Что является тактом двигателя - Авто журнал kupim-avto57.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что является тактом двигателя

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части . Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ) .

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании.

Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

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

Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации)
Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье как устроен двигатель внутреннего сгорания.

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200 о С.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте ‘впуск’ в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта ‘сжатие’ воздух нагревается до 600 о С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900 о С.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700 о С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Более подробно про работу дизеля в статье Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы.

Читать еще:  Альфа ромео 156 характеристики двигателя

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3
Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Двухтактный двигатель

Мы подробно рассмотрели работу 4-х тактного двигателя, теперь пришло время перейти к устройству и принципу действия двухтактного двигателя, который в отличии от своего «коллеги» имеет всего лишь два такта:

  • первый: всасывание топливной смеси в кривошипную камеру сгорания и сжатие смеси, находящейся в цилиндре, рабочий ход;
  • второй: зажигание смеси в камере сгорания, очищение камеры от продуктов сгорания и отработавших газов, а также продувка ее свежей топливной смесью.

Пожалуй главным отличием двухтактного двигателя от своего собрата можно считать отсутствие клапанов и механизма их привода. В качестве клапанов здесь служит именно сам поршень, которые открывает и закрывает окна на зеркале цилиндра. Также в этой модели двигателя кривошипная камера используется для газообмена.

На рисунке показаны:

  1. Автоматический пластинчатый впускной клапан.
  2. Впускной канал.
  3. Кривошипная камера (картер).
  4. Продувочные (или перепускные) каналы (окна).
  5. Выпускной канал (окно).
  6. Свеча зажигания.
  7. Ну и, пожалуй, вторым существенным отличием двухтактного двигателя является то, что он не требует дополнительной смазки деталей двигателя, ведь масло попадается внутрь вместе с топливной смесью.

Способов подачи масла в двухтактный двигатель несколько:

  • из отдельного бачка – раздельная смазка;
  • непосредственно из топливной смеси, если заранее смешать ее в определенной пропорции.

Способ подачи масла в четырехтактном двигателе:

Масло находится непосредственно в картере и его циркуляция происходит раздельно с топливной смесью.

Преимущества двухтактного двигателя:

  • меньшее количество движущихся частей;
  • простота устройства;
  • дешевизна;
  • рабочий ход происходит при каждом обороте коленчатого вала.

Недостатки двухтактного двигателя:

  • менее экономные;
  • более шумные;
  • выделяют больше загрязняющих веществ;
  • меньший ресурс работы двигателя, т.к. смазка деталей происходит топливной смесью.

Стоит отметить, что в последние годы производители стали отдавать предпочтение именно 4-х тактным моделям двигателей, т.к. они отвечают абсолютно всем современным стандартам, предъявляемым в двигателям внутреннего сгорания.

Но также стоит заметить, что благодаря некоторым техническим усовершенствованиям, таким как система организации двухтактного рабочего процесса DiTech, созданная компанией Aprilia совместно с Orbital интерес к двухтактным двигателям не угасает полностью.

Эта система отличается тем, что продувка происходит чистым воздухом, а топливная смесь поступает под большим давлением через форсунку в головке цилиндра, после того, как происходит закрытие выпускных окон. Чтобы бензин лучше распылялся он подается в струю воздуха, которые нагнетается маленьким компрессором.

В данном двигателе смазка деталей проводится маслом, которое подается «электронным» насосом в продувочный воздух.

В результате таких усовершенствований двигатель становится значительно более сложным, но повышается его экономичность (лучше, чем у четырехтактников), и токсичность соответствует всем существующим стандартам.

Что касается компоновки современных двигателей для скутеров, то они вполне стандартны – один горизонтальный и один наклонный цилиндры. Хотя встречаются двухцилиндровые рядные, либо V-образные конструкции у крупнокубовых двигателей.

У многих современных двигателей имеется системы впрыска, 4-х клапанные головки цилиндров с 2-мя распредвалами, на которые устанавливают каталитические нейтрализаторы.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем над поршневой полости уменьшается. Рабочая смесь сжимается. Сжатие сопровождается повышением давления и температуры. Степень сжатия регламентируется детонационной стойкостью топлива. В конце такта давление составляет 1,2—1,7 МПа, а температура — 600—700 К.

