Принцип работы 4 цилиндрового двигателя

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.

История

Примерно 1854-1857 годов итальянцы Евгенио Барсанти и Феличче Матоци создали устройство, которое, согласно существующим сведениям, походило на 4 тактный мотор. Несмотря на это, 4 тактный мотор был запатентован только в 1861 Алфоном де Роше, поскольку изобретение итальянцев было потеряно.

В первый раз пригодный к работе 4 тактный мотор был создан немецким инженером Николаусом Отто, в честь которого четырехтактный цикл назвали циклом Отто, а применяющий свечи зажигания 4 тактный мотор – двигателем Отто.

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.

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.

Конструкция агрегата

Устройство 4 тактного двигателя выглядит таким образом: распредвал размещен в крышке цилиндра и приводится в действие с помощью ведущего колеса, вмонтированного на коленчатом вале. В устройстве 4 тактного двигателя распределительный вал способен открывать и закрывать впускной и выпускной клапан, но лишь один из них, а какой конкретно – зависит от расположения поршня. Помимо этого, на распределительном вале расположены кулачки, с помощью которых приводятся в действие коромысла клапанов.

После своего срабатывания коромысла начинают воздействовать на один из двух клапанов, что приводит к его открытию.

Стоит отметить, что между клапаном и регулировочным винтом должен быть узкий промежуток (его еще называют тепловым зазором) – во время нагрева происходит расширение металла, поэтому в случае неимения или слишком маленького размера зазора клапаны не смогут полностью закрыть каналы впуска и выпуска. Зазор при клапане выпуска должен быть большего размера, чем у клапана впуска, поскольку газы выхлопа более горячие, нежели горючая смесь, и, соответственно, это приводит к тому, что клапан выпуска нагревается больше клапана впуска.

Вот и все описание устройства 4 тактного двигателя.

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

Четырехтактный двигатель, устройство и принцип работы

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Автомобильные двигатели чаще всего работают по четырёхтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

В карбюраторном четырёхтактном двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя:

— Такт впуска
В течение этого такта поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ).

В это время кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь.

— Такт сжатия Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси.

Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия.

Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако, для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, которое дороже.

Такт расширения, или рабочий ход

Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания.

Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом.

Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания.

Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором, воздействующим на прерыватель). В современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику.

Гифка наглядно демонстрирует процесс работы четырехтактного двигателя

— Такт выпуска
После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет выхлопные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается, и цикл начинается сначала.

Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемещается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06-0,12.

По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Рабочий цикл дизельного двигателя
Рабочие циклы четырёхтактного дизеля и карбюраторного двигателя существенно различаются по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что в цилиндр дизеля при такте впуска поступает не горючая смесь, а воздух, который из–за большой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем в него впрыскивается мелкораспыленное топливо, которое под действием высокой температуры воздуха самовоспламеняется.

В четырёхтактном дизеле рабочие процессы происходят следующим образом

— Такт впуска При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздухоочистителя в полость цилиндра через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух.

Такт сжатия

Поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает имеющийся в цилиндре воздух.

Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива.

— Такт расширения, или рабочий ход

При подходе поршня к ВМТ в цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом высокого давления (ТНВД). Впрыснутое топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, самовоспламеняется и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Происходит рабочий ход.

— Такт выпуска
Поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

На этом видео показана работа реального двигателя. Камера встроена в цилиндр блока.

Недостатки четырёхтактных двигателей:

Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой кривошипно шатунным механизмом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли секунд, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя внутреннего сгорания. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали.

Уступают по мощности двухтактным

К незначительным недостаткам, которые с лихвой окупаются достоинствами, можно отнести работы по регулировке теплового зазора клапанов и время разгона с места, которое несколько больше, чем у двухтактных.
Специализированное, мощное оборудование для ремонта и обслуживания. Четырехтактные ДВС имеют большие размеры, их детали более объёмны, сложны. Для осуществления ремонта таких двигателей, необходимо использовать тяжелое гаражное оборудование: стенды-кантователи, стенды для ремонта ДВС, кран-манипулятор и т.д.

