Принцип работы двухтактного двигателя — подробное описание

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в свое время сделал большой переворот в истории промышленных технологий. Двигатель, работающий на солярке или бензине впервые был изобретен в 19 веке французским изобретателем по имени Жан Этьен Ленуар. Прежде чем двигатель внутреннего сгорания начал работать, изобретателю потребовалось несколько попыток запуска и переустройства двигателя. Поняв, почему двигатель перестает работать, Жан добавил систему жидкостного охлаждения и смазки. Сегодня же двигатели заметно скакнули вперед по ступеням эволюции. Однако не каждый из мотоциклистов знает, устройство и принцип работы двухтактного двигателя. Прочитав статью, вы узнаете, как же работает двухтактный двигатель.

Устройство двухтактного двигателя

Прежде чем разбирать принцип работы двухтактного двигателя мотоцикла, необходимо разобраться в его устройстве: из чего он состоит, как сделан и какие детали наиболее важные.

Вообще, устройство двухтактного двигателя не так сложно, как кажется на первый взгляд. Обратите внимание на картинку. Из рисунка мы можем видеть, что двигатель представляет собой картер, в котором установлены такие важные детали как коленчатый вал с подшипниками и цилиндр. Поршень вращается и доводит горючую жидкость до свечи зажигания, которая дает искру.

Во всем устройстве двигателя очень важны зазоры между трущимися деталями. Из первых опытов Жана, о котором мы говорили ранее, можно понять, что двигатель не будет работать без смазки. Именно для этого, в двухтактный двигатель требуется заливать бензин, разбавленный с маслом. Пропорции у всех мотоциклов и масел разные, но главное качество хорошего масла, — сгорание его в двигателе с минимальным остатком нагара или зольных отложений.

Цилиндр и сам корпус двигателя внутреннего сгорания сделаны так, чтобы получать наилучшее воздушное охлаждение. Несмотря на то, что большинство двигателей имеют водяное охлаждение, дополнительное охлаждение встречными потоками ветра никто не отменял.

Такое устройство двухтактного двигателя обеспечивают наилучшую производительность на всех этапах работы.

Принцип работы двухтактного двигателя

Работа двухтактного двигателя достаточно проста, хоть на первый взгляд и кажется, что для того чтобы разбираться в ДВС, нужно освоить профессию автомеханика. На самом деле все гораздо проще, ведь его работа основана на основных физических законах. Итак, как работает двухтактный двигатель?

Как вам уже известно, работа двигателя внутреннего сгорания происходит за два этапа (такта). Во время первого такта происходит сжатие. В этот момент поршень находится в самой низкой или как ее еще называют мертвой точке, вверх. Пока поршень находится в нижнем положении, в камеру поступает бензин и воздух. В это же время через выпускное окно выходят все выхлопные газы, образовавшиеся за один полный ход поршня. Как только горючее поступило в камеру сгорания, поршень посредством инерции поднимается вверх и доставляет туда попавшую в камеру жидкость.

Дальше наступает второй этап, называемый расширением. Теперь мы имеем поршень, находящийся в верхней мертвой точке. Так как поршень доставляет вместе с собой горючее, доходя до верхней мертвой точки оно воспламеняется. Из-за чего и происходит работа двигателя. Так и происходит работа двухтактного двигателя.

Что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель?

Как показывает принцип работы двухтактного двигателя, такой ДВС довольно эффективен. Но многие мотоциклисты при выборе новой модели задаются вопросом, что же эффективнее – двухтактный или четырехтактный мотор? Попробуем ответить на этот вопрос.

Итак, как показывают многочисленные эксперименты и практика мотопроизводителей в целом, четырехтактные двигатели все-таки менее эффективны. На первый взгляд это непонятно, но двигатели одного и того же объема, но при разных тактах работы выдают разные мощности. Посредством нехитрых расчетов удалось понять, что работа двухтактных двигателей внутреннего сгорания эффективнее четырехтактных двигателей в среднем в 1,5 раза.

