Чем отличается принцип работы 2 и 4 тактного двигателя, рассказываем простым языком | Техника времен СССР

Никто не будет спорить, что самым важным и ценным узлом любой техники является двигатель. Он приводит в движение механизмы и способствует работе других агрегатов системы. Двигатели подразделяются по виду топлива на те, которые работают на бензине и работа которых завязана на дизельном топливе. Отсюда соответственно и название-дизельный или же бензиновый мотор. Также существенное отличие двигателей заключается в тактности их работы, они бывают двух и четырехтактными. Сегодня мы разберем, что это значит и чем эти два типа двигателей отличаются. Самым распространенным из этих двух двигателей считается четырехтактный, он устанавливается практически на всю технику начиная даже с мотоциклов.

Ответ на вопрос кроется в названии, четырехтактный, значит у двигателя 4 такта работы, это впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В первом цикле поршень из верхнего положения идет вниз и занимает место в максимально нижней точке, в этот момент в цилиндр поступает горючее. Во втором этапе поршень начинает подниматься и собой сжимает топливо, которое из-за этого нагревается. В верхней части от свечи исходит искра воспламеняя горючее и образуя газы, которые опускают поршень обратно вниз, в этот момент происходит вращение коленвала т.е. полезная работа. Когда поршень вновь занял нижнее положение, отработанные газы выходят через выпускной клапан, это четвертый такт-выпуск.

В двухтактных моторах все проще, т.к. этапов работы всего два, сжатие и расширение, а два других такта происходят одновременно с ними. Во время сжатия горючей смеси (поршень идет наверх), в кривошипной камере происходит засасывание топлива, которое поступает в поршень, когда тот движется вниз. При движении в нижнюю точку опять же происходит вращение вала, при повторениях хода поршня коленвал крутится постоянно, за счет чего в дальнейшем происходит движение. Вот так простыми словами можно объяснить отличие и принцип работы двух и четырехтактного двигателя.

Если у Вас есть, что добавить к вышесказанному, можете сделать это в комментариях под статьей.

Читайте также:

За счёт чего мотоцикл ИЖ Планета Спорт обгонял Чезет на трассе

Почему в СССР двигатель ВАЗ 2103 считали лучше остальных

Самый знаменитый Советский мотороллер с многоступенчатой трансмиссией, Вятка ВП 150

Почему мотоцикл ИЖ Планета 5 считается самым лучшим за всю историю СССР

Советский грузовик с проходимостью танка или почему ГАЗ 66 называли Шишига

Если статья Вам понравилась подписывайтесь на канал и поставьте лайк.

Заходите на канал Техника времён СССР, там много всего интересного.

Лабораторная работа Рабочий цикл 4-х тактного карбюраторного двигателя

Лабораторная работа № 4

Тема: Рабочий цикл 4-х тактного карбюраторного двигателя.

ПК. 2.1. Определять техническое состояние систем, агрегатов, узлов, приборов автомобилей.

ПК. 2.2. Демонтировать системы, агрегаты, узлы, приборы автомобилей и выполнять комплекс работ по устранению неисправностей.

ПК. 2.3. Собирать, регулировать и испытывать системы, агрегаты, узлы, приборы автомобилей.

Цель: Формирование умений и навыков при выполнении работ по диагностике ДВС.

Вид деятельности: репродуктивный

Форма организации занятия: групповая

Время проведения: 6 часов

Оборудование: двигатель ВАЗ 2101, комплект водительского инструмента, технические жидкости и масла.

Методические указания: используются учебные пособия:

1. Ламака Ф. И, Лабораторно-практические работы по устройству грузовых автомобилей: учебное пособие для н.п. о., М.: издательский центр Академия, 2007, 2008

2. Практикум автомеханика, ГУ РЦ ЭМТО, 2003 (СD)

3.Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей Учебник для начального профессионального образования, М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2007

4. Руководство по эксплуатации и ремонту автомобиля ВАЗ — 2101

Содержание работы

ОБКАТКА ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ РЕМОНТА

Отремонтированный двигатель подвергается стендовым испытаниям (обкатке) без нагрузки по следующему циклу:

750-800 мин-1 2 мин

1000 мин-1 3 мин

1500 мин-1 4 мин

2000 мин-1 5 мин

Установив на стенде и запустив двигатель, проверьте:

— нет ли течи охлаждающей жидкости или топлива между сопрягаемыми деталями и в соединениях трубопроводов;

— давление масла и нет ли подтекания масла через прокладки;

— установку момента зажигания;

— частоту вращения на холостом ходу;

— герметичность соединения карбюратора с впускной трубой.

Если обнаружатся посторонние стуки или неисправности, остановите двигатель, устраните их, а затем продолжите испытания.

При подтекании масла через прокладку между картером и блоком цилиндров, подтяните болты крепления рекомендуемым моментом. Если течь масла не прекращается, проверьте прокладку и при необходимости замените ее.

При подтекании масла через прокладку между крышкой и головкой цилиндров проверьте прокладку и резиновые втулки на шпильках крепления крышки головки цилиндров. При необходимости замените прокладку и втулки, соблюдая рекомендации, изложенные в подразделе “Сборка двигателя”.

После ремонта двигателя необходим определенный период приработки рабочих поверхностей новых деталей. Это в особенности относится к тем двигателям, на которых были заменены поршни, вкладыши шатунных и коренных подшипников, перешлифованы шейки коленчатого вала, а также отхонингованы цилиндры.

Поэтому во время обкатки отремонтированного двигателя не подвергайте его максимальным нагрузкам. Обкатка двигателя должна продолжаться на автомобиле с соблюдением тех скоростей движения, которые рекомендуются для периода обкатки автомобиля.

Защита отчета по лабораторной работе.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (далее по тексту — «Д. в. с.») — это тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую работу.

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

В 1880-х годах изобретатель и конструктор в области воздухоплавания Огнеслав Степанович Костович в России^[en] построил первый бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель, работая над повышением эффективности Д. в. с., предложил двигатель с воспламенением от сжатия. Усовершенствование этого двигателя внутреннего сгорания на заводе Л. Нобеля в Петербурге (ныне «Русский дизель») в 1898 — 1899 годах позволило применить в качестве топлива нефть. В результате этого Д. в. с. стал наиболее экономичным стационарным тепловым двигателем.

3 апреля в 1885 года Готтлиб Даймлер, будучи немецким инженером, конструктором и промышленником получил патент на одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с водяным охлаждением.

В 1901 году в Соединенных Штатах Америки^[en] был разработан первый трактор с двигателем внутреннего сгорания.

Дальнейшее развитие автомобильных Д. в. с. позволило братьям Орвилл и Уилберу Райт построить первый самолёт с Д. в. с., начавший свои полёты в 1903 году. В том же 1903 русские инженеры установили Д. в. с. на судне «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 году по проекту Я. М. Гаккеля в Ленинграде был создан первый удовлетворяющий практическим требованиям поездной тепловоз.

По роду топлива двигатели внутреннего сгорания разделяются на двигатели жидкого топлива и газовые. По способу заполнения цилиндра свежим зарядом — на 4-тактные и 2-тактные. По способу приготовления горючей смеси из топлива и воздуха — на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием. К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные, в которых горючая смесь из жидкого топлива и воздуха образуется в карбюраторе, и газосмесительные, в которых горючая смесь из газа и воздуха образуется в смесителе. В Д. в. с. с внешним смесеобразованием зажигание рабочей смеси в цилиндре производится электрической искрой.

В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизелях) топливо самовоспламеняется при впрыскивании его в сжатый воздух, нагретый до высокой температуры.

Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного Д. в. с. совершается за 4 хода поршня (такта), т.е. за 2 оборота коленчатого вала. При 1-м такте — впуске поршень движется от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Впускной клапан при этом открыт (рис. 1) и горючая смесь из карбюратора поступает в цилиндр. В течение 2-го такта — сжатия, когда поршень движется от н. м. т. кв. м. т., впускной и выпускной клапаны закрыты и смесь сжимается до давления 0,8 — 2 Мн/м ² (8 — 20 кгс/см ²). Температура смеси в конце сжатия составляет 200 — 400°C. В конце сжатия смесь воспламеняется электрической искрой и происходит сгорание топлива. Сгорание имеет место при положении поршня, близком кв. м. т. В конце сгорания давление в цилиндре составляет 3 — 6 Мн/м

2 (30 — 60 кгс/1см ²), а температура 1600 — 2200°C. 3-й такт цикла — расширение называется рабочим ходом; в течение этого такта происходит преобразование тепла, полученного от сгорания топлива, в механическую работу. 4-й такт — выпуск происходит при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. при открытом выпускном клапане. Отработавшие газы вытесняются поршнем.

Рис. 1. Рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя

Рабочий цикл 2- тактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за 2 хода поршня или за 1 оборот коленчатого вала (рис. 2). Процессы сжатия, сгорания и расширения практически аналогичны соответствующим процессам 4-тактного Д. в. с. При прочих равных условиях 2-тактный двигатель должен быть в 2 раза более мощным, чем 4-тактный, т. к. рабочий ход в 2-тактном двигателе происходит в 2 раза чаще, однако на практике мощность 2-тактного карбюраторного Д. в. с. часто не только не превышает мощность 4-тактного с тем же диаметром цилиндра и ходом поршня, но оказывается даже ниже.

Это обусловлено тем, что значительная часть хода (20 — 35%) поршень совершает при открытых окнах, когда давление в цилиндре невелико и двигатель практически не производит работы; продувка цилиндра требует затрат мощности на сжатие воздуха в продувочном насосе; очистка пространства цилиндра от продуктов сгорания газов и наполнение его свежим зарядом значительно хуже, чем в 4-тактном Д. в. с.

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

Рабочий цикл карбюраторного двигателя внутреннего сгорания может быть осуществлен при очень большой частоте вращения вала (3000 — 7000 ^об/_мин). Двигатели гоночных автомобилей и мотоциклов могут развивать 15 000 ^об/_мин и более. Нормальная горючая смесь состоит примерно из 15 частей воздуха (по массе) и 1 части паров бензина. Двигатель может работать на обеднённой смеси (18:1) или обогащенной смеси (12:1). Слишком богатая или слишком бедная смесь вызывает сильное уменьшение скорости сгорания и не может обеспечить нормального протекания процесса сгорания.