Преимущества четырёхтактных двигателей:

-экономичность расхода топлива; -надежность; -простота обслуживания;

-четырехтактный двигатель работает тише и устойчивей.

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтактного двигателя находится в масляной ванне. Благодаря этому нет необходимости смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок. Достаточно залить чистый бензин в топливный бак и можно ехать, при этом отпадает необходимость покупки специального масла для 2-тактных двигателей.

Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.

1. Устройство и принцип действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания;
2. Роторные двигатели с послойным распределением заряда;
3.

Недымящий двигатель Кушуля;
4. Роторный двигатель внутреннего сгорания Лаптевых;
5.

Источник: https://www.studiplom.ru/Technology-DVS/4-x_DVS.html

Порядок работы цилиндров двигателя внутреннего снорания

Порядок работы цилиндров в разных двигателях отличается, даже с одним и тем же количеством цилиндров порядок работы может быть разным.

Рассмотрим, в каком порядке работают серийные двигатели внутреннего сгорания различного расположения цилиндров и их конструктивные особенности.

Для удобства описания порядка работы цилиндров, отсчёт будет производиться от первого цилиндра, первый цилиндр- это тот который спереди двигателя, последний, соответственно, возле коробки передач.

Ссылки для быстрой навигации:
3-х цилиндровый
4-х цилиндровый
5-ти цилиндровый
6-ти цилиндровый
8-ти цилиндровый
10-ти цилиндровый
12-ти цилиндровый

Схема расположения кривошипов на коленвале выполнена в виде звёздочки, они расположены под углом 120° друг к другу.

Вполне возможно применить схему 1-3-2, но производители не стали этого делать.

Так что единственной последовательностью работы трёхцилиндрового двигателя является последовательность 1-2-3. Для уравновешивания моментов от сил инерции на таких двигателях применяется противовес.

4-х цилиндровый

Существуют как рядные, так и оппозитные четырёх цилиндровые двигатели, коленвалы у них выполнены по одной и той же схеме, а порядок работы цилиндров разный. Это связано с тем, что угол между парами шатунных шеек равен 180 градусов, то есть, 1 и 4 шейки находятся на противоположных сторонах со 2 и 3 шейками.

1 и 4 шейки с одной стороны, 3 и 4- на противоположной.

В рядном двигатели применяется порядок работы цилиндров 1-3-4-2 — это самая распространённая схема работы, так работают практически все машины, от Жигулей до Мерседеса, бензиновые и дизельные. В ней последовательно работают цилиндры с расположенные на противоположных сторонах шейках коленвала. В данной схеме можно применить последовательность 1-2-4-3, то есть поменять местами цилиндры, шейки которых расположены на одной стороне. Используется в 402 двигателе. Но такая схема встречается крайне редко, в них будет другая последовательность в работе распредвала.

Оппозитный 4-х цилиндровый двигатель имеет другую последовательность: 1-4-2-3 либо 1-3-2-4.

Дело в том, что поршни достигают ВМТ одновременно, как с одной стороны, так и с другой.

Такие двигатели чаще всего встречаются на Субару (у них почти все оппозитники, кроме некоторых малолитражек для внутреннего рынка).

5-ти цилиндровый

Пятицилиндровые двигатели нередко применялись на Мерседесах или АУДИ, сложность такого коленвала заключается в том, что все шатунные шейки не имеют плоскости симметрии, и развёрнуты относительно друг друга на 72° (360/5=72).

Порядок работы цилиндров 5-ти цилиндрового двигателя: 1-2-4-5-3,

6-ти цилиндровый

По расположению цилиндров 6-ти цилиндровые двигатели бывают рядными, V-образными и оппозитными.

У 6-ти цилиндрового мотора есть много различных схем последовательности работы цилиндров, они зависят от типа блока и применяемого в нём коленвала.

