Как поршень работает: Функция поршня · Technipedia · Motorservice

Как работает двигатель внутреннего сгорания — Mafin Media

Ко всем статьям 13 августа 2021

Читатели Mafin Media уже знакомы с типами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и запросто отличат VR-образную «шестерку» от рядной «четверки» и вспомнят о недостатках и преимуществах роторно-поршневого двигателя. В новом материале расскажем простыми словами, как устроено «автомобильное сердце».

Механические самоходные транспортные средства активно разрабатывались еще в XVIII веке. Но именно в 1880-х годах немецкие конструкторы Готтлиб Даймлер и Карл Бенц установили первые бензиновые двигатели на мотоцикл и трехколесную коляску. Самоходный экипаж Бенца приводился в движение одноцилиндровым мотором мощностью 1,5 л. с. (традиционно мощность принято измерять в лошадиных силах и киловаттах).

За почти полтора столетия «самоходной» истории принцип работы ДВС кардинально не изменился: колеса приводятся в движение механической энергией, получаемой благодаря сгоранию топливно-воздушной смеси внутри двигателя.

«Коктейль» для двигателя

Топливно-воздушная смесь — это «коктейль» из собственно топлива и воздуха. Для бензинового двигателя рабочее соотношение в среднем составляет 1 к 15, то есть 1 единица топлива и 15 единиц воздуха. Если добавить больше горючего (обогатить смесь), пострадает экономичность, если меньше (обеднить) — мощность. Со слишком обедненной или обогащенной смесью мотор вообще может отказываться заводиться.

Готовиться смесь может по-разному. В устаревших карбюраторных двигателях горючее «готовится» в отдельном механизме авто — карбюраторе.

После смешивания воздуха с топливом смесь подается в двигатель и там сгорает. У карбюраторных моторов много минусов, а их ремонтопригодность сегодня уже не так востребованна. Поэтому самые популярные системы подачи топлива — инжекторные (от англ. inject — впрыскивать). В зависимости от конструкции мотора топливо подается либо во впускной коллектор — трубопровод, через который авто получает воздух из окружающей среды, — либо напрямую в цилиндры. Подобные решения сложнее, но позволяют экономить топливо и снижать количество вредных выбросов в атмосферу. Основная деталь инжекторного впрыска — форсунка. Именно она впрыскивает топливо:.

Компоненты двигателя: где и как сгорает смесь

Самое важное происходит в корпусе двигателя, который объединяет блок цилиндров (слева на фото) и головку блока цилиндров (справа на фото).

Блок цилиндров содержит полые внутри цилиндрические трубки, в которых размещаются поршни.

Головка блока цилиндров (ГБЦ) монтируется на блок цилиндров и образует герметичные (т. е. непроницаемые для посторонних жидкостей и газов) камеры сгорания.

Внутри камеры сгорания устанавливаются поршни — детали цилиндрической формы, совершающие возвратно-поступательные движения под действием сгорания смеси.

Поршни — часть кривошипно-шатунного механизма (КВШ), комплекса деталей, который преобразует движения поршня во вращение коленчатого вала. Последний и двигает колеса автомобиля. Так выглядит КВШ вместе с поршнями двигателя:

В головке блока цилиндров находятся упомянутые выше форсунки — вместе со свечами зажигания (в бензиновом моторе) и клапанами. Свечи зажигания производят электрическую искру, предназначенную для воспламенения топливно-воздушной смеси.

! — Если автомобиль оснащен непосредственным впрыском топлива (в камеру сгорания), форсунки находятся в ГБЦ, а если впрыск распределительный — форсунки установлены во впускном коллекторе вблизи впускных клапанов.

Клапаны относятся к механизму газораспределения и внешне напоминают большие гвозди:

Такая форма дана им неслучайно: нижней, выпуклой частью они закрывают и открывают впускные и выпускные отверстия в камере сгорания, поочередно впуская подготовленную топливно-воздушную смесь или воздух и выпуская отработанные газы. Соответственно, в зависимости от своей роли клапаны бывают впускными и выпускными.

Обычно на один цилиндр приходится от двух до четырех клапанов. За то, чтобы «доступ» в камеру сгорания открывался вовремя, и отвечает механизм газораспределения (ГРМ), в который выходят клапаны. В зависимости от мотора ГРМ приводится в действие ремнем или цепью.

Рассмотрим цилиндр в разрезе:

Четыре такта

Любой двигатель функционирует согласно циклу, состоящему из нескольких тактов, то есть ходов (движений) поршня. Большинство автомобильных моторов — четырехтактные.

Рассмотрим такты бензинового двигателя:

1. Впуск: открывается впускной клапан, в камеру сгорания попадает топливно-воздушная смесь, а поршень идет вниз.
2. Сжатие: оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая и нагревая смесь.
3. Рабочий ход: оба клапана закрыты, под действием электрической искры от свечи зажигания сжатая и разогретая топливно-воздушная смесь воспламеняется, образовавшиеся при этом газы толкают поршень вниз.
4. Выпуск: выпускной клапан открыт, поршень идет вверх, выталкивая отработанные газы в сторону выхлопной трубы.

После этого цикл повторяется. У дизельного двигателя вместо свечи установлена форсунка, и смесь воспламеняется не при помощи искры, а от сжатия — впрыска дизельного топлива через форсунку под большим давлением. Впускной клапан при этом подает в камеру сгорания только воздух. Кстати, в некоторых современных бензиновых моторах форсунка тоже впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр.

А как запускается первый такт?

Каждый автомобиль обладает набором бортовой электроники — проводов, аккумулятора, стартера и т. д. Аккумулятор за время поездок накапливает достаточно энергии, чтобы при помощи специального механизма — стартера — раскрутить коленвал и завести мотор.

И что дальше?

Мощность от двигателя к колесам передается с помощью коробки передач, редуктора и приводных валов. Если мотор соединить с колесами напрямую, автомобиль после запуска начнет движение на одной-единственной передаче, с небольшой скоростью, а после торможения сразу заглохнет. Об этих передачах и о типах коробок (автоматах, вариаторах, механиках и т. д.) Mafin Media расскажет в следующем материале.

Поршень двигателя: строение, принцип работы, неисправности

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Конструкция поршня

Стандартный поршень двигателя состоит из 3 основных частей:

• Днища: служит для восприятия тепловой нагрузки и газовых сил
• Уплотняющей части: передает большую часть тепла от поршня к цилиндру и препятствует прорыву газов
• Направляющей части: поддерживает положение поршня и передает боковую силу на стенку цилиндра

Рассмотрим подробнее каждую из этих частей.

Днище

Форма днища зависит от многих факторов: типа двигателя и смесеобразования, расположения форсунок, свечей и клапанов, метода организации газообмена в цилиндре.

Поршни с выпуклым днищем обладают повышенной прочностью, но камера сгорания при этом имеет линзовидную форму, а теплоотдача выше. В двигателях искрового типа увеличение теплоотдачи позволяет повысить допустимую степень сжатия, что способствует некоторой компенсации механических потерь.

Поршни с вогнутым днищем, напротив, образуют компактную форму камеры сгорания. Они используются в дизельных двигателях, а также в бензиновых агрегатах с высокой степенью сжатия и низким потреблением топлива. Такие детали более склонны к образованию нагара.

Поршни с плоским днищем проще в производстве. Они используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет большую толщину. Чем оно толще, тем больше масса самого поршня, но меньше нагрев. Стандартная толщина днища составляет 7-9 мм, в турбомоторах – 11 мм, а в дизельных двигателях – 10-16 мм. Существуют также поршни, толщина днища которых меньше стандартной – 5,5-6 мм. Такие применяются, к примеру, в некоторых моделях автомобилей Honda.

Для увеличения прочности, а также снижения вероятности перегрева и прогорания на некоторых видах поршней днище и первая канавка, предназначенная для компрессионного кольца, подвергаются твердому анодированию. То есть верхний тонкий слой алюминия преобразуется в керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

В уплотняющую часть входят маслосъемные и компрессионные кольца. Маслосъемные имеют сквозные отверстия по периметру, сквозь которые внутрь поршня поступает масло, удаленное с поверхности цилиндра. Некоторые из них снабжены специальным ободком, выполненным из стойкого к коррозии чугуна, со специальной канавкой для верхнего компрессионного кольца.

В современных двигателях используется всего три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов в картер двигателя из камеры сгорания. По форме они могут быть трапециевидными, коническими и бочкообразными. Некоторые виды таких колец имеют вырез. Наибольшие нагрузки воспринимает первое компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков масла из цилиндра. Они также препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания, для чего служат сквозные отверстия. Некоторые виды таких колец оснащаются пружинным расширителем.

Диаметр уплотняющая часть меньше, чем диаметр юбки. Это связано с тем, что нагрев в данной части поршня выше. Жаровый пояс имеет еще меньший диаметр, что позволяет избежать задиров на кольцах и их заклинивания в канавках. В отличие от юбки, уплотняющая часть в сечении круглая, а не овальная. Таким образом высоту пояса можно уменьшить.

Наибольшее значение для уплотнения поршня играет качество колец. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше всего ошибок. К тому же до 80 % тепла от поршня отводится именно через кольца. Именно поэтому при неплотном прилегании данных элементов потери приходятся на юбку, что влечет за собой появление задиров. Чтобы минимизировать этот процесс, в процессе обкатки двигателя ограничивают его мощность.

При перегреве еще неприработанных колец снижается их упругость, вследствие чего возникает ряд проблем: выброс масла, пропуск газов в картер и т.д. Также при перегреве возможно смыкание стыков, которое ведет к поломке колец, а в некоторых случаях и к обрыву самого поршня.

Направляющая часть

Направляющая (тронковая) часть называется юбкой поршня. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец. Для фиксации последнего предусмотрены канавки, где размещаются детали, служащие для запирания пальца.

Нижняя кромка юбки предназначена для последующей механической обработки поршня. Для подобных целей она снабжается специальным буртиком. Если вес обработанного поршня больше, чем допускает двигатель, его подгоняют, снимая часть металла с внутренней стороны буртика. В тех местах, где находятся отверстия под поршневой палец, с наружной части юбки вырезают специальные углубления. В результате стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Стенки юбки поршня также предназначены для восприятия силы бокового давления, что увеличивает трение о стенки цилиндра и усиливает нагрев обеих деталей.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, когда двигатель уже прогрет и работает под нагрузкой, между юбкой и стенками цилиндра предусмотрен зазор. Его величина устанавливается в зависимости от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. Если зазор меньше, чем необходимо, при перегреве на поверхностях поршня образуются задиры, детали могут заклинивать в цилиндре. При большом зазоре ухудшаются уплотняющие свойства поршня, детали начинают стучать. Эксплуатировать такой двигатель не допускается.

Методы охлаждения и смазывания цилиндро-поршневой группы

В каждом цикле работы двигателя сгорает большое количество топливно-воздушной смеси. При этом все детали цилиндро-поршневой группы испытывают экстремальные температурные воздействия, поэтому нуждаются в эффективном охлаждении – воздушном или жидкостном.

Наружная поверхность цилиндров ДВС с воздушным охлаждением покрыта множеством ребер, которые обдувает встречный или искусственно созданный воздухозаборниками воздух.

При водяном охлаждении жидкость, циркулирующая в толще блока, омывает нагретые цилиндры, забирая таким образом излишек тепла. Затем жидкость попадает в радиатор, где охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Второй по важности момент после отвода тепла – система смазки цилиндров. Без нее поршни рано или поздно подвергаются заклиниванию, что может привести к поломке двигателя.

Для того чтобы масляная пленка дольше удерживалась на внутренних поверхностях цилиндров, их подвергают хонингованию, т.е. нанесению специальной микросетки. Стабильность слоя масла гарантирует не только максимально низкое трение в паре «поршень-цилиндр», но и способствует отведению лишнего тепла из ЦПГ.

Принцип работы поршня

Главная задача поршня – восприятие давления газов в цилиндре и передача энергии давления через поршневой палец на шатун. Далее она преобразуется коленчатым валом в крутящий момент двигателя. Подобную задачу невозможно реализовать без надежного уплотнения поршня, который движется в цилиндре. В противном случае произойдет прорыв газов в картер и попадание моторного масла в камеру сгорания из него. Для решения этой проблемы в поршне предусмотрены канавки, в которых установлены компрессионные и маслосъемные кольца. Для отвода масла в поршне находятся специальные отверстия.

В процессе работы днище поршня напрямую контактирует с горячими газами и нагревается. Избыток тепла от днища к стенкам цилиндра отводят поршневые кольца и охлаждающая жидкость. В тяжелонагруженных агрегатах предусмотрено дополнительное масляное охлаждение: масло через форсунки подается на днище и во внутреннюю кольцевую полость поршня.

Чтобы уплотнение полостей поршня было надежным, его вертикальная ось должна совпадать с осью цилиндра. Перекосы недопустимы, так как они вызывают «болтание» поршня в цилиндре, снижают уплотняющие и теплопередающие свойства колец, а также увеличивают шумность работы двигателя. Для исключения подобных проблем служит юбка поршня. Она должна обеспечивать минимальный зазор как на холодном, так и прогретом агрегате.

Коэффициент расширения стенок цилиндра и самого поршня разные. Это обусловлено как разными конструкционными материалами, так и разницей в температуре нагрева. Чтобы нагретый поршень не заклинивало вследствие температурного расширения, существует два решения.

Первое – эллиптическая форма юбки поршня в поперечном сечении, где большая ось перпендикулярная оси пальца, а в продольном – конуса, который сужается к днищу поршня. Благодаря такой форме обеспечивается соответствие юбки нагретого поршня стенке цилиндра, что предотвращает заклинивание. Второе решение – заливка стальных пластин в юбку поршня некоторых моделей. При нагреве расширение металла происходит медленнее, что ограничивает расширение всей юбки.

В качестве конструкционного материала для производства поршней используется алюминий. Это обусловлено тем, что при высоких скоростях работы, которые характерны современным двигателям, нужно обеспечить малую массу движущихся деталей. Поэтому, если использовать более тяжелые металлы, то потребуются и более мощные компоненты: шатун, коленвал и блок с толстыми стенками. Все это сделает увеличит размер и вес силового агрегата.

В конструкции поршня могут быть реализованы и другие инженерные решения. Например, обратный конус, расположенный в нижней части юбки. Он служит для уменьшения шума из-за перекладки элемента в мертвой точке. Для улучшения смазывания юбки используется микропрофиль на рабочей поверхности, который представляет собой маленькие канавки с шагом 0,2-0,5 мм, а для снижения трения применяется антифрикционное покрытие.

В России покрытие для поршней выпускает . MODENGY Для деталей ДВС наносится на юбки поршней и другие детали двигателя: коренные подшипники коленчатого вала, втулки пальцев, распредвалов, дроссельную заслонку.

Покрытие способствует снижению трения и износа, предотвращает появление задиров на поверхностях и заклинивание поршня в цилиндре. Материал стоек к длительному воздействию моторного масла и в течение некоторого времени сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия возможна как при комнатной температуре, так и при нагреве. Удобная аэрозольная упаковка упрощает процесс нанесения благодаря тщательно настроенным параметрам сопла распылительной головки.

Цилиндр и поршень: что нужно знать об этих деталях и как продлить срок их службы?

Смотрите также

Цилиндр и поршень – ключевые детали любого двигателя. В замкнутой полости цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) происходит сгорание топливно-воздушной смеси. Газы, образующиеся при этом, воздействуют на поршень – он начинает двигаться и заставляет вращаться коленчатый вал.

Цилиндр и поршень обеспечивают оптимальный режим работы двигателя в любых условиях эксплуатации автомобиля.

Рассмотрим эту пару подробнее: конструкцию, функции, условия работы, возможные проблемы при эксплуатации элементов ЦПГ и пути их решения.

Причины износа поршня

Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя подвержен износу и поломке. В случае с двигателем увеличение износа происходит при ежедневной эксплуатации, но до некоторого момента это незаметно и ДВС работает стабильно.

При выработке ресурса деталей происходит резкое увеличение износа и начинаются всевозможные проблемы:

• Повышается расход масла
• Синий дым из выхлопной трубы
• Нагар на свечах
• Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах, о чем свидетельствует вибрация рычага КПП
• Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
• Снижение мощности двигателя и т.д.

Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в том числе и поршневой группы. Например, задиры на головке поршня возникают вследствие перегрева из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, установки поршней неправильного размера и параметров, неисправностей в системе охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.

Следы от ударов на днище поршня свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на головке поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения, чрезмерной подгонке торцевой поверхности ГБЦ.

Наплавления металла на поверхностях указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска, неисправность впрыскивающих форсунок.

Трещины в полости камеры сгорания и днище говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном моменте начала впрыска, неисправности или непригодности впрыскивающей форсунки. Подобные следы можно обнаружить, если установлены поршни с неподходящей формой полости камеры сгорания или на автомобилях, мощность двигателей которых была повышена искусственно (например, методом чип-тюнинга).

Поршневые кольца повреждаются вследствие неправильной установки поршней, избытка топлива в камере сгорания, при вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки и деталей.

Радиальный износ поршня возникает при избыточном количестве топлива в камере сгорания. Это происходит из-за сбоев в процессе приготовления смеси, при нарушении процесса сгорания, недостаточном давлении сжатия, неправильном размере выступа поршня. Осевой износ возникает в результате загрязнения из-за недостаточной фильтрации. Его также вызывают продукты износа, образующиеся во время приработки двигателя и загрязнения, которые не были полностью удалены при ремонте силового агрегата.

