Главная › Новости

Cуществует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные.

Опубликовано: 04.09.2018

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течение 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%.

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.

 

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 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.

Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

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.

Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Этими тактами являются: впуск , сжатие, рабочий ход, выпуск.

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх тактов.

Поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Пoршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

 

1. Впуск - четырёхтактный двигатель. В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распределительного вала открывается впускной клапан, - в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.

2. Сжатие - четырёхтактный двигатель. Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом.

3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) - четырёхтактный двигатель

Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скороть горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.

4. Выпуск - четырёхтактный двигатель После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.

Таким образом, 1 рабочий цикл 4-х тактного двигателя происходит за 2 оборота коленчатого вала (720° его поворота).Следующий процесс необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров четырёхтактного двигателя от отработанных газов.

26.Работа многоцилиндрового двигателя.

Из описания работы четырехтактного двигателя вытекает, что его ко­ленчатый вал вращаться равномерно не может, так как при одном такте (ра­бочем ходе) он вращается с ускорением, а при остальных - с замедлением. Для повышения равномерности вращения коленчатого вала на его конце ус­тановлен маховик. Для достижения большей мощности повышают частоту вращения коленчатого вала, отчего его вращение становится более равно­мерным; кроме того, с этой же целью устанавливают несколько цилиндров. Такие двигатели называются многоцилиндровыми. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал наиболее равномерно, такты рабочих ходов должны следовать через равные промежутки времени, т.е. через равные углы п о в о р о т а коленчатого вала. Расположение цилиндров многоцилиндровых двигателей может быть однорядным или двухрядным. В большинстве однорядных двигателей цилиндры располагаются вертикально (рис. а). Такое распо­ложение имеют двигатели Д-240 (трактор Т-70Л), СМД-14БН (тракторы ТДТ-55А, ЛХТ-55М), СМД-18БН (тракторы ЛХТ-100, ЛХТ-100Б, ТЛТ-100), А-О1МЛ (трактор ЛХТ-4). В двухрядных двигателях цилиндры установлены под некоторым углом друг к другу. Если в двигателях с двухрядным распо­ложением цилиндров угол между ними менее 180°, их называют V-образными (рис. б), например СМД-60 (ЛТ-157) и ЯМЗ-238НБ (Т-703), а в случае, когда угол между цилиндрами равен 180° - оппозитными (рис. в).

Клапаны каждого цилиндра открываются в такой последовательности, при которой одноименные такты в

цилиндрах двигателя чередуются в определенном порядке.

Схемы расположения цилиндров двигателя:

а - однорядное; б - V-образное; в - двухрядное, оппозитное

 

Чередование тактов рабочего хода называется порядком работы цилиндров. Четырехцилиндровый двигатель можно представить как соединенные вместе четыре одноцилиндровых двигателя с одним общим коленчатым валом, кривошипы которого расположены в одной плоскости.

Два крайних колена направлены в одну сторону, а два внутренних - в другую. В этом случае поршни движутся попарно. Когда в первом и четвертом цилиндрах поршни опуска­ются, во втором и третьем они поднимаются. При таком расположении колен возможен порядок работы 1-3-4-2 (см. табл.). К таким двигателям относятся Д-240 и СМД

Работа четырехтактного 4-х цилиндрового двигателя: а, б, в, г - полуобороты коленчатого вала

 

а-Такт впуска б- Такт сжатия в- Такт расширения г- Такт выпуска

 

В шестицилиндровых однорядных двигателях колена вала расположе­ны под углом 120° друг к другу и симметрично относительно оси вала.

Поря­док работы может быть 1-5-3-6-2-4 (А-01)

В восьмицилиндровых V-образных четырехтактных двигателях угол между осями цилиндров левой и правой групп равен 90е. Перекрытие тактов расширения в различных цилиндрах происходит в течение одного поворота коленчатого вала на угол 90°, поэтому его вращение равномерное.

Просмотров: 840

Вернуться в категорию: Арсенал