Регулирование мощности карбюраторного Д. в. с. осуществляется изменением количества смеси, подаваемой в цилиндр (количественное регулирование). Большая частота вращения и выгодные соотношения топлива и воздуха в смеси обеспечивают получение большой мощности в единице объёма цилиндра карбюраторного двигателя, поэтому эти двигатели имеют сравнительно небольшие габариты и массу [1-4

кг/_квт (0,75-3 кг/л. с.)]. Применение низких степеней сжатия обусловливает умеренные давления в конце сгорания, вследствие чего детали можно делать менее массивными, чем, например, в дизелях. При увеличении диаметра цилиндра карбюраторного Д. в. с. возрастает склонность двигателя к детонации, поэтому карбюраторные двигатели внутреннего сгорания не делают с большими диаметрами цилиндров (как правило, не более 150 мм). Примером карбюраторного Д. в. с. может служить двигатель ГАЗ-21 «Волга». Это 4-цилиндровый 4-тактный двигатель, развивающий мощность 55 квт (75 л. с.) при 4000 ^об/_мин и степени сжатия 6,7. Удельный расход топлива на наиболее экономичном режиме составляет 290 г (квт.ч).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Газовые двигатели внутреннего сгорания работают большей частью па природном газе и газах, получаемых при производстве жидкого топлива. Кроме того, могут быть использованы: газ, генерируемый в результате неполного сгорания твёрдого топлива, металлургические газы, канализационные газы и пр. Применяются как 4-тактные, так и 2-тактныс газовые Д. в. с.

По принципу смесеобразования и воспламенения газовые двигатели разделяются на: Д. в. с. с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием, в которых рабочий процесс аналогичен процессу карбюраторного двигателя; двигатели с внешним смесеобразованием и зажиганием струей жидкого топлива, воспламеняющегося от сжатия; Д. в. с. с внутренним смесеобразованием и искровым зажиганием. Газовые двигатели, использующие природные газы, применяются на стационарных электростанциях, компрессорных газоперекачивающих установках и т. п. Сжиженные бутано-пропановые смеси используются для автомобильного транспорта (см. Газобаллонный автомобиль).

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

Основным преимуществом Д. в. с., так же как и других тепловых двигателей (например, реактивных двигателей), перед двигателями гидравлическими и электрическими является независимость от постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т. п.), в связи с чем установки, оборудованные Д. в. с., могут свободно перемещаться и располагаться в любом месте. Это обусловило широкое применение Д. в. с. на транспортных средствах (автомобилях, сельско-хозяйственных и строительно-дорожных машинах, самоходной военной технике и т. п.).

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания идёт по пути повышения их мощности, надёжности и долговечности, уменьшения массы и габаритов, создания новых конструкций (см., например, Ванкеля двигатель). Можно наметить также такие тенденции в развитии Д. в. с., как постепенное замещение карбюраторных Д. в. с. дизелями на автомобильном транспорте, применение многотопливных двигателей (См. многотопливный двигатель), увеличение частоты вращения и др.

Подробнее о двигателях внутреннего сгорания читайте^[en] в литературе:

• Двигатели внутреннего сгорания, т. 1 — 3, Москва. 1957 — 62;
• Двигатели внутреннего сгорания, М., 1968. (Д. Н. Вырубов, В. П. Алексеев).

Уход за садовой техникой с заботой об экологии и здоровье

Двигатели садовых машин, в отличие от автомобильных или мотоциклетных, большую часть времени работают либо на холостом ходу, либо на максимальных оборотах. Кроме того, моторы газонокосилок, триммеров, мотокультиваторов, бензопил, снегоуборщиков имеют воздушное охлаждение, эффективность которого на порядок ниже охлаждения жидкостного. И подобные нюансы, уверены эксперты портала «АвтоВзгляд», крайне важно учитывать при подборе моторного масла.

Если говорить о садовой технике с 4—тактными моторами, то при выборе антифрикционной технической жидкости важно помнить, что система смазки большинстве газонокосилок, культиваторов, снегоуборщиков не имеет масляного насоса.

Шатун и элементы цилиндро-поршневой группы смазываются при помощи специального «черпачка» на нижней головке, который разбрызгивает масло по внутренним поверхностям ДВС.

Такая конструктивная особенность требует узкого диапазона вязкости масла, а потому автомобильный или чисто мотоциклетный лубрикант для «помощников по дачному хозяйству» не подойдет.

Летнее настроение

Это хорошо знают в компании Liqui Moly. Специально для садового инвентаря с бензиновыми двигателями, ее специалисты разработали довольно большую линейку продуктов. Для 4—тактной техники летнего сезона немцы выпускают моторное масло Rasenmaher Oil SAE 30 с оптимальной вязкостью. Продукт запросто может использоваться как в бензиновых газонокосилках с малой «кубатурой» двигателя, так и в дизельных силовых установках, которыми оснащены садовые минитракторы.

Несмотря на то, что средство сделано на минеральной основе, оно, благодаря высокой степени очистки и современным присадкам, практически не меняет свою вязкость даже при сильном нагреве мотора. При этом хорошо смешивается с различными стандартными маслами. То есть если вы не знаете, какая изначально смазка была залита в движок вашего агрегата, то перейти на Rasenmaher Oil SAE 30 можно без предварительной промывки ДВС. Однако помните, что данный продукт предназначен для эксплуатации исключительно в летнее время.

Пережить зиму

А для «дачных трудяг», чье рабочее время приходит с наступлением холодов, есть другое — чисто зимнее — синтетическое моторное масло Liqui Moly Garten-Wintergerate-Oil 5W-30. Его также смело можно заливать как в бензиновые, так и в дизельные агрегаты с воздушным и водяным охлаждением.

Использование Garten-Wintergerate—Oil 5W-30 позволяет поддерживать работу 4—тактной садовой техники в зимний период на высочайшем уровне. Производитель гарантирует стабильную вязкость продукта на протяжении всего периода эксплуатации и легкий пуск силовой установки даже в крепкие морозы.

Это зимнее масло можно использовать в снегоуборщиках, минитракторах и другой садовой технике. Garten-Wintergerate-Oil 5W-30 может применяться не только в простейших древних движках, но и в современных моторах, оснащенных катализаторами и сажевыми фильтрами.

Двенадцать месяцев

Ну а если у вас на участке имеется техника, которая используется круглогодично (например, бензиновый или дизельный генератор, минитрактор), то специально для нее специалистами Liqui Moly создана всесезонная «минералка» Universal 4—Takt Gartengerate-Oil 10W-30. И хотя содержимое бутылки позиционируется, как масло для газонокосилок (что подразумевает эксплуатацию в теплое время года), его технические характеристики позволяют пользоваться продуктом все 12 месяцев.

Использование специального моторного масла Universal 4—Takt Gartengerate—Oil 10W-30 позволяет обеспечить высокую стабильность работы двигателей садовой 4—тактной техники. Универсально в применении: подходит для дизельных и бензиновых моторов и может применяться на современных «движках», оснащенных катализаторами.

Экологическая безопасность

В бензокосах, триммерах, бензопилах используются, как правило, 2-тактные двигатели, что делает технику более компактной. Однако и более требовательной к моторным маслам, которое необходимо предварительно смешивать с топливом. При сгорании смеси не должно образовываться дыма или золы (то есть масло должно иметь низкую зольность). И наконец, смазка должна быть безопасна для окружающей среды, поскольку может попасть в почву приусадебного хозяйства.

При использовании продуктов Liqui Moly можно быть увереным, что двигатели вашей садовой техники находятся под надежной защитой, а сами масла соответствуют строжайшим экологическим стандартам и попав в землю, полностью разлагаются под действием света, влаги и кислорода на абсолютно безвредные компоненты.

В семейство масел Liqui Moly для 2—тактных двигателей садовой техники входят бездымные моторные масла: минеральное 2—Takt Motorsagen—Oil для тяжело нагруженных бензопил с воздушным охлаждением, а также универсальное полусинтетическое 2—Takt-Motoroil. Кстати, смазки для двухтактных двигателей окрашены в красный цвет для индикации их наличия в топливной смеси.

Безвредный консервант

Еще одно очень полезное для дачников средство — Pflege-Spray fur Garten-Gerate. Это универсальный аэрозоль для очистки садовой техники и инвентаря, смазывания и защиты от коррозии. Средство изготовлено на основе растительных масел и поскольку оно полностью биоразлагаемо за 21 день, то абсолютно безопасно для флоры и фауны.

Спрей препятствует возникновению скрипа и затруднений в работе садового инвентаря, превосходно удаляет ржавчину и препятствует появлению очагов коррозии. Возможно применение в качестве консерванта на период межсезонного хранения техники и садовой утвари.

Источник: портал «АвтоВзгляд»

Отличия 2-х тактного от 4-х тактного двигателя

Это общий вопрос, который многих интересует, особенно когда стоит выбор перед покупкой бензоинструмента с разными типами двигателей. У каждого типа двигателя есть свои преимущества и недостатки, которые мы постараемся изложить в этой статье. Давайте начнем…

Основное отличие двухтактных и четырехтактных двигателей в основном сосредоточена вокруг области применения, для которой используется двигатель. Небольшие двигателя, работающие на высоких оборотах, как правило, двухтактные. Более крупные двигателя, с большим крутящим моментом при более низких оборотах, обычно имеют 4-тактные двигателя.

Принцип работы двигателя.

Совокупность периодически повторяющихся в определенной последовательности процессов, в результате которых происходит преобразование тепловой энергии в механическую называется замкнутым рабочим циклом. А именно двигатель приводится в движение с помощью поршня, который движется вверх и вниз в цилиндре, за счет возгорания смеси из бензина и воздуха. Бензиновые двигатели используют электрическую искру для зажигания горючей смеси, от сгорания которой создается давление, необходимое для движение поршня. Этот процесс происходит в вакууме и изолирован в блоке цилиндра.

Рабочий цикл, включающий в себя подачу бензина и воздуха, воспламенение горючей смеси, выталкивание отработанных газов, и повторяется тысячи раз в минуту. Так для оборота коленчатого вала на 360 ° или одного оборота, поршень должен перемещаться из своей наивысшей точки, верхней мертвой точки (ВМТ), в свою нижнюю точку, в нижнюю мертвую точку (НМТ), а затем обратно в ВМТ. К примеру, при 1000 оборотах в минуту рабочий цикл происходит 1000 раз в минуту.

По этому принципу работают все двигатели внутреннего сгорания, разница между 4-тактным и 2-тактным двигателями заключается в действиях, при которых происходит подача, сжатие топлива, выхлоп газов.

Как работает двухтактный двигатель?