Если вновь рассматривать принцип их работы, то можно понять почему так происходит. Все дело в том, что четырехтактные двигатели имеют немного другое устройство, в связи с чем процессы подачи топлива и выброса газов происходят дольше, нежели у двухтактников. Главная особенность двухтактных моторов и заключается в том, что у них эти процессы происходят во время сжатия, то есть они совмещены с основными этапами работы двигателя. Так и получается, что КПД четырехтактного двигателя меньше, чем у двигателя, работающего на двух тактах.

Заключение

Разобрав и поняв, как работает двухтактный двигатель, можно сделать определенные выводы. Теперь, вы знаете устройство двухтактного двигателя и можете решить, какой ДВС подходит вам больше.

Принцип работы 2 х тактного двигателя

Устройство двухтактного двигателя и принцип его работы

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко используются в разных сферах человеческой жизни. Однако не все они работают одинаково. Между ними есть одно принципиальное отличие. В зависимости от конструкции рабочий цикл двигателя может состоять из двух или четырёх тактов. Поэтому и называется он соответственно двухтактным двигателем или четырехтактным. Это справедливо как для бензинового мотора, так и для дизеля.

Рабочий цикл из двух тактов

Одноцилиндровый двухтактный двигатель работает по-другому. Здесь все четыре действия происходят за один полный оборот коленвала. При этом поршень делает только два такта (расширения и сжатия), двигаясь от ВМТ к НМТ и обратно. А впуск и выпуск являются частью этих двух тактов. Подробней принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания можно описать следующим образом.

Газы от сгорания топливной смеси толкают поршень вниз от ВМТ. Примерно на середине хода поршня в гильзе цилиндра открывается выпускное отверстие, через которое часть газов выбрасывается в патрубок глушителя. Продолжая двигаться вниз, поршень создаёт давление, благодаря которому в цилиндр поступает новая порция топлива, одновременно продувая его от остатков сгоревших газов. Подходя к ВМТ, поршень сжимает смесь и система зажигания воспламеняет её. Снова начинается такт расширения.

В авиамоделестроении широко используется двухтактный дизельный двигатель, его принцип работы тот же, что и у бензинового. Разница в том, что смесь топлива с воздухом самостоятельно воспламеняется в конце цикла сжатия. Горючим для таких моторов служит смесь эфира с авиационным керосином. Воспламенение этого горючего происходит при гораздо меньшей степени сжатия, чем у двигателей на традиционном дизельном топливе.

Двухтактный двигатель: принцип работы

1. В двигателе двухтактного типа процесс зажигания воспроизводится при каждом совершении оборота коленчатого вала, именно по этой причине по показателю мощности они в несколько раз превосходят четырёхтактные, в которых имеется особая смесь, идущая главным образом через обороты.
2. Четырёхтактные моторы намного тяжелее и тратят наибольшее количество энергии. В большинстве случаев их используют на автомобилях и особой технике, в то время как на остальном оборудовании таком, как мотороллеры, газонокосилки, а также лёгкие разновидности катеров, в большинстве случаев можно заметить более компактные двухтактные разновидности устройств.
3. А вот бензиновый генератор, к примеру, можно легко найти как двухтактной, так и четырёхтактной разновидности. Двигатель в скутере также может заключать в себе совершенно любой двигатель. Принцип функционирования такого оборудования главным образом заключает в себя одни и те же процессы, отличие будет заключено лишь в способе и эффективности общего преобразования энергии.

Работа двухтактного двигателя внутреннего сагорания

Как уже понятно из названия, такой двигатель имеет всего два рабочих такта, которые будут описаны ниже.