Повреждения юбки поршней может возникать по нескольким причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра или неправильно установленными отдельными цилиндрами, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры под углом 45° образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Кроме этого поверхности юбок поршней истираются из-за разбавления масла топливом, неисправного пускового устройства двигателя, недостаточного сжатия смеси, перебоев в зажигании и работе двигателя на переобогащенной воздушно-топливной смеси.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация. Она вызывается недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, малым начальным давлением в системе охлаждения, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Обнаруженные блестящие места в верхней части цилиндра говорят об отложении масляного нагара на днище цилиндров. Они возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания, прорыва газов с проникновением масла во всасывающий тракт, частой езды на короткие дистанции или на холостом ходу, недостаточного отделения масляного тумана от картерных газов.

Иногда вышеописанные проблемы возникают комплексно.

Конструкционные материалы деталей ЦПГ

Сегодня цилиндры и поршни двигателя чаще всего производят из алюминия или стали с различными присадками. Иногда для внешней части блока цилиндров используют алюминий, имеющий небольшой вес, а для гильзы, контактирующей с движущимся поршнем, – более прочную сталь.

В отличие от чугуна, который применялся ранее для изготовления деталей ЦПГ, внедрение алюминия – намного более легкого, но износостойкого материала – стало толчком к появлению мощных и высокооборотистых двигателей.

Современные автомобили, особенно с дизельными двигателями, все чаще оснащаются сборными поршнями из стали. Они имеют меньшую компрессионную высоту, чем алюминиевые, поэтому позволяют использовать удлиненные шатуны. В результате боковые нагрузки в паре «поршень-цилиндр» существенно снижаются.

Поршневые кольца, наиболее подверженные износу и деформациям, производят из специального высокопрочного чугуна с легирующими добавками (молибденом, хромом, вольфрамом, никелем).

Значительные механические и тепловые циклические нагрузки отрицательно сказываются на работоспособности элементов цилиндро-поршневой группы. В то же время от их состояния напрямую зависит стабильная компрессия двигателя, обеспечивающая его уверенный холодный и горячий запуск, мощность, экологичность и другие эксплуатационные показатели.

Зачем инженеры возвращают встречные поршни — ДРАЙВ

Недавнее известие о том, что миллиардер Билл Гейтс и инвестиционная фирма Khosla Ventures решили вложить миллионы в компанию EcoMotors, проектирующую двигатели со встречным движением поршней, заставило нас детально рассмотреть заокеанскую разработку. У подобных моторов давняя история, но широкого распространения они не получили, во всяком случае на автомобильном транспорте. EcoMotors придала, казалось бы, известному блюду новый вкус.

Свой двигатель с двумя оппозитными цилиндрами, в каждом из которых работает по два встречных поршня, EcoMotors назвала незамысловато — OPOC, что значит Opposed Piston Opposed Cylinder — «оппозитные поршни, оппозитные цилиндры». В принципе, по такой схеме может работать как бензиновый мотор (или ДВС, потребляющий спирт), так и дизельный, но пока компания сосредоточила усилия на втором варианте.

Первый двигатель типа OPOC — дизельную модель EM100 (число означает диаметр цилиндров в миллиметрах) американская компания впервые показала общественности весной 2010 года. По информации EcoMotors, весит агрегат 134 кг, размеры его составляют 58 (длина) х 105 (ширина) х 47 (высота) см, развивает он мощность 325 лошадиных сил и выдаёт крутящий момент 900 Н•м.

Двигатель OPOC — двухтактный, так что за один оборот коленчатого вала встречные поршни каждого из цилиндров совершают рабочий ход. При движении к своим мёртвым точкам они открывают окна в стенках цилиндров. Причём один из поршней заведует впуском, второй — выпуском. На рисунке ниже их легко распознать по цветам — синему и красному соответственно. При этом окна расположены так, что выпускное открывается чуть раньше впускного и закрывается также раньше. Это важно для хорошего газообмена.

Ключевые компоненты OPOC, вид сверху и спереди. Обратите внимание на несимметричное расположение впускных и выпускных патрубков относительно коленвала.

Устранение головок цилиндров, клапанов и механизма их привода упростило мотор, сделало его легче, снизило потери на трение и даже расход масла (по оценке компании, вдвое против обычного дизеля). Но ведь такими преимуществами вроде бы могут похвастать и другие двухтактные моторы со встречными поршнями?

Изюминка новинки в том, что все поршни в ней соединены с единственным центральным коленвалом, в то время как раньше схожие конструкции требовали двух коленчатых валов по краям движка. Соответственно, они были заметно крупнее и тяжелее, и неудивительно, что применение нашли в основном на тепловозах и судах. Ну а OPOC, схема работы которого представлена в ролике ниже, нацелен на куда более широкий спектр машин.

Как любой двухтактник, OPOC нуждается во внешнем устройстве, которое продувало бы цилиндры в момент открытия окон. В рассматриваемом случае конструкторы решили возложить эту обязанность на турбонаддув. Но очевидно, он не поможет при запуске мотора, а сами цилиндры «вдохнуть» и «выдохнуть» не способны.

Решение опять же нашлось в давней идее, которую ряд компаний обкатывал, но до ума никто так и не довёл. На вал классической турбинки инженеры поставили электродвигатель. При запуске и до тех пор, пока ДВС не набрал обороты, этот моторчик получает энергию от батарей, обеспечивая «дыхание» OPOC. А далее мотор отключается, и турбонаддув превращается в самый обычный. Более того, на высоких оборотах, когда поток выхлопных газов велик, электромотор в турбине может превращаться в генератор, подпитывающий батареи машины.

Электрический турбонаддув — один из самых спорных элементов новинки. Для его раскрутки нужно приличное количество энергии, что приводит к необходимости ёмких и мощных батарей, а значит, удорожает конструкцию.

Новая схема, по утверждению её создателей, отличается очень хорошей продувкой цилиндров, а потому позволяет извлечь наибольшую выгоду из самого двухтактного цикла, теоретически позволяющего достичь вдвое большей литровой мощности двигателя, по сравнению с четырёхтактным. Хотя на практике такого показателя ещё не достигалось. Система OPOC обладает рядом иных любопытных особенностей.

При новой конфигурации для того, чтобы обеспечить заданный рабочий объём, каждому из поршней за один ход требуется пройти вдвое меньшее расстояние. Это означает и меньшую скорость движения при фиксированных оборотах, следовательно, и меньшие потери на трение. Всеми этими особенностями двигатель OPOC обязан в первую очередь Петеру Хофбауэру. Основатель, председатель и технический директор EcoMotors ранее много лет возглавлял разработку перспективных двигателей в компании Volkswagen. К примеру, на его счету смещённо-рядный мотор VR6 с малым (15 градусов) углом развала цилиндров. И хотя фирма EcoMotors была основана в 2008 году, сам Хофбауэр начал размышлять над OPOC на несколько лет раньше.

Идея Петера Хофбауэра хотя сама по себе и свежа, но корнями уходит в 1930-е годы. Отправной точкой его изысканиям послужили созданный Гуго Юнкерсом авиационный дизель со встречными поршнями Junkers JUMO 205 (вверху) и бензиновые «оппозитники» Фердинанда Порше (внизу), в числе которых мотор автомобиля, получившего после войны всемирную известность под именем «Жук». Фактически Хофбауэр скрестил эти две конструкции.

Компания сообщает, что OPOC в дизельном варианте на 30–50% легче, чем обычный турбодизель той же мощности, содержит на 50% меньше деталей, занимает в два-четыре раза меньше места под капотом и при этом может быть (при определённых условиях) на 45–50% экономичнее. Последняя цифра вызывает у специалистов самые большие сомнения, однако, даже если выигрыш в расходе преувеличен, основания для оптимистичных заявлений у EcoMotors имеются. Первый образец ДВС OPOC, по утверждению фирмы, провёл на динамометрическом стенде свыше 500 часов. Можно констатировать, что схема работает. С характеристиками дело обстоит не так однозначно. Модель EM100, которую ныне испытывают инженеры, выдаёт заявленные параметры по мощности и крутящему моменту только при настройках, не учитывающих токсичность выхлопа. Такую версию OPOC компания предлагает ставить на военную технику, для которой отношение отдачи к весу важнее прочего.

Для обычного транспорта EcoMotors предлагает настраивать те же движки несколько иначе: на 300 л. с. и 746 Н•м. Улучшение экономичности против обычных дизелей в таком случае обещано «всего» 15-процентное, но и оно выглядит огромным шагом вперёд, так как обычно компании борются за каждый процент. Дальнейшая экономия возможна при объединении пары таких моторов в четырёхцилиндровый агрегат. То, что раньше было самостоятельным мотором, превращается в модуль. Между ними EcoMotors намерена ставить управляемую электроникой муфту. При малой нагрузке, мол, будет работать только один модуль, при большой — подключится второй. А так как OPOC хорошо уравновешен, все действующие силы тут компенсируют друг друга и мотор отличается минимумом вибраций, то и активация «спящей» половинки в любой момент пройдёт гладко.

Замысел этот похож на известное отключение цилиндров в больших V-образных двигателях. Вот только там «холостые» поршни всё равно продолжают движение вверх-вниз, здесь же половина мотора останавливается полностью, а вторая продолжает трудиться в выгодном режиме. Кроме того, в такой бинарной схеме инженеры предлагают ещё немного снизить предельную отдачу каждого модуля — до 240 «лошадок» (480 будет развивать весь агрегат). По соотношению мощности и веса это всё ещё будет очень достойный мотор, причём, мол, удастся добиться максимальной экономии горючего (тех самых 45%) и соответствия самым строгим нормам по токсичности выхлопа, уверяют разработчики.

Пока OPOC — система сырая, а её конструкторы больше раздают обещания. Но они оптимисты и приступили к расширению линейки. На чертежах уже вырисовывается 75-сильный двухцилиндровый мотор EM65 чуть меньшего размера и массы, чем EM100. Его, кстати, хотят перевести на бензин. Сферы же применения EM65 вполне очевидны: лёгкие грузовики и легковушки, в том числе гибриды. Определённым залогом, но не стопроцентной гарантией успеха экзотического ДВС является репутация его главного конструктора: Петер отдал Фольксвагену 20 лет жизни. И удивительно ли, к слову, что его нынешняя работа перекликается с проектами Порше, стоявшего у истоков знаменитой немецкой марки?

В США испытали авиационный двигатель, который будет сжигать на 45% меньше топлива

Американская компания Engineered Propulsion Systems совместно с ВВС США провели испытания авиационного двигателя Graflight 8, работающего по циклу Дизеля. Как пишет Aviation Week, состоявшиеся испытания признаны успешными; сертификация новой силовой установки, которая позволит использовать ее на серийных самолетах, намечена на конец текущего года, передает N+1.

Современные легкие винтовые самолеты обычно оснащаются поршневыми двигателями, работающими по циклу Отто. Cперва в цилиндр подаются топливо и воздух, которые затем сжимаются поршнем, после чего сжатая воздушно-топливная смесь поджигается искрой. При сгорании смеси образуются горячие газы, смесь расширяется и толкает поршень, который уже приводит коленвал, преобразующий поступательное движение поршней во вращательное.

Двигатель, основанный на цикле Дизеля, работает иначе. В нем в цилиндр сперва подается воздух, который затем резко сжимается поршнем. Во время сжатия температура воздуха в цилиндре резко поднимается. На пике сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется при контакте с горячим воздухом. Затем начинается процесс расширения смеси, которая толкает поршень.

Авиационные поршневые двигатели имеют относительно небольшую массу, но конструкционно сложны, поскольку требуют сложной системы управления впрыском топлива и поджигом. Кроме того, такие двигатели работают на авиационном бензине. Испытанный Engineered Propulsion Systems двигатель Graflight 8 работает на авиационном керосине для реактивных двигателей.

Керосин для реактивных двигателей имеет большую энергетическую плотность, чем авиационный бензин. При этом благодаря дизельному циклу Graflight 8 способен эффективнее сжигать поступающее топлива. В результате, по оценке разработчиков, топливные расходы при использовании их двигателя окажутся на 45 процентов меньше, чем при использовании сопоставимой по мощности обычной поршневой установки.

Новый авиационный двигатель разрабатывается в качестве замены поршневых бензиновых двигателей мощностью 320-420 лошадиных сил. Несмотря на то, что разработка частично финансируется ВВС США, новая силовая установка будет использоваться преимущественно в гражданской легкой авиации.

Восьмицилиндровый двигатель Graflight 8 способен развивать мощность до 350 лошадиных сил и приспособлен для работы на высотах до 9,1 тыс. метров. Engineered Propulsion Systems надеется начать серийное производство двигателя в первом квартале 2018 года.

На чем работает двигатель внутреннего сгорания. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Обслуживание и ремонт двигателей внутреннего сгорания

Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания
Данный принцип и цикличность называется «Цикл ОТТО»

смотрим…
Рядный двигатель внутреннего сгорания

V-образный двигатель внутреннего сгорания

Оппозитный двигатель внутреннего сгорания

Роторно поршневой двигатель внутреннего сгорания

Схема системы зажигания двигателя внутреннего сгорания

A. Провод к свече
B. Крышка трамблера
C. Бегунок
D. Высоковольтный провод катушки зажигания
E. Корпус трамблера
F. Кулачок трамблера
G. Датчик импульсов зажигания
H. Блок контроля зажигания
I. Катушка зажигания
J. Свечи

РОТОРНО ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВАНКЕЛЯ

Преимущества и недостатки современного РПД по сравнению с традиционными ДВС

Преимущества:
На 30 – 40% меньше деталей
Существенно меньше удельный вес. Компактная конструкция. Полная
уравновешенность масс. Отсутствие газораспределительного
механизма. Двигатель тяговит и очень эластичен, что позволяет реже
переключать передачи. Возможность легкой модернизации для
работы на водороде.

Недостатки:
В растянутой камере сгорания РПД трудно создать турбулентное
движение высокой интенсивности для быстрого и полного сгорания
горючей смеси, что ухудшает показатели экономичности двигателя и
усложняет борьбу с вредными выбросами. Невозможно создать
дизельный РПД. Больший расход масла (для смазки камеры сгорания)

1. Ротор вращается на продольном валу, вал имеет эксцентрик,
собственно на нём и крутится ротор, а шестеря присутствует для
передачи нужной фазы ротору при вращении на эксцентрике.
2. Вращение ротора на валу смазывается, в РПД есть масляный насос
и масляный поддон. Угловая поверхность ротора в камере сгорания
не смазывается, там применняется прокладочный материал из
тефлона, который несёт функцию уплотнения и скольжения, но на
боковые поверхности ротора подаётся масло, которое не избежно
попадает в камеру сгорания, по этому об экологичности РПД не может
идти речи…

ДВС с поршнем «Качели»

Разрезанный пополам поршень нового мотора наглядно показывает
одно из главных своих преимуществ. Синие вставки изображают
охлаждающую жидкость, которая поставляется в поршень через его
опорную ось

Технические термины

DOHC — Double Over-Head Camshaft (Два верхних Распределительных вала)
SOHC — Single Over-Head Camshaft (Один верхний Распределительный вал)
OHC — Over-Head Camshaft (Верхнее расположение Распределительного вала)
Twin Cam — Двойной Кулачёк — НЕ ДВА РАСПРЕДВАЛА!
(Если в двигателе применяется два клапана с единой и
одновременной функцией, на впуске горючей смеси или выпуске
отработанных газов, при этом, оба единофункциональных клапана,
одновременно приводятся в движение собственным кулачком
распредвала. Два клапана -«близнеца», плюс два однофазных
приводных кулачка распредвала и являются системой «TWIN CAM».
Данная система применяется только в двигателях с системой «DOHC»)

HETC — High Efficiency Twin Cam — (Двойной кулачёк с высоким КПД,
система Twin Cam с изменяемой фазой газораспределения)
Supercharger — Нагнетатель (компрессор Рутса, механический нагнетатель, который
имеет привод от коленчатого вала через приводной ремень.
Система увеличения мощности, без увеличения оборотов двигателя)
EFI — Electronic Fuel Injection — (электронный впрыск топлива)
GDI — Gasolin Direct Injection — (прямой впрыск бензина)
MPI — Multi Point Injection — (распределенный впрыск топлива)
Intercooler — Промежуточное охлаждение воздуха.
4WD — 4 Wheel Drive — (Привод на 4 колеса)
4WS — 4 Wheels Swivel — (4 поворотных колеса) Все 4 колеса управляются
при повороте, причем задние колеса на скорости до 35км/ч. поворачиваются
в противоположную передним сторону, а при большей скорости в ту же.
AWD — All Wheel Drive — (Все колёса ведущие)
FWD — Four Wheel Drive — (Четыре ведущих колеса)

GT (Gran Turismo)
Дословно переводится как «большое путешествие»
Автомобильный класс GT — это высокоскоростные автомобили, как
правило с 2-х или 4-х местным кузовом купе, предназначенные для
дорог общего пользования. Аббревиатура GT также является
обозначением гоночного класса в автомобильных соревнованиях.
Наблюдается также неверное расширительное толкование термина,
по которому в категорию GT относят все автомобили спортивного
облика.