Двухтактный двигатель не использует впускные и выпускные клапаны, для подачи горючей смеси и вывода отработанных газов из камеры сгорания. За полный рабочий цикл, то есть за  один ход коленчатого вала выполняется два такта.

Вместо клапанов двухтактный двигатель имеет впускной и выпускной каналы – отверстия в боковой части цилиндра, которые совпадают с предварительно рассчитанным положением поршня, где поршень  используется для закрытия или открытия этих каналов.

Впускной канал расположен чуть ниже положения ВМТ (верхняя мертвая точка) и когда поршень движется вверх из НМТ, этот канал открыт и производится подача топливной смеси в камеру сгорания. Когда поршень проходит мимо впускного канала, боковая стенка поршня блокирует отверстие, а свеча зажигания зажигает топливо. Сжатие происходит из-за движения поршня к ВМТ, закрывающего впускное отверстие, в сочетании с одновременным сгоранием. Таким образом, такт сжатия и зажигания происходит как одно целое.

Выпускной канал находится на противоположной стороне цилиндра рядом с ВМТ. Когда поршень приближается к самой низкой точке (НМТ), он проходит через выпускной канал открывая его, в результате чего выходят сгоревшие газы.

Рабочий цикл двухтактного двигателя.

Такт 1: впуск и зажигание горючей смеси

Когда поршень движется вверх, топливо и воздух нагнетаются в камеру сгорания и свеча зажигания дает искру. Это происходит как раз перед тем, как поршень достигает ВМТ.

Такт 2: Сжатие и Выхлоп

В положении ВМТ поршень блокирует впускное отверстие, герметизируя камеру сгорания, и в результате воспламенения смеси температура и давление газов резко возрастают. Под этим действием поршень перемещается вниз к НМТ. В самой нижней точке выпускное отверстие больше не закрыто поршнем, и происходит выход отработанных газов.

Как работает четырехтактный двигатель?

Четырехтактный двигатель разделяет каждый этап: процесс сгорания и выпуска на четыре отдельных шага или такта.

Чтобы топливо могло попасть в камеру сгорания, непосредственно перед тем, как поршень достигнет ВМТ, открывается впускной клапан, позволяющий подавать топливно-воздушную смесь из карбюратора или системы впрыска топлива. Когда в камеру сгорания поступает достаточно топлива, клапан закрывается и создается вакуум и герметизация цилиндра. После свеча зажигания дает искру вызывающую воспламенение горючей смеси (взрыв смеси), это заставляет поршень двигаться вниз. Затем открывается выпускной клапан, позволяющий отходящим газам выходить. В это время герметизация нарушается, что вызывает декомпрессию в цилиндре, и импульс коленчатого вала толкает поршень обратно в верхнее положение ВМТ, и весь процесс начинается заново.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя.

такт 1: впуск

Во время первого такта поршень начинает движение от ВМТ и заканчивается в НМТ, в этот момент клапан впрыска находится в открытом положении и поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр, путем создания вакуума.

такт 2: сжатие

Второй такт начинается в НМТ и заканчивается в ВМТ, то есть сразу после поступления горючей смеси в цилиндр, поршень поднимаясь сжимает ее, подготавливая к возгоранию во время рабочего хода. Впускной и выпускной клапана на этом этапе закрыты.

такт 3: воспламенение

В этот момент коленвал завершил полный оборот на 360 градусов и пока поршень находится в ВМТ (конец такта сжатия), сжатый воздух и топливо воспламеняется от свечи зажигания (в бензиновом двигателе) и затем под действием силы взрыва поршень совершает рабочий ход вниз к НМТ и производит механическую работу для поворота коленвала.

такт 4: выпуск

 После возгорания горючей смеси поршень сначала опускается к НМТ и затем поднимается к ВМТ. Двигаясь (поршень) к ВМТ выталкивает из цилиндра продукты сгорания  через открытый выпускной клапан.

Механические Различия | 2-х тактного и 4-х тактного двигателей.

При рассмотрении, различия этих двигателей выходят за рамки основного процесса сгорания. Четырехтактный двигатель имеет клапана находящиеся в головке блока цилиндров, работающие  независимо друг от друга, и требующие особого контроля, чтобы открываться и закрываться точно в нужный момент. Другими словами – газораспределительный механизм, работа которого регулируется механически с помощью цепи или ремня ГРМ, которая приводит в движение распределительный вал, в тех случаях, если в двигателе больше одного цилиндра. Этому способствуют гидравлические подъемники, которые используют давление моторного масла для подъема клапанов.

Ремень ГРМ приводится в движение коленвалом в нижней части двигателя и затем ремень (цепь) приводит в движение распределительный вал (газораспределительный механизм). При вращении вала кулачки прижимаются к коромыслам или толкателям клапанов, чтобы открывать и закрывать клапаны. Распределительные валы работают с помощью клапанных кулис, которые непосредственно соприкасаются с кулачком и клапаном.

Четырехтактный двигатель имеет полностью герметичный цилиндр, клапана открываются только сверху, в камеру сгорания. Таким образом, масло, смазывающее двигатель, не попадает в камеру сгорания. В двухтактном двигателе все иначе, когда поршень проходит через впускное отверстие, камера сгорания открыта, а это означает, что масло свободно попадает в цилиндр и смешивается с топливом. Именно поэтому, в двухтактных двигателях для смазки двигателя используется масло другого типа, которое сгорает вместе с топливом. Смешивание топлива с маслом производят перед заливкой в бак.

Производительность.

Двухтактный двигатель имеет меньше компонентов и поэтому легче и компактнее, это предпочтительней для агрегатов, которые пользователю необходимо держать на весу или удерживать. Ручные инструменты, такие как бензопилы и садовые инструменты, работающие на бензине, являются хорошим примером весового преимущества двухтактных двигателей. Уменьшение веса машины облегчает управление и удержание одновременно.

Также двухтактный двигатель имеет более низкую степень сжатие и вращается более свободно. Это приводит к более быстрой реакции при увеличении подачи топлива и набирают обороты намного быстрее, чем четырехтактные.

При запуске двигателя при помощи ручного стартера более низкое сжатие означает, что для запуска двигателя требует меньших усилий. Для ручного запуска 4-тактных двигателей используют декомпрессионное устройство для открытия клапанов и снижения компрессии, а это означает, что двигатель должен иметь дополнительные механические компоненты, увеличивая вес и добавляя процедуры при техническом обслуживании и ремонте. Если 4-тактный двигатель оборудован электростартером, то декомпрессионное устройство не требуется, так как электродвигатель достаточно мощный, чтобы преодолеть сжатие и запустить двигатель.

Недостатком 2-тактных двигателей является то, что они плохо работают на низких оборотах и имеют оптимальный диапазон мощности только на высоких оборотах – когда двигатель встречает слишком большое сопротивление, обороты могут упасть, что приводит к потере мощности и возникает большая вероятность остановки двигателя.

4-тактный двигатель более устойчив при усилении сопротивления (нагрузки), пример: при увеличении нагрузки на двигатель генератора число оборотов в минуту падает и быстро восстанавливается, для поддержания постоянного количества числа оборотов, необходимых для выработки стабильного электрического тока.

Из-за этих ограничений двухтактные двигатели не используют в больших мотоциклах и других транспортных средствах, так как вес машин слишком велик для стабильной работы двигателя. Они также не всегда подходят для генераторов, поскольку генератор предполагает большие перепады нагрузки на двигатель.

В то время как 4-тактный двигатель стабилен при работе на низких оборотах, он не может ускоряться так же быстро, как 2-тактный двигатель.Время задержки является распространенным явлением, когда 4-тактный двигатель должен ускориться, так как механическая работа, связанная с работой клапанов требует времени – это и приводит к основной причине задержке ускорения.

Поскольку 4-тактным двигателям требуется больше времени для ускорения, 2-тактные двигатели являются предпочтительными для высокопроизводительных мотоциклов и моторных лодок. Хотя это можно применять только в том случае, если мотоцикл или лодка не слишком тяжелые. Облегченное транспортное средство, приводимое в действие двухтактным двигателем, имеет лучшее ускорение, если обороты остаются достаточно высокими, чтобы поддерживать оптимальную работу двигателя в диапазоне высоких оборотов.

Техническое обслуживание и ремонт

Двухтактный двигатель требует частого технического обслуживания, это вызвано тем, что моторное масло смешивается с топливом, а масло в свою очередь при сгорании с топливом оставляет черный след (диоксид и оксид углерода) на свече зажигания и требует периодичной очистки свечи. Также остатки масла накапливаются в карбюраторе, и требует своевременного обслуживания.

Топливная смесь для работы 2-тактного двигателя требует особого внимания: если в топливной смеси слишком много масла, сгорание будет не полным. Это снижает производительность двигателя и потребует более частой очистки свечи зажигания и карбюратора; если в топливной смеси слишком мало масла, это может привести к недостаточной смазке блока цилиндра, перегреву и сокращению срока службы двигателя.

Двухтактный двигатель нуждается в частом техническом обслуживании, но эти процедуры просты в исполнении и недороги. Текущее техническое обслуживание 4-тактного двигателя проводиться через определенное количество моточасов или километров. По сравнению с двухтактным двигателем, он не такой частый по времени, но более сложный и дороже. Поскольку современные 4-тактные двигатели используют гидравлические подъемники для управления клапанами, особое внимание следует уделять уровню и типу используемого масла. Так как давление масла и его вязкость напрямую влияют на работу гидравлических подъемников клапанов.

Если уровень масла слишком низкий или неисправен масляный насос, давление масла будет ниже, чем должно быть. Низкое давление масла приводит к неисправности клапанов и может легко привести к поломке двигателя или серьезному повреждению. Если давление масла слишком высокое из-за переполнения масляного картера, двигатель также будет поврежден. Ремонт клапанов двигателя – сложная и дорогостоящая процедура, поэтому крайне важно, чтобы 4-тактный двигатель всегда работал при правильном давлении масла, используя правильный тип масла.

При сравнении технического обслуживания и ремонту двухтактные двигатели проще и обойдутся дешевле. Из-за своей простоты двухтактный двигатель намного легче разобрать и собрать, это занимает меньше времени и требует меньше навыков для ремонта. Отсутствие клапанов или масляного насоса, означает – меньше проблем. В четырехтактным двигателе при длительном использовании клапана будут нуждаться во внимании. С течением времени изнашиваются уплотнения и прокладки штока клапана, а также сами клапана и отверстия клапанов в головке двигателя. Снятие и ремонт клапанов – это сложная операция и требует вмешательство специалиста.