• Первый такт (сжатие). Поршень находится в нижней мертвой точке двигателя и начинает движение вверх. В процессе подъема через продувное отверстие в цилиндр попадает определенное количество топлива, которое смешано с маслом и воздухом. Как только поршень достигает отверстия, оно перекрывается и подача смеси прекращается. На этом же этапе перекрывается и выпускное отверстие. Поршень движется в верхнюю мертвую точку и сжимает смесь.
• Второй такт (рабочего хода поршня). В верхней мертвой точке происходит сжатие и воспламенение смеси. В результате небольшого взрыва, поршень под действием высокого давления начинает движение вниз, тем самым, открывает выпускное отверстие и дает возможность освободить цилиндр от отработавших газов. Часть масла, находящаяся в смеси остается на стенках цилиндра, а другая часть попросту выходит вместе с отработавшими газами. Поршень достигается самой нижней мертвой точки, и цикл начинается сначала.

Принцип работы двухтактного двигателя наглядно продемонстрирован в этом видео

//www.youtube.com/embed/p6TEP4vnnjA?rel=0

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип работы двухтактного двигателя и отличия от четырехтактного

Двигатели внутреннего сгорания широко применяются в различных областях.

Двухтактный двигатель в сравнении с четырехтактным имеет свои преимущества и недостатки. Для того чтобы выяснить какой двигатель лучше, двухтактный или четырехтактный, необходимо понять принцип работы каждого из них.

Область применения

Четырехтактные моторы устанавливают на авто, трактора и другую технику. Легкое оборудование, мототехнику, катера, модели авиации и др. оснащают силовыми агрегатами, имеющими два рабочих такта. Подбор типа двигателя осуществляется исходя из его конструктивных особенностей.

Двухтактные силовые агрегаты отличаются простотой конструкции. В устройство силового агрегата входит минимальное количество деталей. Это способствует снижению стоимости капитального ремонта и уменьшению общей массы силовой установки. Ремонт мотора может выполнить человек с минимальными техническими знаниями.

СПРАВКА: Отсутствие газораспределительного механизма исключает необходимость регулировки теплового зазора.

Отличия двухтактного от четырехтактного двигателя

Двухтактный и четырехтактный двигатель работают при возгорании смеси воздушной массы с горючим. Принцип действия двухтактного силового агрегата отличается от четырехтактного:

• Подачей смеси горючего;
• Системой выпуска отработанных газов;
• Охлаждением;
• Массой;
• Мощностью;
• Смазкой.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Силовая установка имеет заполненный маслом картер. Цилиндр не оборудован окнами для запуска смеси горючего и выпуска отработанных газов. Газообмен осуществляется при помощи механизма распределения газов. Он выполнен в виде клапанов сообщающих полость камеры сгорания с карбюратором и выхлопной трубой. На инжекторных двигателях карбюратор отсутствует. Горючее во впускной тракт подается через форсунки.

Поршневой элемент оснащен компрессионными и маслосъемными кольцами. Компрессионные кольца необходимы для предотвращения утечки смеси воздушной массы с горючим в картер во время сжатия. Маслосъемные кольца защищают цилиндровую полость от попадания смазочного материала.

Силовой агрегат имеет отдельную систему смазки. Кривошипно-шатунный механизм оснащен подшипниками скольжения.  Они смазываются маслом, подаваемым под давлением. Во избежание возникновения давления в результате движения поршневых элементов и нагрева смазочного материала картер оборудован дыхательным клапаном. Он сообщает полость картера с атмосферой.

Возгорание смеси воздушной массы с горючим в камере четырехтактного мотора осуществляется через один оборот коленвала. За один цикл происходит 4 такта:

• Впрыск. Поршневой элемент смещается сверху вниз, при этом открывается впускной клапан механизма распределения газов. При смещении поршневого элемента вниз образуется вакуум под действием, которого в гильзу попадает смесь воздушной массы с горючим;

ВНИМАНИЕ: В дизельных моторах через механизм впуска подается чистый воздух. Солярка попадает в камеру при помощи распылителей.

• Сжатие. Поршневой элемент смещается вверх. При этом воздушная масса с горючим достигает высокого давления. Во избежание попадания смеси в поддон силовой установки поршневой элемент оборудован компрессионными кольцами. Благодаря такой конструкции удаётся создать высокое давление;
• Рабочий ход.  При нахождении поршневого элемента вверху происходит возгорание массы. Поршневой элемент под действием энергии от возгорания смещается вниз, увлекая за собой шейку коленвала;
• Выпуск. Перемещаясь вверх, поршневой элемент выталкивает из гильзы выхлопные газы. Вывод газов осуществляется через выпускной клапан механизма распределения газов.