В начале такта при сгорании рабочей смеси, которая ооспл а меняется от искровою разряда свечи зажигания, выделяется значительное количество теплоты, резко увеличивается температура и давление. Вследствие давления газон поршень перемешается от ВМТ к НМТ. Газы расширяются и совершают полезную работу. В начале расширения давление газов составляет 4—6 МПа, температура — 2500—2800 К. В конце расширения давление н цилиндре составляет 0,3—0.5 МПа, температура — 1100-1800 К.

Главным минусом 4-тактных моторов является транспортировка – их требуется перевозить только в вертикальном положении, что приводит к определенным неудобствами. В некоторых современных моторах удалось справиться с этой проблемой, но все равно, порядка 80% подвесных двигателей 4-тактного типа требуют именно вертикальной перевозки, в то время как для 2-тактников положение при транспортировке абсолютно не важно.

В связи с более сложной конструкцией, цена четырехтактника несколько выше, чем у аналогичных 2-тактных моделей.

Пример: Четырехтактный подвесной мотор Nissan Marine NSF 18 B2 EP2 стоит около 165 000 рублей, в то время как аналогичная 2-тактная модель Nissan Marine NS 18 E2 S обойдется в пределах 115 тысяч.

Исходя из вышеперечисленных факторов, выбор между 2- и 4-тактными подвесными лодочными моторами сугубо индивидуален и должен рассматриваться через призму массы нюансов и факторов.

Читать еще:  Шевроле авео горит сигнализатор неисправности системы двигателя

Преимущества

Какие преимущества у 4-х и 2-хтактных двигателей?

Плюсы двухтактных лодочных моторов

  • меньший вес;
  • лучшая динамика;
  • меньшая цена;
  • простота обслуживания и ремонта (как следствие простоты конструкции);
  • большая надёжность (тоже как следствие простоты конструкции);

Плюсы четырехтактных лодочных моторов

  • меньший шум при работе (особенно на низких оборотах);
  • меньший расход топлива.

Сделаем вывод:
Четырёхтактник бывает предпочтителен для постоянных, многочасовых передвижений поводе; для супер-рыболовов, не вылезающих из воды сутками напролет; ну и конечно профессиональным пассажироперевозчикам — кому важен и ресурс, и экономия.
Но что же дадут «четыре такта» обычному водномоторнику, отдыхающему на речке по выходным пару раз за сезон и обладающему среднестатистическим плавсредством, рассчитанным для моторов 30-60 л.с.? Ничего, кроме стильно-престижного мотора на транце.

Таким образом, выбор для небольших сезонных пробегов 4-тактного лодочного мотора, если он значительно дороже 2-тактного такой же мощности, выглядит убыточным и нерациональным. По крайней мере, для тех, кто считает деньги.

Нужны ли права на мототехнику? Виды категорий и отличия

Мотобуксировщик. Как подружиться с мотособакой?

Отличия моделей Авантис ФХ Люкс от модели Авантис Эндуро 250

Что нужно для мотобуксировщика?

Обзор системы быстрого съема лебедки для снегохода (от специалистов X-MOTORS)

Замена вариаторов снегоходов STELS на CVTech

Обоснование стоимости сборки

Почему стоит выбрать Stels?

Модернизация STELS GUEPARD

Двигатель китайского скутера

Обзор и маркировка

Сертификат дилера STELS

Телефон : 8 (922) 250-12-00

Режим работы: Пн-Вс с 10-00 до 19-00(МСК+2)

  • Техника и аксессуары
  • Садовая техника
  • Лодки, моторы
  • Велосипеды, самокаты
  • Мотоэкипировка
  • Шины и диски
  • Запчасти
  • Масла, смазки
  • Ремонт
  • Доставка и оплата
  • Действующие акции
  • Отзывы об X-MOTORS
  • Письмо директору
  • Магазины
  • ВидеоОбзоры X-MOTORS
  • Карьера в «X-MOTORS»

© Copyright 2013-2021.
Все права защищены
Копирование материалов запрещено.
Политика конфиденциальности
Мобильная версия сайта

Внешний вид товара, его комплектация и характеристики могут изменяться производителем без предварительных
уведомлений. Описание носит справочно-ознакомительный характер и не может служить основанием для претензий.
Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров,
носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями
Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

  • Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает
  • Рабочий цикл четырехтактного двигателя
  • Двухтактный двигатель – особенности работы
  • Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

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

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

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

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

Такт впуска

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

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

Такт сжатия

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

Такт расширения, или рабочий ход

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

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

Такт выпуска

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

Читать еще:  Чем делают промывку двигателя

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Двухтактный двигатель – особенности работы

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

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

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

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

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

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

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

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

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

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector