Меню Закрыть

Принцип работы двухтактного двс: Страница не найдена — «Стиль-Авто»

Содержание

Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания

    Многие из нас ездят на мотороллерах, но вот как устроен и работает двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС), который приводит в движение Вашу двухколесную технику, знает не каждый. А вот хорошо зная все принципы работы ДВС, Вы сможете быстро и правильно диагностировать его неполадки. Да и вообще, в ознакомительных целях знание принципов работы не помешает.
    Вообще-то существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. Практически на каждом мотороллере, особенно до 2000 года выпуска, установлен двухтактный двигатель. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.

    Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70%.
    Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
    Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется 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. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.
    Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр.  Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.
    Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия.
    1. Такт сжатия.  Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
    2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
    Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
    Далее цикл повторяется.

    Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.  Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

    Наглядно просмотреть работу двухтактного ДВС можно на этом ролике:

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?

Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск.

Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу — это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно.

Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

По материалам сайта airbase.ru

Преимущества и недостатки двух и четырех тактных ЛОДОЧНЫХ моторов.

Двухтактные преимущества

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным. 

2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.

3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от  4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же лодочный мотор выбрать? 

Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.

Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!

Двухтактный дизельный двигатель: устройство и принцип работы

Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.

Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами. Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.

Строение

В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.

В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах — это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.

Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами — с помощью:

  • насосов;
  • продувочных камер;
  • компрессоров.

Продувка может осуществляться по одной из схем — контурной или клапанно-щелевой.

Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.

Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.

Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.

При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.

Как работает?

Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.

Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:

  1. Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
  2. Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка —воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.

Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.

Мифы о двухтактных дизельных моторах

Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:

  1. Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
  2. Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума — характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
  3. Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
  4. Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.

Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.

Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность — через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.

Подобные системы очистки имеют одну особенность — в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.

Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.

Преимущества

Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.

Другие достоинства:

  1. Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
  2. Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
  3. Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
  4. Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.

Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.

Недостатки

Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.

Другие недостатки:

  • высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
  • увеличенный расход масла;
  • необходимость установки воздушных фильтров.

Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.

Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.

Итоги

Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью — снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.

Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Рассмотрим основной принцип работы двухтактного двигателя на примерах

Двигатель внутреннего сгорания работает по давно изученным принципам. Мы будем рассматривать поршневые моторы, поскольку роторные, и прочие экзотические агрегаты, преобразующие энергию горения в кинетическую, не так распространены.

Для лучшего понимания процесса, определимся с техническими терминами:

  • Рабочий цикл двигателя – цепочка чередующихся процессов, в результате которых энергия сгорания топлива трансформируется во вращение колес (при использовании в транспортном средстве)
  • Впуск – наполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха (в бензиновых моторах) или воздухом в дизельных моторах
  • Сжатие – спрессовывание топливной смеси в цилиндре
  • Рабочий ход – расширяющиеся газы, после воспламенения горючей смеси, стремительно гонят поршень вниз
  • Выпуск – проветривание полости цилиндра от порции отработанных газов.

В ходе рабочего цикла, процессы следуют в строго определенном порядке. Каждый из них называется тактом. С механической точки зрения, такт – это движение поршня от одной мертвой точки до второй. В зависимости от конструкции мотора, тактов может быть два или четыре.

Что из себя представляет двухтактный двигатель — видео

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного?

За каждый поворот коленвала на 180° совершается два такта (разные, в зависимости от типа двигателя). Отработка процесса двухтактного ДВС осуществляется за один оборот, а четырехтактного – за два оборота коленвала. Непонятно? Рассмотрим вопрос подробнее.

Важно! Есть пассивные и активные такты. Точнее активный цикл один – рабочий ход. Остальные движения цилиндра происходят по инерции маховика, закрепленного на оси мотора. Это касается одноцилиндрового мотора, каждый следующий цилиндр работает со сдвигом по фазе, и тяжелый маховик более не нужен. Поэтому его роль выполняет шестерня, за которую цепляется стартер.

Современный мотор достаточно сложен с инженерной точки зрения. Процессы обеспечиваются различными вспомогательными механизмами, их работа должна быть синхронизирована. Кроме того, компоненты двигателя имеют определенную массу, соответственно присутствует инерция.

Трущиеся детали замедляются сопротивлением. Это замедляет процесс и отбирает дополнительную мощность. Все поправки надо учитывать при проектировании мотора.

Запрограммировать алгоритм управления сложно, условия эксплуатации постоянно меняются. Если последовательность смены циклов даст сбой – произойдет потеря мощности или остановка двигателя. Поэтому для бесперебойной работы нужно так много приспособлений вокруг пары: поршень, цилиндр.

Логика подсказывает, что при меньшем количестве тактов, управление можно сделать проще. Именно поэтому инженеры по-прежнему развивают направление двухтактных ДВС.

Чтобы понять разницу между двухтактным и четырехтактным двигателем, рассмотрим организацию работы последнего.

Особенностью конструкции четырехтактных моторов является разделение клапанов на входе и выходе.

Впуск

По инерции, поршень движется вниз, создавая вакуум в камере сгорания. В этот момент через открытый впускной клапан в полость проникает готовая топливовоздушная смесь.

Сжатие

Поршень (опять же по инерции) движется к высшей точке. Оба клапана герметичны, горючая смесь сжимается. Это первое применение хорошей компрессии. Смесь не проникает в картер.

Рабочий ход

Искра свечи, происходит взрыв. Стремительно расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Это второе применение компрессии. Чем она выше, тем больше энергии от взрыва будет передано на коленвал.

Важно! После прохождения верхней мертвой точки, шатун поршня занимает опережающее положение на коленвале, поэтому не происходит обратного вращения. Сила давления ускоряет вал мотора, сообщая полезный крутящий момент.

Выпуск

Поршень (снова по инерции) движется к верхней мертвой точке. В открытый выпускной клапан выдавливаются отработанные газы. При достижении максимальной высоты, поршень готов к всасыванию очередной порции воздушной смеси.

Эта схема работы двигателя характерна для одноцилиндрового мотора. При многоцилиндровой компоновке (собственно, другой на автомобилях практически нет), каждый следующий поршень сообщает крутящий момент, замещая инерцию маховика.

Поэтому коленвал вращается более равномерно. А в каждом отдельно взятом цилиндре, рабочий цикл происходит именно так.

Четырехтактный двигатель работает тише, ровнее.
Система смазки отделена от топливной системы – улучшена экология. При этом мотор уступает в мощности двухтактнику аналогичного объема, поскольку на один рабочий цикл приходится два оборота коленвала.

Принцип работы двухтактного двигателя


Конструкция такого мотора проста и сложна одновременно. Простота заключается в отсутствии огромного количества дополнительных элементов: таких, как газораспределительный механизм с приводом от коленвала, система смазки с насосом, дополнительные кольца не поршне.

С другой стороны – двухтактники имеют сложную архитектуру блока цилиндров. Сложную не в плане сборки, а в плане конструирования. Система впуска/выпуска должна быть спроектирована с виртуозной точностью, иначе половина энергии сгоревшего топлива буквально вылетит в трубу.

Принцип действия двухтактного двигателя по циклам

Собственно их всего два, следуя названию конструкции: сжатие и рабочий ход. На самом деле работа двухтактного двигателя намного сложнее, и реально разбивается на четыре процесса. Однако в рамках принятых стандартов, они объединяются.

Сжатие

Такт 1. Процесс 1

Поршень по инерции движется вверх. Поступившая через вентиляционое отверстие (2) топливная смесь (новый заряд) выталкивает остатки выхлопных газов через выпускной коллектор (1).

В надпоршневой камере (I) есть некоторое разделение нового заряда и выхлопа. В это же время, через впускной клапан (3) в кривошипную камеру (II) нагнетается очередная порция бензиновой смеси.

Одновременно пары масла, оседают на механизмах, производя их смазку ( масло в 2-х тактных двигателях добавляется в топливо, о классификации смазки читайте тут).

Как только верхняя часть поршня перекроет выпускное окно (1), смесь начинает сжиматься, вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Такт 1. Процесс 2

На свече зажигания вспыхивает искра, топливовоздушная смесь взрывается, поршень получает толчок и стремительно движется вниз.

Важно! Понятия «вверх», «верхняя мертвая точка», «вниз», «нижняя мертвая точка» — достаточно условны. Цилиндры могут располагаться горизонтально (оппозитники «Порше» и мотоцикла «Днепр») или даже вверх ногами (самолетный двигатель типа «звезда»).

Напор газов сохраняется до момента открытия выпускного отверстия (1).

Рабочий ход

Такт 2. Процесс 4

В открытый выпуск устремляются отработанные газы. Грамотно рассчитанная аэродинамика позволяет даже создать небольшое разрежение. Тем не менее, часть выхлопа остается в цилиндре.

Важно! В этот момент энергия сгорания смеси уже не действует. Все движение происходит по инерции.

В это время, поршень сжимает подготовленный свежий заряд топливной смеси, повышая давление в кривошипной камере (II). Одновременно перекрывается клапан (3).
Такт 2. Процесс 4

Поршень продолжает опускаться. Когда освободится перекрытое продувочное отверстие (2), топливная смесь под давлением устремится в надпоршневую камеру (I). Далее снова зависимость от аэродинамики.

Грамотно спроектированная форма камеры и поршня, не позволяет смешиваться свежему заряду и выхлопным газам. Однако на деле, потери готовой смеси неизбежны. Этот процесс еще называют продувкой.

Как видно из принципа работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, система продувки и поступления свежего заряда топливной смеси играет важную роль. Можно организовать интеллектуальную систему открывающихся клапанов, даже под электронным управлением.

Но тогда теряется смысл двухтактного цикла. Да и конструкция выйдет дороже четырехтактника.

Поэтому инженеры идут по пути аэродинамики, иногда пользуясь небольшими хитростями:

  • Нагнетатель типа «Рутс»
    Два ротора создают подпорное давление в картере, используя этот объем в качестве ресивера. Устройство двухтактного двигателя подразумевает герметичность, так что система отлично работает. Одновременно роторный нагнетатель работает в качестве запорного клапана, не пропуская смесь обратно во впускной тракт при работе механизма.
  • Применение клапана или золотника, перекрывается только впускное отверстие. Привод обычно механический, связанный с коленвалом. При смене оборотов автоматически меняется фаза открывания клапана. Самая распространенная схема – секторный дисковый золотник.
  • Геометрия. Меняя взаимное расположение впускных и выпускных отверстий, можно добиться различной скорости потоков.При хорошо продуманной схеме, выхлопные газы будут выходить раньше, чем до выпускного отверстия дойдет свежий заряд топлива.
  • Особая форма камеры сгорания. Это чистой воды аэродинамика. На верхнем своде камеры сгорания, и (или) на плоскости цилиндра, отформовываются специальные дефлекторы. С их помощью создаются доброкачественные завихрения, разделяющие впускной и выпускной потоки. Система очень эффективна, однако зависит от числа оборотов.

Технология нашла применение в силовых установках большой мощности, работающих на малых постоянных оборотах. Например, корабельные дизеля, в которых коленвал имеет прямую связь (без трансмиссии) с гребным валом. Тяга регулируется лопастями винта с переменным углом атаки.

Да, на судах с большим водоизмещением применяется двухтактный дизельный двигатель. Принцип работы аналогичен бензиновому двухтактнику.

Разве что при использовании турбонаддува, клапанная система имеет особую конструкцию, для регулирования фаз в зависимости от оборотов. Цилиндр, разумеется не один, как в примере.

Принцип работы двухтактного двигателя наглядно продемонстрирован в этом видео

Вывод:
Понимание того, как работает двухтактный двигатель, пригодится при подборе лодочного мотора или газонокосилки. При покупке автомобиля выбираем только вид топлива.

About sposport

View all posts by sposport

в чем разница между маслами для двигателей — TOTAL Russia

От качества моторного масла напрямую зависит работа и срок службы двигателя. Выбирать смазочную жидкость всегда следует с учётом характеристик конкретного мотора и рекомендаций мировых экспертов. Важное значение имеет отличие масла двухтактного от четырехтактного при использовании в разных типах двигателей. 

В чём разница между 4 и 2-тактным двигателем

Принципиальная разница между 4-тактным и 2-тактным мотором состоит в том, что последний работает на масле, которое предварительно смешивается с топливом и сгорает вместе с ним. В четырёхтактном двигателе используется принудительная система смазки, при которой не допускается попадания масляной жидкости в камеры сгорания. 

В двухтактных двигателях процесс впуска готовой топливной смеси и выпуска выхлопных газов происходит за один оборот коленчатого вала за два основных такта. Принцип работы четырёхтактного мотора состоит в периодически повторяющейся последовательности определённых тактов в каждом цилиндре: впуск, сжатие, расширение и выпуск. 

Двухтактные моторы устанавливают на мотоциклы, скутеры, мопеды, лодки, снегоходы, бензопилы и прочую технику. 4-тактными двигателями оснащают автомобили. 

Отличие масла для двухтактных двигателей от четырехтактных

Учитывая особенности двух типов моторов, к их смазочным жидкостям предъявляются абсолютно разные требования. 

Двухтактное и четырехтактное масло разница:

2-тактное масло

4-тактное масло

Должно максимально сгорать, оставляя минимум сажи и золы

Должно гарантировать отличное смазывание всех деталей механизма, защищая их от повреждающих факторов

Не содержит «лишних» химических веществ

В него добавляется целый комплекс различных присадок (противозадирные, противопенные, антиокислительные, моющие и т.д.)

Сгорает вместе с бензином, поэтому требуется постоянная его доливка

Рассчитано на длительную эксплуатацию

 

При подборе смазки обязательно учитываются специфические отличия двухтактного масла, так как это позволяет в несколько раз продлить срок службы агрегата и значительно улучшить его функциональность.

Что будет, если залить четырехтактное масло в двухтактный двигатель

Двухтактное масло имеет существенное отличие от четырехтактного, поэтому его ни в коем случае нельзя заливать в двигатель автомобиля. Использовать масло, предназначенное для 4-тактных моторов в двухтактниках, также недопустимо. Это приводит к тому, что зола, остающаяся при сжигании масла, оседает на поршне и стенках камер сгорания. Она смешивается с новой порцией смазки, создаёт своеобразный абразивный порошок, который словно наждачная бумага травмирует поверхности цилиндра и поршня. В итоге детали изнашиваются значительно раньше положенного срока. 

Кроме того, негативное влияние на механизм оказывает сажа. Она скапливается в канавках поршневых колец, значительно уменьшая их подвижность и откладывается в выхлопных окнах, препятствуя нормальному выпуску отработанных газов. В результате двигатель теряет свою мощность. Нагар из золы и сажи способствует развитию самопроизвольного воспламенения горючей смеси и появлению калильного зажигания. Также он загрязняет электроды свечей, что нередко приводит к замыканию и остановке двигателя. 

Различие моторных масел для двухтактных двигателей

При выборе моторного масла для двухтактного двигателя следует отличать смазки по классу:

  • API-TA – моторы с рабочим объёмом до 50 кубических см с воздушной системой охлаждения;
  • API-TB – двигатели от 50 до 200 кубических см;
  • API-TC – моторы с максимальными критериями, предъявляемыми к качеству масла;
  • API-TD – лодки с подвесными двигателями.

Смазочная жидкость ТоталЭнерджис для 2-тактного двигателя отличается высоким качеством, в соответствии с требованиями API-TC. Она оказывает системное защитное действие, предотвращая появление деформации поршневых колец. Механизм служит долго и исправно. 
Приобрести продукцию бренда TotalEnergies можно в Москве и других городах России у официальных дилеров и партнёров компании.

Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания


 

 

 

     Всякий двигатель, будь то двигатель внутреннего сгорания или электрический, преобразует энергию топлива или электрическую энергию в механическую.

     Двигателем внутреннего сгорания можно назвать любой двигатель, у которого процесс сгорания топлива происходит внутри рабочего цилиндра.

     Двигатели, используемые в авиационных, морских и автомобильных моделях, относятся к микролитражным; они работают на жидком топливе и составляют группу так называемых карбюраторных двигателей. Карбюраторными их называют потому, что горючая смесь у них образуется в специальной части — карбюраторе.

 

Основные части двигателя внутреннего сгорания

      Микролитражный модельный двигатель состоит из поршневой группы, включающей поршень и цилиндр; кривошипного механизма, состоящего из коленчатого вала и шатуна, которые преобразуют поступательное движение поршня во вращательное движение вала. Все эти детали монтируются в корпусе, называемом   картером. Подробно из каких частей состоит простой модельный двигатель можно посмотреть в этом материале.

     Рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания состоит из четырех процессов: впуска горючей смеси, ее сжатия, сгорания рабочей смеси, выпуска продуктов сгорания.

    Двигатели внутреннего сгорания бывают четырехтактные и двухтактные.  Для авиамоделей, моделей автомобилей и морских моделей применяются двигатели внутреннего сгорания, которые работают по двухтактному циклу.

 

Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Цикл работы двухтактного двигателя.

      Рассмотрим цикл работы двухтактного двигателя (рис. 1). При перемещении поршня / в верхнее крайнее положение, называемое верхней мертвой точкой (сокращенно В. М. Т.), в полости 2 под поршнем создается разрежение. Создаваемая таким образом разность давлений способствует наполнению картерной полости горючей смесью. При движении поршня вниз рабочая смесь сжимается и по перепускному каналу 3 проходит через перепускное окно гильзы, в цилиндр над поршнем, где испытывает дальнейшее сжатие движущимся вверх поршнем /. Сжатая рабочая смесь воспламеняется калильной свечой 5.

     Сгоревшие газы, расширяясь, с силой давят на поршень / и заставляют его двигаться вниз. Так происходит рабочий ход поршня. Во время движения поршня / вниз сначала открывается выпускное окно 7, а затем перепускное или продувочное окно 4. Отработавшие газы выходят через выпускное окно 7, а через продувочное окно 4 рабочая смесь поддавленном движущегося поршня устремляется в рабочий объем над поршнем и помогает выходу отработавших газов.

       Поскольку выпускное и продувочное окна открываются почти одновременно, рабочая смесь может выйти в атмосферу. Чтобы этого не произошло, на поршне делается отражательный козырек, называемый дефлектором. Дефлектор служит для направления потока рабочей смеси в цилиндр и для лучшего его заполнения. Одновременно он препятствует перепуску рабочей смеси из перепускного окна в выпускное.

       В некоторых двигателях внутреннего сгорания двухтактного цикла происходит самовоспламенение рабочей смеси при достижении определенной степени сжатия (а не при помощи свечей), которая регулируется специальным контрпоршнем.

     Таким образом, в двухтактном двигателе в течение одного такта, т. е. при переходе поршня от Н. М. Т. к В. М. Т., над поршнем происходит сжатие рабочей смеси, под поршнем всасывание горючей смеси в картер двигателя. В течение другого такта, т. е. при ходе поршня от В. М. Т. к Н. М. Т., над поршнем происходит рабочий ход и продувка, под поршнем предварительное сжатие рабочей смеси.

 

 

Диаграмма двухтактного двигателя

 

       Индикаторная диаграмма двухтактного карбюраторного двигателя представлена на рисунке 2. Участок ar показывает увеличение давления в цилиндре при ходе поршня от Н. М. Т. к В. М. Т. Воспламенение рабочей смеси происходит в точке r; отрезок rz соответствует периоду быстрого нарастания давления; участок zb соответствует уменьшению давления из-за увеличения объема над поршнем при его ходе от В. М. Т. к Ы. М. Т., и отрезок ba показывает дальнейшее уменьшение давления при открытии выпускного окна и продувке.

 

 

 

 

Двухтактный двигатель — Energy Education

Рис. 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания [1]

Как следует из названия, двухтактный двигатель требует только двух движений поршня (одного цикла) для выработки мощности. [2] Двигатель может вырабатывать мощность после одного цикла, потому что выхлоп и всасывание газа происходят одновременно, [3] , как показано на рисунке 1. Существует клапан для такта впуска, который открывается и закрывается из-за к изменению давления.Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход.

В целом двухтактный двигатель состоит из двух процессов:

  1. Ход сжатия: Впускное отверстие открывается, топливовоздушная смесь поступает в камеру, и поршень перемещается вверх, сжимая эту смесь. Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
  2. Рабочий ход: Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло отводится.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топливной (химической) энергии в механическую энергию, из которой только 15% будет использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). [4]

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, позволяют использовать топливо более низкого качества и более экономичны. [2] Таким образом, более легкие двигатели обеспечивают более высокую удельную мощность (больше мощности при меньшем весе). Однако им не хватает маневренности, характерной для четырехтактных двигателей, и они требуют большей смазки. Это делает двухтактные двигатели идеальными для кораблей (для перевозки большого количества груза) [2] , мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные двигатели идеально подходят для автомобилей, таких как легковые и грузовые автомобили.

Цикл Отто

Рисунок 2. Реальный цикл Отто для двухтактного двигателя. [5] Рисунок 3. Идеальный цикл отто для бензинового двигателя. [6]

Диаграмма давление-объем (PV-диаграмма), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в любом бензиновом двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на Рисунке 2 (реальный цикл Отто) и Рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент в любом двигателе, который использует этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1).Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, объясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Ниже описывается, что происходит на каждом этапе фотоэлектрической диаграммы, когда сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества, изменяет движение поршня:

Идеальный цикл — зеленая линия: Называется фазой впуска , двухтактный двигатель не проходит через эту фазу.Это связано с тем, что четырехтактные двигатели начинаются с поднятого поршня, поэтому его нужно опускать, чтобы всасывать топливно-воздушную смесь. Однако двухтактный двигатель может сразу приступить к впуску топливно-воздушной смеси, как показано в процессах 1-2.

Процесс с 1 по 2: Во время этой фазы впускное отверстие открывается, и поршень поднимается, чтобы сжимать топливно-воздушную смесь, попавшую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит.С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда свеча зажигания встречает топливо, которое должно воспламениться.

Процессы 2–3: Здесь происходит возгорание из-за воспламенения топлива свечой зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением и большим количеством тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорическим процессом.

Процессы с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, которая толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой сток , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение, приводящее в действие машину или транспортное средство.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1): В процессе с 4 по 1 все отходящее тепло отводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. [7] Однако в двухтактном двигателе фаза выхлопа отсутствует, поэтому цикл начинается (с 1 по 2) снова, позволяя сжимать новую смесь топлива и воздуха.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ «Файл: Two-Stroke Engine.gif — Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
  2. 2,0 2,1 2.2 Э. Алтурки, «Сравнение и применение четырехтактных и двухтактных судовых двигателей», Международный журнал инженерных исследований и приложений, вып. 07, нет. 04, с. 49-56, 2017.
  3. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
  4. ↑ Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, стр. 106.
  5. ↑ http://www.citethisforme.com
  6. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: https: // en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
  7. ↑ И. Динчер и К. Замфиреску, Современные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press — это отпечаток Elsevier, 2014, стр. 266.

Бензиновый двигатель | Британника

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

V-образный двигатель

Поперечный разрез V-образного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

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

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневым двигателям возвратно-поступательного действия. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом (, см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Двухтактный двигатель — обзор

Первое летящее в океане дизельное судно, 370-футовое судно Selandia, было доставлено Восточно-Азиатской компании в 1912 году верфью Burmeister & Wain (B&W), Копенгаген, Дания. За 20 лет, прошедших с момента испытания первого коммерческого дизельного двигателя в результате сотрудничества Рудольфа Дизеля и Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (MAN), двигатель нового типа стал предметом интенсивных разработок и спекуляций.Он обещал промышленности революционно новый источник энергии и тем самым угрожал мировым производителям угля. Итак, плавание Селандии было одной из главных новостей того времени. Уинстон Черчилль, первый лорд британского Адмиралтейства, посетил судно и назвал его достижением мирового масштаба.

Selandia оснащалась двухцилиндровыми восьмицилиндровыми четырехтактными дизельными двигателями B&W, каждый из которых развивал 1250 л.с. В течение года такие конкуренты, как MAN, Sulzer, Vickers и Krupp, работали над разработкой двухтактных двигателей с мощностью около 2000 л.с. на цилиндр, начав соревнование по мощности, которое с тех пор не прекращалось.Наблюдая за этими ранними усилиями, Рудольф Дизель прокомментировал: «Если, что кажется вероятным, эти испытания дадут удовлетворительные результаты, наступила эра очень больших дизельных двигателей».

Главный двигатель для крупнейших торговых судов — танкеров, балкеров и контейнеровозов — это большой тихоходный двухтактный дизельный двигатель. Он стал рыночной силой в конце 1920-х годов, когда растущие требования к размерам судов и мощности стали выходить за рамки возможностей четырехтактных двигателей. Благодаря тому, что фазы впуска и выпуска занимают долю хода вместо полного хода каждая, двухтактный двигатель имеет несколько преимуществ.Он удвоил выходную мощность на единицу размера по сравнению с четырехтактным двигателем и сделал более высокую выходную мощность доступной за счет больших размеров поршней и более длинных ходов. Кроме того, двухтактный двигатель с низкой скоростью позволял прямое соединение с гребным винтом. Со временем производители двухтактных двигателей также будут заявлять — как и сегодня — о более высокой эффективности и большей общей надежности этих двигателей.