Рядный

Традиционно применяется такой компанией, как БМВ и некоторыми другими компаниями. Кривошипы расположены под углом 120° друг к другу.

Порядок работы может быть трёх видов:

1-5-3-6-2-4
1-4-2-6-3-5
1-3-5-6-4-2

V-образный

Угол между цилиндрами в таких двигателях составляет 75 либо 90 градусов, а угол между кривошипами составляет 30 и 60 градусов.

Последовательность работы цилиндров 6-ти цилиндрового V-образного двигателя может быть следующей:

1-2-3-4-5-6
1-6-5-2-3-4

Оппозитный

6-ти цилиндровые оппозитники встречаются на автомобилях марки Subaru, это традиционная компоновка двигателей для японцев. Угол между кривошипами коленвала составляет 60 градусов.

Последовательность работы двигателя: 1-4-5-2-3-6.

8-ти цилиндровый

В 8-ми цилиндровых двигателях кривошипы установлены под углом 90 градусов друг к другу, так уак в двигателе 4 такта, то на каждый такт работает по 2 цилиндра одновременно, что сказывается на эластичности двигателя. 12-ти цилиндровый работает ещё мягче.

В таких двигателях, как правило, наиболее популярной используется одна и та же последовательность работы цилиндров: 1-5-6-3-4-2-7-8.

Но Феррари использовала другую схему- 1-5-3-7-4-8-2-6

В данном сегменте каждый производитель использовал ему только известную последовательность.

10-ти цилиндровый

10 цилиндровый не особо популярный мотор, редко производители использовали такое количество цилиндров. Тут возможны несколько вариантов последовательностей воспламенения.

1-10-9-4-3-6-5-8-7-2 — используется на Dodge Viper V10

1-6-5-10-2-7-3-8-4-9 — BMW заряженных версий

12-ти цилиндровый

На самых заряженных машинах ставили 12-ти цилиндровые двигатели, к примеру, Феррари, Ламборгини или более распространённые у нас Фольцвагеновские двигатели W12.

Последовательность работы следующая:

Источник: http://kakavto.com/?p=1550

Автопортал – полезные советы, статьи, автомобильные новости. Порядок работы 6 цилиндрового двигателя

РазноеПорядок работы 6 цилиндрового двигателя

Рядным шестицилиндровым двигателем является конфигурация силового агрегата внутреннего сгорания, цилиндры в котором расположены в ряд.

Они работают в следующем порядке – 1-5-3-6-2-4, а поршни вращают один коленчатый вал, который является общим. Зачастую такие двигатели обозначаются L6 либо I6.

Плоскость расположения цилиндров в большинстве случаев бывает вертикальной либо находится под конкретным углом к вертикальной плоскости.

Но на малых оборотах коленвала может наблюдаться небольшая вибрация, причина которой заключается в пульсации крутящего момента.

Восьмицилиндровый рядный силовой агрегат, кроме полной сбалансированности, показывает более хорошую равномерность крутящего момента, нежели шестицилиндровый рядный, но сейчас он используется крайне редко по причине немалого количества недостатков.

Моторы I6-конфигурации эксплуатировались и продолжают эксплуатироваться на данный момент на тракторах, автомобилях, речных судах, а также автобусах.

В течение последних десятилетий на легковом автотранспорте по причине широкого распространения переднеприводных систем, в которых силовой агрегат расположен поперечно, большей популярностью начали пользоваться шестицилиндровые V-образные двигатели, так как они являются более короткими и компактными, хоть стоят они больше, а их сбалансированность и технологичность являются меньшими.

Рабочий объем таких двигателей обычно находится в пределах от 2.0 до 5.0 литров.

Использование данной конфигурации в силовых агрегатах, объем которых не достигает двух литров, не является оправданным, поскольку стоимость изготовления достаточно высокая, если сравнивать с четырёхцилиндровыми моторами, а длина «шестёрок» большая. Но схожие случаи также бывали, к примеру, на мотоцикл Benelli 750 Sei устанавливался силовой агрегат I6, объем которого составлял лишь 0.75 л.

fastkat.ru

Ноя 6 2014

В большинстве случаев рядовому автовладельцу вовсе не нужно понимать порядок работы цилиндров двигателя.

Однако эта информация не нужна до тех пор, пока у автолюбителя не появится желание самостоятельно выставить зажигание либо отрегулировать клапана.

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

В большинстве случаев рядовому автовладельцу вовсе не нужно понимать порядок работы цилиндров двигателя.

Однако эта информация не нужна до тех пор, пока у автолюбителя не появится желание самостоятельно выставить зажигание либо отрегулировать клапана.

В таких случаях добраться до станции техобслуживания бывает порой попросту невозможно, а знаний о том, как работает двигатель не всегда достаточно.

Порядок работы цилиндров двигателя – теория

Порядком работы цилиндров называют последовательность, с которой происходит чередование тактов в разных цилиндрах силового агрегата.

Данная последовательность зависит от следующих факторов:

• количество цилиндров;
• тип расположения цилиндров: V-образное либо рядное;
• конструкционные особенности коленвала и распредвала.

Особенности рабочего цикла двигателя

То, что происходит внутри цилиндра, называется рабочим циклом двигателя, который состоит из определенных фаз газораспределения.

Газораспределительной фазой называют момент, в который начинается открытие и заканчивается закрытие клапанов.

Измеряется фаза газораспределения в градусах поворота коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мёртвым точкам (ВМТ и НМТ).

Двигатель работает максимально равномерно при наименьшем промежутке воспламенения. Данный цикл непосредственно зависит от количества цилиндров. Чем большим является число цилиндров, тем меньшим будет интервал воспламенения.

Порядок работы цилиндров двигателей разных автомобилей

У разных версий однотипных моторов цилиндры могут работать по-разному.

Для примера можно взять двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров 402 двигателя выглядит следующим образом – 1-2-4-3.

Но, если говорить о порядке работы цилиндров двигателя 406, то в данном случае он составляет 1-3-4-2.

Нужно понимать, что один рабочий цикл четырехтактного мотора по длительности равен двум оборотам коленчатого вала. Если использовать градусное измерение, то он составляет 720°. У двухтактного двигателя он равен 360°.

Данный угол определяется тактностью силового агрегата и числом цилиндров.

• порядок работы 4 цилиндрового двигателя со 180-градусным интервалом между воспламенениями может составлять 1-2-4-3 либо 1-3-4-2;
• порядок работы 6 цилиндрового двигателя с рядным расположением цилиндров и 120-градусным интервалом между воспламенениями выглядит так: 1-5-3-6-2-4;
• порядок работы 8 цилиндрового двигателя (V-образный) – 1-5-4-8-6-3-7-2 (90-градусный интервал между воспламенениями).

В каждой схеме двигателя, независимо от его производителя, порядок работы цилиндров начинается с главного цилиндра, отмеченного номером 1.

Наиболее вероятно, информация о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, не будет очень актуальной для вас.

Желаем успехов в определении порядка работы цилиндров мотора вашей машины.

Источник: https://starimpex.ru/raznoe/poryadok-raboty-6-cilindrovogo-dvigatelya.html

Четырехтактный двигатель: устройство и порядок работы

• 1 История создания
• 2 Порядок работы
• 3 Конструкция
• 4 Где применяется

В 18 веке многие изобретатели работали над созданием силовых агрегатов, способных заменить паровую машину. Появление устройств, топливо в которых сгорало бы не в топке, а прямо в цилиндре мотора стало возможным после того, как французский изобретатель Филипп Лебон в 1799 году открыл светильный газ. Через два года он же сконструировал газовый силовой агрегат, где газовоздушная смесь воспламенялась в цилиндре. Он имел 1 рабочий цилиндр двойного действия (камеры сгорания находились с двух сторон поршня, и рабочая смесь в них поджигалась поочередно). И только много лет спустя появился более совершенный двигатель четырехтактный, нашедший широкое применение во многих отраслях промышленности.

