Принцип работы 4 тактного дизельного двигателя

Четырехтактный двигатель: чем отличается от двухтактного, принцип работы и индикаторная диаграмма

Четырехтактный двигатель – самая распространенная модель двигателя внутреннего сгорания для автомобилей и не только.

Двухтактные ДВС сегодня применяются, но сфера их использования ограничена некоторыми видами мототехники, микро- и малолитражных автомобилей, снегоходов, катеров и т. п.

Широко применяется как бензиновый (обычно карбюраторный), так и дизельный тип. Часто такой двигатель бывает двухцилиндровый, его тип обычно инжекторный.

История четырехтактного двигателя

Началом истории самого популярного ДВС считаются 70-е годы 19 века, тогда первую рабочую модель такого мотора представил немецкий инженер и предприниматель Николаус Отто. Его работы были основаны на трудах предшественников, пытавшихся найти альтернативу паровой машине.

В начале 19 века французский изобретатель Филипп Лебон создал агрегат, в котором благодаря его же открытиям, горючая смесь загоралась в цилиндре двигателя, а не в топке.

В середине века в Бельгии был создан двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который затем усовершенствовал Отто.

Отто не оценил перспектив своего изобретения, и не прислушался к своему сотруднику – Готлибу Даймлеру, который предложил создать на основе четырехтактного двигателя автомобиль.

Даймлер ушел из команды Отто и через несколько лет такой автомобиль все-таки создал. Попутно добавил в него несколько своих идей. Например – вставил в цилиндры трубки накаливания.

Во второй половине 19 века был изобретен карбюратор, а конце века к нему добавили форсунку.



С тех пор кардинально четырехтактный ДВС переделывать не пришлось. Основная сфера современных изобретений – газораспределительная система, конструктивные модификации – OHV, SV или OHC (аббревиатуры означают расположение клапанов и распредвала), а также варианты системы смазки («сухой» картер).

Устройство четырехтактного ДВС

Современный двигатель по сути не отличается от прототипов, поэтому проще всего его функционирование показать на примере одноцилиндрового ДВС.

Конструктивно он состоит из:

• Цилиндра.
• Поршня.
• Клапанов впуска и выпуска.
• Свечи зажигания.
• Коленчатого вала.
• Шатуна.

Принцип работы

Схема работы четырехтактного двигателя; заполнить цилиндр горючей смесью (первый такт), сжать ее (второй), поджечь и расширить ее, толкнув поршень (третий), выпустить отработанный газ (четвертый).

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя.

Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой.

Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Рабочий цикл

Последовательность тактов выглядит так:

• Такт впуска. За счет вращения коленвала поршень из самой верхней точки идет в самую нижнюю, кулачки распредвала открывают клапан на впуск. Через него всасывается смесь.
• Такт сжатия. Коленвал толкает поршень вверх, впускной клапан закрывается, выпускной остается закрытым. Температура и давление в цилиндре растут.
• Такт расширения. Перед завершением сжатия, свеча зажигания воспламеняет смесь. Топливо сгорает, смесь расширяется и двигает поршень. Связанный с поршнем шатун передает вращательный момент коленвалу. При расширении газы проделывают работу, поэтому ход коленвала называется рабочим. Угол «недоворота» коленвала, который еще не довел поршень до максимальной верхней точки называется углом опережения зажигания (фазой газораспределения). Это делается, чтобы смесь успевала сгореть к моменту достижения поршнем нижней точки. Для повышения эффективности ДВС надо регулировать угол при повышении оборотов. Эти углы регулируются электронной системой автомобиля.
• Такт выпуска. При достижении поршнем самой нижней точки, сила давления вытесняет выхлопные газы из цилиндра через открывшийся выпускной клапан. После достижения поршнем верхней точки выпускной клапан вновь закрывается, рабочий цикл повторяется.

Масло для четырехтактного двигателя

Масла делятся на два типа – для двигателей с воздушным и водяным охлаждением. Температура поршней в моторах с воздушным охлаждением гораздо выше, чем в случае с водяным, поэтому первые более требовательны к маслу.

Хотя в зимний период техника с воздушным охлаждением четырехтактного двигателя используется реже (в основном садовая и сельскохозяйственная техника, мотоциклы, моторные лодки и т.д используются летом), вопрос для ее владельцев стоит достаточно остро. Зимой актуально масло для квадроциклов, снегоходов и т.д.

Главное, и летом и зимой – это характеристики, позволяющие маслу сразу после запуска двигателя создать защитную пленку на механизмах.

Это важно, даже если двигатель новый или бывший в употреблении, но в идеальном состоянии.

Сравнительный анализ разных марок показывает, что масло может быть минеральным или синтетическим.

Разница между летними и зимними маслами определяется степенью вязкости и шириной диапазона температур, при которых конкретные марки масла можно применять.

Аббревиатура SAE обозначает международный стандарт, по которому классифицируются моторные масла.

ВАЖНО! Зимние масла обладают самой низкой вязкостью, это SAE 0W, SAE 15W и другие. Летние более вязкие: SAE 20, SAE 30, SAE 50. Применяемое масло должно соответствовать показателям, указанным в спецификации к технике.

Высоковязкие масла, например, Sae 30 или Sae 40 ориентированы на летний период, а низковязкие (5W30 или близкие к нему) на зимний.

Зимние масла летом будут ускоренно испаряться и не обеспечат смазку.

Летние масла будут быстро густеть при низких температурах, осложняя работу мотора.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Понижающий редуктор – устройство, которое должно понижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных брендов, которые производят такие двигатели, обычно мощностью порядка 15лс – японская «Хонда» и китайский «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением).

Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензотриммерах).

ВАЖНО! Редукторы делятся на два типа: разборные и неразборные. Их действие одинаково.

Второй вариант дешевле, но если возникнет неисправность, потребуется его замена.

Разборный дороже, но в случае необходимости надо заменять только поломавшуюся запчасть. Обычно он ставится на сопоставимую по стоимости технику.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Характеристика	Четырехтактный двигатель	Двухтактный двигатель
Мощность	Меньшая мощность из-за большего количества тактов. Наддув дает дополнительную мощность.	При одинаковых оборотах, диаметре цилиндра и хода поршня мощность (теоретически) в 2 раза больше. На практике, из-за механических потерь – примерно в 1,5 раза.
Эксплуатационные качества	Больший эксплуатационный ресурс. Процесс ремонта может протекать сложнее, должен осуществляться с использованием сложного оборудования.	Простота конструкции, ремонта. Отсутствие сложных устройств: карбюратора, клапанов. Преимущество по показателю равномерности вращения коленвала. Меньший эксплуатационный ресурс из-за более высокой температурной нагрузки на поршневой механизм.
Экономичность	Низкий, по сравнению с двухтактным расход топлива и масла. Более высокие затраты на ремонт.	Высокие затраты мощности на продувочный насос, недостаточная очистка цилиндра от выхлопных газов. Минус – высокий расход топлива и масла, которое приходится заливать в топливо.
Вес	Больше двухтактного.	Меньший вес за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
Размер	Больше двухтактного.	Меньший размер за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
Цена	Выше двухтактного.	Ниже четырехтактного.
Сфера применения	Двигатели средней и большой мощности, в том числе стационарные. Используются как двигатель под инверторный генератор. Популярна их установка на снегоходы «Рысь» и «Тайга», мотороллеры «Муравей».	Плавсредства, сельскохозяйственная и мототехника, малолитражные автомобили.



Таким образом, четырехтактные двигатели дороже сопоставимых по объему двухтактных и сложнее в эксплуатации.

В тоже время они имеют больший срок эксплуатации и более экономичны.

Четырехцилиндровый 4 тактный двигатель часто ставится на автомобили и тракторы, на инвертор-генераторы.

ВАЖНО! При выборе двигателя стоит рассчитать планируемый срок его эксплуатации. Если это техника для сельскохозяйственных работ, хорошо будет сделать расчет – за какой срок вложения могут окупиться.

Индикаторная диаграмма 4 х тактного дизельного двигателя



Источник: https://autodont.ru/dvigatel/rabota-chetyryoxtaktnogo-dvigatelya

Четырехтактный двигатель: принцип работы, основные отличия

Четырехтактный двигатель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания.

Рабочий процесс всех цилиндров в этих агрегатах занимает 2 кругооборота коленчатого вала или четыре поршневых такта.

С середины ХХ века 4 тактный двигатель — самый распространенный вид поршневых моторов.

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:

1. За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
4. Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.

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.

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.

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.

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.

Работа двигателя

Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.

Этапы работы :

1. Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
2. Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
3. Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
4. 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.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.

Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.

Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки.

В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия: продувочное или впускное и выпускное.

Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

1. Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
2. Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
3. У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.

Смешивают бензин с маслом двумя способами.

Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача.

Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо.

Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1.

Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.

https://www.youtube.com/watch?v=AMwvcPELG2o

В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.

Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/princip-raboty-chetyrehtaktnogo-dvigatelya.html

Какие бывают двигатели внутреннего сгорания: виды, типы и особенности ДВС

Поршневой ДВС (движок внутреннего сгорания) является термический машинкой и работает по принципу сжигания консистенции горючего и воздуха в камере сгорания. Главной задачей такового устройства выступает преобразование энергии сгорания топливного заряда в механическую полезную работу.

Не глядя на общий принцип деяния, сейчас существует огромное количество агрегатов, которые значительно различаются друг от друга благодаря целому ряду личных конструктивных особенностей. В данной нам статье мы побеседуем о том, какие бывают двигатели внутреннего сгорания, также в чем состоят их главные особенности и отличия.

Типы движков внутреннего сгорания

Начнем с того, что ДВС быть может двухтактным и четырехтактным. Что касается авто моторов, обозначенные агрегаты четырехтактные. Такты работы мотора представляют собой:

• впуск топливно-воздушной консистенции либо воздуха (что зависит от типа ДВС);
• сжатие консистенции горючего и воздуха;
• сгорание топливного заряда и рабочий ход;
• выпуск из камеры сгорания отработавших газов;

По такому принципу работают как бензиновые, так и дизельные поршневые моторы, которые отыскали обширное применение в карах и на иной технике. Также стоит упомянуть и агрегаты на газу, в каких газовое горючее сжигается аналогично дизтопливу либо бензину.

Бензиновые силовые агрегаты

Что касается поршневых бензиновых моторов, такие двигатели имеют систему зажигания для воспламенения рабочей консистенции от искры. Системы питания в таковых агрегатах могут быть карбюраторными либо инжекторными (впрысковыми).

Изготовление рабочей консистенции в карбюраторных ДВС происходит в карбюраторе, дальше смешанный бензин и воздух подаются во впускной коллектор. Сейчас такие системы числятся устаревшими, потому что не способны обеспечить движку должную экологичность и экономичность.

Впрысковые ДВС по типу конструкции системы питания бывают моноинжекторными (моновпрыск) либо системами с распределенным впрыском.

Решения с распределенным впрыском имеют отдельную форсунку на любой цилиндр, которая установлена рядом с впускными клапанами.

Таковая система питания, в особенности распределенный впрыск, дозволяет прирастить мощность мотора, при всем этом достигается топливная экономичность и происходит понижение токсичности отработавших газов. Это сделалось вероятным благодаря четкой дозе подаваемого горючего под управлением ЭСУД (электрическая система управления движком).

Предстоящее развитие систем топливоподачи привело к возникновению моторов с прямым (конкретным) впрыском.

Иными словами, форсунка устанавливается не над впускными клапанами, а устанавливается прямо в цилиндр.

Схожее решение дозволяет подавать горючее впрямую, при этом сама подача разбита на несколько шагов (подвпрысков).

В итоге удается достигнуть очень действенного и настоящего сгорания топливного заряда, движок получает возможность  работать на бедной консистенции (к примеру, моторы семейства GDI), падает расход горючего, понижается токсичность выхлопа и т.д.

Дизельные моторы

Дизельный движок работает на дизтопливе, также в значимой мере различается от бензинового. Основное отличие заключается в отсутствии искровой системы зажигания.  Воспламенение консистенции горючего и воздуха в дизеле происходит от сжатия.

Если просто, поначалу в цилиндрах сжимается воздух, который очень греется. В крайний момент происходит впрыск солярки прямо в камеру сгорания, опосля что подогретая и очень сжатая смесь воспламеняется без помощи других.

Если ассоциировать дизельные и бензиновые ДВС, дизель различается наиболее высочайшей экономичностью, наилучшим КПД и максимумом вращающего момента, который доступен на низких оборотах.

Но в перечне минусов таковых агрегатов можно выделить чувствительную топливную систему, также больший вес и наименьшие скорости в режиме наибольших оборотов. Дело в том, что дизель вначале «тихоходный» и имеет наименьшую частоту вращения коленчатого вала по сопоставлению с бензиновыми ДВС.

Дизели также различаются большей массой, потому что особенности воспламенения от сжатия подразумевают наиболее суровые перегрузки на все элементы такового агрегата.

Иными словами, детали в дизельном моторе наиболее крепкие и томные.

Также дизельные моторы наиболее гулкие, что обосновано действием воспламенения и сгорания дизельного горючего.

Роторный движок

Движок Ванкеля (роторно-поршневой движок) представляет собой принципно иную силовую установку.

  В таком ДВС обычные поршни, которые совершают возвратно-поступательные движения в цилиндре, просто отсутствуют.

Основным элементом роторного мотора является ротор.

Обозначенный ротор вращается по данной линии движения. Роторные ДВС бензиновые, потому что схожая система не способна обеспечить высшую степень сжатия рабочей консистенции.

К плюсам относят компактность, огромную мощность при незначимом рабочем объеме, также способность стремительно раскручиваться до больших оборотов. В итоге авто с таковым ДВС владеют выдающимися разгонными чертами.

Если гласить о минусах, то стоит выделить приметно сниженный ресурс сравнимо с поршневыми агрегатами, также высочайший расход горючего.

Также роторный движок различается завышенной токсичностью, другими словами не совершенно вписывается в современные экологические эталоны.

Гибридный движок

Гибридный агрегат практически является сочетанием поршневого бензинового либо дизельного ДВС и электромотора. Также в конструкции находится тяговая аккумуляторная батарея, которая питает электродвигатель.

Гибрид работает по принципу наибольшей экономии горючего, другими словами движок внутреннего сгорания задействуется лишь в определенных режимах.

При размеренной езде колеса вращает электромотор, а ДВС подключается тогда, когда батарея разряжается, нужно интенсивное убыстрение ТС, перегрузки довольно высочайшие т.п.

Такое сочетание 2-ух типов силовых установок дозволяет получить улучшение разгонной динамики (в особенности когда сразу задействован ДВС и электромотор), наблюдается значимая экономия горючего и малый выброс ядовитого выхлопа.

Сборка и технические свойства ДВС

Еще стоит добавить, что есть бессчетные разновидности движков внутреннего сгорания, которые различаются друг от друга по компоновке и расположению цилиндров.

Дело в том, что место в моторном отделе ограничено, при всем этом на различных карах возникает необходимость уместить в таком пространстве агрегат с тем либо другим количеством цилиндров.

Обычно, по компоновке на большинстве машин почаще всего можно повстречать:

• рядный движок;
• V-образный мотор;
• оппозитный движок;

Рядный движок значит, что все его цилиндры  размещены в одной плоскости.

Рядные «четверки» (4-х цилиндровый мотор) являются самым всераспространенным типом ДВС.

Рядные «шестерки»  также очень популярны, они меньше вибрируют, имеют  приемлемую мощность, но таковой движок выходит довольно длинноватым.

Еще одним вариантом является V-образный движок. Цилиндры в таком моторе размещаются в 2-ух плоскостях,  напоминая литеру «V».

Схожий ДВС имеет 6 либо 8 цилиндров (V6 либо V8), при всем этом длина мотора сравнимо с рядным мотором меньше, хотя ширина закономерно возрастает.

Еще добавим, что угол меж плоскостями принято именовать углом развала.

Также отдельного внимания заслуживает оппозитный движок. Броско, что таковая сборка подразумевает угол развала 180 градусов.

Практически, цилиндры и поршни находятся друг напротив друга, а сам агрегат именуется «boxer».

Такое размещение позволило уменьшить высоту оппозитника, понизить уровень вибраций, сделать лучше развесовку и т.д.

Также стоит упомянуть массивные W-двигатели.

Обозначенные силовые агрегаты многоцилиндровые (к примеру, W12) Что касается компоновки, система может включать в себя сходу три ряда цилиндров, которые размещены под огромным углом развала.

Советуем также прочесть статью о том, что такое оппозитный движок. Из данной нам статьи вы узнаете о особенностях конструкции, также о главных преимуществах и недочетах моторов данного типа.

Еще одним вариантом является размещение тех же 3-х рядов цилиндров, при всем этом угол развала очень уменьшен (как и в случае с VR-компоновкой).

Дело в том, что даже при таком количестве цилиндров движок все равно различается  компактностью.

Главные технические характеристики ДВС

Двигатели внутреннего сгорания также имеют целый ряд черт и характеристик, которые закладываются конструктивно. Если просто, идет речь о рабочем объеме, степени сжатия, мощности и вращающем моменте и т.д.

Больший энтузиазм для рядового мещанина, естественно же, представляет мощность и моментная черта. Вращающий момент, который создается на коленчатом валу, практически показывает на то, какая сила тяги будет передаваться на колеса.

Естественно, чем огромным окажется показатель вращающего момента, тем большей будет тяга.

Иными словами, от данного показателя зависит разгонная динамика.

Повышение вращающего момента и мощности может быть средством 2-ух методов:

• больший рабочий размер;
• сжигание большего количества топливно-воздушной консистенции;

Если просто, в первом случае идет речь о физическом увеличении  камеры сгорания и размера цилиндров. Во 2-м предполагается принудительная подача воздуха в цилиндры под давлением для сжигания большего количества горючего.

Обычно, массивные двигатели с огромным объемом атмосферные, другими словами «засасывают» внешний воздух в цилиндры без помощи других благодаря возникающему разрежению от движения поршней.

Массивные агрегаты, при всем этом владеющие наименьшим объемом, оснащаются механическими компрессорами либо турбонаддувом.

В таковых ДВС воздух нагнетается принудительно, другими словами поступает  в камеру сгорания под давлением.

Что в конечном итоге

Как видно, приведенный выше материал дает общее представление о том, какие есть двигатели внутреннего сгорания.

При всем этом  даже с учетом общего принципа деяния, силовые агрегаты могут существенно различаться по таковым показателям, как сборка, мощность, вращающий момент, расход горючего и т.д.

Советуем также прочесть статью о том, что такое движок GDI. Из данной нам статьи вы узнаете о особенностях конструкции, механизмах работы,также плюсах и минусах моторов данного типа.

Наиболее того, даже двигатели, идентичные по конструкции (к примеру, рядный 4-х цилиндровый мотор), могут иметь различное количество впускных и выпускных клапанов на один цилиндр (к примеру, 8-и и 16-клапанные моторы).

На одних ДВС для получения нужной мощности употребляется система конфигурации фаз газораспределения в комплексе с турбонаддувом, тогда как на остальных с буквально таковым же рабочим объемом и компоновкой такие решения отсутствуют.

Источник : krutimotor.ru

Источник: https://yavmashine.ru/2/kakie-byvajut-dvigateli-vnutrennego-sgoranija-vidy-tipy-i-osobennosti-dvs/

4 Тактный двигатель: принцип работы

4 тактный двигатель является поршневым мотором внутреннего сгорания.

В этих агрегатах рабочий процесс всех цилиндров занимает два кругооборота коленчатого вала.

Два кругооборота коленчатого вала также можно охарактеризовать как четыре поршневых такта, от чего и произошло название четырехтактный двигатель.

Начиная с середины двадцатого века четырехтактный двигатель является самым распространенным видом поршневых моторов внутреннего сгорания.

Основные характеристики 4 тактного двигателя

1. Обмен газов происходит за счет движения рабочего поршня;
2. 4 тактный двигатель обладает газораспределительным механизмом, который позволяет переключить цилиндровую полость на впуск и выпуск;
3. Обмен газов происходит в момент отдельного полуоборота коленвала;
4. Цепная, ременная передача и шестеренчатые редукторы позволяют изменить моменты зажигания, впрыскивания бензина и привода газораспределительного механизма относительно частоты верчения коленвала.

