1126. Объясните причину вращения колеса (рис. 277). Какие преобразования энергии происходят при этом? Колесо вращается за счет давления истекающего из трубки пара на его лопасти. Внутренняя энергия пара идет на работу по его расширению, которая, в свою очередь, идет на совершение работы по вращению колеса.
1127. Относится ли огнестрельное оружие к тепловым двигателям? Да, поскольку при выстреле часть внутренней энергии топлива превращается в тепловую энергию снаряда.
1128. Какой вид энергии используется в установке, изображенной на рисунке 277; при выстреле из пушки? В установке на рис. 277 используется энергия пара. При выстреле из пушки используется тепловая (внутренняя) энергия сгорающего взрывчатого вещества.
1129. Почему доливать воду в радиатор перегревшегося двигателя трактора следует очень медленно и только при работающем двигателе? При быстром доливании воды в радиатор происходит процесс интенсивного парообразования, выделяется большое количество энергии. Двигатель выходит из строя.
1130. Выполняя домашнее задание, ученик записал: «К машинам с тепловыми двигателями относятся: реактивный самолет, паровая турбина, мопед». Дополните эту запись другими примерами. К машинам с тепловым двигателем относятся: автомобиль, тепловоз.
1131. Выполняя задание, ученик записал: «Двигатель внутреннего сгорания применяется в мотосанях, бензопилах». Дополните эту запись другими примерами. Двигатель внутреннего сгорания применяют в автомобилях, дизельных тепловозах.
1132. Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании? В подводных лодках не используют двигатели внутреннего сгорания из-за недостатка воздуха для создания рабочей смеси двигателя.
1133. В каком случае газообразная горючая смесь в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: в начале такта «рабочий ход» или в конце его? Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в начале такта «рабочий ход».
1134. В каком случае жидкое распыленное топливо в цилиндре двигателя внутреннего сгорания обладает большей внутренней энергией: к концу такта всасывания или к концу такта сжатия? Горючая смесь обладает большей внутренней энергией в конце такта сжатия.
1135. Почему температура газа в двигателе внутреннего сгорания в конце такта «рабочий ход» ниже, чем в начале этого такта? Во время такта «рабочий ход» расширяющийся газ совершает работу за счет внутренней энергии смеси. Ее температура понижается.
1136. Почему в паровой турбине температура отработанного пара ниже, чем температура пара, поступающего к лопаткам турбины? Часть внутренней энергии поступающего в турбину пара идет на совершение механической работы по ее вращению.
1137. Зачем в цилиндры дизельного двигателя (двигателя с воспламенением топлива от сжатия) жидкое топливо подается в распыленном состоянии? Распыленное топливо обладает большей поверхностью. Это способствует более полному сгоранию топлива.
1138. Во время каких тактов закрыты оба клапана в четырехтактном двигателе внутреннего сгорания? Во втором и третьем такте.
1139. Отражается ли неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания на его КПД; на окружающей среде? КПД уменьшается; окружающая среда сильнее загрязняется.
1140. Первый гусеничный трактор конструкции А. Ф. Блинова, 1888 г., имел два паровых двигателя. За 1 ч он расходовал 5 кг топлива, у которого удельная теплота сгорания равна 30 • 10 6 Дж/кг. Вычислите КПД трактора, если мощность двигателя его была равна около 1,5 кВт.
1141. В одной из паровых турбин для совершения полезной работы используется 1/5 часть энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в другой — 1/4 часть. КПД какой турбины больше? Ответ обоснуйте. КПД тем больше, чем больше часть полезной работы по отношению к затраченной. Поэтому КПД второй турбины больше.
1142. Вычислите КПД турбин, описанных в предыдущей задаче.
1143. Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,89 • 107 Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2 • 10 6 Дж/кг.
1144. Двигатель внутреннего сгорания совершил полезную работу, равную 2,3 • 10 4 кДж, и при этом израсходовал бензин массой 2 кг. Вычислите КПД этого двигателя.
1145. За 3 ч пробега автомобиль, КПД которого равен 25%, израсходовал 24 кг бензина. Какую среднюю мощность развивал двигатель автомобиля при этом пробеге?