Впервые такой двигатель продемонстрировал немецкий инженер Август Отто в 1877 году.

Произошло это после того, как бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар предложил воспламенять горючую смесь с помощью электрической искры.

Способствовало его появлению и изобретение устройства, позволяющего испарять жидкое топливо и обеспечивать подготовку рабочей газовоздушной смеси (карбюратор).

К серийному производству четырехтактных бензиновых двигателей приступили в 1883 году. Тогда немецкий инженер Готлиб Даймлер предложил для воспламенения газовоздушной смеси использовать раскаленные трубки, вставленные внутрь цилиндров.

Порядок работы

4-х тактный ДВС на сегодня наиболее распространенный силовой агрегат. Функционирует он, используя так называемый цикл Отто, состоящий из четырех последовательных тактов.

Такт представляет собой один полный ход поршня, во время которого коленвал совершает два оборота в направлении вращения часовой стрелки.

Работу 4-х тактного силового агрегата проще всего описывать, обратившись к простейшей конструкции, состоящей из:

1. собственно цилиндра;
2. поршня;
3. двух клапанов (впуск и выпуск);
4. свечи зажигания;
5. коленвала;
6. шатуна.

Классический ДВС отличается от такого механизма только большим числом цилиндров, работа которых синхронизирована определенным образом.

В простейшем одноцилиндровом ДВС последовательно осуществляются:

• 1 такт: впуск или всасывание.

Все начинается с того, что поршень находится в самом верхнем положении (верхней мертвой точке). А коленвал совершает половину оборота (0-180 градусов), толкая поршень в нижнее положение (нижнюю мертвую точку).

Благодаря этому действию в верхней области цилиндра образуется разрежение и раскрывается впускной клапан. Он становится открытым полностью в то время, когда поршень достигает нижнего уровня.

Благодаря возникшему разрежению в цилиндр засасывается порция горючей смеси (воздух+пары бензина).

При смешивании горючей смеси с продуктами сгорания от предыдущего цикла в цилиндре образуется рабочая смесь.

Примечание: в дизельном двигателе горючая смесь образуется прямо в цилиндре.

Сначала происходит всасывание порции воздуха, который в процессе сжатия нагревается до температуры воспламенения, а затем, перед тем как поршень достигнет верхнего положения, происходит впрыск каплеобразного жидкого топлива. Процесс горения происходит только во время впрыска топлива.

• 2 такт: сжатия или компрессия

Он начинается при перемещении поршня вверх от нижнего уровня к верхнему. В это время коленвал снова поворачивается на ½ оборота (180-360 градусов).

При этом впускной и выпускной клапаны закрыты, из-за чего рабочая смесь начинает сжиматься.

В этом такте давление и температура в цилиндре повышаются приблизительно до 1,8 МПа и 600 С° соответственно.

• 3 такт: расширения или рабочий ход

В момент, когда достигается максимальная величина сжатия, включается свеча зажигания, от искры которой рабочая смесь воспламеняется и сгорает.

В этом такте температура и давление в цилиндре доходят до 2500 С° и 5 МПа. Увеличившиеся температура и давление заставляют двигаться поршень вниз.

А шатун, связывающий поршень и коленчатый вал, сообщает последнему вращательное действие, и он совершает следующие ½ оборота.

Далее открывается выпускной клапан благодаря тому, что поршень перемещается вниз, что обеспечивает отвод отработанного газа.

Когда поршень доходит до самого нижнего уровня – клапан максимально открыт. Сбросу давления до 0,65 МПа сопутствует понижение температуры до 1200 С°.