СПРАВКА: Управление клапанами осуществляется валом с установленными на нем кулачками. Привод вала бывает ременной, цепной, или шестерёнчатый.

Принцип работы двухтактного двигателя

Мотор с двумя тактами состоит из:

1. Картера. Выполнен из двух частей. Между собой части соединяются болтами. Обе части имеют по одному отверстию. Оно необходимо для установки коленчатого вала. В отверстия картера устанавливаются подшипники;
2. Гильзы. Устанавливается на картер. Оборудована окнами, служащими для движения воздушной массы и отработавших газов в камере сгорания. Соединение картера и гильзы герметизируется;
3. Головки цилиндра. Закрывает верхнюю часть гильзы. Головка фиксируется болтами или гайками. Для предотвращения утечки рабочий смеси при сжатии, между головкой и гильзой устанавливается термоустойчивая прокладка. Головка оборудована отверстием для установки свечи;
4. Одностороннего клапана. Используется для перекрывания впускного тракта при движении поршневого элемента вверх;
5. Поршня. Изготовлен из лёгких материалов, в верхней части имеет пазы для установки колец. В нижней части поршневой элемент оборудован отверстием для  соединения с шатуном при помощи пальца;
6. Шатуна. Используется для передачи усилия от поршня к коленчатому валу силового агрегата. Для снижения трения при движении шатун оборудован подшипниками;
7. Коленчатого вала. Необходим для передачи крутящего момента к оборудованию;
8. Подшипников и сальников. Для снижения трения вращающихся частей предусмотрена установка подшипников. По краям коленчатого вала устанавливаются сальники. Они необходимы для герметизации  картера. Такая конструкция предотвращает утечку рабочей массы в картер двигателя.

Некоторые люди задаются вопросом, как работает двухтактный двигатель? Возгорание воздуха с топливом происходит на каждом круге коленчатого вала. Механизм распределения газов отсутствует. Это упрощает конструкцию и снижает вес установки. Впрыск рабочей смеси, и выпуск выхлопных газов осуществляется через специализированные окна, расположенные в гильзе. В нужный момент они перекрываются поршневым элементом.

За один цикл происходят 2 такта. Выпускное окно расположено выше впускного. Перемещаясь вниз, поршень открывает выпускное окно, и отработавшие газы выходят в атмосферу. После этого открывается впускное окно, и рабочая смесь попадает в цилиндр. Двигаясь вверх, поршень перекрывает оба окна и  создает давление топливной смеси. После воспламенения действие повторяется.

Система смазки

Силовые установки, имеющие четыре такта, оснащаются отдельной системой смазки.  Подшипники скольжения кривошипно-шатунного механизма смазываются маслом под высоким давлением. Газораспределительный механизм смазывается путем разбрызгивания масла. Давление системе нагнетается насосом. Он имеет привод от коленчатого или распределительного вала.

Картер  мотора наполнен маслом. Подача смазочного материала к насосу осуществляется через маслоприемник. Для предотвращения попадания смазочного материала в рабочую смесь, поршни оборудованы маслосъемными кольцами, а клапана газораспределительного механизма – защитными колпачками.

Силовой агрегат, рабочий цикл которого происходит за один круг коленчатого вала, не имеет отдельной системы смазки. Смазывание деталей происходит топливной смесью. Для этого в бензин добавляется масло.

ВНИМАНИЕ: В зависимости от модели, принцип добавления масла в топливную смесь может отличаться. В некоторых версиях предусмотрен специализированный насос-дозатор, подающий смазочный материал в карбюратор или коллектор впускного тракта. Такие модели имеют  бачок для масла.