1146. Двигатель внутреннего сгорания мощностью 36 кВт за 1 ч работы израсходовал 14 кг бензина. Определите КПД двигателя.
Что такое рабочий цикл двигателя
Процессы, протекающие в цилиндрах двигателя при его работе, повторяются циклично.
Одним таким рабочим циклом считается совокупность тактов (впуск топливовоздушной смеси, сжатие, воспламенение и расширение газов, а также выпуск продуктов сгорания), обеспечивающая переход тепловой энергии, выделяемой при воспламенении одной порции смеси, непосредственно в работу. О том, что представляют собой рабочие циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания, пойдет речь далее.
Что такое мертвые точки и такты ДВС
Количество этапов, входящих в один рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания), принято считать исходя из числа ходов поршня в цилиндре. Такие этапы получили название такты двигателя. Непосредственно ход поршня определяется его перемещением из одной крайней точки в другую.
Они получили наименование мертвые, поскольку если в такой точке произойдет остановка поршня, он не сможет начать движение без внешнего воздействия. Простыми словами мертвые точки – это позиции, при которых движение в текущем направлении поршня прекращается и он начинает обратный ход.
Мертвые точки и ход поршня ДВС
Существуют две мертвые точки:
- Нижняя (НМТ) – положение, при котором расстояние между поршнем и осью вращения коленвала минимально.
- Верхняя (ВМТ) – положение, при котором цилиндр находится на максимальном удалении от оси вращения коленвала двигателя.
В англоязычной документации ВМТ обозначается как TDC (Top Dead Centre), А НМТ – BDC (Bottom Dead Centre).
Существуют двигатели, рабочий цикл которых может состоять из двух, а также из четырех тактов. Исходя из этого их разделяют на двухтактные и четырехтактные моторы.
Как работает четырехтактный двигатель
Конструктивно рабочий цикл типового четырехтактного агрегата обеспечивается работой следующих элементов:
- цилиндр;
- поршень – выполняет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра;
- клапан впуска – управляет процессом подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
- клапан выпуска – управляет процессом выброса отработавших газов из цилиндра;
- свеча зажигания – осуществляет воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси;
- коленчатый вал;
- распределительный вал – управляет открытием и закрытием клапанов;
- ременной или цепной привод;
- кривошипно-шатунный механизм – переводит движение поршня во вращение коленчатого вала.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя
Рабочий цикл такого механизма состоит из четырех тактов, в ходе которых реализуются следующие процессы:
- Впуск (нагнетание топлива и воздуха). В начале цикла поршень находится в ВМТ. В момент, когда коленвал начинает вращаться, он воздействует на поршень и переводит его в НМТ. Это приводит к образованию разрежения в камере цилиндра. Распредвал воздействует на клапан впуска, постепенно открывая его. Когда поршень оказывается в крайнем положении клапан полностью открыт, в результате чего происходит интенсивное нагнетание топлива и воздуха в камеру цилиндра.
- Сжатие (увеличение давления горючей смеси). На втором этапе поршень начинает обратное перемещение к верхней мертвой точке такта сжатия. Коленвал совершает еще один поворот, а оба клапана полностью закрыты. Внутреннее давление увеличивается до величины 1,8 МПа и повышается температура горючей смеси до 600 С°.
- Расширение (рабочий ход). При достижении верхней позиции поршнем в камере сгорания устанавливается максимальная компрессия до 5 МПа и срабатывает свеча зажигания. Это приводит к возгоранию смеси и увеличению температуры до 2500 С°. Давление и температура приводят к интенсивному воздействию на поршень, и он начинает вновь перемещаться к НМТ. Коленвал совершает еще поворот, и таким образом, тепловая энергия переходит в полезную работу. Распредвал открывает выпускной клапан, и при достижении поршнем НМТ он полностью раскрыт. В результате отработавшие газы начинают постепенно выходить из камеры, а давление и температура снижаются.
- Выпуск (удаление отработавших газов). Коленвал двигателя поворачивается, и поршень начинает движение в верхнюю точку. Это приводит к выталкиванию отработавших газов и еще большему снижению температуры и уменьшению давления до 0,1 МПа. Далее, начинается новый цикл, в ходе которого указанные процессы вновь повторяются.