Уровень шума

Когда дело доходит до уровня шума, 4-тактные двигатели, как правило, на холостом ходу работают тише.

Please follow and like us:

Как работают двухтактные и четырехтактные подвесные двигатели.

Evinrude Как работают двухтактные и 4-тактные подвесные двигатели Отчет капитана

Узнайте о том, как подвесные двигатели вырабатывают мощность, почему в разных двигателях используются разные системы и что все это означает.

Вы когда-нибудь задумывались, как на самом деле работает подвесной двигатель?

Современные подвесные двигатели, аналогичные двигателям других товаров, таких как автомобили или мотоциклы, используют внутреннее сгорание топлива для перемещения поршней, которые, в свою очередь, вращают приводной вал. Все двигатели этого типа требуют, чтобы три элемента работали вместе для сгорания и движения —

1. Воздух

2. Топливо

3. Искра

В двигателе есть системы для определения количества каждого и того, когда они должны быть применены. В случае подвесного двигателя сгорание создает вращающую силу на коленчатом валу, которая, в свою очередь, используется для вращения гребного винта.

Для 4-тактных двигателей требуется на 100 движущихся частей больше, чем для 2-тактных двигателей.

2 разные технологии

В подвесных двигателях используются две основные технологии для выработки энергии за счет сгорания.У каждого есть сходство и различие для достижения одной и той же цели — поворота пропеллера для создания движущей силы.

Один тип подвесного двигателя называется четырехтактным, а другой — двухтактным. Причина, по которой они названы таким образом, связана с тем, как двигатель настроен на выполнение необходимых функций для осуществления сгорания.

«Ход» — это когда один поршень перемещается от одного конца цилиндра к другому. Для одного типа двигателя, используемого в подвесных двигателях, требуется четыре такта для каждого сгорания, поэтому он называется четырехтактным двигателем.Другой требует всего два такта для каждого сгорания, поэтому он называется двухтактным двигателем.

Четырехтактному двигателю требуется один такт для выполнения всех основных потребностей двигателя.

Как работает 4-тактный двигатель

В 4-тактном двигателе для обеспечения сгорания происходит четыре этапа, в каждом из которых поршень перемещает длину цилиндра или совершает «ход».

1. Сначала поршень перемещается на вниз в цилиндре, создавая вакуум.При этом открывается клапан, расположенный в верхней части цилиндра, впуская смесь воздуха и топлива. Это называется тактом впуска . Клапан удерживается закрытым с помощью пружинного механизма и открывается кулачком (выступ на распределительном валу), который толкает клапан и сжимает пружину. Как только кулачок проходит клапан, пружина снова закрывает клапан.

Когда поршень движется вниз (обозначен розовой стрелкой), впускной клапан открывается (показан желтой стрелкой), впуская топливно-воздушную смесь в цилиндр.

2. Затем поршень перемещается вверх на , чтобы сжать смесь воздуха и топлива в камере сгорания. Это называется тактом сжатия . Когда поршень достигает верхней части цилиндра, воздушно-топливная смесь сжимается.

При движении поршня вверх он сжимает топливно-воздушную смесь в камере сгорания в верхней части цилиндра.

3. Когда поршень находится в верхней части цилиндра , свеча зажигания воспламеняет смесь, создавая взрыв, который толкает поршень вниз.Это когда поршень совершает третий проход через цилиндр. Это такт сгорания , или «рабочий» ход.

Когда свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, она заставляет поршень опускаться в цилиндр.

4. Четвертый ход — когда поршень снова поднимается , выпускной клапан открывается, и отработанный газ выталкивается в выпускной коллектор. Он называется такт выпуска .

Когда поршень движется обратно вверх по цилиндру (показан розовой стрелкой), он выталкивает выхлопные газы из теперь открытого выпускного клапана (обозначен желтой стрелкой).

Как работает обычный 2-тактный двигатель с карбюратором

В двухтактном двигателе для обеспечения сгорания происходит два этапа, в каждом из которых поршень перемещает длину цилиндра или совершает «ход».

1. Когда поршень начинает двигаться вверх , он сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре и закрывает впускные и выпускные клапаны. На 2-тактном двигателе клапаны представляют собой отверстия в стенке цилиндра, а не в верхней части цилиндра в камере сгорания, как на 4-тактном.Таким образом, первый такт в обычном карбюраторном 2-тактном двигателе выполняет функции впуска и сжатия.

Это чертеж обычного карбюраторного двухтактного двигателя. Когда поршень движется вверх, смесь воздуха и топлива в картере нагнетается в цилиндр через впускной клапан (показан желтой стрелкой). Желтая стрелка показывает выхлопное отверстие, через которое выхлопные газы недавно вышли из камеры. Оба эти клапана скоро будут заблокированы поршнем, перемещающимся вверх в цилиндре.
Когда искра воспламеняет топливно-воздушную смесь, поршень движется вниз, сжимая воздух в картере.

2. Когда поршень находится в верхней части цилиндра , свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь, и происходит взрыв, толкая поршень вниз в начале его второго хода. Проходя вниз по цилиндру, поршень открывает выпускной клапан, и отработанные газы выходят из камеры. Таким образом, этот двигатель выполняет как рабочий такт, так и функцию выпуска за один такт.

В то же время нижняя часть поршня сжимает воздух в картере, проталкивая топливно-воздушную смесь через недавно открытый впускной клапан в цилиндр. И процесс повторяется.

После сгорания поршень опускается (показан розовой стрелкой) и нагнетает давление в картер. Это нагнетает воздух из картера в цилиндр через впускной клапан (обозначен желтыми стрелками), а также открывает выпускной клапан, так что газы могут выходить (показано оранжевой стрелкой) в выпускной коллектор.

Сделай математику

Все это означает, что естественная механика двухтактного двигателя внутреннего сгорания генерирует вдвое больше рабочих ходов за каждый оборот коленчатого вала. Как мы видели, поршень четырехтактного подвесного двигателя выполняет два дополнительных прохода через цилиндр: один для выталкивания выхлопных газов, а другой — для всасывания топливовоздушной смеси.

На 2-тактном двигателе ступени впуска и выпуска регулируются направленным вниз давлением поршня на воздух картера, который толкается в поршень при открытии клапана боковой стенки цилиндра.

2000 Силовых ходов по сравнению с 1000

Взглянем на это с другой стороны: при 2000 об / мин каждый цилиндр в двухтактном двигателе запускается и генерирует энергию 2 000 раз. Неважно, сколько там цилиндров. Независимо от того, поворачивает ли коленчатый вал двухтактного подвесного двигателя один поршень, четыре, шесть или восемь, все они совершают полный цикл движения вверх-вниз при каждом повороте коленчатого вала.

В 4-тактном двигателе, работающем при тех же 2000 об / мин, каждый цилиндр срабатывает и вырабатывает энергию в 1000 раз, то есть ровно в два раза реже.Поршень 4-тактного двигателя должен сделать еще два прохода через цилиндр без заметного увеличения мощности.

Есть много других различий между 2-тактными и 4-тактными двигателями, но основное различие заключается в количестве тактов, необходимых для сгорания.

Объяснение циклов 4-тактного и 2-тактного двигателя

Рабочие циклы

Прежде чем объяснять рабочие циклы двигателя, необходимо сначала определить несколько терминов, которые мы будем использовать.

«ЦИКЛ» относится к одной полной последовательности операций, необходимых для выработки энергии в двигателе. Цикл непрерывно повторяется при работающем двигателе. Дизельные двигатели могут быть спроектированы так, чтобы выполнять цикл один раз при каждом обороте коленчатого вала или один раз в течение каждых двух оборотов коленчатого вала.

«ХОД» — это движение поршня вверх ИЛИ вниз внутри цилиндра. Концы хода известны как верхний и нижний мертвые центры, когда поршень меняет направление своего движения.Каждый поршень совершает два хода на каждый оборот коленчатого вала.

«ВЕРХНИЙ МЕРТВОЙ ЦЕНТР» или ВМТ — это точка, в которой поршень прекращает движение вверх в цилиндре и снова начинает движение вниз. И наоборот, «BOTTOM DEAD CENTER» или BDC — это точка, в которой поршень прекращает движение вниз и снова начинает движение вверх.

Четырехтактный цикл

Как следует из названия, этот рабочий цикл завершается каждые четыре хода поршня или один раз каждые два оборота коленчатого вала.

И двигатели с искровым зажиганием (бензиновые), и двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) могут быть разработаны для работы в этом цикле. Разница между этими двигателями заключается в способе воспламенения топлива. В бензиновом двигателе (искровое зажигание) смесь бензина и воздуха воспламеняется электрической дугой высокого напряжения, проходящей через выводы свечи зажигания. В дизельном двигателе (воспламенение от сжатия) распыленная форма дизельного топлива впрыскивается в горячий сжатый воздух цилиндра, и происходит самовоспламенение.

Каждый из четырех ходов поршня играет определенную роль в работе двигателя, и каждая часть операции должна происходить по очереди и в нужный момент, чтобы двигатель работал.

Четыре хода поршня называются «Индукция», «Сжатие», «Мощность» и «Выпуск». Их довольно неофициально иногда называют «сосать», «сжимать», «трясти» и «дуть».

Индукция :

Цикл начинается с поршня в верхней мертвой точке цилиндра.Впускной клапан открыт, когда поршень опускается в цилиндре. Это движение вниз вызывает засасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Сжатие :

Когда поршень достигает нижней точки своего хода (нижней мертвой точки), впускной клапан закрывается. Поскольку выпускной клапан также закрыт, объем воздуха над поршнем теперь удерживается между головкой поршня, стенкой цилиндра и головкой цилиндра.По мере того как коленчатый вал продолжает вращаться, поршень движется вверх по цилиндру, сжимая захваченный воздух. Работа, выполняемая с воздухом при его сжатии, вызывает его нагрев.

Мощность :

Непосредственно перед верхней мертвой точкой распыленный туман дизельного топлива впрыскивается в цилиндр через топливную форсунку в головке блока цилиндров. После короткой задержки (известной как задержка зажигания) это топливо автоматически воспламеняется в горячем сжатом воздухе.Сгорание этого топлива вызывает быстрое и сильное повышение давления в цилиндре, и это давление воздействует вниз на головку поршня. Таким образом, поршень движется к нижней мертвой точке, вращая коленчатый вал.