50-летняя битва двухтактных дизелей с паром за господство на море была завершена на фоне стремительного роста цен на топливо 1970-х годов.Например, в 1975 году из 614 двигателей, поставленных для крупнейших торговых судов, 78 процентов (482) составляли тихоходные дизели, а остальные 123 — паровые турбины. В 2000 году из 1059 главных двигателей, поставленных судам дедвейтом более 2000 тонн, 60 процентов были тихоходными двухтактными. Большинство оставшихся были четырехтактными средними скоростями.

Четырехтактные судовые дизели применяются повсюду, от гоночных катеров и моторных яхт до круизных судов, {грузовых и пассажирских} судов и танкеров-челноков (и на большом количестве стационарных электростанций).Их более высокая скорость требует некоторого промежуточного звена между двигателем и гребным винтом (редуктор или дизель-электрический привод), установка, обеспечивающая преимущества более тихой работы, более низкой вибрации и очень гибкой компоновки и расположения машинного отделения. Конкуренция в этой сфере бизнеса делится между большим количеством производителей, во главе с Wärtsilä (51% рынка в 2000 году) и MAN B&W Diesel.

В своем соревновании за более высокую производительность [и экономию топлива] конструкторы дизельных двигателей сосредоточили большую часть своих усилий на увеличении мощности при одновременном контроле веса двигателя.Чтобы оценить их успех, рассмотрите только увеличение мощности между двумя 12-цилиндровыми двухтактными двигателями диаметром 420 мм, разделенными промежутком в 30 лет. В 1968 году B&W 1242-VTBF-90 выдал общую мощность 6600 л.с. при ходу 900 мм и скорости 220 об / мин. В 2001 году двигатель MAN B&W 12S42-MC выдал 17 640 л.с. при ходу 1764 мм и частоте вращения 136 об / мин — увеличение мощности примерно в 2,5 раза при почти том же двигателе. Такое увеличение мощности было реализовано во всем дизельном спектре. Мощность двигателя Top подскочила за это время с 40 000 до 100 000 л.с.Средняя скорость поршня увеличилась с примерно 6,6 м / с до примерно 8,5 м / с.

Огромное увеличение внутренних сил и давлений, сопровождавшее это увеличение мощности, было устранено не за счет удвоения физических размеров двигателя, а за счет использования современных материалов, ковки и конструкционных технологий. Также был достигнут значительный рост теплового КПД, показателя способности двигателя выполнять механическую работу за счет энергетического потенциала топлива. Эффективность повысилась примерно с 40 процентов в 1975 году до 50 процентов сегодня, а гибридные системы — до 55 процентов.В упорядоченных высокотехнологичных мастерских современных дизельных конструкторов массивные компоненты даже самых больших двигателей — например, головки поршней диаметром почти метр и топливные форсунки длиной 600 мм — обрабатываются вручную с точностью часового механизма, чтобы уговорить каждую дробь. мощности от процесса сгорания. Новые методы обработки топлива, компьютеризированные системы впрыска и управления цилиндрами, а также новые технологии обработки выхлопных газов оптимизируют мощность, снижая при этом содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах двигателя. И теперь последний бастион паровых двигателей, танкер для перевозки СПГ, подвергается атаке компактных дизелей по привлекательной цене, которые сжигают смесь нефти и природного газа.

— Джо Евангелиста, в обзоре Surveyor Американского бюро судоходства (весна 2002 г.), стр. 14–20.

Цикл хода

— обзор

Типы двигателей

Поршневые двигатели, подходящие для ТЭЦ, в основном бывают двух типов: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия. В каждой категории также есть два разных цикла: двухтактный и четырехтактный. Последний является наиболее распространенным в двигателях, используемых для выработки электроэнергии, хотя некоторые очень большие двигатели с воспламенением от сжатия используют двухтактный цикл.

Поршневой двигатель имеет камеру сгорания или цилиндр, который закрыт с одного конца, а другой конец уплотнен поршнем, который может перемещаться взад и вперед внутри цилиндра. В двигателе с искровым зажиганием смесь воздуха и топлива вводится в цилиндр через клапан на закрытом конце. Поршень сжимает эту смесь внутри цилиндра, и сжатая смесь воспламеняется искрой, вызывая взрыв, который заставляет поршень снова отодвинуться от герметичного конца, создавая рабочий ход за счет движения поршня.После завершения рабочего хода газы удаляются из цилиндра, и процесс повторяется.

В четырехтактном двигателе поршень перемещается внутрь и наружу дважды за каждый рабочий ход. Начиная с поршня в верхней части цилиндра, первый ход включает в себя втягивание топлива и воздуха в цилиндр через клапан, в то время как поршень движется от верхней части двигателя. Когда он достигает максимального рабочего объема, он начинает возвращаться (ход второй), сжимая топливно-воздушную смесь.В верхней части цилиндра эта смесь воспламеняется, создавая рабочий ход (третий ход), когда поршень снова отталкивается от верхней части двигателя. Наконец, он снова возвращается, четвертый такт, на этот раз вытесняя отработавшую топливно-воздушную смесь (выхлоп) через второй клапан перед повторением цикла. Движение поршня управляется системой рычагов, которые также преобразуют возвратно-поступательное движение во вращательное движение вала.

Двухтактный двигатель имеет более простой цикл.Рабочий ход комбинируется с ходом выпуска, а ход впуска комбинируется с ходом сжатия. В результате двухтактный двигатель имеет большее отношение мощности к массе, поскольку на каждые два хода двигателя приходится один рабочий ход вместо одного из четырех. Для небольших двигателей двухтактный цикл относительно менее эффективен и может производить больше загрязняющих веществ в выхлопных газах. Однако очень большие двухтактные двигатели могут быть очень эффективными.