В ходе каждого такта коленчатый вал двигателя совершает поворот на 180°. За полный рабочий цикл коленвал поворачивается на 720°.
Четырехтактный двигатель получил широкое распространение. Он может работать как с бензином, так и с дизельным топливом. Отличием рабочего цикла для дизеля является то, что воспламенение топливовоздушной смеси происходит не от искры, а от высокого давления и температуры в конечной точке такта сжатия.
Особенности работы двухтактных моторов
Основой того, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, можно назвать тот факт, что в первом за один рабочий цикл коленвал совершает два оборота, а во втором весь рабочий цикл укладывается в один оборот коленвала (360°).
Поршень при этом совершает лишь два хода.
Процессы, происходящие в камере сгорания в течение рабочего цикла у двухтактного мотора, не отличаются от четырехтактных, но впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения.
Процесс одновременного удаления отработавших газов и нагнетания в цилиндр свежего заряда, происходящий в двухтактном двигателе, получил название продувка.
Рабочий цикл двухтактного двигателя
Принцип работы простейшего двухтактного двигателя заключается в следующем:
- Такт сжатия. В начале цикла поршень находится в НМТ и движется в положение ВМТ такта сжатия. При этом происходит перекрытие окна продувки (впуска), а затем канала выпуска. В момент, когда поршень закрывает окно выпуска, начинается сжатие горючей смеси, и в пространстве под поршнем возникает разрежение. Это обеспечивает нагнетание топлива в камеру через приоткрытый клапан впуска.
- Такт расширения (рабочего хода). Когда поршень приближается к ВМТ, происходит срабатывание свечи зажигания, и горючая смесь воспламеняется. Это провоцирует резкое повышение давления и температуры, в результате чего поршень начинает движение вниз. Таким образом, газы совершают полезную работу, а поршень при движении к НМТ увеличивает компрессию топливовоздушной смеси. С ростом давления клапан начинает закрываться и препятствует попаданию горючей смеси во впускной коллектор. При достижении поршнем выпускного окна, происходит открытие последнего, и отработавшие газы удаляются в систему выхлопа. Давление в камере снижается, а дальнейшее движение поршня открывает канал продувки и топливовоздушная смесь подается в камеру, вытесняя отработавшие газы.
В зависимости от того, как реализована система продувки в устройстве двухтактного двигателя, их разделяют на разные типы:
- С контурной кривошипно-камерной продувкой. Горючая смесь подается в камеру цилиндра напрямую из картера двигателя. При этом она всасывается в момент движения поршня к ВМТ, а при движении поршня к НМТ обеспечивается продувка за счет избыточного давления.
- С клапанно-щелевой продувкой. Применяется для одноцилиндровых двигателей. Газораспределение реализуется путем перекрытия окон, выполненных в стенке цилиндра.
- С прямоточной продувкой. В такой конструкции впуск выполняется через специальные продувочные окна, выполненные по окружности цилиндра в его нижней части. В свою очередь, выпуск реализуется через выхлопной клапан.
- С использованием продувочных насосов. Применяется на многоцилиндровых двухтактных двигателях. При этом воздух для продувки сжимается специальным компрессором.
В отличие от четырехтактного, двухтактный двигатель не имеет системы газораспределения. Не требуют такие конструкции и организации сложной системы смазки. С другой стороны, четырехтактные моторы более экономичны по расходу топлива, а также меньше подвержены вибрации и обеспечивают более чистый выхлоп.
(1
Принцип работы четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания
ПЕРВЫЙ ТАКТ — ВПУСК: Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает из карбюратора в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
- ВТОРОЙ ТАКТ — СЖАТИЕ: Поршень идет вверх, топливная смесь сжимается. Когда поршень находится в нескольких миллиметрах от верхней мертвой точки
- ТРЕТИЙ ТАКТ — РАБОЧИЙ ХОД (РАСШИРЕНИЕ): После воспламенения горючего оно сгорает, горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз (оба
- ЧЕТВЁРТЫЙ ТАКТ — ВЫПУСК: По инерции коленвал продолжает свое вращение (для равномерности вращения на коленвале установлены грузы — щеки
- Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
(ВМТ), свеча воспламеняет топливо, сжатое поршнем.клапана закрыты).коленвала), поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной
клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. При достижениипоршнем ВМТ, выпускной клапан закрывается.Далее повторяются все четыре такта.
Поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами
(поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не
пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между
поршнем и стенками цилиндра. Пoршень снабжен металлическим стержнем —
пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное
возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение
коленчатого вала.
В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя
идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ).
Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, — в
цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.
2. Сжатие — четырёхтактный двигатель
Пoршень четырёхтактного двигателя
поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно
и значительно поднимается температура горючей смеси.
Отношение рабочего
объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр,
обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя.
Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.
3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) — четырёхтактный двигатель
Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь
воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из
ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива
рабочая смесь расширяется, толкая поршень.
Степень «недоворота»
коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной
величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование
энергии сгоревшего топлива будет максимальным.
Скороть горения топлива
практически не меняется, то есть занимает фиксированное время,
следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя
нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню
оборотов коленвала.
В старых двигателях эта регулировка производилась
механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором
воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для
регулировки угла используется электронное опережение зажигания.
4. Выпуск — четырёхтактный двигатель
После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя
открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет
отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ
выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.
Таким образом 1 рабочий цикл 4-х тактного двигателя происходит за 2 оборота коленчатого вала (720° его поворота). Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск),
необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится
предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба
клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.
Четырехтактный двигатель от А до Я: чем отличается от двухтактного, принцип работы, фазы газораспределения
Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:
- цилиндр заполняется топливной смесью;
- смесь сжимается;
- топливная смесь воспламеняется;
- газы расширяются и цилиндр очищается.
В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.
Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за два оборота коленвала или за четыре такта.
Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:
- За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
- Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
- Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
- Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания
Рабочий цикл — это строгая последовательность рабочих процессов (тактов), периодически повторяющихся в каждом цилиндре. Каждый такт соответствует одному проходу поршня.
Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактными и двухтактными.
Принципиальная разница между ними заключается в следующем: в четырехтактном двигателе один рабочий цикл происходит за четыре хода поршня, а в двухтактном — за два хода.
Двухтактные двигатели используются в основном на мотоциклах, моторных лодках, скутерах и т. п. Поэтому здесь будем вести речь о четырехтактном двигателе внутреннего сгорания — именно такими моторами оснащаются легковые автомобили.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты.
1. Первый такт — впуск горючей смеси в цилиндр двигателя. Нужно сказать, что в цилиндре происходит сгорание топлива не в чистом виде, а смеси его паров с воздухом (горючая смесь).
В советских автомобилях за приготовление такой смеси отвечал специальный прибор — карбюратор.
Однако в современных автомобилях карбюраторы давно не применяются — данный процесс контролируется электроникой (прибором, который называется инжектор).
- Примечание.
- Для бензинового двигателя внутреннего сгорания оптимальной является горючая смесь, состоящая из 1 части бензина и 15 частей воздуха (то есть 1:15).
- Рекомендуем: Самые надежные и долговечные двигатели
Горючая смесь попадает в цилиндр при открывшемся впускном клапане (напомню, что в нужный момент на него давит кулачок распределительного вала). В момент открытия впускного клапана поршень всегда расположен в ВМТ и начинает перемещаться вниз к НМТ.
При этом над поршнем возникает разрежение, под воздействием которого в цилиндр поступает горючая смесь. Иными словами, при движении вниз к НМТ поршень засасывает горючую смесь в цилиндр через открывшийся впускной клапан.
Как только поршень достигнет НМТ, клапан под воздействием мощной пружины возвращается на прежнее место и плотно закрывает впускное отверстие.
Когда горючая смесь попадает в цилиндр, она перемешивается с остатками имеющихся в нем выхлопных газов. Такая смесь называется рабочей, и именно она будет сгорать в камере сгорания.
На протяжении первого такта работы мотора кривошип коленчатого вала (рис. 1.4) проворачивается на пол-оборота.
Рис. 1.4. Коленчатый вал двигателя.