GTi — Gran Turismo Iniezione (автомобиль оснащен впрыском)
GTR — Gran Turismo Racer
GTO — Gran Turismo Omologato (Автомобиль допущен для участия в гонках класса GT)
GTS — Gran Turismo Spider
GTB — Gran Turismo Berlinetta (купе с длинным капотом и мягко ниспадающей крышей)
GTV — Gran Turismo Veloce (Обозначение форсированных автомобилей класса GT)
GTT — Gran Turismo Turbo
GTE — Einspritzung German for fuel injection (это немецкий аналог индекса GTi)
GTA — Gran Turismo Alleggerita (Облегченный автомобиль класса GT)
GTAm modified lightened car (это аббревиатура модифицированного облегченного автомобиля класса GT)
GTC — Gran Turismo Compressore/Compact/Cabriolet/Coupe
GTD — Gran Turismo Diesel
HGT — High Gran Turismo

BEAMS (Breakthrough Engine with Advanced Mechanism System)
Новейший двигатель с усовершенствованной системой механизмов
BEAMS — это целое семейство (или поколение) двигателей
(абсолютно всех типов) с установленными механическими
газораспределительными механизмами с возможностью изменения
фаз любой конструкции: VVT, VTEC, MIVEC, Vanos или любых
других. BEAMS — это общий автомобильный термин, относящийся не
только к Toyota, но и к Subaru, BMW, Mercedes, Audi, Honda и прочим.
Следующее поколение двигателей было названо Dual BEAMS и
относилось к ДВС с установленными газораспределительными
механизмами VVT-i, iVTEC, Double Vanos, Bi-Vanos и прочими с
дополнительным электронным управлением, кроме механического
привода.

CVVT (Continuous variable valve timin)
Система изменения фаз газораспределения
Alfa Romeo — Double continuous variable valve timing. CVVT используется на впуске и выпуск
BMW — VANOS/ Double VANOS. Впервы была применена в 1993 году для BMW 3-й и 5-й серий
PSA Peugeot Citro?n — Continuous variable valve timing (CVVT)
Chrysler — dual Variable Valve Timing (dual VVT)
Daihatsu — Dynamic variable valve timing (DVVT)
General Motors — Continuous variable valve timing (CVVT)
Honda — i-VTEC = VTEC. Впервые была применена в 1990 году на автомобилях Civic и CRX
Hyundai — Continuous variable valve timing (CVVT) — дебютировала в двигателе 2. 0 L Beta I4
в 2005 в автомобиле «Elantra» и «Kia Spectra», также была применена
в новом двигателе (Alpha II DOHC) в 2006 для автомобилей «Accent\Verna» , «Tiburon» и «Kia cee’d»
MG Rover — Variable Valve Control (VVC)
Mitsubishi — Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control (MIVEC). Впервые применена в 1992 году в двигателе 4G92
Nissan — Continuous Variable Valve Timing Control System (CVTCS)
Toyota — Variable Valve Timing with intelligence (VVT-i), Variable Valve Timing with Lift and Intelligence (VVTL-i)
Volvo — Continuous variable valve timing (CVVT)

ДВС с вращающимся цилиндром, выполняющим
функцию впускного и выпускного клапана.

четырёхтактный двигатель, в котором нет привычных клапанов и
всей системы их привода. Вместо них британцы заставили работать
распределителем газов сам рабочий цилиндр двигателя, который в
моторах RCV вращается вокруг своей оси. Поршень при этом
совершает точно те же движения, что и раньше. А вот стенки
цилиндра вращаются вокруг поршня (цилиндр закреплён внутри
мотора на двух подшипниках). С края цилиндра устроен патрубок,
который попеременно открывается к впускному или выпускному
окну. Предусмотрено тут и скользящее уплотнение, работающее
аналогично поршневым кольцам – оно позволяет цилиндру
расширяться при нагревании, не теряя герметичность. Приводят
цилиндр во вращение всего три шестерёнки: одна на цилиндре, одна
на коленчатом валу и одна – промежуточная. Естественно, скорость
вращения цилиндра – вдвое меньше оборотов коленвала.

Ключевая деталь привода вращения цилиндра – промежуточная
комбинированная шестерня.

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.
В отличие от четырехтактных двигателей, где вытеснение отработавших газов и всасывание свежей смеси осуществляется самим поршнем, в двухтактных двигателях газообмен выполняется за счет подачи в цилиндр рабочей смеси или воздуха (в дизелях) под давлением, создаваемым продувочным насосом, а сам процесс газообмена получил название — продувка. В процессе продувки, свежий воздух (смесь) вытесняет продукты сгорания из цилиндра в выпускные органы, занимая их место.
По способу организации движения потоков продувочного воздуха (смеси), различают двухтактные двигатели с контурной и прямоточной продувкой.

Двигатель внутреннего сгорания – это такой тип мотора, у которого топливо воспламеняется в рабочей камере внутри, а не в дополнительных внешних носителях. ДВС преобразует давление от сгорания топлива в механическую работу.

Из истории

Первый ДВС являлся силовым агрегатом Де Риваза, по имени его создателя Франсуа де Риваза, родом из Франции, который сконструировал его в 1807 году.

В этом двигателе уже было искровое зажигание, он был шатунный, с поршневой системой, то есть, это своего рода прообраз современных моторов.

Спустя 57 лет соотечественник де Риваза Этьен Ленуар изобрел уже двухтактный агрегат. Этот агрегат имел горизонтальное расположение своего единственного цилиндра, наличествовал искровым зажиганием и работал на смеси светильного газа с воздухом. Работы двигателя внутреннего сгорания в то время хватало уже на малогабаритные лодки.

Еще через 3 года конкурентом стал немец Николаус Отто, детищем которого стал уже четырехтактный атмосферный мотор с вертикальным цилиндром. КПД в данном случае увеличился на 11%, в отличие от кпд двигателя внутреннего сгорания Риваза, он стал 15-процентным.

Чуть позже, в 80-х годах этого же столетия, российский конструктор Огнеслав Костович впервые запустил агрегат карбюраторного типа, а инженеры из Германии Даймлер и Майбах усовершенствовали его в облегченный вид, который стал устанавливаться на мото- и автотехнике.

В 1897 году Рудольф Дизель выводит в свет ДВС по типу воспламенения от сжатия, используя нефть в качестве топлива. Этот вид двигателя стал родоначальником дизельных моторов, использующихся по настоящее время.

Виды двигателей

• Бензиновые моторы карбюраторного типа работают от топлива, смешанного с воздухом. Смесь эта предварительно подготавливается в карбюраторе, далее поступает в цилиндр. В нем смесь сжимается, воспламеняется искрой от свечи зажигания.
• Инжекторные двигатели отличаются тем, что смесь подается напрямую от форсунок во впускной коллектор. У этого вида имеются две системы впрыска – моновпрыск и распределенный впрыск.
• В дизельном моторе воспламенение происходит без свечей зажигания. В цилиндре данной системы находится воздух, разогретый до температуры, которая превышает температуру воспламенения топлива. В этот воздух через форсунку подается топливо, и вся смесь воспламеняется по образу факела.
• Газовый ДВС имеет принцип теплового цикла, топливом может являться как природный газ, так и углеводородный. Газ поступает в редуктор, где давление его стабилизируется в рабочее. Затем попадает в смеситель, а в итоге воспламеняется в цилиндре.
• Газодизельные ДВС работают по принципу газовых, только в отличие от них, смесь воспламеняется не свечой, а дизельным топливом, впрыск которого происходит также, как и у обычного дизельного мотора.
• Роторно-поршневые типы двигателей внутреннего сгорания принципиально отличаются от остальных наличием ротора, который вращается в камере, имеющей форму восьмерки. Чтобы понять, что такое ротор, нужно усвоить, что в данном случае ротор выполняет роль поршня, ГРМ и коленчатого вала, то есть специальный механизм ГРМ здесь полностью отсутствует. При одном обороте происходит сразу три рабочих цикла, что сравнимо с работой двигателя с шестью цилиндрами.

Принцип работы

В настоящее время преобладает четырехтактный принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется тем, что поршень в цилиндре проходит четыре раза – вверх и вниз одинаково по два.

Как работает двигатель внутреннего сгорания:

1. Первый такт – поршень при движении вниз втягивает топливную смесь. При этом клапан впуска находится в открытом виде.
2. После достижения поршнем нижнего уровня, он двигается вверх, сжимая горючую смесь, которая, в свою очередь, принимает объем камеры сгорания. Этот этап, включенный в принцип работы двигателя внутреннего сгорания, является вторым по счету. Клапаны, при этом, находятся в закрытом виде, и чем плотнее, тем качественнее происходит сжатие.
3. В третий такт включается система зажигания, так как здесь происходит воспламенение топливной смеси. В назначении работы двигателя он называется «рабочим», так как при этом начинается процесс привода в работу агрегата. Поршень от взрыва топлива начинает движение вниз. Как и во втором такте, клапаны находятся в закрытом состоянии.
4. Завершающий такт – четвертый, выпускной, который дает понять, что такое завершение полного цикла. Поршень через выпускной клапан избавляется от отработавших газов цилиндра. Затем все циклически повторяется снова, понять, как работает двигатель внутреннего сгорания, можно представив цикличность работы часов.

Устройство ДВС

Устройство двигателя внутреннего сгорания логично рассматривать с поршня, так как он является основным элементом работы. Он представляет собой своеобразный «стакан» с пустой полостью внутри.

Поршень имеет прорези, в которых фиксируются кольца. Отвечают эти самые кольца за то, чтобы горючая смесь не выходила под поршень (компрессионное), а так же за то, чтобы масло не попадало в пространство над самим поршнем (маслосъемное).

Порядок работы

• При попадании внутрь цилиндра топливной смеси, поршень проходит четыре вышеописанных такта, и возвратно-поступательное движение поршня приводит в движение вал.
• Дальнейший порядок работы двигателя следующий: верхняя часть шатуна закреплена на пальце, который находится внутри юбки поршня. Кривошип коленвала фиксирует шатун. Поршень, при движении, вращает коленвал и последний, в свое время, передает крутящий момент системе трансмиссии, оттуда на систему шестерен и далее к ведущим колесам. В устройстве двигателей автомобилей с задним приводом посредником до колес выступает еще и карданный вал.

Конструкция ДВС

Газораспределительный механизм (ГРМ) в устройстве двигателя внутреннего сгорания отвечает за впрыск топлива, а так же за выпуск газов.

Механизм ГРМ состоит из верхнеклапанного и нижнеклапанного, может быть двух видов – ременной или цепной.

Шатун чаще всего изготавливается из стали путем штамповки или ковки. Есть виды шатунов, изготовленные из титана. Шатун передает усилия поршня коленвалу.

Коленвал из чугуна или из стали представляет собой набор коренных и шатунных шеек. Внутри этих шеек есть отверстия, отвечающие за подачу масла под давлением.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма в двигателях внутреннего сгорания заключается в преобразовании движений поршня в движения коленвала.

Головка блока цилиндров (ГБЦ), большинства двигателей внутреннего сгорания, как и блок цилиндров, чаще всего изготавливается из чугуна и реже из различных сплавов алюминия. В ГБЦ находятся камеры сгорания, каналы впуска – выпуска, отверстия свечей. Между блоком цилиндров и ГБЦ находится прокладка, обеспечивающая полную герметичность их соединения.

В систему смазки, которую включает в себя двигатель внутреннего сгорания, входит поддон картера, маслозаборник, маслонасос, масляный фильтр и масляный радиатор. Все это соединено каналами и сложными магистралями. Система смазки отвечает не только за уменьшения трения между деталями мотора, но и за их охлаждение, а также за уменьшение коррозии и износа, увеличивает ресурс ДВС.

Устройство двигателя, в зависимости от его вида, типа, страны изготовителя, может быть чем-либо дополнено или, напротив, могут отсутствовать какие-то элементы ввиду устаревания отдельных моделей, но общее устройство двигателя остается неизменным так же, как и стандартный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Дополнительные агрегаты

Само собой, двигатель внутреннего сгорания не может существовать как отдельный орган без дополнительных агрегатов, обеспечивающих его работу. Система запуска раскручивает мотор, приводит его в рабочее состояние. Существуют разные принципы работы запуска в зависимости от типа мотора: стартерный, пневматический и мускульный.

Трансмиссия позволяет развить мощность при узком диапазоне оборотов. Система питания обеспечивает ДВС двигатель малым электричеством. В нее входит аккумуляторная батарея и генератор, обеспечивающий постоянный поток электричества и заряд АКБ.

Выхлопная система обеспечивает выпуск газов. В любое устройство двигателя автомобиля входят: выпускной коллектор, который собирает газы в единую трубу, каталитический конвертер, который снижает токсичность газов путем восстановления оксида азота и использует образовавшийся кислород, чтобы дожечь вредные вещества.

Глушитель в этой системе служит для того, чтобы уменьшить выходящий из мотора шум. Двигатели внутреннего сгорания современных автомобилей должны соответствовать установленным законом нормам.

Тип топлива

Следует помнить и об октановом числе топлива, которое используют двигатели внутреннего сгорания разных типов.

Чем выше октановое число топлива – тем больше степень сжатия, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия двигателя внутреннего сгорания.

Но существуют и такие двигатели, для которых увеличение октанового числа выше положенного заводом изготовителем, приведет к преждевременной поломке. Это может произойти путем прогорания поршней, разрушения колец, закопченности камер сгорания.

Заводом предусмотрено свое минимальное и максимальное октановое число, которое требует двигатель внутреннего сгорания.

Тюнинг

Любители увеличить мощность работы двигателей внутреннего сгорания зачастую устанавливают (если это не предусмотрено заводом изготовителем) различного рода турбины или компрессоры.

Компрессор на холостых оборотах выдает небольшую мощность, при этом держит стабильные обороты. Турбина же, наоборот, выжимает максимальную мощность при ее включении.

Установка тех или иных агрегатов требует консультации с мастерами, имеющими опыт работы в узком направлении, поскольку ремонт, замена агрегатов, или же дополнение двигателя внутреннего сгорания дополнительными опциями – это отклонение от назначения работы двигателя и уменьшают ресурс ДВС, а неправильные действия могут привести к необратимым последствиям, то есть работа двигателя внутреннего сгорания может быть навсегда окончена.

Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля , необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.

Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства

Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном. Внутри цилиндра находится с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.

Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение .

Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью. А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.

Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах

Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.

Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.

Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.

Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.

Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях

Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.

А ты и твой автомобиль готовы к наступившей зиме? Современные гаджеты помогут с комфортом пережить зиму:

Штрафы за пересечение стоп-линии и превышение скорости больше не побеспокоят!

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные , в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

• инжекторные , в которых смесь подаётся напрямую во впускной коллектор, через специальные форсунки, под контролем электронного блока управления, и также воспламеняется посредством свечи;
• дизельные , в которых воспламенение воздушно-топливной смеси происходит без свечи, посредством сжатия воздуха, который от давления нагревается от температуры, превышающей температуру горения, а топливо впрыскивается в цилиндры через форсунки.
• Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. В моторах данного типа тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством вращения рабочими газами ротора специальной формы и профиля. Ротор движется по «планетарной траектории» внутри рабочей камеры, имеющей форму «восьмёрки», и выполняет функции как поршня, так и ГРМ (газораспределительного механизма), и коленчатого вала.
• Газотурбинные двигатели внутреннего сгорания. В данных моторах преображение тепловой энергии в механическую работу осуществляется с помощью вращения ротора со специальными клиновидными лопатками, который приводит в движение вал турбины.

Наиболее надёжными, неприхотливыми, экономичными в плане расходования топлива и необходимости в регулярном техобслуживании, являются поршневые двигатели.

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров , внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм , который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм , который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси ;
• система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Определимся в терминологии. Такт — это рабочий процесс, происходящий в двигателе за один ход поршня, точнее, за одно его движение в одном направлении, вверх или вниз. Цикл — это совокупность тактов, повторяющихся в определённой последовательности. По количеству тактов в пределах одного рабочего цикла ДВС подразделяются на двухтактные (цикл осуществляется за один оборот коленвала и два хода поршня) и четырёхтактные (за два оборота коленвала и четыре ходя поршня). При этом, как в тех, так и в других двигателях, рабочий процесс идёт по следующему плану: впуск; сжатие; сгорание; расширение и выпуск.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

Сферами практического применения двухтактных двигателей внутреннего сгорания стали мопеды и мотороллеры; лодочные моторы, газонокосилки, бензопилы и т.п. маломощная техника.

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск . Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие . При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2-1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение . Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск . Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры , воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания . Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания . Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии . Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр) . Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник . Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр . Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка . Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор . Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

Топливная система, или система питания ДВС, «отвечает» за бесперебойную подачу горючего для образования топливно-воздушной смеси. В состав топливной системы входят:

• Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла ; удаление продуктов нагара и износа ; защита металла от коррозии . Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор , или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

• Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Хотим отметить, что если вы нуждаетесь в каких либо автозапчастях для своего автомобиля , то наш интернет-сервис будет рад предложить вам их по самым низким ценам. Все, что вам нужно, это зайти в меню » » и заполнить форму, либо ввести название запчасти в верхнем правом окошке данной страницы, после этого на вас выйдут наши менеджеры и предложат лучшие цены, каких вы еще видом не видывали и слыхом не слыхивали! Теперь к главному.

Итак, все мы знаем, что самой важной частью машины является маэстро двигатель. Основной целью работы двигателя является преобразование бензина в движущую силу. В настоящее время, самым простым способом заставить автомобиль двигаться, является сжигание бензина внутри двигателя. Именно поэтому двигатель автомобиля называется двигателем внутреннего сгорания .