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном моторе смазывание коленвала, цилиндровых и поршневых пальцев, подшипника коленвала, поршня и компрессионных колец происходит путем заливки масла в бензин. 4 тактный мотор отличается тем, что в нем коленчатый вал расположен в масляной ванне. За счет этой особенности необходимость в добавлении масла или смешивании топлива попросту отсутствует. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства – это наполнить топливный бак бензином, после чего можно продолжать пользоваться транспортом.

Таким образом, автовладельцу становится незачем приобретать специальное масло, которое нужно для функционирования двухтактных моторов.

Помимо этого, 4 тактный мотор отличается уменьшенным количеством нагара на стенах глушителя и поршневом зеркале.

Еще одним важным отличием является то, что при двухтактном моторе совершается выплеск горючей смеси в выхлопную трубу – это обусловлено его устройством.

Стоит признать, что четырехтактные двигатели также обладают небольшими недостатками. К примеру, у таких двигателей повышенная длительность старта скутера с места.

Также не особо качественными являются работы по регулированию клапанного теплового зазора.

При этом следует отметить, что проблему с повышенной длительностью старта скутера можно решить оптимизацией опций центробежного сцепления и передачи.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа 4 тактного двигателя состоит из двух оборотов коленвала или, еще можно сказать, четырех тактов поршня.

Работа 4 тактного двигателя происходит таким образом:

1. (впуск). Поршень продвигается в нижнюю сторону, что приводит к открытию клапана впуска. В итоге горючая смесь оказывается в цилиндре, куда она попадает из карбюратора. По достижению поршнем нижнего положения совершается закрытие клапана впуска.
2. (сжатие). Поршень передвигается в верхнюю сторону, что провоцирует сжимание горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, совершается возгорание сжатого поршнем бензина.
3. (расширение). Происходит возгорание бензина, в результате которого он сгорает – это приводит к растяжению горючих газов и, соответственно, к движению поршня вниз (два клапана оказываются закрытыми).
4. (выпуск). По инерции коленчатый вал продолжает кругооборот вокруг своей оси, а поршень – продвигаться вверх. Вместе с этим происходит открытие клапана выпуска, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, совершается закрытие клапана впуска.

По окончанию работы 4 тактного двигателя четыре такта проходят заново.

Функционирование двухтактного агрегата

Хоть и статья не об этом, однако стоит коротко описать функционирование двухтактного двигателя с целью сравнить их. Как становится понятно из наименования, функционирование такого мотора проходит только через два такта.

1. Поршень продвигается наверх, что приводит к сжатию горючей смеси, после которого (без достижения верхней мертвой точки) она воспламеняется. По достижению поршнем верхней мертвой точки открываются окна впуска в стене цилиндра, из-за чего горючая смесь перетекает в кривошипную камеру.
2. Под действием растягивающихся газов поршень продвигается в нижнюю сторону. Пребывая в нижнем положении, поршень открывает окна впуска и выпуска. Газы попадают в трубу выхлопа, а на их месте оказывается горючая смесь.

Источник: http://avtomoto-best.ru/4-taktnyj-dvigatel-princip-raboty.html

Глава 1 — Двигатель

Итак, начнём. Двигатель автомобиля (Engine), что же это такое?

Автомобиль – сложный организм, сродни человеческому.

У него много различных механизмов(органов), без которых он не будет работать.

Но как и у человека, у автомобиля есть «сердце» и этим сердцем является автомобильный двигатель.

История автомобильного двигателя

Чуть-чуть истории.  Двигатель прошёл долгую историю развития. По сути, первыми двигателями являлись парус и водяное колесо.

Водяным колесом широко пользовались в странах Древнего мира(таких как Египет, Китай, Индия) для оросительных систем, а в средние века в Европе использовали как основу энергетической базы производства.

Дальше появились двигатели внешнего сгорания. Широкое распространение получили паровые двигатели.

Паровой двигатель(Steam engine) — двигатель ВНЕШНЕГО сгорания, который преобразовывает энергию пара в механическую работу. Советую почитать очень интересную и непростую историю развития данного двигателя: http://www.bibliotekar.ru/encAuto/5.htm

Бензиновые двигатели (petrol engine, gasoline engine) — это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая смесь топлива(бензина) и воздуха поджигается электрической искрой. Главное преимущество бензинового двигателя заключается в малой массе и быстром запуске, поэтому он вытеснил паровые двигатели, а теперь он широко используется в автомобилях.