2. Исходное положение для начала второго такта таково: поршень находится в НМТ, впускной клапан плотно закрыт, цилиндр заполнен рабочей смесью. Во время второго такта поршень перемещается от НМТ к ВМТ, сжимая в процессе этого находящуюся в цилиндре рабочую смесь.
Опытным водителям хорошо знакомо такое понятие, как степень сжатия. Данный показатель информирует о том, во сколько раз сокращается объем рабочей смеси при достижении поршнем ВМТ. Отмечу, что степень сжатия — одна из наиболее значимых технических характеристик любого автомобиля.
В процессе сжатия рабочей смеси ее температура существенно повышается. При достижении поршнем ВМТ она равняется примерно +300… 400 °С. Что касается давления внутри цилиндра, то оно при этом составляет порядка 9-10 кг/см.
Второй такт заканчивается при достижении поршнем ВМТ. В этот момент рабочая смесь максимально сжата. За второй такт кривошип коленчатого вала проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за два такта коленчатый вал делает один полный оборот.
10 лучших масел для двигателя ВАЗ
3. Как отмечалось ранее, принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в преобразовании тепловой энергии в механическую. Это происходит на третьем этапе работы двигателя, который называется рабочим ходом.
Когда поршень находится в ВМТ, а рабочая смесь максимально сжата, между электродами свечи зажигания возникает электрическая искра, что вызывает воспламенение рабочей смеси (это происходит в камере сгорания). В результате на поршень, находящийся в ВМТ, оказывается мощное давление.
Клапаны в этот момент плотно закрыты, продуктам горения деваться некуда, и именно они давят на поршень, который под воздействием этого давления вынужден двигаться вниз к НМТ. При этом он передает энергию своего движения через шатун на кривошип коленчатого вала, тем самым вынуждая его вращаться.
Именно это вращение является движущей силой автомобиля.
- Примечание.
- Давление на поршень во время третьего такта рабочего цикла двигателя достигает 40 кг/см.
- Во время третьего такта коленчатый вал двигателя проворачивается еще на пол-оборота.
4. Последний, четвертый такт рабочего цикла — выпуск отработанных газов. Он начинается, когда после третьего такта поршень находится в НМТ и начинает двигаться вверх.
В этот момент под воздействием соответствующего кулачка распределительного вала открывается выпускной клапан и движущийся вверх поршень выдавливает выхлопные газы из цилиндра. Сразу после этого клапан плотно закрывает выпускное отверстие.
Затем выхлопные газы через глушитель и выхлопную трубу выводятся наружу.
Четвертый такт завершается, когда поршень достиг ВМТ и плотно закрылся выпускной клапан.
В течение четвертого такта коленчатый вал проворачивается еще на пол-оборота. Следовательно, за четыре такта работы (на протяжении одного рабочего цикла) коленчатый вал делает два полных оборота.
После четвертого такта опять начинается первый такт и т. д.
История
Приблизительно в 1854—1857 годах итальянцами Феличче Матоци и Евгением Барсанти было создано устройство, которое по имеющимся сегодня сведениям было похоже на четырехтактный мотор. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году. Алфоном де Роше был запатентован двигатель такого типа.
Впервые пригодный к работе четырехтактный мотор создал немецкий инженер Николаус Отто. В его честь был назван четырехтактный цикл работы циклом Отто, а 4-тактный мотор, применяющий свечи зажигания, называют двигателем Отто.
Устройство автомобиля для чайников
На каждом штифте установлены по два шатуна: на первом — шатун первого и четвертого цилиндров, на втором — второго и пятого, на третьем — третьего и шестого цилиндров. Кривошипно-шатунные механизмы V-образных четырехтактных двигателей и схемы их работы показаны на рисунке 3.
Порядок работы цилиндров в таком двигателе 1-4-2-5-3-6.
В этих двигателях невозможно добиться равномерного чередования ходов цилиндров. Они проходят через 90˚ и 150˚.
Если первый цилиндр движется, четвертый цилиндр начинается под углом 90 °, второй цилиндр — под углом.150 °, пятый — 90 °, шестой — 150 °, что является существенным недостатком данного конструктивного решения расположения цилиндров в шестицилиндровом двигателе.