Две вещи, которые следует запомнить:

Существуют различные двигатели внутреннего сгорания. Например, дизельный двигатель отличается от бензинового. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Существует такая вещь, как двигатель внешнего сгорания. Лучшим примером такого двигателя является паровой двигатель парохода. Топливо (уголь, дерево, масло) сгорает вне двигателя, образовывая пар, который и является движущей силой. Двигатель внутреннего сгорания является гораздо более эффективным (требуется меньше топлива на километр пути). К тому же он намного меньше эквивалентного двигателя внешнего сгорания. Это объясняет тот факт, почему мы не видим на улицах автомобили с паровыми движками.

Принцип, лежащий в основе работы любого поршневого двигателя внутреннего сгорания : если вы поместите небольшое количество высокоэнергетического топлива (например, бензина) в небольшое замкнутое пространство, и зажжете его, то при сгорании в виде газа высвобождается невероятное количество энергии. Если создать непрерывный цикл маленьких взрывов, скорость которых будет, например, сто раз в минуту, и пустить получаемую энергию в правильное русло, то мы получим основу работы двигателя.

Сейчас почти все автомобили используют так называемый четырехтактный цикл сгорания для преобразования бензина в движущую силу четырех колесного друга. Четырехтактный подход также известен как цикл Отто, в честь Николауса Отто, который изобрел его в 1867 году. К четырем тактам относятся:

1. Такт впуска.
2. Такт сжатия.
3. Такт горения.
4. Такт выведения продуктов сгорания.

Устройство под названием поршень, выполняющее одну из основных функций в двигателе, своеобразно заменяет картофельный снаряд в картофельной пушке. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном. Как только коленчатый вал начинает вращение, происходит эффект «разряда пушки». Вот что происходит, когда двигатель проходит один цикл:

Ø Поршень находится сверху, затем открывается впускной клапан и поршень опускается, при этом двигатель набирает полный цилиндр воздуха и бензина. Это такт называется тактом впуска. Для начала работы достаточно смешать воздух с небольшой каплей бензина.

Ø Затем поршень движется обратно и сжимает смесь воздуха и бензина. Сжатие делает взрыв более мощным.

Ø Когда поршень достигает верхней точки, свеча испускает искры, чтобы зажечь бензин. В цилиндре происходит взрыв бензинового заряда, что заставляет поршень опуститься вниз.

Ø Как только поршень достигает дна, открывается выхлопной клапан, и продукты сгорания выводятся из цилиндра через выхлопную трубу.

Теперь двигатель готов к следующему такту и цикл повторяется снова и снова.

Теперь давайте рассмотрим все части двигателя, работа которых взаимосвязана. Начнем с цилиндров.

Основные составные части двигателя благодаря которым он работает

Осноова двигателя — это цилиндр , в котором вверх-вниз перемещается поршень. Двигатель, описанный выше, имеет один цилиндр. Это характерно для большинства газонокосилок, но большинство автомобилей имеет более чем один цилиндр (как правило, четыре, шесть и восемь). В многоцилиндровых моторах цилиндры обычно размещаются тремя способами: в один ряд, V-образным способом и плоским способом (также известный как горизонтально-оппозитный).

Разные конфигурации имеют разные преимущества и недостатки с точки зрения гладкости, производственных затрат и характеристик формы. Эти преимущества и недостатки делают их более или менее подходящими к разным видам транспортных средств.

Давайте более подробно рассмотрим некоторые ключевые детали двигателя.

Свечи зажигания

Свечи зажигания обеспечивают искру, которая воспламеняет воздушно-топливную смесь. Искра должна возникнуть в правильный момент для безотказной работы двигателя.

Клапаны

Впускные и выпускные клапаны открываются в определенный момент для того чтобы впустить воздух и топливо и выпустить продукты сгорания. Следует обратить внимание на то, что оба клапана закрыты в момент сжатия и сгорания, обеспечивая герметичность камеры сгорания.

Поршень

Поршень — это цилиндрический кусок металла, который движется вверх-вниз внутри цилиндра двигателя.

Поршневые кольца

Поршневые кольца обеспечивают герметичность между скользящим внешним краем поршня и внутренней поверхностью цилиндра. Кольца имеют два назначения:

• Во время тактов сжатия и сгорания они предотвращают утечку воздушно-топливной смеси и выхлопных газов из камеры сгорания
• Они не позволяют маслу попасть в зону сгорания, где оно будет уничтожено.

Если ваш автомобиль начинает «подъедать масло» и вам приходиться подливать его каждые 1000 километров, значит двигатель автомобиля довольно старый и поршневые кольца в нем сильно изношены. Как следствие они не могут обеспечивать герметичность на должном уровне. А это значит, вам нужно озадачиться вопросом, ибо покупка нового движка кропотливое и ответственное дело.

Шатун

Шатун соединяет поршень с коленчатым валом. Он может вращаться в разные стороны и с обоих концов, т.к. и поршень и коленчатый вал находятся в движении.

Коленчатый вал

Круговыми движениями коленчатый вал заставляет поршень двигаться вверх-вниз.

Маслосборник

Маслосборник окружает коленчатый вал. Он содержит некоторое количество масла, которое собирается в нижней его части (в масляном поддоне).

Основные причины неполадок и перебоев в машине и двигателе

Одним прекрасным утром вы можете сесть в свой автомобиль и осознать, что утро не так уж и прекрасно… Автомобиль не заводится, мотор не работает. Что может быть причиной этому. Теперь, когда мы разобрались в работе двигателя, вы можете понять, что может стать причиной его поломки. Существует три основных причины: плохая топливная смесь, отсутствие сжатия или отсутствие искры. Кроме того тысячи мелочей могут стать причиной его неисправности, но эти три образуют «большую тройку». Мы рассмотрим, как эти причины влияют на работу мотора на примере совсем простого двигателя, который мы уже обсуждали ранее.

Плохая топливная смесь

Данная проблема может возникнуть в следующих случаях:

· У вас закончился бензин и в автодвигатель поступает только воздух, чего не достаточно для сгорания.

· Могут быть забиты воздухозаборники, и в движок просто не поступает воздух, который крайне необходим для такта сгорания.

· Топливная система может поставлять слишком мало или слишком много топлива в смесь, а это означает, что горение не происходит должным образом.

· В топливе могут быть примеси (например, вода в бензобаке), которые препятствуют горению топлива.

Отсутствие сжатия

Если топливная смесь не может быть сжата должным образом, то и не будет надлежащего процесса сгорания обеспечивающего работу машины. Отсутствие сжатия может возникнуть по следующим причинам:

· Поршневые кольца двигателя изношены, поэтому воздушно-топливная смесь просачивается между стенкой цилиндра и поверхностью поршня.

· Один из клапанов неплотно закрывается, что, опять-таки, позволяет смеси вытекать.

· В цилиндре есть отверстие.

В большинстве случаев «дырки» в цилиндре появляются в том месте, где верхушка цилиндра присоединяется к самому цилиндру. Как правило, между цилиндром и головкой цилиндра есть тонкая прокладка, которая обеспечивает герметичность конструкции. Если прокладка ломается, то между головкой цилиндра и самим цилиндром образуются отверстия, которые также становятся причиной утечки.

Отсутствие искры

Искра может быть слабой или вообще отсутствовать по нескольким причинам:

• Если свеча зажигания или провод, идущий к ней, изношены, то искра будет довольно слабой.
• Если провод перерезан или отсутствует вообще, если система, посылающая искры вниз по проводу не работает должным образом, то искры не будет.
• Если искра приходит в цикл слишком рано, или же слишком поздно, топливо не сможет воспламениться в нужный момент, что соответственно влияет на стабильную работу мотора.

Возможны и другие проблемы с двигателем. Например:

• Если разряжен, то двигатель не сможет сделать ни одного оборота, соответсвенно вы не сможете завести автомобиль.
• Если подшипники, которые позволяют свободно вращаться коленчатому валу, изношены, коленчатый вал не сможет провернуться и запустить двигатель.
• Если клапаны не будут закрываться или открываться в необходимый момент цикла, то работа двигателя будет невозможна.
• Если в автомобиле закончилось масло, поршни не смогут свободно двигаться в цилиндре, и двигатель застопорится.

В правильно работающем двигателе вышеописанные проблемы быть не могут. Если же они появились, ждите беды.

Как видите, в моторе автомобиля есть ряд систем, которые помогают ему выполнять главную задачу — преобразовывать топливо в движущую силу.

Клапанный механизм двигателя и система зажигания

Большинство подсистем автомобильного мотора могут быть внедрены по средствам различных технологий, и более совершенные технологии могут улучшить эффективность работы двигателя. Давайте рассмотрим эти подсистемы, используемые в современных автомобилях. Начнем с клапанного механизма. Он состоит из клапанов и механизмов, которые открывают и закрывают проход топливным отходам. Система открытия и закрытия клапанов называется валом. На распределительном валу имеются выступы, которые и перемещают клапаны вверх и вниз.

Большинство современных движков имеют так называемые накладные кулачки. Это означает, что вал расположен над клапанами. Кулачки вала воздействуют на клапаны непосредственно или через очень короткие связующие звенья. Эта система настроена так, что клапаны находятся в синхронизации с поршнями. Многие высокоэффективные двигатели имеют по четыре клапана на один цилиндр — два на вход воздуха и два на выход продуктов сгорания, и такие механизмы требуют два распределительных вала на один блок цилиндров.

Система зажигания производит высоковольтный заряд и передает его на свечи зажигания при помощи проводов. Сначала заряд поступает в распределитель, который вы можете с легкостью найти под капотом большинства легковых автомобилей. В центр распределителя подключен один провод, а из него выходит четыре, шесть или восемь других проводов (в зависимости от количества цилиндров в двигателе). Эти провода посылают заряд на каждую свечу зажигания. Работа двигателя настроена так, что за один раз только один цилиндр получает заряд от распределителя, что гарантирует максимально плавную работу мотора.

Система зажигания двигателя, охлаждения и набора воздуха

Система охлаждения в большинстве автомобилей состоит из радиатора и водяного насоса. Вода циркулирует вокруг цилиндров по специальным проходам, потом, для охлаждения, она поступает в радиатор. В редких случаях двигатели автомобиля оснащены воздушной системой автомобиля. Это делает двигатели легче, но охлаждение при этом менее эффективное. Как правило, двигатели с таким видом охлаждения, имеют меньший срок службы и меньшую производительность.

Теперь вы знаете, как и почему мотор вашей машины охлаждается. Но почему же тогда так важна циркуляция воздуха? Существуют автомобильные двигателя с наддувом — это означает, что воздух проходит через воздушные фильтры и попадает непосредственно в цилиндры. Для увеличения производительности некоторые двигатели оснащены турбонаддувом, а это значит, что воздух, который поступает в двигатель, уже находится под давлением, следовательно, в цилиндр может быть втиснуто больше воздушно-топливной смеси.

Повышение производительности автомобиля — это круто, но что же происходит на самом деле, когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания и запускаете автомобиль? Система зажигания состоит из электромотора, или стартера, и соленоида. Когда вы проворачиваете ключ в замке зажигания, стартер вращает двигатель на несколько оборотов для того чтобы начался процесс сгорания топлива. Требуется действительно мощный мотор, чтобы запустить холодный двигатель. Так как запуск двигателя требует много энергии, сотни ампер должны поступить в стартер для его запуска. Соленоид является тем переключателем, который может справиться с таким мощным потоком электричества, и когда вы проворачиваете ключ зажигания, активируется именно соленоид, который, в свою очередь, запускает стартер.

Смазочные жидкости двигателя, топливная, выхлопная и электрические системы

Когда дело доходит до ежедневного использования автомобиля, первое, о чем вы заботитесь это наличие бензина в бензобаке. Каким образом этот бензин приводит в действие цилиндры? Топливная система двигателя выкачивает бензин из бензобака и смешивает его с воздухом таким образом, чтобы в цилиндр поступила правильная воздушно-бензиновая смесь. Топливо подается тремя распространенными способами: смесеобразованием, впрыском через топливный порт и прямым впрыском.

При смесеобразовании, прибор под названием карбюратор, добавляет бензин в воздух, как только воздух попадает в двигатель.

В инжекторном движке топливо впрыскивается индивидуально в каждый цилиндр либо через впускной клапан (впрыск через топливный порт), либо непосредственно в цилиндр (прямой впрыск).

Масло также играет важную роль в двигателе. Смазочная система гарантирует, что в каждую из движущихся частей двигателя поступает масло для плавной работы. Поршни и подшипники (которые позволяют свободно вращаться коленчатому и распределительному валу) — основные части, которые имеют повышенную потребность масла. В большинстве автомобилей, масло засасывается через масляный насос и маслосборника, проходит через фильтр, чтобы очиститься от песка, затем, под высоким давлением впрыскивается в подшипники и на стенки цилиндра. Далее масло стекает в маслосборник, и цикл повторяется снова.

Теперь вы знаете немного больше о тех вещах, которые поступают в двигатель вашего автомобиля. Но давайте поговорим и том, что выходит из него. Выхлопная система. Она крайне проста и состоит из выхлопной трубы и глушителя. Если бы не было глушителя, вы бы слышали звук всех тех мини-взрывов, которые происходят в двигателе. Глушитель гасит звук, а выхлопная труба выводит продукты сгорания из автомобиля.

Теперь поговорим об электрической системе автомобиля, которая тоже приводит его в действие. Электрическая система состоит из аккумулятора и генератора переменного тока. Генератор переменного тока подключен проводами к двигателю и вырабатывает электроэнергию, необходимую для подзарядки аккумулятора. В свою очередь, аккумулятор предоставляет электроэнергию всем системам автомобиля, которые в ней нуждаются.

Теперь вы знаете все о главных подсистемах двигателя. Давайте рассмотрим, каким способом вы можете увеличить мощность двигателя своего автомобиля.

Как увеличить производительность двигателя и улучшить его работу?

Используя всю вышеприведенную информацию, вы, должно быть, обратили внимание на то, что есть возможность заставить двигатель работать лучше. Производители автомобилей постоянно играют с этими системами с одной лишь целью: сделать двигатель более мощным и сократить расход топлива.

Увеличение объема двигателя. Чем больше объем двигателя, тем больше его мощность, т.к. за каждый оборот двигатель сжигает больше топлива. Увеличение объема двигателя происходит за счет увеличения либо самих цилиндров, либо их количества. В настоящее время 12 цилиндров — это предел.

Увеличение степени сжатия. До определенного момента, высшая степень сжатия производит больше энергии. Однако, чем больше вы сжимаете воздушно-топливную смесь, тем выше вероятность того, что она воспламенится раньше, чем свеча зажигания даст искру. Чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность преждевременного воспламенения. Именно поэтому высокопроизводительные автомобили нужно заправлять высокооктановым бензином, так как двигатели таких машин используют очень высокий коэффициент сжатия для получения большей мощности.

Большее наполнение цилиндра. Если в цилиндр определенного размера можно втиснуть больше воздуха (и, следовательно, топлива), то вы сможете получить больше энергии от каждого цилиндра. Турбонаддувы и наддувы нагнетают давление воздуха и эффективно вталкивают его в цилиндр.

Охлаждение поступающего воздуха. Сжатие воздуха повышает его температуру. Тем не менее, хотелось бы иметь как можно более холодный воздух в цилиндре, т.к. чем выше температура воздуха, тем он расширяется при горении. Поэтому многие системы турбонаддува и наддува имеют интеркулер. Интеркулер — это радиатор, через который проходит сжатый воздух и охлаждается, прежде чем попасть в цилиндр.

Сделать меньшим вес деталей. Чем легче часть двигателя, тем лучше он работает. Каждый раз, когда поршень меняет направление, он тратит энергию на остановку. Чем легче поршень, тем меньше энергии он потребляет.

Впрыск топлива. Система впрыска топлива позволяет очень точное дозирование топлива, которое поступает в каждый цилиндр. Это повышает производительность двигателя и существенно экономит топливо.

Теперь вы знаете практически все о том, как работает двигатель автомобиля, а также причины основных неполадок и перебоев в машине. Напоминаем, что если после прочтения данной статьи вы почувствовали, что ваша машина требует обновления каких либо автодеталей, то рекомендуем заказать и купить их через наш интернет-сервис заполнив форму запроса в меню » «, либо заполнив название запчасти в правом верхнем окошке данной страницы. Надеемся, что наша статья о том, как работает двигатель автомобиля? А также основные причины неполадок и перебоев в машине поможет вам совершить правильную покупку.

Пятитактный двигатель работает и может пойти в производство – Обзор – Autoutro.ru

Двигатель с нечетным числом тактов — это, согласитесь, немного странно. На сегодняшний день у нас существуют двух-, четырех- и даже шеститактные двигатели (сразу после фазы «выпуска» в цилиндры впрыскивается вода для создания пара и получения двух дополнительных свободных тактов вследствие отходящего тепла). Теория пятитактного мотора была изобретена Герхардом Шмитцем довольно давно, и только сейчас британской компании Ilmor удалось создать полностью функциональный прототип.

Будучи разработчиком и поставщиком двигателей для Формулы-1 и Indycar, Ilmor построил то, что многие считали абсурдом, — пятитактный бензиновый мотор, который более эффективен, чем традиционные «четырехтактники». Если вы думаете, что это очень комплексное изобретение, то вы ошибаетесь: его принцип работы довольно прост.

