двухтактный цикл, вы понимаете, почему. В четырехтактном двигателе картер полностью отделен от камеры сгорания, поэтому вы можете заполнить картер тяжелым маслом для смазки подшипников коленчатого вала, подшипников на обоих концах шатуна поршня и стенки цилиндра. С другой стороны, в двухтактном двигателе картер служит камерой повышения давления для нагнетания воздуха / топлива в цилиндр, поэтому он не может удерживать густое масло.Вместо этого вы смешиваете масло с газом, чтобы смазывать коленчатый вал, шатун и стенки цилиндра. Если вы забудете добавить масло, двигатель не прослужит долго!

Бензиновый двигатель | Британника

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные установки среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.