Особенности работы 4-х тактного двигателя
В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин.
Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло.
Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.
Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара. Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством.
Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.
Принцип действия
Итак, автомобильный двигатель. Прежде чем рассматривать его устройство, давайте чуть-чуть разберёмся с тем, как работает автомобильный двигатель не вдаваясь в детали.
У каждого двигателя есть свой рабочий цикл.
Рабочий цикл двигателя — периодически повторяющиеся процессы в двигателе по преобразованию тепловой энергии в механическую.
У каждого двигателя есть цилиндры, в которых ходят поршни. Это главное место, где происходит самый главный процесс.
- ВМТ — Верхняя Мёртвая Точка.
- НМТ — Нижняя Мёртвая Точка.
- Такт — это движение поршня от ВМТ к НМТ или от НМТ к ВМТ;
Двигатели могут быть двухтактные и четырёхтактные. Двухтактные двигатели на автомобиле не используются, однако предлагаю быстренько ознакомиться с принципом их работы. Для общего образования, так сказать.
Конструкция агрегата
Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.
Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его. Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще, клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска.
У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.
Конструктивные особенности и различия
Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного не только тем, за сколько тактов работы происходит газообмен.
Четырехтактный требует наличия системы газораспределения (впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачковым механизмом и т. д. ). В двухтактном такой системы нет, благодаря этому он гораздо проще.
Двигатель с четырьмя тактами работы требует полноценной системы смазки из-за большого количества движущихся и трущихся частей. Для смазки двигателя с двумя тактами работы можно использовать масло просто разводя его вместе с топливом.
Работа двигателя
Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.
Этапы работы :
- Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
- Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
- Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
- Выпуск. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. Вместе с этим открывается клапан выпуска, и выхлопные газы поступают в трубу. При прохождении клапаном мертвой точки, клапан впуска закрывается.
Впуск
Итак, в камере сгорания силового агрегата циклы преобразований энергии начинаются с реакции горения топливной смеси.
При этом поршень находится в самой верхней своей точке (положение ВМТ), а затем движется вниз. В результате в камере сгорания двигателя возникает разрежение.
Под его воздействием горючая жидкость всасывает топливо. Впускной клапан при этом находится в открытом положении, а выпускной закрыт.
Когда поршень начинает движение вниз, то над ним увеличивается объем. Это и вызывает разрежение. Оно составляет примерно 0,071-0,093 МПа. Таким образом, в камеру сгорания попадает бензин. В инжекторных двигателях топливо впрыскивается форсункой. После поступления смеси в цилиндр ее температура может составлять 75 до 125 градусов.
То, как сильно цилиндр будет заполнен топливной смесью, определяют по коэффициентам заполнения. Для двигателей с карбюраторной системой питания данный показатель составит от 0,64 до 0,74. Чем выше значение коэффициента, тем более мощный мотор.
Такт расширения газов в дизельном двигателе
Когда поршень дизельного двигателя еще не дошел до верхней точки примерно на 30 градусов по коленвалу, ТНВД через форсунку подает в цилиндр топливо под высоким давлением. Значение в 18 МПа необходимо, чтобы горючее могло тонко распыляться и распределиться по всему объему в цилиндре.
Далее топливо под действием высоких температур воспламеняется и быстро сгорает. Поршень движется к нижней точке. Температура внутри цилиндра в этот момент составляет около 2000 градусов. К концу такта температура снижается.
Выпуск
После совершения газами полезной работы они должны выйти из цилиндра, чтобы освободилось место для новой порции горюче-воздушной смеси. Это последний такт в рабочем цикле четырехтактного двигателя.
Газы на этом этапе находятся под давлением, существенно превышающем атмосферное. Температура к концу такта снижается примерно до 700 градусов. Коленвал посредством шатуна двигает поршень к ВМТ.
Далее открывается выпускной клапан, газы выталкиваются в атмосферу через выхлопную систему. Что касается давления, то оно высокое только в самом начале. В конце такта оно снижается до 0,120 МПа.
Естественно, полностью избавиться от продуктов сгорания в цилиндре невозможно. Поэтому они при следующем такте впуска смешиваются с топливной смесью.
Такт сжатия в дизельном двигателе
На данном этапе работы поршень в камере сгорания идет по направлению вверх к ВМТ. Оба клапана в двигателе автомобиля находятся в закрытом состоянии. В результате работы поршня воздух в цилиндре сжимается. Степень сжатия в дизельном двигателе более высокая, чем в бензиновых моторах, а давление внутри цилиндра может достигать 5 МПа.
Сжатый воздух существенно нагревается. Температуры могут достигать 700 градусов. Это нужно, чтобы воспламенилось топливо. Оно на дизельных моторах подается через форсунки, установленные на каждом цилиндре. В зимнее время в работе участвуют свечи накаливания. Они предварительно подогревают холодную смесь. Таким образом мотор легче запускается в зимнее время.
Но такая система есть не на всех авто.
Вопрос 10. В каком состоянии находятся клапаны при такте “рабочий ход”?
Оба клапана закрыты
При такте «рабочий ход» оба клапана закрыты, что даёт возможность расширяющимся газам перемещать поршень от верхней мёртвой точки к нижней и передавать воспринимаемое им усилие на коленчатый вал двигателя
Вопрос 11. В каком состоянии находятся клапаны при такте “выпуск”?
Впускной закрыт, выпускной открыт
В течении такта выпуска впускной клапан закрыт, а выпускной открыт. Поршень продвигается от нижней мёртвой точки до верхней мёртвой точки,выталкивает оставшиеся в цилиндре после сгорания и расширения отработавшее газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал и далее через систему выпуска отработавших газов в атмосферу
Вопрос 12. В какой момент в цилиндре бензинового двигателя происходит воспламенение рабочей смеси?
В конце такта сжатия, в момент, когда поршень не дошёл до верхней мёртвой точки
В конце такта сжатия (в момент, когда поршень ещё не дошёл до верхней мёртвой точки) рабочая смесь воспламеняется от искры.
Вопрос 13. У какого двигателя выше степень сжатия?
У дизельного
Степень сжатия — это число, показывающее, во сколько раз полный объём цилиндра больше объёма камеры сгорания. Степень сжатия современных автомобильных двигателей с искровым зажиганием равна примерно 10. Автомобильные четырёхтактные дизели имеют более высокую степень сжатия – в пределах 15…20.
Вопрос 14. За сколько оборотов коленчатого вала осуществляется рабочий цикл в четырёхтактном двигателе?
За два оборота
Рабочий цикл двигателя – это последовательно повторяющиеся процессы в цилиндре двигателя, которые происходят за одно перемещения поршня от одной мёртвой точки к другой мёртвой точке (такте), при этом коленчатый вал двигателя совершает полуоборот. У четырёхтактного двигателя это четыре полуоборота или два оборота коленчатого вала.
Вопрос 15. За сколько ходов поршня осуществляется рабочий цикл четырёхтактного двигателя?
За четыре.
Ход поршня – это расстояние, пройденное им от одной мёртвой точки к другой мёртвой точке. Так как рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх тактов (впуск, сжатие, рабочий ход , выпуск), во время которых поршень движется от одной мёртвой точки к другой, то рабочий цилк четырёхтактного двигателя осуществляется за четыре хода поршня.
Вопрос 16. Что такое “детонация”?
Взрывное сгорание рабочей смеси в цилиндрах
Детонация – это очень быстрое (взрывное) сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени до 3000м/с, сопровождающееся значительным повышением давление газов (при нормальных условиях рабочая смесь в цилиндрах двигателя сгорает со скоростью 30-40м/с).
Вопрос 17. Каковы причины возникновения детонации?
Использование низкооктанового бензина
Детонационная стойкость – важнейший показатель качества бензина. Октановое число бензина – основной показатель, характеризующий детонационную стойкость бензина. Чем оно больше, тем выше его стойкость против детонации. Таким образом, возможной причиной возникновения детонации является использование низкооктанового бензина.
Что такое тактность двигателя?
2-х тактный двигатель – разновидность поршневого двигателя, в котором рабочий процесс совершается за два хода поршня. У такого двигателя всего 2 такта, такт сжатия и такт рабочего хода. Причем очистка и наполнения цилиндра горючий смеси осуществляется не отдельными тактами, как в 4-х тактном двигателя, а совместными.