Охлаждение

Охлаждение четырёхтактного силового агрегата может быть жидкостным или воздушным. Жидкость, постоянно перемещающаяся в рубашке охлаждения, забирает часть тепла нагревающихся деталей. Остывание жидкости происходит в радиаторе.

Охлаждение двухтактного мотора воздушное. Для улучшения теплоотдачи поверхность рабочего цилиндра и головки  выполнена в виде пластин. Для принудительного движения воздушной массы устанавливается вентилятор. Он имеет привод вот коленчатого вала.

Масса силовой установки

Силовая установка с четырьмя тактами имеет больший вес. Это обусловлено наличием большого количества деталей и более тяжёлым маховиком. Большой вес маховика и обвесов коленчатого вала необходим для увеличения инерции. Благодаря такой конструкции мотор работает устойчиво даже на холостых оборотах.

Возгорание в рабочем цилиндре двухтактного агрегата происходит при каждом повороте коленчатого вала. Это исключает необходимость увеличения веса маховика. На снижение массы влияет отсутствие газораспределительного механизма, деталей системы смазки и т.д.

Мощность

При одинаковом объеме показатели мощности двигателя с двумя тактами превосходят четырехтактную силовую установку. Это обусловлено увеличением количества рабочих ходов поршня за один промежуток времени в 2 раза.

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя
Двухтактный мотор имеет ряд достоинств и недостатков. В связи с этим  такие агрегаты используется для установки на определенный тип оборудования.

Достоинства

• Отсутствие тяжёлого маховика. Благодаря воспламенению при каждом повороте коленчатого вала силовая установка работает ровно;
• Небольшой вес. Отсутствие газораспределительного механизма, тяжёлого маховика, маслонаполненного картера и т.д. мотор имеет небольшую массу. Это позволяет применять установки в различных ручных приспособлениях;
• Простота конструкции. Отсутствие деталей газораспределительного механизма позволяет выполнять ремонт человеку, с минимальными техническими знаниями;
• Низкая стоимость капитального ремонта. Небольшое количество деталей прибыли снижение стоимости капитального ремонта;

• Небольшие размеры. Габариты двигателей с двумя тактами позволяют устанавливать их на небольшое оборудование;
• Мощность. Благодаря возгоранию воздушной массы с горючим при каждом повороте коленчатого вала мотор имеет высокую мощность;
• Высокий механический коэффициент полезного действия. Минимальное количество комплектующих способствует повышению механического КПД.

Недостатки

1. Охлаждение воздухом. Воздушная система охлаждения способствует повышению рабочей температуры силового агрегата при высоких нагрузках. Это затрудняет использование установки при высокой температуре окружающей среды;
2. Плохое качество смазки. Смазочный материал попадает на вращающиеся детали агрегата вместе с топливной смесью. При плохом качестве масла или снижении его количества в смеси, трущиеся детали быстро выходят из строя;
3. Сложность установки газобаллонного оборудования. Двухтактный двигатель на газу подразумевает модернизацию системы смазки. Это усложнит конструкцию и значительно увеличит стоимость ремонта;
4. Большой расход горюче-смазочных материалов. Из-за воспламенения при каждом повороте коленвала, мотор потребляет больше горючего и смазочного материала. Часть рабочей смеси выходит вместе с газами.

Что лучше, двухтактный или четырехтактный двигатель

Выбор мотора производится исходя из целей его применения. Для легкого оборудования хорошо подходит двухтактный мотор с небольшими габаритами и маленьким весом. Для более  высоких нагрузок используется четырёхтактный силовой агрегат. Он неприхотлив к температуре окружающей среды и имеет большой моторесурс.

Из вышеперечисленного следует, что двухтактный силовой агрегат имеет как преимущества, так и недостатки. Главными достоинствами являются небольшие габаритно массовые параметры, простота конструкции и низкая стоимость. Благодаря своим конструктивным особенностям силовые агрегаты с двумя тактами используются на скутерах, гидроциклах, лодках, сельскохозяйственном оборудовании и т.д.

Принцип работы двухтактного двигателя

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) могут классифицироваться по разным признакам, но чаще всего в первую очередь говорят о количестве тактов, то есть ходов поршня, неважно, вверх или вниз, за один полный цикл работы. Каждые два такта дают один оборот коленчатого вала. За весь цикл только один такт будет рабочим, то есть переводящим тепловую энергию расширяющегося газа в механическую работу. Тактов за цикл может быть от двух до шести, но реально используются только двух- и четырёхтактные ДВС. С точки зрения удельной отдачи лидирует тот мотор, у которого плотность рабочих ходов на каждый оборот больше. Поэтому принцип работы двухтактного двигателя заслуживает рассмотрения хотя бы по этой причине.

Организация процессов в двухтактной схеме

В двухтактном двигателе отсутствует газораспределительный механизм. Точнее, его роль выполняется поршнем и особым образом конфигурированными впускными и выпускными каналами. А чтобы одновременно выполнять процессы впуска свежей смеси и её сжатие, а также очистки цилиндра от отработанных газов, используется не только надпоршневое пространство, но и объём картера двигателя, повышение и понижение давления в котором осуществляется нижней стороной поршня.

Во время первого такта поршень перекрывает продувочное окно в стенке цилиндра и начинает вытеснять продукты выхлопа через выпускное. По мере дальнейшего движения вверх выпуск также закрывается тем же поршнем, надпоршневой объём герметизируется, и начинается сжатие смеси. Заканчивается такт её поджиганием искрой в свече или самопроизвольно от нагрева при сжатии, если это двухтактный дизель (бывают и такие, например, в старых грузовиках, судовых двигателях или авиамоделях).

Второй такт сопровождается расширением горячих продуктов сгорания топлива, которые давят на поршень, совершая полезную работу. Давление под поршнем растёт, поскольку впускной клапан или золотник от карбюратора закрывается. Свежая смесь, набранная в картер при первом такте, сжимается, подготавливаясь к впрыску под давлением через продувочное окно в цилиндр.

Важную роль играет момент одновременного открытия выпускного окна и продувочного. Свежая смесь поступает в цилиндр, вытесняя отработанную. Этот процесс называется продувкой, и от её правильной организации во многом зависит отдача двигателя, его расход топлива и моментная характеристика.

Схем продувки несколько, их применяемость зависит от назначения двигателя, сейчас в основном применяется петлевая трёхканальная продувка, изобретённая немецким инженером Шнюрле, когда поступающая смесь выходит вертикально из двух каналов, отклоняется потоком из третьего, описывает петлю и выталкивает отработанные газы в глушитель. Это наиболее быстрый и эффективный способ очистки цилиндра.

В цилиндре неизбежно или остаётся часть бесполезных газов, или, наоборот, на выхлоп уходит какая-то доля несгоревшей смеси топлива с воздухом. Из-за этого падает топливная экономичность, с чем сражаются разработчики, настраивая схему продувки под все режимы. Особую роль при этом играет объём картера и конструкция клапана на впуске.

Достоинства и недостатки двухтактных двигателей

Зная, как работает двухтактный двигатель, уже можно предсказать чем он будет выгодно отличаться от четырёхтактного, а в чём безнадёжно проиграет. Основными плюсами такой конструкции стали:

• простота и малое количество деталей, что позволяет создавать достаточно мощные моторы при малой массе;
• наличие рабочего хода в каждом цилиндре при одном обороте коленчатого вала обеспечивает вдвое большую отдачу при том же рабочем объёме, то есть пространстве, описываемом поршнями за один ход;
• широкий диапазон возможных оборотов двигателя при отдаче им максимальной мощности, что обусловило применение таких моторов как в качестве сверхтихоходных дизелей прямого привода винтов в судостроении, так и на гоночных мотоциклах, где обороты превышают десяток тысяч в минуту;
• нет необходимости в тяжёлом маховике для запасания энергии на выполнение пассивных тактов;
• отсутствует потребность в отдельной системе смазки с насосами, теплообменниками и фильтрацией;
• дешевизна при изготовлении.