Нормальный четырехтактный ДВС, который можно найти в любом автомобиле, работает в 4 этапа: впуск (поршень идет вниз, всасывая воздушно-топливную смесь), сжатие (поршень идет вверх, сжимая смесь), рабочий ход (искра свечи воспламеняет смесь и посылает поршень вниз), выпуск (поршень идет вверх, выпуская горячие отработавшие газы).

Для человека, имеющего поверхностные знания об автомобилях, все это выглядит, как очень эффективный способ, однако много энергии тратится впустую в фазах «рабочего хода» и «выпуска», поскольку процесс генерирует огромное количество тепла, которое в сущности нужно отводить во избежание проблем. Не говоря уже о том, что из четырех тактов только один рабочий, а остальные три осуществляются инерцией маховика или другими цилиндрами.

Пятитактный концепт использует два активных цилиндра (высокое давление), которые работают по классической 4-тактной схеме, и третий наращивающий центральный цилиндр (низкое давление).

Ключевой момент здесь — дополнительный цилиндр, который поочередно используется другими двумя, чтобы загрузить дополнительное давление сразу после окончания рабочего хода. Как только поршень достигает нижней части цилиндра, выпускной клапан открывается, позволяя горячему расширяющемуся газу выйти из цилиндра. Обычно он выходит через выхлопную трубу, но это ведь чистая потеря энергии.

Вместо этого все еще горячий газ сбрасывается в третий цилиндр, толкая его вниз и создавая дополнительный пятый такт, дающий коленвалу лишние 180 градусов вращения. Если это трудно понять на словах, просто посмотрите видео анимационного процесса (с 1:18).

В целом пятитактный двигатель обеспечивает расход топлива и уровень выбросов, сопоставимый с современными дизельными двигателями. 700-кубовый турбированный пятитактный мотор, собранный Ilmor, выдает 130 л. с. (более 185 л. с. на литр) и 166 Нм, что на 7 л. с. больше, чем у «фордовского» 1-литрового EcoBoost. Он потребляет 226 грамм бензина на 1 кВтч (измерения проходили на испытательном стенде при оптимальной работе двигателя, так что в реальности цифры будут немного другие).

Ilmor ищет потенциального инвестора, чтобы построить второй пятитактный прототип, который будет опробован на транспортном средстве. Давайте надеяться, что у них все получится, потому что эта технология может действительно повысить эффективность гибридных силовых агрегатов на 10 процентов. 

как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия

Второе поколение кроссовера Infiniti QX50 получило кучу новшеств, самым важным из которых стал уникальный мотор — 2,0‑литровая «турбочетверка» VC-Turbo с изменяемой степенью сжатия.

Максим Федоров

Идея создания бензинового мотора, где степень сжатия в цилиндрах была бы величиной непостоянной, не нова. Так, при разгоне, когда требуется наибольшая отдача двигателя, можно на несколько секунд пожертвовать его экономичностью, уменьшив степень сжатия, — это позволит предотвратить детонацию, самопроизвольное возгорание топливной смеси, которое может возникнуть при высоких нагрузках. При равномерном движении степень сжатия, напротив, желательно повысить, чтобы добиться более эффективного сгорания топливной смеси и снижения расхода горючего — в этом случае нагрузка на мотор невелика и опасность возникновения детонации минимальна.

В общем, в теории все просто, однако реализовать эту идею на практике оказалось не так уж легко. И японские конструкторы стали первыми, кто сумел довести замысел до серийного образца.

Суть разработанной корпорацией Nissan технологии в том, чтобы, в зависимости от требуемой отдачи мотора, непрерывно изменять максимальную высоту подъема поршней (так называемую верхнюю мертвую точку — ВМТ), что в свою очередь приводит к уменьшению или росту степени сжатия в цилиндрах. Ключевой деталью этой системы является особое крепление шатунов, которые соединяются с коленчатым валом через подвижный блок коромысел. Блок в свою очередь связан с эксцентриковым управляющим валом и электромотором, который по команде электроники приводит этот хитрый механизм в движение, меняя наклон коромысел и положение ВМТ поршней во всех четырех цилиндрах одновременно. 

Разница степени сжатия в зависимости от положения ВМТ поршня. На левой картинке мотор находится в экономичном режиме, на правой — в режиме максимальной отдачи. A: когда требуется изменение степени сжатия, электромотор поворачивает и перемещает рычаг привода. B: приводной рычаг поворачивает управляющий вал. C: когда вал вращается, он действует на рычаг, связанный с коромыслом, изменяя угол наклона последнего. D: в зависимости от положения коромысла, ВМТ поршня поднимается или опускается, таким образом изменяя степень сжатия.

В результате при разгоне степень сжатия уменьшается до 8:1, после чего мотор переходит в экономичный режим работы со степенью сжатия 14:1. Его рабочий объем при этом меняется от 1997 до 1970 см³. «Турбочетверка» нового Infiniti QX50 развивает мощность 268 л. с. и крутящий момент в 380 Нм — ощутимо больше, чем 2,5‑литровый V6 предшественника (его показатели — 222 л. с. и 252 Нм), расходуя при этом на треть меньше бензина. Кроме того, VC-Turbo на 18 кг легче атмосферной «шестерки», занимает меньше места под капотом и достигает максимума крутящего момента в зоне более низких оборотов.

Кстати, система регулировки степени сжатия не только повышает эффективность работы мотора, но и снижает уровень вибраций. Благодаря коромыслам шатуны при рабочем ходе поршней занимают почти вертикальное положение, в то время как у обычных двигателей они ходят из стороны в сторону (из-за чего шатуны и получили свое название). В результате даже без уравновешивающих валов этот 4‑цилиндровый агрегат работает так же тихо и плавно, как V6.

Но изменяемое положение ВМТ при помощи сложной системы рычагов — не единственная особенность нового мотора. Меняя степень сжатия, этот агрегат также способен переключаться между двумя рабочими циклам: классическим Отто, по которому функционирует основная масса бензиновых двигателей, и циклом Аткинсона, встречающимся в основном у гибридов. В последнем случае (при высокой степени сжатия) из-за большего хода поршней рабочая смесь сильнее расширяется, сгорая с большей эффективностью, в результате растет КПД и снижается расход бензина.

Помимо двух рабочих циклов, этот мотор также использует две системы впрыска: классический распределенный MPI и непосредственный GDI, который повышает эффективность сгорания топлива и позволяет избежать детонации при высоких степенях сжатия. Обе системы работают попеременно, а при высоких нагрузках — одновременно. Положительный вклад в повышение КПД двигателя вносит и особое покрытие стенок цилиндров, которое наносится методом плазменного напыления, а затем закаливается и хонингуется. В результате получается ультрагладкая «зеркальная» поверхность, на 44 % уменьшающая трение поршневых колец.

Еще одна уникальная особенность мотора VC-Turbo — это интегрированная в его верхнюю опору система активного подавления вибраций Active Torque Road, основой которой является возвратно-поступательный актуатор. Эта система управляется датчиком ускорений, фиксирующим колебания двигателя и в ответ генерирует гасящие вибрации в противофазе. Активные опоры в Infiniti впервые использовали в 1998 году на дизельном моторе, но та система оказалась слишком громоздкой, поэтому не получила распространения. Проект пролежал под сукном до 2009 года, пока японские инженеры не взялись за его усовершенствование. На то, чтобы решить проблему избыточного веса и размеров гасителя колебаний, ушло еще 8 лет. Но результат впечатляет: благодаря ATR 4‑цилиндровый агрегат нового Infiniti QX50 работает на 9 дБ тише, чем V6 его предшественника!

Редакция рекомендует:

---

---

---

---

---

Хочу получать самые интересные статьи

Поршневой двигатель | Как работает поршневой двигатель

Что такое поршневой двигатель?

Поршневой двигатель — известный тип двигателя, в котором используется один или несколько поршней для преобразования тепловой энергии топлива во вращательное движение . Он известен как поршневой двигатель из-за возвратно-поступательного или возвратно-поступательного движения поршня, которое генерирует механическую мощность, необходимую для выполнения задачи.Поршневой двигатель также известен как поршневой двигатель , поскольку в нем используется поршень. Эти двигатели используются в большинстве легких самолетов.

Эти двигатели имеют различные типы, такие как ICE (двигатель внутреннего сгорания), используемый в большинстве автомобилей, двигатель Стирлинга и ECE (двигатель внешнего сгорания). Двигатели Ванкеля могут выполнять те же задачи, что и поршневые двигатели, но их принцип работы сильно отличается из-за треугольного ротора.

Работа поршневого двигателя

Поршневой двигатель работает по основному принципу  преобразования химической энергии (топлива) в механическую энергию (вращательное движение) .Это преобразование происходит внутри цилиндра двигателя в процессе сгорания.

Все поршневые двигатели имеют один или несколько поршней. Поршневые или поршневые двигатели доступны как в двухтактном, так и в четырехтактном циклах.

Поршневой двигатель работает следующим образом:

1. Ход всасывания
2. Ход сжатия
3. Рабочий ход
4. Такт выпуска

Поршневой двигатель Рабочий

1) Всасывание S Ход : –

Во время такта всасывания поршень движется вниз (от ВМТ к НМТ).Когда поршень достигает НМТ, в цилиндре двигателя создается вакуум. Из-за этого вакуума возникает разница давлений между внутренним давлением цилиндра и атмосферным давлением. Эта разница давлений заставляет топливо всасываться в цилиндр через впускной клапан.

Во время этого процесса выпускной клапан остается закрытым.

2) Сжатие S ход : –

После процесса всасывания поршень совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре для сжатия топлива. Во время такта сжатия поршень движется вверх. При движении вверх он уменьшает объем цилиндра и сжимает топливовоздушную смесь.

В этом процессе поршень преобразует заряд (топливо или воздушно-топливный) в топливо с высокой температурой и давлением. На этом этапе свеча зажигания (для бензиновых двигателей) подает искру и воспламеняет сжатое топливо.

3) Рабочий ход: –

Когда свеча зажигания воспламеняет топливо, создается большая тяга, которая смещает поршень к компенсатору плавучести (как показано на схеме выше).

Когда поршень начинает вращаться, он также вращает коленчатый вал через шатун. Поэтому этот ход известен как Power Stroke.

4) Такт выпуска: –

После завершения рабочего хода поршень снова движется снизу вверх (как показано на диаграмме выше). Он вытесняет воспламененные газы из цилиндра двигателя.

Детали поршневого двигателя

Поршневой двигатель состоит из следующих основных компонентов:

• Поршень
• Соединительный стержень
• Рубашки охлаждения
• Цилиндр
• Свеча зажигания
• Клапаны
• Топливная форсунка
• Поршневое кольцо

1) Поршень

Поршень является наиболее важным и важным компонентом поршневого или поршневого двигателя. Он имеет круглую форму. Он совершает возвратно-поступательные движения внутри цилиндра. Движение поршня вниз и вверх помогает двигателю всасывать и сжимать топливо.

Поршень напрямую соединен с коленчатым валом. Он передает свое вращательное движение коленчатому валу через шатун.

Читайте также: Различные типы двигателей

2) Цилиндр

Цилиндр также имеет круглую форму. Он работает как замкнутое пространство, в котором происходит процесс горения.Цилиндр имеет поршень, который перемещается вверх и вниз для всасывания и сжатия.

В разных двигателях цилиндры располагаются по-разному, например, плоско, W-образно, V-образно, горизонтально или в один ряд.

3) Шатун

Один конец шатуна соединен с коленчатым валом, а другой конец с поршнем. Шатун используется для передачи возвратно-поступательного движения поршня коленчатому валу.

Читайте также: Работа шатуна

4) Коленчатый вал

Коленчатый вал изготовлен из твердого материала. В поршневом двигателе при движении поршня вниз двигатель всасывает топливо в цилиндр. Во время такта сжатия коленчатый вал перемещает поршень вверх.

Коленчатый вал получает возвратно-поступательное движение поршня через шатун и преобразует это движение во вращательное.

После преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное коленчатый вал передает это движение на шины автомобиля и приводит в движение шины.

Подробнее: Работа коленчатого вала

5) Свеча зажигания

Свеча зажигания используется в бензиновом поршневом двигателе. Он устанавливается на верхней части цилиндра над впускным и выпускным клапанами. Эта часть двигателя используется для сжигания сжатой воздушно-топливной смеси.

Свеча зажигания воспламеняет топливовоздушную смесь, поскольку поршень превращает ее в топливо высокого давления и температуры.

6) Топливная форсунка

Топливная форсунка — это часть поршневого двигателя, которая впрыскивает топливо в цилиндр. Он также регулирует качество и время впрыска топлива в цилиндр.

7) Поршневое кольцо

Поршневое кольцо выполняет следующие основные функции:

1. Используется для предотвращения износа цилиндра и поршня, поскольку они находятся в непосредственном контакте.
2. Также удаляет лишнее топливо с поверхности цилиндра в поддон. Поршневое кольцо также очищает поверхность поршня.
3. Эта часть двигателя обеспечивает герметичность, чтобы топливовоздушная смесь не вытекала из цилиндра.

8) Клапаны

Поршневой двигатель имеет два клапана:

1. Впускной клапан: Когда двигатель всасывает топливо в цилиндр, оно поступает через впускной клапан. Впускной клапан действует как обратный клапан. Он останавливает обратный поток топлива.
2. Выпускной клапан: Этот клапан используется для выпуска продуктов сгорания и выхлопных газов из цилиндра двигателя.

Читайте также: Клапаны разных типов

Типы поршневых двигателей

Поршневой двигатель имеет два следующих основных типа:

1. ДВС (двигатель внутреннего сгорания)
2. ECE (Двигатель внешнего сгорания
3. Двигатель Стирлинга

Подробная информация об этих типах приведена ниже:

1) Двигатель внутреннего сгорания

Тип двигателя, в котором процесс сгорания топлива происходит в камере сгорания.Эти двигатели чаще всего используются в различных транспортных средствах, поездах, самолетах, кораблях, лодках и т. д.

Двигатель внутреннего сгорания работает по основному принципу закона идеального газа:

                                 PV = nRT

Двигатель внутреннего сгорания подразделяется на следующие типы:

i) Двигатель с искровым зажиганием (SI)  

Двигатель SI — известный тип поршневого двигателя, в котором процесс воспламенения происходит за счет искры, создаваемой свечой зажигания.

По мере того, как поршень сжимает топливовоздушную смесь внутри цилиндра сжатия и преобразует ее в высокое давление и температуру, высоковольтная свеча зажигания подает искру на сжатую смесь и воспламеняет ее.

                      SI Engine

В этом типе двигателя в качестве рабочей жидкости используется бензин или бензин.

Читайте также: Различные типы и работа двигателей SI

ii) Двигатель с воспламенением от сжатия (CI)  

В двигателе с воспламенением от сжатия процесс воспламенения происходит за счет высокой степени сжатия топливовоздушной смеси.

источник: https://mechanicaljungle.com/

В этом двигателе при попадании воздушно-топливной смеси в цилиндр поршень сжимает ее и превращает смесь в газы слишком высокой температуры и давления.

Сжатая смесь имеет такую ​​высокую температуру и давление, что смесь самовоспламеняется. В этом поршневом двигателе нет необходимости в свече зажигания. Поэтому двигатель CI также известен как двигатель с самовоспламенением.

В этих двигателях в качестве рабочего тела используется дизельное топливо.Поэтому он также известен как дизельный двигатель.

Подробнее: Различные типы двигателей CI

iii) Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель совершает рабочий цикл за один оборот коленчатого вала или за два хода поршня в камере сжатия. Этот двигатель завершает рабочий цикл за два такта, потому что такты впуска и выпуска происходят одновременно.

                   Двухтактный двигатель

Эти двигатели внутреннего сгорания больше загрязняют окружающую среду.Они также имеют низкую эффективность топлива. Они используются для выработки электроэнергии для различных типов приложений, таких как большие лодки и силовые установки.

iv) Четырехтактный поршневой двигатель

Четырехтактный двигатель совершает рабочий цикл за два оборота коленчатого вала или за четыре хода поршня в камере сжатия. В этих двигателях используется четыре хода поршня, потому что такты впуска и выпуска не происходят одновременно.

                       4-тактный двигатель

Эти двигатели производят меньше выбросов, чем двухтактные двигатели. Они также имеют высокую топливную экономичность. Но двухтактный двигатель имеет большую мощность, чем четырехтактный.

Читайте также: Работа 4-тактного двигателя

2) Двигатель внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания — это двигатель, в котором внешний источник отдает тепло рабочему телу через теплообменник.

       Двигатель внешнего сгорания

Эти двигатели имеют очень низкий уровень выбросов и очень удобны для производства огромной энергии. Но эти двигатели не подходят для приложений с низкой нагрузкой. У них также есть проблемы с утечкой.

3) Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга представляет собой одноступенчатый двигатель внешнего сгорания, в котором в качестве рабочего тела используется водород, гелий или воздух. Этот поршневой двигатель имеет герметичный цилиндр, одна часть которого холодная, а другая горячая.

                Двигатель Стирлинга

В этом двигателе рабочая жидкость течет от высокотемпературного (горячего) конца к низкотемпературному (холодному) концу через механизм. Когда жидкость находится на горячем конце, жидкость набухает и заставляет поршень двигаться вверх. Жидкость сжимается, когда возвращается к холодному концу.