Позже появились дизельные двигатели.

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу воспламенения распыленного дизельного топлива от соприкосновения с разогретым сжатым воздухом. Плюсом является экономичность топлива, более высокий крутящий момент. Однако, минусом является сложность систем, дороговизна изготовления и эксплуатации.

Ну и заглянем в будущее автомобилей. Итак, существуют так же электрические двигатели.

Электрический двигатель — Это установка, в которой электрическая энергия превращается в механическую работу и тепло.

Это развивающееся направление в автомобилестроении.

Однако, на дорогах большинство машин имеют бензиновый или дизельный двигатель, поэтому, оставим будущее и вернёмся к настоящему.

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.

Двухтактные двигатель

Перед нами двухтактный двигатель. Здесь всё предельно просто.

Первый такт — Поршень двигателя движется вверх(картинка А), открывает отверстие(1) и сжимает смесь, которая уже находится в цилиндре. После чего, свеча зажигания воспламеняет горючее(картинка В).

Второй такт — После загорания опускающийся поршень(картинка С) сначала открывает выпускное отверстие(2), а затем переходное отверстие(3). После этого через него впускается новая порция воздушно-топливной смеси.

Таким образам поршень также заменяет клапаны двигателя, и в горючее добавляется масло для смазки поршня. Многие двухтактные двигатели снабжены ребрами для воздушного охлаждения цилиндра.

Четырёхтактный двигатель

А теперь вернёмся к четырёхтактном автомобильному двигателю.

Автомобильные двигатели, как мы уже сказали, могут быть бензиновыми и дизельными. И поэтому предлагаю рассмотреть их такты вместе. Несмотря на то, что они схожи, но в них есть так же и различия.

1-й такт впуск (наполнение).

Поршень движется от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт. Под действием перепада давления, возникающего в результате движения поршня:

Бензиновый двигатель: бензовоздушная смесь через впускной канал наполняет цилиндр.

Дизельный двигатель: воздух через впускной канал наполняет цилиндр.

2-й такт сжатие.

Поршень движется от НМТ к ВМТ, все клапана закрыты. Давление и температура в цилиндре поднимаются.

дизельный двигатель: через форсунку высокого давления подается дизельное топливо, которое воспламеняется от нагретого в процессе сжатия воздуха.

3-й такт рабочий ход. Поршень движется от ВМТ к НМТ, все клапана закрыты. В начале такта продолжается сгорание топлива, начавшееся в конце такта сжатия.

Температура и давление газов повышается. Давление передается поршню и перемещает его к НМТ.

Тепловая энергия сгоревшего топлива превращается в механическую работу движения поршня.

4-й такт выпуск. Поршень движется от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. Происходит выталкивание
отработавших газов из цилиндра.

Для большей наглядности взгляните на следующие рисунки:

Такты бензинового двигателя:

Такты дизельного двигателя:

Таким образом 1 рабочий цикл 4-х тактного двигателя происходит за 2 оборота коленчатого вала (720° его поворота).

Отличие между бензиновым и дизельным двигателем лишь в топливе и способе его воспламенении на такте сжатия.

Двигатели почти всех современных автомобилей являются четырёхтактными по своему циклу работы, и энергия, полученная от сжигания топлива, почти полностью преобразовывается в полезную. Цикл Отто, так называется подобный принцип, по имени Николауса Отто, изобретателя двигателя внутреннего сгорания (1867 год).

Основные параметры

Полный объем цилиндра ( Va ) — объем, заключенный между головкой, цилиндром и поршнем при нахождении его в НМТ;

Объем камеры сжатия ( VC ) — объем, заключенный между головкой, цилиндром и поршнем при нахождении его в ВМТ;

Рабочий объем цилиндра ( Vh ) — объем, образующийся при движении поршня от ВМТ к НМТ ( Vh = Va-Vc );

Полный объем двигателя ( iVh ) сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя; Он же литраж двигателя.

Степень сжатия ( E ) отношение полного объема к объему камеры сжатия ( E = Va/Vc = 1 + Vh/Vc );

Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимают горючую смесь в цилиндре.

Чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно и больше мощность двигателя.

Увеличивать степень сжатия очень выгодно — от той же порции топлива можно получить больше полезной работы.