Что такое 2 х тактный двигатель?
Двухта́ктный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня.
Как определить 2х тактный двигатель?
Если в двигателе имеется одно отверстие для заливки масла и бензина, у вас 2-тактный двигатель. Если в двигателе есть два заливных отверстия — одно для бензина, а второе для заливки масла, это значит, что у вас 4-тактный двигатель.
Что происходит во время 1 такта работы двс?
рабочий цикл происходит за четыре хода или такта: впуск (а), сжатие (б), рабочий ход (в) и выпуск (г). 1 такт (впуск) — при такте впуска поршень от верхней мёртвой точки перемещается к нижней мёртвой точке. … Поршень движется вверх. Оба клапана плотно закрыты, и поэтому рабочая смесь сжимается.
Как отличить 2 х тактный двигатель от 4 х тактного?
Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух тактов: сжатия и расширения (рабочего хода). Впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов, которые в 4-х тактных двигателях совершаются в отдельных тактах, в 2-х тактных происходят во время сжатия и расширения.
Что означает 4 тактный двигатель?
Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя. Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели.
ЭТО ИНТЕРЕСНО: Какого автомобиля не выпускали в ссср?
Кто придумал двухтактный двигатель?
Двухтактный двигатель/Изобретатели
Как смазывается 2 тактный двигатель?
Каким образом смазывается двухтактный двигатель:
- картер двухтактного двигателя сухой;
- смазка изначально заправлена в двигатель и предназначена для смазывания роликового подшипника;
- смесь топлива с маслом поступает в камеру сгорания. …
- смесь топлива и масла затем сгорает.
Почему один из тактов двигателя назван рабочим ходом?
В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом.
Какой такт двигателя является рабочим ходом?
Такт в ДВС — это движение поршня в одном направлении (вверх или вниз). За один оборот коленчатого вала совершается два такта. Тот из них, при котором происходит расширение сгоревших газов и совершается полезная работа, называется рабочим ходом поршня.
Что происходит во время третьего такта двс?
Третий такт работы ДВС — самый главный. Именно во время третьего такта происходит превращение тепловой энергии в механическую. Там, где проходит тонкая грань между вторым и третьим тактом, срабатывает свеча зажигания: смесь воспламеняется и поршень устремляется к НМТ. Результат — вращение коленчатого вала.
Что происходит в цилиндре?
В цилиндре образуется разрежение, за счёт которого в него засасывается свежий заряд. При наличии нагнетателя смесь нагнетается в цилиндр под давлением. Такт сжатия. … Поршень движется к ВМТ, при этом заряд сжимается поршнем до давления степени сжатия.
Сколько оборотов распределительного вала приходится на 10 оборотов коленчатого вала в Четырехтактном двигателе?
Поэтому за два оборота коленчатого вала распределительный вал делает один оборот. Таким образом, на 10 оборотов коленчатого вала в четырёхтактном двигателе приходится 5 оборотов распределительного вала.
ЭТО ИНТЕРЕСНО: Как подключить наушники Хуавей к ноутбуку?
Какой двигатель лучше 2 х тактный или 4 х тактный?
Сравнение 2-хтактных и 4-хтактных двигателей … Принято считать, что четырехтактные моторы более надежны, что обусловлено, в первую очередь, более продвинутой системой подачи масла. Плюс к тому нагрузки в двигателе, благодаря более сложной конструкции, распределены равномерней.
Сколько масла в бензин для двухтактного двигателя?
В начале работы с инструментом всегда возникает вопрос, сколько масла добавлять в бензин для бензопилы или триммера. Важно помнить, что для двухтактных двигателей соотношение составляет 1:50, т. е. на 5 л топлива приходится 100 мл масла.
Где используется двухтактный двигатель?
В настоящее время двухтактные двигатели широко применяются в судовых, тепловозных и других транспортных силовых установках, где уменьшение габаритов и веса двигателя играет существенную роль.
- Удельный расход топлива
- Процесс впуска в четырехтактном двигателе
- Процесс сжатия в четырехтактном двигателе
Загрузка...