Поршень находится на нижнем уровне и под влиянием поворота коленчатого вала (180-360 градусов) перемещается вверх, выталкивая отработанный газ через открытый выпускной клапан.

В итоге, температура в цилиндре снижается до 500 С°, а поршень находится в верхнем положении.

Так как избавиться от отработанных газов совсем не удается, остаточное давление в цилиндре держится на уровне 0,1 МПа, а оставшийся газ принимает участие в следующем такте.

Работа двигателя происходит за счет многократного повторения 4-х тактного цикла.

Конструкция

Сегодня 4-х тактные моторы более сложны по конструкции. Так, например:

• коленвал оснащают массивным маховиком, обеспечивающим за счет инерции плавное перемещение поршней;
• блок цилиндров оснащается газораспределительным механизмом;
• запуск мотора осуществляется с помощью стартера;
• беспроблемное функционирование всех узлов обеспечивается многочисленными вспомогательными устройствами (системы управления, смазки, впрыска топлива, охлаждения и пр.).

Где применяется

4-х тактные моторы применяются в нашей повседневной жизни очень широко.

Их мощность напрямую зависит от объема и количества цилиндров.
Устанавливают ДВС в автомобилях и самолетах, тракторах и тепловозах.

Применяются они также на судах морского и речного флота.

На 4-х тактные силовые агрегаты обратили внимание и энергетики.

Используют их для питания стационарных и аварийных электрогенераторов, установленных в местах, где линии электропередач подвести невозможно или экономически нецелесообразно.

Кроме того, такие генераторы устанавливают на объектах, где отключение подачи электроэнергии невозможно (больницы, банки, воинские части и пр.).

Источник: https://dvigatels.ru/uhod/dvigatel-chetyrehtaktnyj.html

Устройство автомобилей



Многоцилиндровые двигатели, как уже отмечалось в предыдущей статье, представляют собой конструкцию, объединяющую в единое целое несколько одноцилиндровых двигателей с одним общим коленчатым валом. При этом количество рабочих ходов за два полных оборота коленчатого вала (720˚) в таком двигателе, при работе по четырехтактному циклу, будет равно количеству цилиндров.
В каждом цилиндре протекают одинаковые рабочие процессы, но не одновременно.
Для того, чтобы представить работу многоцилиндрового двигателя, необходимо знать порядок чередования одноименных тактов по цилиндрам и интервалы одноименных тактов в различных цилиндрах. Эти интервалы определяют в углах поворота коленчатого вала, принимая за начало отсчета нахождение поршня в верхней мертвой точке (ВМТ).

Наиболее равномерная работа многоцилиндрового двигателя имеет место при чередовании тактов расширения в цилиндрах через равные промежутки времени, т. е. через равные углы поворота коленчатого вала.

У четырехтактного однорядного двигателя рабочий цикл совершается за два оборота коленчатого вала (720˚), поэтому при однорядном расположении цилиндров угол поворота коленчатого вала между одноименными тактами в разных цилиндрах должен составлять 720˚/i,    где i – число цилиндров двигателя.

Очевидно, что у четырехтактного четырехцилиндрового однорядного двигателя одноименные такты должны следовать через 180˚ угла поворота коленчатого вала.

Следовательно, и шатунные шейки коленчатого вала должны быть расположены под углом 180˚, т. е. лежать в одной плоскости.

При этом шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направлены в одну сторону относительно оси коленчатого вала, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров – в противоположную сторону.

Для четырехцилиндрового рядного двигателя возможны два варианта чередования тактов в цилиндрах: 1-2-4-3 и 1-3-4-2 (нумерация цилиндров ведется от передней части двигателя по ходу автомобиля или, в случае с поперечным расположением двигателя, со стороны, противоположной маховику). С точки зрения описанных выше требований оба порядка работы цилиндров равноценны, поэтому применяются в разных двигателях, устанавливаемых на автомобилях.