Однако при чрезмерном увеличении степени сжатия наступает самовоспламенение рабочей смеси, и смесь сгорает с большой скоростью — происходит детонация топлива.

Детонация — это недопустимо быстрое сгорание рабочей смеси, вызывающее неустойчивую работу двигателя. У двигателя при детонации появляется резкий стук, мощность его снижается, из глушителя выходит черный дым. Конструкторы изыскивают способы борьбы с детонацией топлива и постепенно повышают степень сжатия. В зависимости от степени сжатия применяют определенный сорт топлива.

Мощность двигателя

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы, совершенной за определенное время, к этому времени.

В системе единиц СИ мощность измеряется в Ваттах (Вт).

Поднимая груз массой 1 килограмм на высоту 1 метр за 1 секунду, мы развиваем мощность 1 кг x 9,8 м/с2 x 1 м/с = 9,8 Вт.

Мощность автомобильных двигателей обычно измеряют в лошадиных силах.

Термин «лошадиная сила» был введен в конце XVIII в. английским изобретателем Дж. Уаттом.

Наблюдая за работой лошадей, вытягивающих из угольных шахт при помощи блоков корзины с углем, ученый измерил общий вес извлеченной ими породы и высоту, на которую он был поднят за определенное время.

Уатт рассчитал, что 1 лошадь за 1 минуту с глубины 30 м вытягивает в среднем 150 кг угля. Эта единица мощности и получила название лошадиной силы (horsepower).

После принятия в 1960 г. системы единиц СИ лошадиная сила стала вспомогательной единицей мощности, равной 736 Вт. Средняя мощность человека равна 70—90 Вт, что составляет 0,1 лошадиной силы

1 л.с. = 0,73549875 кВт

Порядок работы цилиндров двигателя

Для наибольшей равномерности нагрузки коленчатого вала многоцилиндрового двигателя необходимо, чтобы рабочие такты в цилиндрах повторялись в определенной последовательности, которая называется порядком работы цилиндров. Порядок работы цилиндров зависит от числа цилиндров двигателя и его тактности; при этом последовательно работающие цилиндры не должны стоять рядом.

Полный цикл у четырехтактного двигателя осуществляется за два оборота вала, т. е. за 720°, у двухтактного за 360°.

Для того чтобы в любой момент вал двигателя имел некоторое постоянное усилие от воздействия газов на поршень, колена вала необходимо смещать относительно друг друга на угол ф.

Этот угол зависит от числа цилиндров г и тактности двигателя и равен цикловой продолжительности поворота вала в градусах, отнесенной к числу цилиндров.

В этом случае ф = 720° : 4 = = 180°. Вал имеет конфигурацию, при которой поршни 1 и 4 перемещаются в направлении, противоположном движению поршней 2 и 3.

Получающееся при этом чередование процессов в цилиндрах показано в табл. 8.

Если в первом цилиндре осуществляется рабочий ход, то поршень второго цилиндра движется вверх, при этом из двух возможных процессов (сжатие и выпуск) примем выпуск.

Тогда поршень третьего цилиндра, также перемещающийся вверх, должен осуществлять сжатие.

В четвертом цилиндре поршень движется вниз одновременно с поршнем первого цилиндра, осуществляющим рабочий ход, поэтому в четвертом цилиндре должен быть впуск. Чередование процессов в последующих тактах всех цилиндров определяется цикловой последовательностью. Из табл. 8 видно, что процессы расширения (рабочего хода) будут проходить в цилиндрах в следующем порядке: 1—3—4—2. Если во втором цилиндре в первом такте принять вместо процесса выпуска сжатие, то порядок работы цилиндров изменится и будет 1—2—4—3. Следовательно, для четырехтактного четырехцилиндрового однорядного двигателя возможны два порядка работы цилиндров.

Для более полного усвоения предлагаю визуально взглянуть на следующие рисунки:

а — чередование тактов 1-2-4-3; б — чередование тактов 1-3-4-2

И напоследок, видео ролик о работе(бензиновый и дизельный):

Итак, начальные сведения мы получили. Теперь мы можем приступать к изучению устройства двигателя внутреннего сгорания.

Источник: https://whatisvehicle.wordpress.com/chapter1/