Двигатель с воспламенением от сжатия немного меняет режим работы.В этом типе двигателя только воздух вводится в цилиндр во время такта впуска. Во время такта сжатия он сжимается намного сильнее, чем в двигателе с искровым зажиганием. Сжатие газа вызывает его нагрев, а большее сжатие приводит к тому, что воздух становится чрезвычайно горячим, достаточно горячим, чтобы самопроизвольно воспламенить заряд топлива, который впрыскивается в цилиндр, когда поршень достигает вершины своего такта сжатия. Поскольку зажигание происходит самопроизвольно, система зажигания не требуется, что упрощает конструкцию двигателя.Более высокая температура в камере сгорания (цилиндре) также позволяет достичь более высокой термодинамической эффективности, а дизельные двигатели более эффективны, чем двигатели с искровым зажиганием. Однако высокая температура также может привести к образованию большего количества оксидов азота в выхлопных газах двигателей. Двигатели с воспламенением от сжатия должны быть сильнее двигателей с искровым зажиганием, чтобы выдерживать более высокое давление в цилиндрах, что делает их более дорогими.

Различные части 2-тактного двигателя?

Двухтактный двигатель — это тип небольшого двигателя внутреннего сгорания, в котором для завершения одного рабочего цикла используются два разных хода поршня.Во время этого цикла коленчатый вал поворачивается один раз, а поршень один раз поднимается и опускается, зажигая свечу зажигания.

Перечень деталей 2-тактного двигателя

В состав 2-тактного бензинового двигателя входят:

  • Форсунка
  • Цилиндр
  • Головка блока цилиндров
  • Свеча зажигания
  • Кривошип
  • Коленчатый вал
  • Картер двигателя
  • Шатун
  • Порты впускные, передаточные и выпускные
  • Поршень
  • Кольца поршневые

Циклы 2-тактного двигателя

Что касается деталей и функций двухтактного двигателя, то существует два цикла.

1. Первый ход (всасывание и сжатие)

Во время этого цикла поршень перемещается от нижнего центра к верхнему центру, и все три порта — впускное, передаточное и выпускное — закрываются. Заряд над поршнем сжимается, и свеча зажигания воспламеняет заряд и создает рабочий ход. Эта мощность передается с помощью шатуна на коленчатый вал.

Также в картере создается частичный вакуум, который открывает впускное отверстие и позволяет топливовоздушной смеси попасть внутрь.

2. Второй такт (рабочий ход и ход выхлопа)

Во время второго цикла поршень движется вниз от верхнего центра, и входное отверстие закрывается. Движение поршня вниз толкает топливно-воздушную смесь, и заряд из картера выходит через передаточное отверстие.

Поскольку выхлопное отверстие открыто, большая часть выхлопных газов выходит из цилиндра. Оставшийся выхлопной газ проталкивается через выхлопное отверстие под давлением нисходящей топливно-воздушной смеси.Затем с помощью свежего заряда выхлопные газы выталкиваются наружу.

Части двухтактного бензинового двигателя работают таким же образом, а детали двухтактного дизельного двигателя работают аналогично, за исключением того, что у него топливная форсунка вместо свечи зажигания.

Свяжитесь с Prime Source Parts and Equipment сегодня

Если вам нужны детали для двухтактного судового дизельного двигателя или двухтактного бензинового двигателя, компания Prime Source Parts and Equipment может вам помочь. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах по обслуживанию малых двигателей.

Как работает 4-тактный двигатель

Чтобы привести ваше оборудование в действие, двигатель с верхним расположением клапана выполняет повторяющийся четырехэтапный процесс, описанный ниже.

Элемент, обеспечивающий работу двигателей внутреннего сгорания

  • Воздух
  • Топливо
  • Сжатие
  • Искра

Шаг 1: Ход всасывания

Воздух и топливо попадают в небольшой двигатель через карбюратор. Работа карбюратора состоит в том, чтобы подавать смесь воздуха и топлива, которая обеспечивает правильное сгорание.Во время такта впуска открывается впускной клапан между карбюратором и камерой сгорания. Это позволяет атмосферному давлению нагнетать топливовоздушную смесь в канал цилиндра, когда поршень движется вниз.

>> Проблемы с производительностью? Узнайте, как устранить неполадки при ремонте карбюратора и очистить / обслужить карбюраторы двигателя малого объема.

Шаг 2: Ход сжатия

Сразу после того, как поршень переместится в нижнюю точку своего хода (нижняя мертвая точка), в отверстии цилиндра находится максимально возможная воздушно-топливная смесь.Впускной клапан закрывается, и поршень возвращается обратно в отверстие цилиндра. Это называется тактом сжатия процесса 4-тактного двигателя. Топливно-воздушная смесь сжимается между поршнем и головкой блока цилиндров.

Шаг 3: Рабочий ход

Когда поршень достигает максимума своего хода (верхней мертвой точки), он будет в оптимальной точке для воспламенения топлива, чтобы получить максимальную мощность для вашего внешнего силового оборудования. В катушке зажигания создается очень высокое напряжение.Свеча зажигания обеспечивает сброс этого высокого напряжения в камеру сгорания. Тепло, создаваемое искрой, воспламеняет газы, создавая быстро расширяющиеся перегретые газы, которые заставляют поршень возвращаться в отверстие цилиндра. Это называется рабочим ходом .

Шаг 4: ход выпуска

Когда поршень снова достигает нижней мертвой точки, выпускной клапан открывается. По мере того, как поршень движется обратно по каналу цилиндра, он выталкивает отработавшие газы сгорания через выпускной клапан и из систем выпуска.Когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и процесс 4-тактного двигателя повторяется.

Когда-либо повторение цикла требует двух полных оборотов коленчатого вала, в то время как двигатель создает мощность только во время одного из четырех тактов. Чтобы машина продолжала работать, ей нужен маховик небольшого двигателя. Рабочий ход создает импульс, который толкает маховик за счет инерции, удерживая его и коленчатый вал во время тактов выпуска, впуска и сжатия.

Двухтактный двигатель — Двигатели внутреннего сгорания (IC)

Принято считать, что наши верные двигатели внутреннего сгорания (IC) идут по пути багги. Литий-ионный аккумулятор уже в продаже, стандарты выбросов ужесточаются, а оборудование, которое преобразует углеводороды в лошадиные силы, не будет иметь никакого значения в будущем, говорят некоторые эксперты.