Так, например, на автомобильных двигателях, используемых Горьковским автомобильным заводом (ГАЗ-3102, ГАЗ-2410 т. п.) обычно используют последовательность работы цилиндров 1-2-4-3, а на двигателях автомобилей ВАЗ и Москвич – 1-3-4-2.

Работа четырехтактного четырехцилиндрового рядного двигателя с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 подробно описана в Таблице 1.



Таблица 1. Работа однорядного четырехцилиндрового двигателя

***

Работа шестицилиндрового рядного двигателя

В однорядном четырехтактном шестицилиндровом двигателе одноименные такты следуют через 120˚ угла поворота коленчатого вала, следовательно, шатунные шейки располагаются под таким же углом друг к другу, причем оси шеек 1 и 6, 2 и 5, 3 и 4 совпадают. Возможны четыре варианта работы такого двигателя. На отечественных автомобильных двигателях, как правило, используют порядок работы 1-5-3-6-2-4 (например, двигатели автомобилей ЗИЛ-157КД, ГАЗ-52-04).

Коленчатый вал шестицилиндрового двигателя, как и четырехцилиндрового, симметричен, поэтому силы инерции масс, движущихся возвратно-поступательно, взаимно уравновешены. Работа однорядного шестицилиндрового четырехтактного двигателя подробно описана в Таблице 2.

Таблица 2. Работа однорядного шестицилиндрового двигателя

***

Работа шестицилиндрового V-образного двигателя

На равномерность чередования вспышек в цилиндрах многорядного двигателя, кроме угла между кривошипами коленчатого вала, влияет и угол γ между рядами цилиндров.

Для получения оптимальной равномерности хода n-рядного двигатели этот угол должен быть в n раз меньше угла между кривошипами коленчатого вала, т. е.

должно соблюдаться условие: γ = φ/n,    где φ – угол между кривошипами коленчатого вала.

Тогда угловой интервал между одноименными тактами в цилиндрах четырехтактного двигателя можно определить по формуле:

αТ = 720˚/ni,

а для двухтактного двигателя:

αТ = 360˚/ni.

Но это – не единственное возможное расположение цилиндров — допустимы и другие варианты углов развала.

Коленчатый вал имеет три шатунные шейки, расположенные под углом 120˚ относительно друг друга.

На каждой шейке крепятся два шатуна: на первой – шатуны первого и четвертого цилиндров, на второй – второго и пятого, на третьей – третьего и шестого цилиндров.
Кривошипно-шатунные механизмы четырехтактных V-образных двигателей и схемы их работы показаны на Рисунке 3.

Порядок работы цилиндров такого двигателя – 1-4-2-5-3-6. В данных двигателях невозможно добиться равномерного чередования тактов в цилиндрах. Они проходят через 90 и 150˚.

Если в первом цилиндре осуществляется рабочий ход, то в четвертом он начинается через 90˚, во втором – через 150˚, в пятом – через 90˚, в шестом – через 150˚, что является существенным недостатком данного конструкторского решения по расположению цилиндров в шестицилиндровом двигателе.

Для уменьшения вибраций, вызванных неравномерностью работы двигателя, приходится применять массивные маховики с большим моментом инерции (на 60…70 % больше, чем в однорядном двигателе).

***

Работа восьмицилиндрового V-образного двигателя

Угол развала (угол между рядами цилиндров) в таких двигателях обычно принимают равным 90˚.

Так как одноименные такты в цилиндрах начинаются через 90˚ угла поворота коленчатого вала, то и шатунные шейки тоже располагаются под углом 90˚, т. е. крестообразно.

На первой шейке крепятся шатуны первого и пятого цилиндров, на второй – второго и шестого, на третьей – третьего и седьмого, на четвертой – четвертого и восьмого цилиндров (рис. 3).

Для наглядности ниже приведена схема, на которой стрелками отображен порядок работы цилиндров (последовательность вспышек) в V-образных двигателях.

***

Применение оппозитных двигателей на автомобилях



Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/3_dvs_5/