Выхлоп :

В районе нижней мертвой точки рабочего хода выпускной клапан открывается, и когда поршень перемещается вверх внутри цилиндра, все продукты сгорания и выхлопные газы вытесняются из агрегата.Как только поршень достигает верхней мертвой точки, выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, готовясь к повторению цикла.

Как видно из предыдущих диаграмм, в четырехтактном цикле каждый блок развивает мощность только один раз за каждые четыре хода. Три четверти времени поршень должен приводиться в движение вращающимся коленчатым валом. Двигатели с менее чем четырьмя цилиндрами, работающими в четырехтактном цикле, имеют большие маховики на коленчатом валу — энергии, «хранящейся» в инерции вращающегося маховика, достаточно, чтобы двигатель продолжал вращаться, даже если агрегат не находится на рабочем такте. Двигатели с четырьмя или более агрегатами расположены так, что всегда есть агрегат на рабочем такте.

Двухтактный цикл

Как следует из названия, двухтактный цикл завершается за два хода поршня, то есть за один оборот коленчатого вала. Эти два хода известны как ход «сжатия» и ход «расширения».

Все низкоскоростные дизели работают по двухтактному циклу, некоторые средне- и высокоскоростные дизели работают по двухтактному циклу.

Гильза

тихоходных дизельных двигателей обычно имеет «продувочные отверстия», вырезанные в нижней части гильзы, чтобы воздух для сгорания мог поступать в цилиндр. Некоторые конструкции (в основном старые двигатели) также имеют «выхлопные отверстия» над продувочными отверстиями. Более современные двухтактные имеют выпускной клапан на головке блока цилиндров. Двухтактные двигатели средней и высокой скорости обычно имеют обычные впускные и выпускные клапаны на головке цилиндров.

Из-за небольшого относительного движения поршня во время продувки в двухтактном двигателе продувочный воздух должен иметь более высокое давление, чем атмосферное, чтобы при открытии впускного клапана или разблокировании продувочных отверстий воздух поступал в цилиндр: поршень мало влияет на всасывание продувочного воздуха.

Приведенные ниже эскизы относятся к двухтактному двигателю с низкой скоростью вращения и с продувочными и выпускными отверстиями, однако процесс такой же для двигателей с продувочными отверстиями и одним выпускным клапаном, а также для двигателей с впускным и выпускным клапанами. На диаграммах показано относительное время продувки воздухом и отработанным воздухом из блока. У старых тихоходных двигателей есть продувочные и выпускные отверстия во вкладышах. «Выбор времени» в этих двигателях регулируется тем, что поршень закрывает и открывает эти отверстия во время цикла двигателя.Более новые, более мощные и низкие скорости обычно имеют единственный выпускной клапан в головке блока цилиндров, управляемый гидравликой, приводимой в действие от распределительного вала. Очистка этих двигателей до сих пор происходит через отверстия в нижней части гильзы, которые закрываются и открываются поршнем.

Ход сжатия:

Во время такта сжатия двухтактного двигателя поршень начинается в нижней части гильзы цилиндра и начинает двигаться вверх. Поршень сначала закрывает продувочные отверстия (или впускной воздушный клапан, если он есть, закрыт), предотвращая попадание продувочного воздуха в устройство.Выпускное отверстие на этом этапе еще не закрыто (или выпускной клапан, если он установлен, все еще открыт). По мере того как поршень продолжает двигаться вверх, выпускные отверстия блокируются (или выпускной клапан закрывается) и начинается сжатие захваченного воздуха.

Когда выпускной канал заблокирован или выпускной клапан закрыт, поршень продолжает двигаться вверх внутри гильзы цилиндра, и захваченный воздух сжимается. Работа, выполняемая при сжатии воздуха, вызывает его нагрев до такой температуры, что при впрыске распыленного топлива (обычно за 5 градусов до верхней мертвой точки) топливо после короткой задержки, известной как задержка зажигания, автоматически воспламеняется. в горячем сжатом воздухе.Быстрое расширение, вызванное сгоранием топлива, воздействует на головку поршня, и поршень опускается внутрь гильзы.

Ход расширения :

Когда топливо воспламеняется в горячем сжатом воздухе, давление над поршнем быстро увеличивается. Сбросить это давление некуда, и поэтому поршень отталкивается назад в гильзе цилиндра. Это движение поршня вниз вращает коленчатый вал, производя полезную работу на выходном валу двигателя.Поршень движется вниз внутри гильзы во время «такта расширения» до тех пор, пока выхлопное отверстие гильзы не откроется (или выхлопной клапан, если он есть, не откроется). В этот момент давление, остающееся в цилиндре, сбрасывается, и как только впускное отверстие для продувочного воздуха открывается, в цилиндр поступает свежий воздух для следующего цикла. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, рабочий цикл начинается снова.

Взаимосвязь вращения кулачка и коленчатого вала

В четырехтактном двигателе коленчатый вал поворачивается дважды при каждом завершении рабочего цикла. Во время цикла каждая операция должна быть завершена один раз, т.е. впускной клапан открывается и закрывается один раз, топливо впрыскивается один раз, а выпускной клапан открывается и закрывается один раз. Поскольку каждая из этих операций управляется распределительным валом, можно видеть, что распределительный вал должен вращаться один раз для каждого цикла.

В двухтактном двигателе коленчатый вал поворачивается один раз при завершении рабочего цикла. Во время цикла, как и в четырехтактном двигателе, каждая операция завершается один раз, и можно видеть, что для этого распределительный вал должен повернуться один раз.

Таким образом, в четырехтактном двигателе коленчатый вал вращается ДВАЖДЫ за цикл, в то время как распределительный вал поворачивается ОДИН РАЗ. Распределительный вал вращается с половиной частоты вращения коленчатого вала.

В двухтактном двигателе коленчатый вал и распределительный вал вращаются с одинаковой скоростью, то есть оба совершают один оборот каждый раз при завершении цикла.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Для изучения 4-тактного двигателя внутреннего сгорания модели

Четырехтактный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания (ВС), в котором поршень совершает четыре отдельных хода при вращении коленчатого вала.Под ходом понимается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Четыре отдельных штриха называются:

.

1. Впуск: Этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке (T.D.C.) и заканчивается в нижней мертвой точке (B.D.C.). В этом такте впускной клапан должен находиться в открытом положении, в то время как поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре за счет его движения вниз.
2. Сжатие: Этот ход начинается в точке B.D.C, или как раз в конце такта всасывания и заканчивается на T.D.C. В этом такте поршень сжимает топливовоздушную смесь для подготовки к воспламенению во время рабочего такта (см. Ниже). На этом этапе и впускной, и выпускной клапаны закрыты.
3. Сгорание: Это начало второго оборота четырехтактного цикла. На этом этапе коленчатый вал совершил полный оборот на 360 градусов. Пока поршень стоит на T.D.C. (конец такта сжатия) сжатая воздушно-топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания (в бензиновом двигателе) или от тепла, выделяемого при сильном сжатии (дизельные двигатели), принудительно возвращая поршень в B.D.C. Этот ход вызывает механическую работу двигателя по проворачиванию коленчатого вала.
4. Выхлоп: Во время хода выхлопа поршень снова возвращается из B.D.C. в T.D.C. пока выпускной клапан открыт. Это действие вытесняет отработанную топливно-воздушную смесь через выпускной клапан.

Также проверьте — 2-тактный двигатель, модель

Практика 4-тактного двигателя внутреннего сгорания

Посмотрите это видео, чтобы узнать о четырехтактном двигателе

Спасибо, что посетили наш пост. Надеюсь, он вам понравился. Если вы считаете, что мы полезны, расскажите об этом и позвольте нам помочь вам еще больше.

границ | Двигатели с воспламенением от сжатия — революционная технология, покорившая цивилизованные границы по всему миру от промышленной революции до XXI века

Введение и краткая история двигателей с воспламенением от сжатия

С тех пор, как Рудольф Дизель изобрел двигатель внутреннего сгорания, который в конечном итоге будет носить его имя, воспламенение от сжатия использовалось как эффективное и действенное средство для инициирования сгорания в двигателях.Дизель использовал растительные масла, чтобы изобрести свой новый двигатель, поскольку в то время не было нефтяной инфраструктуры для топлива. Высокая степень сжатия для создания давления и температуры, необходимых для самовоспламенения, была отличительной чертой двигателя с воспламенением от сжатия. Также требовался механизм прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Со временем инфраструктура нефтяных дистиллятов стала доступной для таких видов топлива, как бензин (для поддержки двигателей с искровым зажиганием), керосин и мазут (для отопления домов) и, конечно же, для дизельного топлива (Heywood, 1988).

Преимущества использования воспламенения от сжатия и прямого впрыска топлива в камеру сгорания проявились в течение следующих нескольких десятилетий его развития. Двигатель с воспламенением от сжатия по своей природе нуждается в высокой степени сжатия, чтобы создать необходимые условия для самовоспламенения. Высокая степень сжатия — одна из характеристик конструкции, повышающих эффективность. Кроме того, воспламенение от сжатия не требовало дросселирования для регулирования выходной мощности двигателя. Прямой впрыск топлива в камеру сгорания обеспечивал высокое сопротивление детонации, что ограничивало степень сжатия и, в конечном итоге, эффективность двигателей с искровым зажиганием. Дополнительным преимуществом является то, что без ограничения детонации двигатели с воспламенением от сжатия могут иметь значительное повышение давления на впуске за счет турбонаддува, что дополнительно увеличивает эффективность и удельную мощность.

Попутно возникло и преодолено множество технологических препятствий, таких как возможность изготовления поршней и головок цилиндров, которые могли бы надежно достичь высоких степеней сжатия, необходимых для самовоспламенения дизельного топлива, форкамеры, которые могли бы использовать имеющиеся форсунки с относительно низким давлением в камеру сгорания с высокой степенью сжатия, новую технологию впрыска топлива под очень высоким давлением, чтобы исключить необходимость в форкамерах и обеспечить прямой впрыск в камеру сгорания, и, наконец, электронные органы управления и исполнительные механизмы для обеспечения более точной подачи топлива, воздуха , и контроль выбросов для удовлетворения строгих требований регулирования выбросов.