Эта точка зрения предполагает, что двигатель внутреннего сгорания 148-летней давности вышел из строя и не имеет потенциала для улучшения.Фактически, обычные двигатели и автомобили, которыми они управляют, ежедневно демонстрируют заметный прирост эффективности и чистоты. Подъем двухтактных двигателей из их почти мертвого состояния — последнее свидетельство того, что лучшие дни внутреннего сгорания еще впереди.

Четырехтактный двигатель, которым оснащены все современные легковые и грузовые автомобили (за исключением Tesla Roadster), был гениальным изобретением немца Николаса Отто, который мудро осознал, что сжатие топливно-воздушной смеси перед зажиганием — лучший способ.Эта идея пришла к нему в 1861 году; три года спустя он и его сторонники строили и продавали четырехтактные двигатели, которые значительно превосходили — в основном, более экономичны — чем альтернативные конструкции без такта сжатия.

Естественно, были конкуренты с альтернативными конструкциями и надежды обойти патенты Отто, выданные только в 1877 году. Карл Бенц и другие успешно работали с двухтактными двигателями к 1870 году, которые выдавали один импульс мощности на один оборот коленчатого вала по сравнению с двумя оборотами, необходимыми для четырехтактных. двигатели.

Наиболее распространенная форма двухтактного двигателя не требует клапанного механизма, что приводит к значительной экономии средств, веса и сложности. Таким образом, у поршня остается целый список обязанностей: подача воздуха и топлива в камеру сгорания, дозирование смазочного масла, сжатие смеси, подача мощности на коленчатый вал и вывод отработавших газов из цилиндра. Все это происходит каждые 360 градусов поворота коленчатого вала. Неизбежным результатом является то, что часть необработанного топлива и вся смазка выметаются из выхлопной трубы.

В то время как синий дым за Saab 60-х годов, последними двухтактными автомобилями в Америке, был приемлем в то время, вредные выбросы больше не являются социально приемлемыми.

Тем не менее, неоспоримые преимущества, присущие двухтактным двигателям, позволяли им работать все эти годы. Двухтактные Трабанты, произведенные в бывшей Восточной Германии, прослужили до 1991 года. И благодаря внедрению эффективных систем измерения количества масла, улучшенной конструкции поршней и портов, а также прямому впрыску топлива с электронным управлением, двухтактные двигатели по-прежнему используются во многих морских подвесных двигателях. дорожные мотоциклы и снегоходы.Простые версии являются предпочтительным двигателем для бензопил, триммеров для сорняков, некоторых газонокосилок и почти всех радиоуправляемых моделей.

Глобальные поиски серебряной пули для наших потребностей в мощности и двигателе побудили многих инженеров отряхнуть старые учебники и исследовать умирающие идеи в поисках вдохновения. Недавно их внимание привлек двухтактный двигатель.

В августе 2008 года британский консорциум — Lotus Engineering, Jaguar Cars и Королевский университет в Белфасте — объявил о планах исследования необычного двухтактного двигателя в надежде, что он сможет эффективно работать на разнообразном бензине и спиртовом топливе.Этот двигатель, получивший название «Omnivore» по понятным причинам, имеет прямой впрыск топлива и возможность работы со степенью сжатия от 8: 1 до 40: 1 с помощью подвижной «шайбы», расположенной над поршнем, которая изменяет зазор в камере сгорания. Также обсуждалась работа с самовоспламенением (HCCI). Этот двухтактный двигатель, спроектированный Lotus, имеет моноблочную конструкцию с головкой, встроенной в блок цилиндров.

Вторая примечательная разработка двухтактных двигателей проводится в Чепмене, штат Канзас, где более года назад амбициозная команда из 16 ученых, инженеров и инвесторов приступила к разработке двигателя, который они называют Граалем, как Святой Грааль.Самая необычная особенность этой конструкции — впускной клапан, расположенный в головке поршня, который пропускает свежий заряд воздуха. Кроме того, есть один выпускной клапан, одна топливная форсунка и три свечи зажигания, расположенные в верхней части камеры сгорания. Цели — 100+ миль на галлон, более 100 лошадиных сил и чистый выхлоп от одноцилиндрового 1,0-литрового двигателя.

«Всеядному» и «Граалю» придется поторопиться, чтобы не отставать от проекта двухтактных двигателей, реализуемого компанией EcoMotors недалеко от Детройта. Этот двигатель представляет собой OPOC — оппозитный поршень, оппозитный цилиндр — конструкция, которая имеет минимальное сходство с любым двигателем — двух- или четырехтактным — сегодня на дорогах.

Питер Хофбауэр, основатель и председатель EcoMotors, является мозгом этого бизнеса. Он окончил технический университет в Вене, Австрия, в 1966 году, после учебы у известного гения Auto-Union и разработчика ракет V1 / V2 Эберана фон Эберхорста. Затем Хофбауэр проработал два десятилетия в VW, поднявшись до руководства разработкой всех двигателей VW и Audi, руководя штатом из более чем 1000 сотрудников. Дизельные двигатели VW первого поколения и комплексная технология VR inline-V, которая до сих пор используется в Bugatti Veyron, стали предметом мозгового штурма Хофбауэра.

Работая над двигателем Wasser Boxer или двигателем Beetle с водяным охлаждением для VW Vanagon, Хофбауэр решил, что было бы разумно заменить головки блока цилиндров в двигателе с оппозитными поршнями (OP) на … дополнительные поршни. Эта концепция имеет достоинства прежде всего потому, что она удобно удваивает площадь, с которой силы сгорания прижимаются к каждому ходу коленчатого вала. Предыдущие применения с оппозитными поршнями включают шестицилиндровые / 12-поршневые авиационные двигатели Junkers Jumo времен Второй мировой войны, различные двигатели танков и кораблей, а также в качестве источника энергии для воздушных компрессоров и т.п.Британская фирма Comer использовала их для питания автобусов. Единственное заметное использование оппозитных поршней в автомобилях было произведено французским производителем Gobron-Brillie с 1900 по 1922 год.

В большинстве этих двигателей OP использовались два соединенных вместе коленчатых вала. Чтобы избежать этого осложнения, Хофбауэр разработал натяжные стержни, соединяющие внешние поршни непосредственно с одним коленчатым валом. Это отличный подход — также используемый Gobron-Brillie — потому что тяговые нагрузки от внешних поршней почти равны, но противоположны толкающим нагрузкам, прикладываемым к кривошипу внутренними поршнями.Такой баланс способствует плавности хода и упрощает использование более легкой конструкции картера.