Правильно спроектированный двигатель Стирлинга имеет два импульса мощности за один оборот, что позволяет ему работать очень плавно. Эти двигатели могут стать более эффективными, чем типичные двигатели внутреннего сгорания.

Эти двигатели также имеют меньшую вибрацию и шум во время процесса. Но двигатели Стирлинга не очень выгодны для таких применений, как самолеты и автомобили, потому что они не могут запускаться так же быстро, как двигатель внутреннего сгорания. Поэтому эти двигатели в основном используются в подводных энергетических системах, системах охлаждения и обогрева.

Преимущества и недостатки поршневого двигателя

Поршневой или поршневой двигатель имеет следующие основные преимущества и недостатки:

Преимущества поршневого двигателя

• Быстрое обеспечение дополнительного электричества
• По сравнению с традиционными методами для работы требуется гораздо меньше воды
• Эти двигатели имеют более высокий электрический КПД.
• Благодаря своим свойствам отвода тепла он лучше всего подходит для приготовления горячей воды.
• Они могут быстро запускаться и останавливаться.
• Некоторые типы поршневых двигателей могут самовоспламеняться, например, дизельные двигатели.
• Он может работать при частичной нагрузке и имеет превосходную эффективность при частичной нагрузке.
• Требуют мало времени для запуска.
• Поршневой двигатель может получить высокий тепловой КПД за счет нормального максимального давления рабочей жидкости.
• Поршневой двигатель дешевле реактивного.

Недостатки поршневого двигателя

• Поршневой двигатель в несколько раз менее компактен как по объему, так и по весу, чем реактивный двигатель.
• Эти двигатели имеют высокий уровень выбросов.
• В процессе охлаждения этого двигателя выделяется меньше тепла.
• Эти двигатели имеют относительно высокие затраты на техническое обслуживание.
• Поршневой двигатель имеет более низкий тепловой КПД, чем двигатель Ванкеля .

Применение поршневого двигателя

• Поршневой или поршневой двигатель используется для выработки энергии от сети и обратной мощности.
• Они могут работать на различных видах топлива, таких как бензин, дизельное топливо, метан и т. д.
• Эти типы двигателей используются на легковых автомобилях небольшого размера.
• Поршневые двигатели также используются в поездах, самолетах и ​​кораблях.

Разница между поршневым двигателем E и двигателем Ванкеля

Основное различие между поршневым двигателем и двигателем Ванкеля приведено ниже:

Поршневой двигатель	Двигатель Ванкеля
Эти двигатели имеют низкий КПД.	Эти двигатели имеют более высокий тепловой КПД, чем поршневые двигатели.
Поршневой двигатель имеет большой вес из-за большого количества движущихся частей.	Двигатель Ванкеля имеет меньший вес, чем поршневой двигатель.
Эти двигатели имеют большее количество вращающихся частей.	У них всего несколько вращающихся частей.
Поршневой двигатель имеет более высокую стоимость, чем двигатель Ванкеля.	Двигатель Ванкеля дешевле.

Подробнее: Работа двигателя Ванкеля

Часто задаваемые вопросы

что такое непоршневой двигатель

Непоршневой двигатель также известен как двигатель Ванкеля. Он использует вращающийся ротор для цикла сжатия и сгорания вместо поршня.

Для чего используются поршневые двигатели?

Поршневые двигатели используются для аварийного , резервного, резервного питания или для более крупного производства электроэнергии в коммунальных масштабах.

Какие компоненты поршневого двигателя?

Поршневой двигатель состоит из следующих основных компонентов:

1. Шатун
2. Поршень
3. Коленчатый вал
4. Поршень цилиндра
5. Свеча зажигания
6. Топливная форсунка

Подробнее

1. Различные типы двигателей
2. Типы ДВС (внутреннего сгорания) Двигатель
3. Работа двигателя Ванкеля

Как работает радиально-поршневой двигатель?

Наш радиально-поршневой двигатель SMA используется во всем мире для приведения в действие тяжелого и мощного оборудования. Это ваш шанс узнать больше о том, как работает радиально-поршневой двигатель.

Когда был разработан радиально-поршневой двигатель SMA?
Радиально-поршневой двигатель SMA был разработан в 1980-х годах для обеспечения энергией тяжелых условий эксплуатации. Конструкция включает в себя вал из закаленной стали, поддерживаемый коническими роликоподшипниками как часть системы гидростатического привода. Поэтому масло выполняет работу по питанию двигателя.

Как работает радиально-поршневой двигатель?
Работа двигателя осуществляется за счет пяти поршней, расположенных радиально в блоке цилиндров, установленном на карданном валу, имеющем смещение относительно центра вращения.Гидравлическая жидкость под давлением от насоса подается к каждому поршню через жидкостные каналы в коленчатом валу. Давление на поршни прямым гидравлическим давлением жидкости в сочетании со смещенным приводным валом создает вращательное движение. Это вращательное движение создает механическую энергию, которая приводит в движение приложение.

1. В мотор закачано масло. Красный цвет представляет масло под давлением, подаваемое в двигатель, а синий — выходящее отработанное масло.
2. Внутри двигателя виден участок вала, смещенный относительно центра вращения.Это ключевая конструктивная особенность, позволяющая двигателю работать.
3. Красная жидкость представляет собой нагнетаемое масло, которое заставляет поршни вращаться. Синяя жидкость представляет собой отработанное масло, выходящее из двигателя.

Где используется радиально-поршневой двигатель SMA?
Двигатель SMA используется для питания тяжелонагруженного оборудования с высокой мощностью. Типичные области применения включают траншеекопатели, используемые для рытья каналов глубиной 10 футов для прокладки электрических кабелей и труб для дренажа, а также планировщики рельефа, которые используются для быстрого разрушения дорожных покрытий, подготовки площадки для строительных машин или завершения горных работ.

Двигатель SMA идеально подходит для этих применений, поскольку он может выдерживать высокие механические и гидравлические ударные нагрузки, обеспечивая длительный срок службы и постоянное использование высокой мощности. Скорость и номинальная мощность также значительно выше, чем у других двигателей, доступных на рынке.

Какой размерный ряд?
Размеры двигателей SMA варьируются от 100 см3 (вес 30 кг) до 16 400 см3 (вес 2500 кг). Кубический сантиметр двигателя (cc) – это единица измерения рабочего объема двигателя, что означает объем масла, который требуется для того, чтобы двигатель провернулся один раз.

Свяжитесь с нами, если вы хотите узнать больше о нашем радиально-поршневом двигателе SMA.

Очевидное и не столь очевидное, EPI, Inc.

Перемещение, скорость, ускорение, вибрация

ПРИМЕЧАНИЕ. Все наши продукты, конструкции и услуги являются УСТОЙЧИВЫМИ, ОРГАНИЧЕСКИМИ, БЕЗГЛЮТЕНОВЫМИ, ГМО и не огорчают чьи-либо драгоценные ЧУВСТВА или деликатные ЧУВСТВА

Коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы и поршни в двигателе представляют собой механизм, который улавливает часть энергии, выделяемой при сгорании, и преобразует эту энергию в полезное вращательное движение, способное совершать работу. На этой странице описываются характеристики возвратно-поступательного движения, которое коленчатый вал и узел шатуна сообщают поршням.

Коленчатый вал содержит две или более центрально расположенных соосных цилиндрических («коренных») шейки и одну или несколько смещенных цилиндрических шатунных («шатунных») шеек. Коленчатый вал V8, изображенный на рис. 1 , имеет пять коренных и четыре шатунных шейки.

Рисунок 1

Коренные шейки коленчатого вала вращаются в комплекте опорных подшипников («коренные подшипники»), вызывая смещение шатунных шеек вращаться по круговой траектории вокруг центров коренных шеек, диаметр которых в два раза больше смещения шатунных шеек.То диаметр этого пути — это «ход» двигателя, то есть расстояние, на которое поршень перемещается от одного конца до другого конца его цилиндр. Большие концы шатунов («шатуны») содержат подшипники («шатунные подшипники»), которые на смещенных шатунных шейках.

Подробнее о работе подшипников коленчатого вала см. на странице ПОДШИПНИКИ ДВИГАТЕЛЯ. Для получения подробной информации о конструкции и реализации коленчатого вала см. Страница CRANKSH\\HAFT DESIGN.

Малый конец шатуна прикреплен к поршню с помощью плавающего цилиндрического штифта («шпилька», или в британском , «поршневой палец»).Вращение большого конца шатуна на шейке шатуна приводит к совмещению малого конца, который удерживается поршнем. с осью цилиндра, чтобы перемещать поршень вверх и вниз по оси цилиндра.

Рисунок 2: ВЦП

Следующее описание объясняет не столь очевидные характеристики движения, которое обеспечивает механизм коленчатого вала/шатуна. к поршню.

На рис. 2 показан вид с торца в разрезе механизма коленчатого вала, шатуна и поршня (CCP), когда поршень в самой дальней части его хода вверх (от коленчатого вала), который известен как положение верхней мертвой точки (ВМТ) (даже в перевернутых и горизонтальных двигателях).

Наибольшее расстояние перемещения поршня вниз (по направлению к коленчатому валу) известно как положение нижней мертвой точки (НМТ).

В показанном механизме CCP коленчатый вал имеет ход 4000 дюймов, а расстояние между центрами шатуна составляет 6100 дюймов. То отношение шатуна к ходу (R/S) — это длина шатуна от центра к центру, деленная на ход. В этом примере R/S составляет 6,100/4,000 = 1,525.

Это соотношение важно, поскольку оно оказывает значительное влияние на асимметрию движения поршня (поясняется ниже) и на результирующую вибрацию. и балансовые характеристики, а также некоторые ТТХ.

(ПРИМЕЧАНИЕ: если вы считаете, что установка более длинных шатунов увеличит ход двигателя, вам не нужно идти дальше на этой странице или на всем сайте, если уж на то пошло.)

Для целей данного обсуждения удлиненная осевая линия отверстия цилиндра пересекает центр коренного подшипника коленчатого вала, и штифт совпадает с осевой линией цилиндра (определяется как нулевое смещение штифта) . Хотя применимы следующие описания строго для конфигураций с нулевым смещением запястья, общие замечания применимы и к конфигурациям с ненулевым смещением.

Рис. 3: 90° после ВМТ

Важно понимать, что движение поршня в пределах 90° до и после ВМТ не является симметричным с движение на 90° до и после НМТ. Вращение коленчатого вала при перемещении шатунной шейки из положения ВМТ на 90° после ВМТ (и из 90° от ВМТ до ВМТ) перемещает поршень существенно БОЛЕЕ половины длины хода. И наоборот, поворот коленчатого вала от 90° ATDC (или 90° BBDC) в положение BDC перемещает поршень существенно МЕНЬШЕ, чем половина значения хода.Эта асимметрия движения важна потому что это источник нескольких интересных свойств, связанных с работой, производительностью и долговечностью поршневого двигателя.

На рис. 3 показан рассматриваемый CCP с шатунной шейкой, повернутой на 90° после ВМТ. Обратите внимание, что поршень переместился более чем на 58% от своего полного ход (2,337 дюйма). Это связано с тем, что в дополнение к движению шатунной шейки вниз на 2000 дюймов (полухода) (движение, проецируемое на вертикальной плоскости), шатунная шейка также сместилась горизонтально наружу на 2. 000″, поставив шатун под углом к ​​вертикальной плоскости.

Эффект косинуса угла между осью шатуна и вертикальной плоскостью сокращает проекцию длины шатуна в вертикальной плоскости на 0,337 дюйма с фактических 6,100 дюймов до 5,763 дюймов, показанных на рисунке. Это динамическое «укорочение» шатуна имеет эффект добавления 0,337 дюйма движения вниз к 2,000 дюймам движения вниз, вызванного вращением шатунной шейки, как показано двумя вертикальные синие линии в Рисунок 3 .

Для всех, кому интересно, вот как рассчитывается эта «эффективная длина». Фактическая длина шатуна {6,100 дюймов}, прогнозируемая длина в вертикальной плоскости и горизонтальное перемещение в 2,00 дюйма, вызванное вращением коленчатого вала, образуют прямоугольный треугольник, в котором 6,100 Размерность длины шатуна равна гипотенузе , а половина хода 2,00″ является одной из сторон этого прямоугольного треугольника. Теорема Пифагора { средняя школа геометрия} утверждает, что для прямоугольного треугольника гипотенуза равна квадратному корню из суммы квадратов двух перпендикулярных катетов, в виде уравнения:

А² + В² = С²

где А — один катет прямоугольного треугольника, В — другой катет, а С — гипотенуза.

Решение этого уравнения для неизвестного плеча («эффективная длина» шатуна) дает следующее решение:

B = SQRT (C² — A²)

или

SQRT (6,1²-2,0²) = 5,763

Обратите внимание, что в положениях вращения кривошипа, отличных от 0, 90, 180 и 270, расчет немного сложнее, требуя расчета угла между вертикальной плоскостью и осевой линией шатуна, затем умножая длину осевой линии шатуна на косинус этого угла (снова , простая тригонометрия средней школы ).

Рис. 4: 180° после ВМТ

 

 

Теперь вернемся к движению поршня.

Поскольку поршень уже прошел около 58% хода в течение первых 90° поворота кривошипа, это само собой разумеющееся. что в течение следующих 90 ° поворота кривошипа (до НМТ) поршень должен будет пройти только оставшиеся 42% хода, чтобы достичь НМТ, как показано на Рисунок 4 .

Причина в том, что при вращении кривошипа в направлении НМТ шатунная шейка также перемещается горизонтально назад к центру цилиндра и «восстанавливает» эффективную длину стержня. Это косинусное «удлинение» шатуна противостоит нисходящему движение поршня, вычитая 0,337 из полухода вертикального движения, произведенного от 90 ° до НМТ. Этот эффект иллюстрируется нижние две вертикальные синие линии в Рисунок 4 .

 

 

Рисунок 5: Половина хода

Очевидно, что когда коленчатый вал находится в любом положении, отличном от ВМТ или НМТ, ось шатуна больше не параллельна центральная линия цилиндра (линия, вдоль которой вынуждены двигаться поршень, поршневой палец и маленький конец штока).Следовательно «эффективная длина» шатуна в любой точке, отличной от ВМТ или НМТ, представляет собой фактическую длину шатуна от центра до центра, умноженную на косинус угла между стержнем и осевой линией цилиндра. Понятно, что динамическое изменение эффективной длины шатуна увеличивает и вычитает чисто синусоидальное движение, вызванное вращением шатунной шейки.

На рис. 5 показано, что при R/S в этом примере ККТ (1. 525) положение полухода поршня происходит примерно при Поворот коленвала на 81° после ВМТ.Быстрое изменение объема камеры сгорания после положения ВМТ имеет некоторые интересные последствия. относительно диаграммы PV и теплового КПД (обсуждается на другой странице).

 

 

СКОРОСТЬ ПОРШНЯ

Скорость по определению представляет собой мгновенную скорость изменения положения относительно опорной переменной. Скорость поршня — это просто измерение того, насколько быстро положение поршня изменяется по отношению к эталонной переменной.Это скорость изменения позиции широко известен как « первая производная кривой положения «. (Для более подробного объяснения скорость и ускорение и производные, см. наши СКОРОСТЬ и УСКОРЕНИЕ страница или любой базовый текст исчисления, например ref-1:2:39) .)

Рисунок 6: Максимальная скорость

Для простоты я решил использовать вращение кривошипа в качестве эталона для этих графиков. Как правило, человек заинтересован в скорости изменения положения поршня по отношению к времени , что дает скорость в дюймах или футах в секунду, и значение будет зависеть от скорости вращения коленчатого вала.

Очевидно, что при движении поршня от ВМТ к НМТ и обратно скорость постоянно меняется, и что скорость поршня равна нулю в ВМТ и ВМТ. Значение и положение максимальной скорости относительно вращения кривошипа (максимальный наклон кривой положения) зависит от отношения R/S.

На рис. 6 показано положение точки максимальной скорости поршня в градусах коленчатого вала до и после ВМТ для конфигурация, используемая в этом примере (4-дюймовый ход, 6.Длина штока 100 дюймов, R / S = 1,525). В этом положении (73,9° до и после ВМТ) поршень прошел только 43,9% (1,756 дюйма) от общего хода (4,000 дюйма). Для этой конфигурации (R/S = 1,525) при 4000 об/мин пик скорость поршня 4390 футов в минуту. Для более длинного хода с тем же R / S положение пиковой скорости поршня было бы таким же, но фактическое значение этой скорости было бы выше (конечно, при тех же оборотах).

На рис. 7 показаны графики зависимости положения поршня и мгновенной скорости от вращения коленчатого вала.Синяя линия («положение») показывает положение поршня (в % хода) в любой точке во время одного оборота коленчатого вала. Синяя линия искусственно ориентированы так, чтобы показать положение в интуитивном смысле (верх, низ), поэтому знаки «-» следует игнорировать по отношению к положению. Зеленая линия скорости показывает относительную скорость поршня (в % от максимальной) в любой точке. Скорость со знаком «плюс» — это движение К коленчатому валу; скорость со знаком «минус» — это движение ОТ коленчатого вала.

Еще раз обратите внимание, что в ВМТ и снова в НМТ скорость поршня равна нулю, потому что поршень меняет направление в этих точках, и для того, чтобы изменить направление, поршень должен быть остановлен в какой-то момент.