Текущее состояние двигателей с воспламенением от сжатия

Двигатели с воспламенением от сжатия используются в различных коммерческих и потребительских приложениях по всему миру, приводя в действие такие устройства, как большие корабли, локомотивы, грузовые автомобили, строительное и сельскохозяйственное оборудование, генераторы энергии и даже автомобили. Почти исключительно в этих приложениях для сжигания используется дизельное топливо. Дизельный двигатель полагается на легкость самовоспламенения топлива, которую инженеры-химики называют цетановым числом / индексом — эмпирически полученный показатель, который описывает легкость самовоспламенения топлива.Биодизели также используются во многих областях, особенно в сельских районах и в развивающихся странах. Биодизельное топливо обычно производится из растительных масел, которые были химически обработаны для удаления продуктов глицерина, в результате чего остается метиловый (или этиловый) эфир жирной кислоты (FAME). Биодизельное топливо пытается имитировать свойства дизельного топлива, и, хотя они могут использоваться как чистый заменитель топлива, они обычно используются в качестве агента для смешивания с нефтяным дизельным топливом.

Существует два основных подхода к двигателю с воспламенением от сжатия — двухтактный и четырехтактный.Очень большие двигатели CI (в частности, для кораблей и локомотивов), как правило, являются двухтактными, в первую очередь потому, что частота вращения двигателя ограничена низкими оборотами в минуту (RPM). Двухтактные двигатели CI должны иметь внешний источник подачи воздуха, такой как турбонагнетатель или нагнетатель (или их гибрид в некоторых случаях), потому что воздух нагнетается в цилиндр через отверстия в гильзе цилиндра. На рисунке 1 показана эта конфигурация. Выхлоп выводится либо через другой набор портов (версия с искровым зажиганием), либо через тарельчатые клапаны в головке цилиндров (см. Рисунок 1).Отверстия для впуска воздуха в гильзе цилиндра открываются, когда поршень опускается ниже их во время рабочего хода, позволяя охлажденному воздуху под давлением поступать в цилиндр. Когда поршень направляется к НМТ в рабочем такте, выпускные клапаны в головке блока цилиндров начинают открываться, и горячий выхлоп начинает выходить из цилиндра через установленные сверху выпускные клапаны. По мере того, как поршень продолжает двигаться в направлении НМТ, впускные отверстия в гильзе цилиндра открываются, позволяя свежему воздуху проникать в цилиндр, что выталкивает последние выхлопные газы из верхних выпускных клапанов.Этот процесс продувки продолжается до тех пор, пока выпускные клапаны не закроются (где-то около положения поршня в НМТ). Впускные отверстия по-прежнему открыты, поэтому свежий воздух продолжает поступать в цилиндр от нагнетателя до тех пор, пока поршень не пройдет через верхнюю часть впускных отверстий на гильзе, задерживая воздух в цилиндре. Затем этот воздух нагревается и сжимается до тех пор, пока поршень не окажется около ВМТ. Топливная форсунка создает струю под высоким давлением в горячий сжатый воздух, вызывая самовоспламенение и возгорание. Затем цикл начинается заново.

С другой стороны, четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия работает, нагнетая воздух из впускного коллектора в цилиндр во время такта впуска, от ВМТ до НМТ (см. Рисунок 2), затем впускные клапаны закрываются, и поршень затем движется обратно в направлении ВМТ при сжатии воздуха до повышенной температуры и давления. Форсунка распыляет топливо в камеру сгорания, происходит воспламенение, и поршень под высоким давлением выталкивается вниз из-за сгорания в так называемом рабочем такте.Наконец, выпускные клапаны открываются, и поршень возвращается в ВМТ и вытесняет продукты сгорания отработавших газов в такте выпуска. Затем цикл повторяется отсюда.

Независимо от того, является ли двигатель двухтактным или четырехтактным, цель состоит в том, чтобы создать воздух с высоким давлением и высокой температурой ближе к концу компрессионной части цикла. Впрыскиваемое топливо затем подвергается воздействию воздуха под высоким давлением и высокой температурой и очень быстро самовоспламеняется. Задержка между впрыском топлива и самовоспламенением называется задержкой зажигания, которая обычно составляет несколько углов поворота коленчатого вала.Топливо продолжает впрыскиваться в виде струи, которая имеет зону реакции на периферии струи, и реакция контролируется диффузией воздуха в зону реакции вместе с диффузией топлива наружу в зону реакции. Этот процесс диффузии происходит за миллисекунды, в то время как фактические реакции происходят в микросекундном масштабе времени, поэтому жидкостная механика диффузии контролирует скорость реакции.

Значительные исследовательские усилия были затрачены на изучение путей повышения эффективности, характеристик выбросов, надежности и выходной мощности двигателей CI.Производственные компании, университеты и исследовательские лаборатории предоставили свой опыт, оборудование и средства для развития технологий двигателей с непрерывным взаимодействием. Некоторые из этих достижений включают в себя прямой впрыск (DI) для устранения необходимости в форкамерах и уменьшения теплопередачи, оптическую диагностику для изучения образования загрязняющих веществ в цилиндрах, расширенные возможности вычислительного моделирования для прогнозирования и оптимизации характеристик двигателя CI, значительные усилия для понимания химического состава топлива и состав для адаптации работы двигателя ХИ к местным видам топлива. Поскольку инженеры и ученые продолжают применять свои знания в фундаментальных исследованиях технологии двигателей с непрерывной интеграцией, нет никаких сомнений в том, что будут достигнуты дополнительные достижения.

Чем модуль CI отличается от модуля SI?

Есть несколько причин, по которым двигатели CI так популярны в коммерческих и промышленных приложениях. Одна из важных причин заключается в том, что собственная топливная эффективность двигателей CI выше, чем у двигателей SI. Характер воспламенения от сжатия обеспечивает несколько важных факторов, обеспечивающих высокую топливную эффективность.Одним из факторов является высокая степень сжатия (Gill et al., 1954). Поскольку двигатели CI зависят от топлива, впрыскиваемого в цилиндр, и смешивания этого топлива с воздухом, детонация двигателя предотвращается. Детонация в двигателе — одно из основных ограничений более высокой степени сжатия в двигателях SI. Второй фактор — это устраненная необходимость в дросселировании двигателя для регулирования выходной мощности. Опять же, поскольку топливо непосредственно впрыскивается и смешивается в камере сгорания, мощностью двигателя CI можно управлять, просто регулируя количество впрыскиваемого топлива, в отличие от двигателей SI, где топливо и воздух предварительно смешаны и по существу однородны при постоянной смеси. соотношение (Heisler, 1999).Это означает, что для поддержания постоянного отношения смеси, если топливо уменьшается, воздух также должен быть уменьшен в той же пропорции. Это управление воздухом осуществляется с помощью дроссельной заслонки или ограничения всасывания, и это создает значительные газообменные или «перекачивающие» потери. Третий фактор — теплопередача. Двигатели CI могут работать на обедненной смеси, что означает, что двигатель потребляет все топливо, но не весь кислород, присутствующий в камере сгорания. Это приводит к более низким температурам в цилиндрах и, как следствие, к меньшему отведению тепла охлаждающей жидкости двигателя и выхлопу двигателя, а также к более высокому КПД.В качестве дополнительного преимущества гамма или отношение удельной теплоты C _p / C _v выше для двигателей с обедненным горением, чем для двигателей, которые работают со стехиометрией. Меньшая часть тепловой энергии, генерируемой реакциями горения, теряется в состояниях возбуждения более крупных трехатомных частиц (пар CO ₂ и H ₂ O). Это означает, что больше тепловой энергии доступно для повышения давления и температуры рабочего тела, что и создает работу, которую можно извлечь (Foster, 2013).

Однако у механизма CI есть и несколько недостатков, о которых стоит упомянуть. Двигатель CI должен быть спроектирован так, чтобы быть очень прочным, чтобы выдерживать повышенные давления и температуры, создаваемые высокой степенью сжатия и повышенным давлением на впуске. Это позволяет создавать двигатели с высокой инерцией вращения и, следовательно, ограничивать максимальную скорость вращения двигателя. Это также увеличивает стоимость, поскольку все оборудование должно быть очень прочным. Еще один недостаток двигателей CI — это характер выбросов.Использование сгорания с регулируемой диффузией означает, что существует значительное расслоение между топливом и воздухом, в отличие от однородности смесей бензин / воздух в двигателях SI. Эта стратификация создает твердые частицы (ТЧ) и оксиды азота (NO _x ). Было обнаружено, что эти нежелательные продукты сгорания ХИ представляют опасность для здоровья и окружающей среды. По сути, традиционный двигатель CI не имеет проблемы с эффективностью, у него есть проблема с выбросами.

А как насчет биотоплива?

Большая часть текущих и прогнозируемых работ по двигателям CI, по-видимому, сосредоточена на использовании альтернативных видов топлива или даже нескольких видов топлива, чтобы сохранить высокий КПД (возможно, даже улучшить его), но при этом значительно снизить уровень вредных выбросов и производство парниковых газов. Биотопливо — один из популярных подходов, особенно в развивающихся странах, для решения проблемы выбросов парниковых газов и снижения стоимости импорта нефти.Биотопливо обычно производится из какого-либо типа растительного масла и химически обрабатывается для создания продукта, во многих отношениях имитирующего нефтяное дизельное топливо. Таким образом использовалось несколько видов сырья, в зависимости от местных условий выращивания и культур, которые в этих условиях хорошо растут. Соевые бобы, рапс, масла семян пальмы, ятрофы и каранджи, а также многие другие перерабатываются в качестве топлива. Как правило, биотопливо этого типа делится на категории: масла, полученные из съедобных растений, и масла, полученные из непищевых растений.С химической точки зрения топливо, получаемое из съедобных растений, легче и дешевле перерабатывать в топливо. Однако это также может создать проблему «продовольствия или топлива» для местной экономики. Непищевое биотопливо растительного происхождения сложнее и дороже в переработке, но, как правило, позволяет избежать трудностей, связанных с «едой или топливом». Одна из проблем традиционного биодизельного топлива заключается в том, что само топливо содержит кислород как часть своей структуры. Это кислородсодержащее топливо будет иметь значительно меньшее энергосодержание по сравнению с нефтяным дизельным топливом.Снижение содержания энергии обычно составляет порядка 7-8% по объему по сравнению с дизельным топливом. Это приводит к большему расходу топлива при том же количестве доставляемой энергии. В последнее время была проделана работа в отношении топлива из водорослей или водорослей, которое может дать гораздо больший урожай, чем традиционное биотопливо (Frashure et al., 2009). Другой недавней темой исследований является создание «возобновляемого» дизельного топлива путем гидротермальной или другой обработки материала биомассы для извлечения длинноцепочечных углеводородов, подобных нефтяному дизельному топливу (Aatola et al., 2008). Возобновляемое дизельное топливо не склонно к насыщению кислородом, поэтому энергосодержание, как правило, такое же, как и у нефтяного дизельного топлива. Тем не менее, другой подход к созданию дизельного топлива как из возобновляемых, так и из невозобновляемых источников использует процесс под названием Фишера-Тропша (FT), названный так в честь немецких изобретателей этого процесса в 1930-х годах. Топливо FT получают из метана, газифицированного угля или газифицированной биомассы для создания длинноцепочечных углеводородов, подходящих для использования в качестве топлива. Для этого типа топлива используется несколько аббревиатур, в зависимости от исходного сырья.Переход от газа к жидкости (GTL), от угля к жидкости (CTL) и от биомассы к жидкости (BTL) — вот лишь некоторые из этих сокращений. В процессе FT создается дизельное топливо довольно высокого качества — с высоким цетановым числом, низкой вязкостью, без серы и с высоким содержанием энергии — но этот процесс также сложен и дорог, по крайней мере, в настоящее время (Agarwal, 2004).