Хофбауэр так и не смог реализовать свою идею OPOC в Германии. После работы в VW он перешел в Klockner-Humboldt-Deutz, фирму из Кельна, имеющую прямые корни с компанией по производству двигателей Николаса Отто. В 1997 году, проработав там около десяти лет, Хофбауэр вышел на пенсию и переехал в Америку.

Когда вывод на пенсию оказался неудовлетворительным, Хофбауэр возродил свою концепцию двигателя. Вместе с партнерами по разработке FEV и AVL он запустил первые демонстрационные двигатели в 2003 году и привлек инвестиционные средства от DARPA.Пара опытных образцов была доставлена ​​группе исследований и разработок танков и автомобилей армии США.
Зеленый венчурный капиталист Винод Хосла на сегодняшний день внес основную часть инвестиций в размере 60 миллионов долларов.

Двигатель EcoMotors OPOC прославился вдвое большей удельной мощностью (на фунт и на кубический дюйм внешнего объема) сегодняшних бензиновых двигателей. Поскольку требуется менее половины запчастей, EcoMotors рассчитывает на экономию по крайней мере на 20 процентов. Прогнозируемая экономия топлива до 50 процентов выше, чем у нынешних бензиновых и дизельных двигателей.

Как и все двухтактные, двигатель EcoMotors OPOC выдает один импульс мощности на цилиндр за один оборот коленчатого вала. В интересах эффективности и чистоты выхлопных газов в входящем воздушном потоке нет топлива. Вместо этого он подается двумя форсунками, расположенными по бокам стенки цилиндра. Двигатель OPOC первого поколения работает на дизельном топливе, но в будущем планируется разработать и бензиновые версии. Для воспламенения бензина требуются специальные плазменные запальники.

Хофбауэр называет односторонний поток воздуха через двигатель «Циклом прямого газообмена».»Это означает, что сжатый воздух поступает в цилиндр, когда отверстия открываются наружными поршнями, достигающими конца своего хода от коленчатого вала. После зажигания, поскольку оба поршня движутся в противоположных направлениях давлением сгорания, мощность передается на коленчатый вал. Когда внутренний поршень приближается к нижней части своего хода, выпускные отверстия открываются. Движение поршня рассчитано по времени, и отверстия расположены таким образом, что выпускной канал открывается перед впуском. Чтобы избежать потери свежего воздуха из цилиндра, выпускные отверстия также закрываются раньше. входные отверстия закрываются.

Эта прямоточная компоновка имеет решающее значение для чистого выхлопа и максимально эффективного использования каждого приращения топлива. Это также означает, что двигателю OPOC для запуска и работы необходим источник сжатого воздуха. Хофбауэр придумал хитроумное средство для удовлетворения этого требования: турбокомпрессор с электроприводом. Во время запуска двигатель раскручивает компрессор для подачи всасываемого воздуха. После того, как двигатель начинает работать и энергия выхлопных газов возрастает, турбинное колесо берет на себя задачу приведения в действие компрессора, позволяя двигателю стать электрическим генератором.

Управление электрическим турбонаддувом с помощью компьютерного модуля дает двигателю OPOC эквивалент системы изменения фаз газораспределения согласно Хофбауэру. Вырабатываемая электрическая энергия используется для подзарядки аккумуляторной батареи.

Хотя двигатель OPOC еще не готов к продаже, был достигнут значительный прогресс. Расход масла и выбросы выхлопных газов на норме. Хофбауэр надеется, что большие дозы рециркуляции отработавших газов означают, что впрыск мочевины не потребуется для удовлетворения требований к выбросам.Продолжаются разработки, чтобы доказать долговечность двигателя, решить любые возникающие проблемы и добавить бензиновую версию в меню продукта.

15-процентное улучшение экономии топлива в этом двигателе в основном связано с его меньшим весом и значительно меньшим отводом тепла в систему охлаждения (поскольку головка блока цилиндров отсутствует). Использование двух двигателей OPOC с управляемой компьютером муфтой для отключения одного, когда его вклад не требуется, удваивает преимущество перед обычными двигателями до 30 процентов.Добавьте еще пять процентов для снижения веса транспортного средства, связанного с этим двигателем, и 15 процентов для того, что EcoMotors называет своей конструкцией Tribrid (две модели двигателей OPOC в сочетании с электродвигателем), и чистая прибыль составит 50 процентов по сравнению с современными автомобилями.

Хофбауэр и его команда из 25 инженеров владеют 114 патентами, еще сотня заявок находится в стадии разработки. Дон Ранкл, опытный руководитель с долгой карьерой в GM и Delphi, недавно присоединился к штату EcoMotors в качестве генерального директора, чтобы помочь привлечь 200 миллионов долларов в виде федерального гранта, необходимых для перехода на следующие этапы развития к производству.

EcoMotors стремится поставлять двигатели для различных областей применения, от микроавтомобилей для развивающихся стран до грузовиков с полуприцепами в США. Приложения для вспомогательных энергоблоков и генераторных установок также находятся в списке. Runkle сообщает о большом интересе со стороны производителей морского, грузового и сельскохозяйственного оборудования.

Согласно Runkle, EcoMotors готова сотрудничать с любым клиентом, заинтересованным в приобретении лицензионного соглашения. Вторая возможность — совместные проектные предприятия.Наиболее вероятным первым шагом будет поставка двухтактных двигателей OPOC производителям, у которых нет возможности разрабатывать и производить свои собственные двигатели.

Ранкл отмечает: «То, что мы имеем, — это сотовый телефон двигателей. Зачем любому новому производителю беспокоиться об изобретении стандартного четырехцилиндрового двигателя, двигателя V-6 или V-8, если они могут получить от EcoMotors источник питания OPOC, который значительно превосходит с точки зрения затрат, эффективности и воздействия на окружающую среду? »

Если EcoMotors преуспеет в соответствии с планом, Ранкл надеется вернуть закрытый завод двигателей GM в Ливонии, штат Мичиган, для создания инновационных двигателей.Его цель — вернуть мотор в город Мотор-Сити, тем самым возродив репутацию Детройта как мирового центра передового опыта в автомобилестроении.

В то время как появление электрических силовых установок, несомненно, поможет поднять репутацию автомобиля как потребителя ресурсов и источника загрязнения окружающей среды, впереди ждут серьезные препятствия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.