Обратите также внимание на то, что график положения (синий) показывает, что для этого отношения R/S (1,525) положения 50% хода происходят приблизительно при 81°. до и после ВМТ (как показано на рис. 5 выше). График скоростей (зеленая линия) показывает максимальные скорости поршня происходят примерно при 74° до и после ВМТ (как показано на рис. 6 выше).Линия скорости также показывает, что скорость поршня в любой точке вращения от ВМТ до максимальной скорости больше, чем при том же числе градусов до НМТ. Например, сравните скорость в 30° после ВМТ (62%) со скоростью в 30° до НМТ (34%).

Рисунок 7

На профиль кривой скорости и, следовательно, на положение максимальной скорости влияет отношение R/S. Как стержень становится короче по отношению к ходу (меньшее отношение R/S), происходят две интересные вещи, которые могут оказать важное влияние на наполнение цилиндра: (1) точка максимальной скорости поршня приближается к ВМТ, и (2) поршень быстрее удаляется от ВМТ, создавая более сильный импульс впуска.Расположение максимальной скорости поршня влияет на конструкцию профилей кулачков распределительного вала (особенно на впуске) для оптимизации процесса впуска. в определенном диапазоне скоростей и может влиять на характеристики впуска в отношении силы и формы впуска импульс для настройки барана.

СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ПОРШНЯ

Существует еще одна скорость поршня, которая используется скорее как «эмпирическое правило» при оценке двигателя. Это называется «средний поршень» скорость», которая представляет собой расчетное значение, показывающее среднюю скорость поршня при известном числе оборотов в минуту в двигателе с известной длиной хода.

Имея в виду, что при каждом обороте коленчатого вала поршень перемещается на расстояние, равное удвоенной длине хода, тогда средний поршень Скорость ( MPS ) вычисляется по:

MPS (футов в минуту)   =   Об/мин x 2 x ход (дюймы) / 12 (дюймы на фут)   = об/мин х ход / 6

Средняя скорость поршня при 4000 об/мин для примера двигателя с ходом 4000 дюймов:

MPS (футов в минуту)   =   4000 x 4 / 6     = 2667 футов в минуту.

Для практических целей общепризнано, что для авиационного двигателя 3000 футов в минуту является комфортным максимальным MPS и опыт показал, что двигатели с MPS, значительно превышающим это значение, испытывают проблемы с надежностью. Обратите внимание, что R / S не имеет влияет на MPS, хотя и влияет на ПИКОВУЮ скорость поршня (4390 футов в минуту для примера двигателя {R / S = 1,525} при 4000 об/мин).

ПОРШЕНЬ УСКОРЕНИЯ

Сила, необходимая для ускорения объекта, пропорциональна произведению веса объекта на ускорение.Отсюда ясно, что ускорение поршня важно, потому что многие из значительных сил воздействуют на поршни, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал, подшипники, и блок напрямую связаны с ускорением поршня. Ускорение поршня также является основным источником некоторых внешних вибраций, создаваемых двигателем. двигатель.

Крутильная вибрация коленчатого вала вызывается в основном силами сгорания в сочетании с силами ускорения поршня, когда они становятся большими (думаю, высокие обороты). Крутильные колебания обсуждаются отдельно на нашей странице КРУТИТЕЛЬНЫЕ ВИБРАЦИИ.

Ускорение по определению является первой производной кривой скорости и второй производной кривой положения. Другими словами, ускорение — это (мгновенный) наклон кривой скорости в любой заданной точке вдоль оси отсчета. Проще говоря, это мера насколько быстро изменяется скорость, обычно выражаемая по отношению ко времени. Если скорость не меняется по отношению к эталону, то нет ускорения. И наоборот, если скорость изменяется очень быстро по отношению к эталону, имеет место большое ускорение.(См. нашу страницу СКОРОСТЬ и УСКОРЕНИЕ для более подробного объяснения.)

Из рис. 7 видно, что скорость поршня постоянно изменяется относительно постоянного изменения углового положение коленчатого вала (вращение). Следовательно, чтобы перейти от точки нулевой скорости (ВМТ) к точке максимальной скорости, поршень должен подвергаться большой функции ускорения, которая зависит от угла поворота коленчатого вала.

На рис. 8 показаны графики ускорения, скорости и положения для обсуждаемого примера CCP.(Все числовые значения представлены для 1,525 R / S в этом примере.)

ПРИМЕЧАНИЕ. Для данной конфигурации двигателя значения скорости и ускорения зависят от мгновенной угловой скорости коленчатого вала (об/мин). Поэтому на следующих диаграммах кривые скорости и ускорения показаны в процентах от максимального значения, которое будет иметь место при любых оборотах в минуту. Величины будут меняться с RPM, но процент пика не изменится.

Рисунок 8

Максимальное положительное значение ускорения (100%) происходит в ВМТ.Между ВМТ и максимальной скоростью поршня (в данном случае 74°) ускорение положительна, но уменьшается к нулю (скорость поршня все еще увеличивается, но менее быстро). При максимальной скорости поршня (74° при этом R/S), поршень перестает ускоряться и начинает замедляться. В этот момент ускорение меняет направление (с плюса на «минусовое» число), и при этом на мгновение проходит через нуль.

При этом R/S максимальное отрицательное ускорение возникает не в НМТ, а примерно по 40° в обе стороны от НМТ.Значение этого максимального отрицательного ускорение составляет всего около 53% от максимального положительного ускорения, наблюдаемого в ВМТ. Ускорение в НМТ составляет всего 49% от максимума ВМТ. То ускорение от максимальной скорости поршня (74°) до НМТ отрицательно, и это ускорение замедляет поршень до нулевой скорости. Следовательно, это может быть (неправильно) называть замедлением. Однако такое же отрицательное ускорение прикладывается к поршню после НМТ и вызывает увеличение его скорости.

Точка нулевого ускорения возникает (по определению) в точке максимальной скорости поршня (74° B/A ВМТ), где скорость имеет обратное направление, но скорость изменения скорости (наклон кривой) равна нулю.

Несколько странная форма в нижней части кривой полного ускорения поршня (пурпурная) является результатом того, что общее ускорение поршня представляет собой сумму нескольких порядков ускорения, причем первые два являются наиболее значительными. Два основных заказа, которые объединяются, чтобы произвести эту общую сумму профиль ускорения важен, потому что он может создавать серьезные проблемы с вибрацией для конструктора двигателя. (прикрытые КОЛЕНВАЛАМИ).

На рис. 8 показана та же кривая общего ускорения поршня (пурпурная линия), что и на , рис. 7 , наряду с двумя значительными порядками ускорений поршня (первого и второго порядка), которые в совокупности образуют эту кривую.Кривая полного ускорения поршня (пурпурный цвет) представляет собой сумму двух отдельных порядков ускорения: первичного (синий) и вторичного (зеленый).

Рисунок 8

Как объяснялось в разделе «Движение поршня» выше, движение поршня на первых 90° поворота состоит из суммы эффекта движения на половине хода шатунной шейки в проекции на вертикальную плоскость (2,000 дюйма) и эффект кажущегося «укорочения» на 0,337 дюйма длины шатуна проецируется на вертикальную плоскость. Второй поворот на 90° также вызывает движение в вертикальной плоскости на половину хода, но косинусный эффект удлинение шатуна в вертикальной плоскости дает 0. 337-дюймовое движение, которое вычитается из половины хода.

Первичное ускорение (синяя линия) является результатом движения поршня, вызванного составляющей движения шатунной шейки, спроецированной на вертикальная плоскость. Эта кривая представляет собой синусоиду, которая повторяется один раз за один оборот коленчатого вала (первый порядок) и составляет большую часть ускорение. Обратите внимание, что кривая основного ускорения пересекает ноль в точках поворота на 90° и достигает максимума в ВМТ и НМТ.

Вторичное ускорение (зеленая линия) является результатом дополнительного движения поршня, вызванного косинусным динамическим изменением эффективной длины шатун.Это движение добавляется к движению поршня между ВМТ и точкой максимальной скорости и вычитается из движения поршня между максимальной скоростью. точка и БДК. Эта кривая также является синусоидальной и повторяется дважды за один оборот коленчатого вала (второй порядок) и пересекает нуль при 45°, 135°, 225° и 315°. точки вращения. Полное ускорение поршня в любой точке равно сумме значений первичной и вторичной кривых ускорения.

Современные поршневые двигатели, как правило, имеют отношение R/S примерно в диапазоне 1.5 до 2.0. Обратите внимание, что отношение шток/ход менее 1,3 соответствует практическое применение, невозможное из-за физических ограничений, таких как необходимость поршневых колец и поршневого пальца, достаточная длина юбки поршня, и неудобство, связанное с тем, что поршень не соприкасается с противовесом коленчатого вала, не говоря уже о чрезмерной боковой нагрузке, которую может создать такое маленькое соотношение.

Вот два практических примера, сравнивающих влияние R/S на ускорение и скорость. Двигатель 1 («Е1») представляет собой Lycoming IO-360 (или IO-540) с длиной шатуна 6.75 дюймов, а ход 4,375 дюйма для отношения R/S 1,543, что близко к нижнему пределу спектра в современный дизайн. На другом конце этого спектра находится двигатель 2 («E2») — типичный (примерно 2007 г. ) 2,4-литровый двигатель V8 Формулы-1 мощностью 755 л. назовите « очень короткий шток «). Тем не менее, ход в этом двигателе F1 составляет 1,566 дюйма. что дает очень большое отношение R/S 2,56. Влияние этих двух экстремальных отношений R/S показано на Рис. 9 ниже

Рисунок 9

В рис. 9, красные линии представляют ускорение поршня (в % от пикового значения) для двигателя 1 (1.543 R/S): Первичный (большие штрихи), Вторичный (маленькие штрихи) и Итого (сплошные). Синие линии показывают ускорение поршня для двигателя 2 с 2,560 об/с (в % от пикового значения): первичное (большие штрихи), вторичное (маленькие штрихи) и общее (сплошная линия).

Из этого графика совершенно ясно, что двигатель с очень маленькое отношение R/S 1,543 («длинный» 6,75-дюймовый шатун ) имеет значительно более низкое пиковое первичное ускорение (76 против 84%), но более высокое вторичное ускорение (24 против 16%), а очень четкое изменение направления ускорения вокруг НМТ, подтверждающее существенную вторичную составляющую вибрации.

Сравните это с большими синими линиями отношения R / S 2,56 («короткий» 4,01-дюймовый шатун), показывающими значительно более высокий пик. первичное ускорение (84 против 76%), но более низкое вторичное ускорение (16 против 24%), а кривая общего ускорения ближе к симметричный, что подтверждает существенное снижение вторичной составляющей вибрации.

Рисунок 9 также наглядно демонстрирует абсурдность обсуждения длины шатуна как абсолюта.

Рисунок 10 представляет собой диаграмму, на которой перечислены основные эффекты отношения R/S, изменяющиеся от 1.от 40 до 2,55. Я выбрал R / S = 2,0 в качестве эталона. точка для этих сравнений Vmax % , PPA max-положительный % и PPA max-отрицательный % , потому что это соотношение является самым низким в максимальное отрицательное ускорение которого происходит в НМТ. Обратите внимание, что при отношении R/S выше 2,00 кривая ускорения становится более симметричной, но максимальная скорость практически не меняется.

Рисунок 10
Влияние отношения R/S

ПРИМЕЧАНИЕ: Все расчеты и пояснения на этой и следующей страницах предполагают нулевое смещение поршневого пальца.Ненулевое смещение будет немного изменить расчеты, НЕМНОГО являясь оперативным словом.

Объяснение вибрационных эффектов, которые производят эти первичные и вторичные силы

Как работает поршневой наполнитель?

Поршневые разливочные машины обеспечивают точное объемное наполнение благодаря способу заполнения. Поршневые наполнители также позволяют упаковщику гибко обрабатывать как толстые, так и тонкие продукты. Даже продукты с твердыми частицами или кусочками, такие как томатная паста, салатная заправка и некоторые виды мыла, могут быть заполнены с помощью этой машины для розлива жидкостей.Поршневые наполнители могут быть изготовлены как автоматические разливочные машины или могут быть сконструированы для работы в полуавтоматическом режиме, что делает разливочные машины полезными для предприятий практически любого уровня производства.

Принцип поршневого наполнителя

Применение:
Этот тип поршневого наполнителя лучше всего подходит для вязких пастообразных, полупастообразных или комкообразных продуктов с крупными частицами. Эти поршневые наполнители изготовлены в соответствии со стандартами качества пищевых продуктов, а также могут использоваться для различных химических применений.

Примеры:
Густые соусы, сальса, заправки для салатов, косметические кремы, шампуни, гели и кондиционеры, пастообразные очистители и воски, клеи, тяжелые масла и смазки.

Преимущества:
Эта недорогая традиционная технология понятна большинству пользователей. Быстрые скорости наполнения достижимы с довольно толстыми продуктами. Предупреждение: эта технология практически устарела с появлением наполнителей с принудительным вытеснением с сервоприводом.

Как внутренний диаметр цилиндра поршневого наполнителя, так и длина хода поршня будут определять объем каждой заливки, выполненной машиной. Конечно, чем больше цилиндр, тем больше продукта может быть размещено при каждом ходе поршня. Объем заполнения разливочной машины увеличивается или уменьшается путем простой регулировки длины хода поршня. Обычно это достигается простым поворотом маховика, чтобы сократить или удлинить ход цилиндра. По мере того, как поршень втягивается, он втягивает продукт из бака подачи в поршневой наполнительный цилиндр. После полного втягивания (или втягивания до заданного значения) поршень возвращается в цилиндр, нагнетая продукт в линию подачи, ведущую к головкам наполнения.Поскольку объем, втягиваемый в цилиндр, одинаков при каждом цикле заполнения, объем продукта, поступающего в контейнеры, также постоянно остается одним и тем же. Бесконтактные переключатели можно использовать на любом конце поршня, чтобы гарантировать, что разливочная машина втягивается и выдвигается в нужных точках.

Поршневые машины для наполнения с поворотным клапаном могут выполнять все «тяжелые» работы, такие как наполнение паст и продуктов с твердыми частицами, таких как творог, картофельные салаты, арахисовое масло, сальса и многие другие продукты с кусочками.

Концепция на самом деле довольно проста в том смысле, что заполнение бункера питает поворотный клапан, который соединяется между бункером и цилиндром во время хода вытягивания, а затем поворачивается на 90 градусов между цилиндром и выпускной трубой во время хода дозирования, как показано на рисунке. анимация справа. Поскольку поворотный клапан может быть выдолблен, крупные частицы размером до полдюйма (иногда больше) могут проходить без повреждений.

Поршневые системы розлива с поворотным клапаном доступны в виде настольных, автоматических встроенных и ротационных высокоскоростных систем и могут быть рассчитаны на ваш диапазон потребностей в розливе с соотношением до 10: 1 и сохраняют свою удивительную точность +/- полпроцента.

Поршневые системы наполнения

Поршневые системы наполнения подходят для жидкостей различной вязкости до густых. Они также могут перерабатывать полутвердые вещества и жидкости с твердыми частицами. Они перекачивают продукт в контейнеры в очень точных количествах, доставляя их из резервуара для наливных грузов, который также может быть оснащен буферным резервуаром с использованием поплавка с датчиком уровня, коллектора с прямой вытяжкой или методами рециркуляции. NPACK предлагает различные модели поршневых наполнителей, подходящие для крупных промышленных нужд, стартапов, которым нужны более экономичные модели, и настольных полуавтоматических предприятий.Мы также можем настроить ваше оборудование, чтобы сделать наполнение еще более эффективным, например, добавить подогреваемый бункер к настольному поршневому наполнителю, чтобы подогреть более густые жидкости, облегчив их протекание.

Автоматические поршневые разливочные машины изготовлены с рамой из нержавеющей стали, которая включает в себя выравнивающие ножки из нержавеющей стали, а также ролики для облегчения подкатывания разливочной машины практически к любой существующей конвейерной системе. Автоматические поршневые наполнители используют ПЛК с простым в использовании интерфейсом оператора с сенсорным экраном.ПЛК позволяет вызывать рецепты, чтобы помочь в быстрой настройке и замене различных контейнеров. Автоматические поршневые наполнители также будут включать в себя силовую регулировку высоты и системы обзора контейнеров для последовательного и надежного наполнения продуктом.

4 вопроса, которые следует задать перед покупкой разливочной машины

Покупка подходящей поршневой разливочной машины может стать проблемой, если вы не уверены в том, что делаете. Доступно множество вариантов, и поэтому довольно сложно выбрать тот, который будет лучше всего служить вашему бизнесу.Вот четыре вопроса, которые вы должны задать перед покупкой поршневых разливочных машин:

1. Какие предметы вы собираетесь разливать?

Некоторые наполнители предназначены для заполнения определенных контейнеров, в зависимости от того, что эти контейнеры будут вмещать. Например, некоторые наполнители предназначены для контейнеров, в которых хранятся сухие вещи, такие как таблетки и некоторые порошки, в то время как другие лучше всего подходят для контейнеров, которые будут содержать жидкости. При этом убедитесь, что ваш продукт или товар сможет эффективно взаимодействовать с разливочной машиной.

2. Используете ли вы газированные продукты?

Для газированных продуктов, таких как газированные напитки, требуется специальный тип разливочной машины, а также особый метод розлива. Если вы идете по этому пути, убедитесь, что вы нашли машину, которая будет соответствовать размеру бутылки и делать все, что нужно продукту.

3. Какой формы контейнер?

Это еще один важный совет, который большинство людей склонны упускать из виду. Подумайте о размере фактических контейнеров, которые машина собирается заполнить.Это важно, потому что некоторые машины работают определенным образом в зависимости от размера продукта. Например, разливочные машины, которые работают с бутылками, как правило, захватывают их сверху, в то время как другие контейнеры различной формы захватываются сбоку.

4. Какова производительность?

Эффективность вашей картотеки зависит от того, какую нагрузку она будет выполнять. Размышляя над этим вопросом, важно подумать о том, на что похоже производство сейчас и каким, по вашему мнению, оно будет в будущем, когда ваш бизнес вырастет.В зависимости от вашей ставки может потребоваться или не потребоваться модернизация вашего оборудования.

Если вам нужна дополнительная информация о поршневых разливочных машинах и другом разливочном оборудовании, свяжитесь с нами.

Вот почему у нас нет двигателей с оппозитными поршнями — по крайней мере, пока

• Двигатель с оппозитным расположением поршней существует уже более 100 лет и i более эффективен практически во всех отношениях.
• Двигатель не имеет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать.
  
• Испытательный двигатель Achates Power этим летом будет установлен на Peterbilt 579. Другая версия — двигатель мощностью 1000 л.с. для боевой машины — будет серийно производиться компанией Cummins в 2024 г. .

---

Почему почти каждый автомобиль в мире оснащен четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, работающим по циклу Отто? Наверняка после более чем 100 лет существования автомобиля кто-то должен был придумать что-то лучшее?


Что ж, так оно и было, и почти с самого начала. Нет, я не говорю о Ванкеле, хотя вы должны отдать должное Mazda за то, что она придерживалась этого так долго. И нет, я не говорю о радиальном, газотурбинном или паровом. Я говорю о двигателе с оппозитными поршнями.

Двигатели с оппозитными поршнями существуют с конца 19 века, так что идея не нова. В то время их помещали в тяжелые транспортные средства, такие как поезда, танки, корабли и подводные лодки. Их преимуществом на раннем этапе была дальность. Самолет в 1930-х годах пролетел 6000 миль с двигателем с оппозитным расположением поршней без дозаправки.Подводные лодки тоже оценили дальность полета. Как и поезда. Вы могли бы пойти дальше с топливом, которое вы могли бы нести, используя двигатель OP.


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

Вот как работает двигатель с оппозитными поршнями: Два поршня делят общий цилиндр, каждый со своим коленчатым валом и шатуном. Поршни движутся навстречу друг другу и (почти) встречаются в верхней мертвой точке.По мере того, как поршни приближаются друг к другу (или, возможно, чуть раньше) в верхней части каждого такта, в цилиндр впрыскивается дизельное топливо, и происходит сгорание. Поскольку двигатель, о котором мы здесь говорим, является дизельным, свеча зажигания не требуется. Затем, бах, происходит сгорание, которое раздвигает поршни. Потенциальная энергия была преобразована в работу.

Два коленчатых вала, по одному на каждом конце двигателя, соединены набором шестерен, от которых мощность передается на колеса (или на пропеллер, или на то, что вы приводите в действие).


Функцию клапанов выполняют отверстия в стенках цилиндров вниз в нижней части такта (или вверх, так как в каждом цилиндре два поршня). Один набор отверстий выпускает выхлопные газы, а другой набор отверстий на другом конце цилиндра впускает всасываемый воздух. Выпускные отверстия больше и дольше остаются открытыми, чтобы выпустить сгоревшую воздушно-топливную смесь. Это цикл Аткинсона. Каждый поршень срабатывает при каждом такте, что делает его двухтактным.


Двигатель не имеет традиционных клапанов, кулачков или распределительных валов, а также головки, поэтому его проще и дешевле производить, собирать и эксплуатировать. Теплота сгорания уходит не на головку блока цилиндров, а на противоположный поршень, который, опять же, более эффективен.

Я узнал обо всем этом во время вебинара, организованного Calstart, консорциумом из 280 компаний, стремящихся сделать воздух чище за счет более эффективного транспорта. Вебинар был посвящен грузовым автомобилям средней и большой грузоподъемности, и компания Calstart призывала компании рассмотреть возможность использования двигателя с оппозитным расположением поршней для своих грузовиков.

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

Компания, разрабатывающая двигатель, называется Achates Power в Сан-Диего. Он был основан физиком-теоретиком доктором Джеймсом Лемке (1929-2019). За долгую и плодотворную карьеру Лемке разработал множество вещей, в том числе магнитные записывающие головки для магнитофонов телевещания. Если вы когда-нибудь смотрели телевизор в период между прямыми эфирами и цифровым веком, вы можете быть благодарны Лемке.Имеет более 114 патентов. Раньше он любил летать на своем двухмоторном Beech Baron в Баху на выходные. В один из таких выходных он принес книгу по теории двигателя внутреннего сгорания с оппозитными поршнями.

«Знаете, легкое чтение», — пошутил он в видеоролике компании.

Он узнал, что, хотя такие двигатели использовались годами, они так и не были развиты до их современного потенциала.

«Когда я обнаружил этот двигатель, было ясно, что с помощью современных методов, таких как вычислительная гидродинамика, можно улучшить характеристики двигателя намного больше, чем это было возможно, когда он был впервые разработан.

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

Поэтому он основал компанию именно для этого. Компания Achates Power была основана в 2004 году и начала разработку двигателя с оппозитным расположением поршней. Achates Power не является производственной компанией; это останется за производителями двигателей, такими как Cummins, Caterpillar и Navistar.

«Achates Power сотрудничает с ведущими производителями двигателей, лицензируя проекты, инструменты разработки и тестирования, программное обеспечение и патенты, которые позволяют использовать двигатели для целого ряда приложений, снижающих выбросы CO2 и критические выбросы и обеспечивающих надежное соответствие экономически эффективным образом», — говорится в сообщении. шаблон на веб-сайте Achates.

Текущие проекты включают двигатели с оппозитными поршнями для легковых автомобилей, грузовиков средней и большой грузоподъемности, военного применения, внедорожников и производства электроэнергии. Двигатель Achates Power с оппозитными поршнями, который я видел на вебинаре Calstart, представлял собой сверхмощный дизель для использования в 18-колесных транспортных средствах. 10,6-литровый трехцилиндровый (с шестью поршнями) развивает мощность 400 л.с. при 1700 об/мин и крутящий момент 1674 фунт-фут при 950 об/мин. Он призван заменить 13-литровый четырехтактный обычный дизельный двигатель с рядной шестеркой. Существует тестовый двигатель Achates Power, который с июля прошлого года работает на Peterbilt 579.Walmart будет использовать его этим летом. Силовая установка Peterbilt от Achates Power оснащена нагнетателем и турбокомпрессором для еще большей эффективности.

Демонстрационный образец двигателя большегрузного автомобиля показывает, что в период с 1990 г. по настоящее время выбросы NOx сократились на 98 %, а количество твердых частиц — на 99 %. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам готовит к 2027 году принятие постановления, которое снизит выбросы NOx еще на 90 %, а количество твердых частиц — еще на 50 % (что позволит сократить выбросы NOx на 99,8 % в период с 1990 по 2027 год). Результаты, представленные на вебинаре на этой неделе, показывают, что Achates может снизить выбросы NOx на 96 % по сравнению с сегодняшними стандартами (на 65 % ниже стандарта CA 2027 года) и CO2 на 7 % ниже сегодняшнего стандарта EPA.

«Важно, что все это делается с помощью обычных систем доочистки полов и, вероятно, будет наиболее экономичным и надежным способом соответствовать новым стандартам», — сказал исполнительный вице-президент Achates Power по развитию бизнеса Ларри Фромм.

«С помощью вычислительной гидродинамики мы обнаружили, что, когда два поршня приближаются друг к другу, формируя контур каждого поршня так, чтобы он дополнял друг друга, мы можем создать псевдообъем сгорания, который будет очень эффективно смешивать воздух и топливо, и это было частично решения по повышению эффективности использования топлива», — сказал Лемке.«Многие двигатели имеют золотую середину, где они достигают максимальной эффективности. Если этого не делать, эффективность падает очень быстро. У нас очень плоский участок с примерно одинаковой эффективностью везде. Любое применение дизельного топлива в настоящее время выиграет от этой двухтактной конфигурации за счет большей эффективности и более чистой производительности».

Лемке привел один пример.

«Нам известна одна торговая точка с 7200 грузовиками. В прошлом году их счет за топливо только для этих грузовиков составил 350 миллионов долларов.Мы можем сэкономить им от 70 до 100 миллионов долларов в год, просто перейдя на этот двигатель».

Вот 10,6-литровый трехцилиндровый дизельный двигатель Achates Power в Peterbilt 579.

Ахатская сила

Так почему же все не переходят на этот движок?

«Это было похмелье двухтактных страшилок, которое предупредило рефлекторную реакцию многих людей», — сказал Лемке. «Двухтактный? Нет, вы не можете сделать его чистым, вы не можете сделать его эффективным.”

Фромм добавляет немного перспективы.

«Вплоть до недавнего времени (благодаря нашей работе, как то, что вы видели вчера) почти все считали, что двухтактные двигатели не могут соответствовать современным стандартам выбросов на дорогах», — сказал Фромм. «Это потому, что двухтактный цикл очень сложен — газообмен и сгорание происходят в одном непрерывном событии. Вы должны оптимизировать систему в целом. До появления суперкомпьютеров и изощренной химически реактивной вычислительной гидродинамики оптимизация проводилась интуитивно, методом проб и ошибок.В результате все двухтактные двигатели были сняты с регулируемых рынков».

Так что, возможно, мир должен узнать о современных двухтактных двигателях с оппозитными поршнями. И вот здесь вступает в действие вебинар Calstart и его продвижение Achates Power.

«Мы собираем группу организаций, чтобы продвигать сверхмощный двигатель с оппозитными поршнями по пути коммерциализации, с целью сделать двигатели доступными в 2027», — сказал Фромм. «Отмечу, что еще одна версия этого двигателя — двигатель для боевой машины мощностью 1000 л.С. Армия».

Является ли двигатель с оппозитным расположением поршней следующим большим прорывом? Или это просто еще один из миллиона двигателей, придуманных другими парнями 100 лет назад, который так и не пошел в никуда? Взгляните на ссылку Douglas-Self здесь. На нем показаны 115 двигателей, от Bakewell Wingfoot до Jasper Explosive Motor, которые кто-то когда-то думал, что они станут следующим большим достижением.

Я сам эгоистично подтолкнул бы Porsche заменить свою нынешнюю оппозитную шестерку двигателем с оппозитным расположением поршней в конфигурации с шестипоршневой оппозитной тройкой.Или, может быть, Subaru следует использовать его для создания FrankenSoob. Я доступен для планирования продукта и инженерного консультирования в любое время.

Как вы думаете, есть ли у двигателя с оппозитным расположением поршней какие-либо шансы на более широкое распространение? А какие нетрадиционные конструкции двигателей вам больше всего нравятся? Дайте нам знать в комментариях ниже.

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

Основные причины повреждения поршня

Что такое дизельный поршень и как он работает?

Дизельный поршень представляет собой металлический цилиндр, который перемещается вверх и вниз внутри цилиндра двигателя во время цикла сгорания и соединен с коленчатым валом двигателя шатуном. Когда поршень идет вниз, он всасывает в цилиндр воздух, который впоследствии сжимается, когда поршень поднимается вверх. Этот процесс повышает температуру воздуха, а затем топливо подается в цилиндр.Воздействие на топливо сжатого газа при высокой температуре и связанного с ним воспламенения создает мощность, выдаваемую двигателем. Другая важная обязанность поршня — создавать зону низкого давления внутри цилиндра, противостоящую большему давлению воздуха снаружи цилиндра. В дизельном двигателе поршень служит нижней частью камеры сгорания, собирая тепло, выделяемое при сгорании, и направляя его в сторону от температуры металла, чтобы поддерживать ее в безопасных пределах.

Мы составили список наиболее распространенных и конкретных причин повреждения поршня, чтобы вы могли обнаружить проблему до того, как она повлияет на двигатель.

 

Распространенные типы повреждений поршня

1. Обгоревший поршень

Использование грязных топливных форсунок является наиболее частой причиной прогорания поршня. После снятия верхней части двигателя сразу виден обгоревший поршень. Должны быть очевидны видимые признаки плавления, а также прогоревшее отверстие в поршне. Перегрев или неисправная форсунка впрыска масла также могут привести к сгоранию поршня.

2. Треснувший поршень

Продолжительное использование некачественного бензина может привести к растрескиванию поршней.Трещина поршня также может быть результатом неисправности системы рециркуляции отработавших газов. Чип-тюнинг, отсутствие охлаждения поршня и неисправная форсунка — другие возможные причины треснувшего поршня.

 

Конкретные причины повреждения поршня

1. Изношенные поршневые кольца дизельного двигателя

Белый дым, выходящий из выхлопной трубы, ограниченная мощность разгона, общая потеря мощности и значительное снижение уровня моторного масла — все это признаки износа поршневых колец дизельного двигателя.Поскольку уплотнение между поршнем и цилиндром больше не является герметичным, масло будет просачиваться в картер и камеру сгорания, и на вашем двигателе могут появиться эти признаки повреждения поршневых колец. Поскольку дизельные кольца вращаются вокруг поршня и функционируют как буфер между камерой сгорания и картером, окружая коленчатый вал, изношенные дизельные поршневые кольца являются типичным источником повреждения поршня.

Дизельные кольца

отвечают за отвод тепла от стенки цилиндра и контроль температуры масла.К сожалению, поршневые кольца изнашиваются, и с этим мало что можно поделать. Однако, если вы будете регулярно менять их до того, как они изнашиваются, вы можете предотвратить повреждение двигателя.

2. Повреждение юбки поршня

Щебень, попадающий в систему фильтрации воздуха, является основным источником повреждения юбки поршня. Это может привести к раскачиванию поршня внутри цилиндра, изнашиванию юбки, ее утончению и ослаблению и, наконец, разрушению поршня.

3. Защелка поршня

Если ваш автомобиль начинает издавать дребезжащий или стучащий звук, который сохраняется после прогрева, это может указывать на значительный зазор между поршнем и стенкой цилиндра.

 

Как предотвратить повреждение и отказ дизельного поршня?

Неисправность двигателя часто возникает из-за повреждения или износа поршня. Это приводит к потере компрессии, увеличению выбросов, утечке газа из камеры сгорания и потере смазки. При повреждении поршневых колец масло может попасть в камеру сгорания. Из-за больших трудозатрат, необходимых для гарантии ремонта деталей поршня двигателя, повреждение поршня может быть весьма дорогостоящим. Эта стоимость, как правило, значительна, поскольку любая неисправность должна быть устранена путем разборки всего двигателя.Убедитесь, что вы используете правильное моторное масло и меняете масло и фильтр с периодичностью, рекомендованной производителем, чтобы избежать повреждения и поломки поршня, будь то дизельные поршневые кольца или другие компоненты поршня двигателя. Вы также должны проверить состояние охлаждающей жидкости двигателя, что можно сделать, открыв крышку радиатора или посмотрев на воду в бачке охлаждающей жидкости.

Сколько стоит замена поршней?

Поршни дорого приобретать. Замена их намного дороже.Поскольку процедура требует разборки двигателя, установка новых поршней занимает у механика много часов (примерно от шести до восьми). Цена поршня зависит от марки и модели вашего автомобиля, а также от выбранного вами типа поршня. У Carcility есть идеальные пакеты, адаптированные к вашим потребностям, чтобы вы могли сэкономить время, деньги и усилия. Запишитесь на прием к автосервису через наш веб-сайт или загрузите приложение Carciltity.

Как работает поршневой компрессор? — Воздушные компрессоры — Очистка воздуха

Концепция сжатого воздуха существует с тех пор, как люди научились дуть на огонь, чтобы поддерживать его.Но давайте перейдем к первому механическому компрессору, который на самом деле не был компрессором, который мы знаем сегодня. Когда-то это были сильфоны с ручным управлением, самое первое упоминание о настоящем поршневом компрессоре относится к концу 18 века. Благодаря современным технологиям поршневые компрессоры были значительно улучшены, и даже на сегодняшний день они являются одной из самых популярных доступных технологий сжатия воздуха.

Как они работают?

Выше вы можете посмотреть на поперечное сечение базового поршневого компрессора и его частей.Однако вы можете спросить себя, как эти части на самом деле работают вместе при создании сжатого воздуха. Все начинается с этапа приема. Во время фазы всасывания поршень опускается, всасывая воздух через фильтр. Затем воздух проходит через впускные клапаны в цилиндр. В этот момент выпускные клапаны закрыты. Когда поршень снова поднимается, воздух в цилиндре сжимается. Одновременно впускные клапаны закрываются, а выпускные клапаны снова открываются, позволяя воздуху выйти.Это называется фазой выхода.

Все ли поршневые насосы одинаковы?

Теоретически все поршневые компрессоры работают по одному принципу. Однако есть существенные различия в том, как компрессор использует этот принцип. Основным из них является количество стадий, в которых происходит сжатие.Существуют одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые компрессоры. Разделение сжатия на разные ступени снижает работу компрессора и конечную температуру воздуха (при этом процесс приближается к изотермическому). Чтобы получить все преимущества многоступенчатого сжатия, воздух необходимо охлаждать между различными ступенями.

No related posts.