Что такое современные двигатели CI?

Двигатели

CI используются во всем мире как источники движущей и стационарной энергии. По мере того как страны с развивающейся экономикой, такие как Индия и Китай, наращивают свой спрос на транспорт и электроэнергию для удовлетворения экономического спроса, возникают серьезные вопросы относительно будущего двигателей с непрерывной интеграцией в условиях все более строгого экологического регулирования, регулирования парниковых газов и спроса на ископаемое топливо. .Существуют ли стратегии, которые позволят движку CI развиваться для удовлетворения нынешних и будущих требований рынка?

Используя традиционное дизельное топливо, инженеры добились некоторых впечатляющих успехов в повышении эффективности и сокращении выбросов за счет использования передовых технологий впрыска, таких как насосы высокого давления Common Rail, топливные форсунки с пьезоприводом, усовершенствованное турбомашинное оборудование и утилизация отработанного тепла (термоэлектричество и т. Д.), и почти полное удаление серы из дизельного топлива. Теперь можно гораздо точнее дозировать топливо в камеру сгорания, чтобы обеспечить более плавное сгорание и меньшее загрязнение окружающей среды.Использование рециркуляции выхлопных газов (EGR) позволило инженерам снизить концентрацию кислорода во всасываемом воздухе, обеспечивая более низкие пиковые температуры сгорания со значительным сокращением NO _x . Достижения в области доочистки, такие как дизельные фильтры твердых частиц (DPF), катализаторы deNO _x (как селективное каталитическое восстановление, так и ловушка обедненной смеси) и катализаторы окисления дизельного топлива (DOC), в настоящее время используются в современных двигателях CI.

Текущие усовершенствованные работы по сгоранию открыли захватывающие возможности для повышения эффективности двигателя с ХИ, а также для значительного улучшения характеристик выбросов.По мере продвижения исследований было показано, что возможно улучшение некоторого предварительного смешивания топлива и воздуха при сохранении способности контролировать выходную мощность за счет подачи топлива (без дросселирования) и сохранять высокую степень сжатия. Для достижения этих целей использовались различные стратегии. Одним из них является использование двойного топлива, широко известного как воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). В RCCI топливо с низкой реакционной способностью (такое как бензин, этанол или подобное) вводится в камеру сгорания в качестве основного источника энергии и очень небольшое количество топлива с высокой реакционной способностью (например, дизельное топливо, биодизель и т. Д.).). Это не только обеспечивает возможность работы двигателя на обедненной смеси, что снижает пиковые температуры сгорания и повышает эффективность, но также обеспечивает стратегию положительного зажигания, позволяющую избежать пропусков зажигания и сохранить высокую надежность. RCCI в исследовательских двигателях продемонстрировал возможность достижения очень высокого уровня эффективности (в первую очередь благодаря еще большему снижению теплопередачи, чем при традиционном дизельном сгорании) и надежности управления. Основным недостатком RCCI является требование наличия двух форсунок на цилиндр (по одному для каждого вида топлива) и требование либо нести два отдельных топлива, либо нести добавку, повышающую реактивность, для топлива с низкой реактивностью (Curran et al., 2013).

Еще одна захватывающая возможность в мире двигателей CI — это использование топлива с довольно низкой реактивностью (бензин, нафта и т. некоторый уровень предварительного смешивания при сохранении достаточной стратификации для обеспечения контроля нагрузки (Kalghatgi et al., 2007). Воспламенение от сжатия бензина (GCI) или воспламенение от сжатия с частичным предварительным смешиванием (PPCI) пытается достичь той же цели, что и использование двойного топлива в RCCI, но для этого путем точного расслоения одного топлива.Этот контроль зажигания может быть довольно сложным по сравнению с RCCI, поскольку он зависит от постоянно меняющихся местных характеристик смешивания топлива и воздуха, а не от положительного добавления топлива с высокой реактивностью в определенное время. Преимущество состоит в том, что требуется только одно топливо и одна форсунка на цилиндр.

В каждом из случаев для RCCI и PPCI цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточное предварительное смешивание для того, чтобы уровни ТЧ были низкими, и работать в режиме обедненного или разбавленного сгорания, чтобы поддерживать пиковые температуры сгорания ниже 2000K, избегая термического NO _x производство.Устойчивость этих новых подходов к горению и воспламенению является проблемой, к которой обращаются несколько исследовательских организаций по всему миру (Johansson et al., 2014; Sellnau et al., 2014).

Что ждет двигатели CI в будущем?

По крайней мере, по состоянию на 2015 год двигатели CI занимают доминирующее положение на рынках коммерческих автомобилей и внедорожников. По мере того как во всем мире все больше нормативных требований применяется к выбросам парниковых газов и качеству воздуха, двигатели CI будут продолжать развиваться, чтобы соответствовать этим требованиям.Комбинация высокой удельной энергии жидкого топлива в сочетании с высокой удельной мощностью двигателей с непрерывным включением и очень низкой стоимостью производства будет по-прежнему делать двигатели с постоянной производительностью и популярным решением для двигательной и стационарной выработки энергии. В этой области продолжаются захватывающие исследования по повышению эффективности, сокращению выбросов, совершенствованию технологии очистки выхлопных газов, и был достигнут огромный прогресс. Однако необходим еще больший прогресс, поскольку население мира превышает 7 миллиардов человек, а спрос на электроэнергию в развивающихся странах стремительно растет.То, как мы решаем транспортные и энергетические проблемы в следующие несколько десятилетий, задаст тон нашей способности как общества поддерживать как пригодную для жилья среду, так и уровень жизни, приемлемый для постоянно растущего населения во всем мире.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Представленная рукопись была создана UChicago Argonne, LLC, оператором Аргоннской национальной лаборатории («Аргонн»).Аргонн, лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, работает в соответствии с Контрактом № DE-AC02-06Ch21357. Правительство США сохраняет для себя и других лиц, действующих от его имени, оплаченную неисключительную, безотзывную всемирную лицензию, указанную в указанной статье, на воспроизведение, подготовку производных работ, распространение копий среди публики, а также публичное исполнение и публичное отображение, посредством или от имени правительства. Это не влияет на права других лиц на повторную публикацию и распространение на условиях CC-BY (www.creativecommons.org). Автор хотел бы выразить признательность за финансовую поддержку Управлению автомобильных технологий Министерства энергетики США за продвинутую программу по сжиганию топлива в двигателях, управляемую г-ном Гурпритом Сингхом.

Список литературы

Атола, Х., Ларми, М., Сарджоваара, Т., и Микконен, С. (2008). Гидроочищенное растительное масло (HVO) как возобновляемое дизельное топливо: компромисс между NOx, выбросами твердых частиц и расходом топлива в двигателе большой мощности . Технический документ SAE 2008-01-2500.Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Агарвал, А. К. (2004). Разработка и характеристика биодизеля из непищевых растительных масел индийского происхождения . SAE 2004-28-0079. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Курран, С., Хэнсон, Р., Вагнер, Р., и Райтц, Р. (2013). Картирование КПД и выбросов RCCI в двигателе малой мощности .Технический документ SAE 2013-01-0289. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Frashure, D., Kramlich, J., and Mescher, A. (2009). Технико-экономический анализ добычи промышленного масла из водорослей . Технический документ SAE 2009-01-3235. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Гилл П., Смит Дж. И Зиурис Э. (1954). Основы двигателей внутреннего сгорания , 4-е изд.Аннаполис, доктор медицины: Военно-морской институт США.

Google Scholar

Хейслер, Х. (1999). Транспортные средства и двигатели , 2-е изд. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International.

Google Scholar

Хейвуд, Дж. (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Inc.

Google Scholar

Калгатги, Г. Т., Рисберг, П., и Ангстрем, Х. Э. (2007). Частично предварительно смешанное самовоспламенение бензина для достижения низкого уровня дыма и низкого уровня выбросов NOx при высокой нагрузке в двигателе с воспламенением от сжатия и сравнение с дизельным топливом .Технический документ SAE 2007-01-0006. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Селльнау, М., Фостер, М., Хойер, К., Мур, В., Синнамон, Дж., И Хустед, Х. (2014). Разработка бензинового двигателя с прямым впрыском и воспламенением от сжатия (GDCI). SAE Int. J. Engines 7, 835–851. DOI: 10.4271 / 2014-01-1300

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Разница: 2-тактные и 4-тактные двигатели

Если вы верите, двигатель внутреннего сгорания работает с нами уже более 100 лет.Хотя основные принципы работы в основном те же, были достигнуты разработки и созданы улучшенные конструкции. Среди бензиновых двигателей появилось 2 основных варианта: 2-тактные и 4-тактные двигатели. Для большинства людей это на самом деле ничего не значит, разве у людей не инсульт? Мы разберемся в различиях, чтобы вы могли понять, о чем идет речь.

2-тактный против 4-тактного движения

Что такое ход?

Давайте начнем с определения того, что мы подразумеваем под «штрихом».Ход относится к движению поршня во время цикла сгорания. Цикл сгорания — это процесс, при котором топливо впрыскивается в цилиндр, сжимается, воспламеняется, а затем выпускается выхлоп. В конечном итоге двигатель работает непрерывно. Каждый этап цикла сгорания является важной частью работы двигателя.

Впускной: Впускной клапан открывается, а выпускной клапан закрывается, в то время как поршень движется вниз по цилиндру, втягивая смесь воздуха и топлива в цилиндр.

Компрессия: Впускной клапан закрывается, и поршень движется обратно вверх по цилиндру, сжимая топливно-воздушную смесь.

Сгорание: Свеча зажигания зажигает искру, воспламеняя сжатую воздушно-топливную смесь, которая толкает поршень вниз. Здесь создается энергия для работы двигателя.

Выхлоп: По мере того, как поршень движется вокруг и назад, выпускной клапан открывается, позволяя газу в цилиндре выталкиваться вверх и выходить из двигателя.

В конце концов, 4-тактный двигатель выполняет каждый из этих шагов по одному, выходя, как вы могли догадаться, на 4-тактный двигатель. Исходя из этого, мы можем легко сказать, что двухтактный двигатель завершает цикл сжатия за два такта, удваиваясь на определенных этапах.

Что лучше?

Давайте взглянем на некоторые плюсы и минусы каждого типа. 4-тактные двигатели намного эффективнее своих 2-тактных собратьев в том смысле, что они сжигают топливо только каждые 4 такта. 2-тактные двигатели обычно предназначены для работы на более высоких оборотах и ​​большей мощности, но в результате они быстрее изнашиваются и требуют большего обслуживания.Заправить 4-тактный двигатель так же просто, как залить бензин в бак и запустить его, а для 2-тактного двигателя сначала нужно смешать масло с газом, иначе вы рискуете заклинивать двигатель. 4 — это также более сложный дизайн, и над ним труднее работать, а 2 — проще или легче работать.

2 — идеальный выбор для небольших двигателей, таких как газонокосилки, воздуходувки, подвесные лодочные моторы и т. Д. 4-х цилиндровые двигатели используются в большом оборудовании, таком как автомобили, грузовики, бортовые двигатели и т. Д., Хотя 4-тактные двигатели также используются в небольших приложениях. все чаще и чаще.

В конечном итоге, какой движок лучше, зависит от того, для какого приложения вы собираетесь его использовать и какую систему вы предпочитаете.

Различия в масле для 2- и 4-тактных двигателей

2-тактные и 4-тактные двигатели работают в разных условиях, требуя разных методов смазки.

2-тактные и 4-тактные двигатели работают в разных условиях, требуя разных методов смазки. Двигатели внутреннего сгорания используются для выработки механической энергии из химической энергии, содержащейся в углеводородном топливе.Энергетическая часть рабочего цикла двигателя начинается внутри цилиндров двигателя с процесса сжатия. После сжатия при сгорании топливовоздушной смеси высвобождается химическая энергия топлива и образуются продукты сгорания под высоким давлением и высокой температурой. Эти газы расширяются в каждом цилиндре и передают работу поршню, производя механическую энергию для работы двигателя.

Каждое движение поршня вверх или вниз называется ходом, а два обычно используемых цикла двигателя внутреннего сгорания — это двухтактный цикл и четырехтактный цикл.Термины «двухтактный» и «двухтактный», а также «четырехтактный» и «четырехтактный» часто меняются местами.

Различия между двухтактными и четырехтактными двигателями

Основное различие между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в их процессе газообмена или, проще говоря, удалении сгоревших газов в конце каждого процесса расширения и введение свежей смеси для следующего цикла. Двухтактный двигатель имеет расширение, или рабочий ход, в каждом цилиндре во время каждого оборота коленчатого вала.Процессы выпуска и зарядки происходят одновременно, когда поршень перемещается через свое самое нижнее или нижнее центральное положение. В четырехтактном двигателе сгоревшие газы сначала вытесняются поршнем во время хода вверх, а свежий заряд поступает в цилиндр во время следующего хода вниз.

Четырехтактным двигателям для рабочего хода требуется два полных оборота коленчатого вала, по сравнению с одним оборотом, необходимым в двухтактном двигателе. Двухтактные двигатели работают при вращении коленчатого вала на 360 °, тогда как четырехтактные двигатели работают на 720 ° вращения коленчатого вала.

Применения

Двухтактные двигатели, как правило, дешевле в производстве по сравнению с четырехтактными двигателями, они легче и могут обеспечивать более высокое отношение мощности к массе. По этим причинам двухтактные двигатели идеально подходят для таких применений, как бензопилы, триммеры для сорняков, подвесные моторы, внедорожные мотоциклы и гоночные машины. Двухтактные двигатели также легче запускать при низких температурах, что делает их идеальными для использования в снегоходах. С другой стороны, четырехтактные двигатели вырабатывают больший крутящий момент на более низких оборотах, что обычно обеспечивает большую долговечность оборудования, чем двухтактные двигатели с высокими оборотами, а также обеспечивает большую топливную экономичность и меньшие выбросы.По этим причинам четырехтактные двигатели идеально подходят для таких применений, как мотоциклы, квадроциклы и гидроциклы.

Смазка четырехтактных двигателей

Четырехтактные двигатели смазываются маслом, находящимся в масляном картере. Масло распределяется по двигателю за счет смазки разбрызгиванием или с помощью системы смазочного насоса под давлением; эти системы можно использовать по отдельности или вместе.

Смазка разбрызгиванием достигается частичным погружением коленчатого вала в масляный поддон. Импульс вращающегося коленчатого вала разбрызгивает масло на другие компоненты двигателя, такие как кулачки, пальцы и стенки цилиндров.

Смазка под давлением использует масляный насос для создания пленки смазки под давлением между движущимися частями, такими как основные подшипники, подшипники штока и подшипники кулачков. Он также перекачивает масло в направляющие клапана двигателя и коромысла.

Смазка двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели собирают немного масла под коленчатым валом; однако в двухтактных двигателях используется система смазки с полным отсутствием потерь, которая сочетает в себе масло и топливо для обеспечения как энергии, так и смазки двигателя. Масло и топливо смешиваются во впускном тракте цилиндра и смазывают важные компоненты, такие как коленчатый вал, шатуны и стенки цилиндра.

Двухтактные двигатели с впрыском масла впрыскивают масло непосредственно в двигатель, где оно смешивается с топливом, в то время как двухтактные двигатели с предварительным смешиванием требуют топливно-масляной смеси, которая смешивается перед установкой в ​​топливный бак. В целом известно, что двухтактные двигатели изнашиваются быстрее, чем четырехтактные, потому что у них нет специального источника смазочного материала; однако высококачественное масло для двухтактных двигателей значительно снижает износ двигателя.

AMSOIL предлагает полную линейку синтетических масел премиум-класса для двух- и четырехтактных двигателей, которые обеспечивают превосходную защиту и рабочие характеристики для развлекательного и рабочего оборудования.

Требуется смазка для двух- и четырехтактных двигателей

27 января Требуется смазка для двух- и четырехтактных двигателей

Отправлено в 21:50 в продуктах AmsOil Дэвид Консалво

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют разную конструкцию и работают в разных условиях, требуя разных методов смазки.

Двигатели внутреннего сгорания используются для производства механической энергии из химической энергии, содержащейся в углеводородном топливе.Энергетическая часть рабочего цикла двигателя начинается внутри цилиндров двигателя с процесса сжатия. После сжатия при сгорании топливовоздушной смеси высвобождается химическая энергия топлива и образуются продукты сгорания под высоким давлением и высокой температурой. Эти газы расширяются в каждом цилиндре и передают работу поршню, производя механическую энергию для работы двигателя.

Каждое движение поршня вверх или вниз называется ходом, а два обычно используемых цикла двигателя внутреннего сгорания — это двухтактный цикл и четырехтактный цикл.Термины «, двухтактный, » и «, двухтактный, », а также «, четырехтактный, » и «, четырехтактный, » часто меняются местами.

Двухтактные и четырехтактные различия

Принципиальное различие между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в их процессе газообмена или, проще говоря, удалении сгоревших газов в конце каждого процесса расширения и введении свежей смеси для следующего цикла .Двухтактный двигатель имеет расширение или рабочий ход в каждом цилиндре во время каждого оборота коленчатого вала. Процессы выпуска и зарядки происходят одновременно, когда поршень перемещается через свое самое нижнее или нижнее центральное положение.

Двухтактный двигатель

В четырехтактном двигателе сгоревшие газы сначала вытесняются поршнем во время хода вверх, а свежий заряд поступает в цилиндр во время следующего хода вниз.

Четырехтактным двигателям для рабочего хода требуется два полных оборота коленчатого вала, по сравнению с одним оборотом, необходимым в двухтактном двигателе. Двухтактные двигатели работают при вращении коленчатого вала на 360 °, тогда как четырехтактные двигатели работают на 720 ° вращения коленчатого вала.

4-тактный двигатель

Приложения

Двухтактные двигатели, как правило, дешевле в производстве по сравнению с четырехтактными двигателями, они легче и могут обеспечивать более высокое отношение мощности к массе.По этим причинам двухтактные двигатели идеально подходят для таких применений, как бензопилы, уборщики сорняков, подвесные моторы, внедорожные мотоциклы и гоночные машины. Отчасти из-за своей конструкции и отсутствия масляного картера двухтактные двигатели также легче запускать при низких температурах, что делает их идеальными для использования в снегоходах.

Смазка для четырехтактных двигателей

Четырехтактные двигатели смазываются маслом, находящимся в масляном картере. Масло распределяется по двигателю за счет смазки разбрызгиванием или с помощью системы смазочного насоса под давлением; эти системы можно использовать по отдельности или вместе.

Смазка разбрызгиванием достигается частичным погружением коленчатого вала в масляный поддон. Импульс вращающегося коленчатого вала разбрызгивает масло на другие компоненты двигателя, такие как кулачки, пальцы и стенки цилиндров.

Смазка под давлением использует масляный насос для создания пленки смазки под давлением между движущимися частями, такими как главные подшипники, подшипники штока и подшипники кулачка. Он также перекачивает масло в направляющие клапана двигателя и коромысла.

Смазка двухтактных двигателей Двухтактные двигатели собирают немного масла под коленчатым валом; однако в двухтактных двигателях используется система смазки с полным отсутствием потерь, которая сочетает в себе масло и топливо для обеспечения как энергии, так и смазки двигателя.Масло и топливо смешиваются во впускном тракте цилиндра и смазывают важные компоненты, такие как коленчатый вал, шатуны и стенки цилиндра.

Двухтактные двигатели с впрыском масла впрыскивают масло непосредственно в двигатель, где оно смешивается с топливом, в то время как двухтактные двигатели с предварительным смешиванием требуют топливно-масляной смеси, которая смешивается перед установкой в ​​топливный бак. В целом известно, что двухтактные двигатели изнашиваются быстрее, чем четырехтактные, потому что у них нет специального источника смазочного материала; однако высококачественное масло для двухтактных двигателей значительно снижает износ двигателя.