Но недостатков значительно больше:

• низкая топливная экономичность из-за трудностей с полной очисткой цилиндров от выхлопных газов;
• напряжённый тепловой режим, каждый второй такт нагревает поршни и цилиндры;
• трудности с обеспечением экологичности, если совершенствовать двигатель в этом направлении, то он, скорее всего, станет сложнее четырёхтактного, придётся применять прямой впрыск и систему наддува;
• необходимость смешивать масло с бензином, поскольку иначе его в картер не доставить, оно будет вымываться;
• эффективность масел при их растворении в топливе снижается, что вынуждает для обеспечения долговечности использовать специальные двухтактные масла, но и это плохо помогает;
• двухтактные двигатели работают шумно, поскольку они очень требовательны к низкому аэродинамическому сопротивлению выпускного тракта, что не позволяет совмещать мощность и экономичность с малошумностью;
• дымный выхлоп из-за постоянного горения масла в цилиндрах.

Как видно, применение двухтактных двигателей возможно лишь в особых случаях, когда их немногочисленные достоинства особенно важны.

Перспективы

Постепенно двухтактники вытесняются более совершенными четырёхтактными двигателями даже из тех сфер, где они традиционно были вне конкуренции. Уже нельзя встретить двухтактный дизель на грузовике или новом теплоходе, да и в легкомоторной авиации, а главное, на мотоциклах они повсеместно заменяются на более экономичные и экологичные моторы с клапанным механизмом в головке блока.

Ситуацию не спасают даже самые современные технологии вроде прямого впрыска или роторных наддувов. А преимущество в массогабаритах на сегодняшнем уровне развития техники сходит на нет, новые материалы позволяют создавать компактные и надёжные конструкции газораспределительных механизмов. Можно сказать, что принцип работы двухтактного двигателя окончательно устарел, да и вообще двигатели внутреннего сгорания его ненадолго переживут. Будущее за другими способами получения механической энергии.

Вам также будет интересно почитать:

Принцип работы двухтактного двигателя

На чтение 7 мин. Просмотров 253

Мы поведем рассказ о двухтактном двигателе внутреннего сгорания, его особенностях, а так же подробно поговорим о принципе его работы.

Двухтактный двигатель

В наши дни мало кого можно удивить таким устройством, как двигатель внутреннего сгорания. Однако, еще в 19 веке люди и подумать не могли, что оно будет существовать. Именно тогда в эпоху научно-технического прогресса и появилась необходимость в создании механизма, который будет приводить в движение различные части того или иного узла или агрегата.

Тактный двигатель появился именно тогда. Это было революционное достижение человеческой мысли. Его работа основывалась, да и основывается на основных физических законах. Причем, стоит отметить, что они достаточно тривиальны. Об этом стоит поговорить чуть позже. Двухтактный двигатель стал основой работы различной техники. Вся суть этого устройства говорит нам о том, что работа в нем осуществляется в 2 такта. Если сравнивать его с собратом, который представляет собой 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, то он имеет почти в 2 раза больше мощности. Это связано с его принципом работы.

Немного о том, как он работает

Принцип работы двухтактного двигателя достаточно прост. Весь рабочий цикл в таких устройствах состоит всего из 2 тактов, а именно из сжатия и расширения. 4 тактный агрегат отличается от данной модели тем, что в нем впуск  выпуск смеси осуществляется в виде отдельного рабочего процесса. Здесь же, эти два действия совмещены со сжатием и расширением.
Сам принцип работы заключается в следующем:

Сжатие под поршнем

1. Сначала происходит движение поршня, направленного от нижней, так называемой мертвой точки, в верхнюю. Этот процесс совмещен еще с одним, который заставляет через продувочное окно доставлять в камеру горючее с воздухом. Так же в это самое время приоткрывается выпускное окно. Через него выходят все отработанные газы. Именно так начинается процесс сжатия.
2. Одновременно со стартом процесса сжатия начинает образовываться разреженное воздушное пространство в кривошипной камере. Это способствует тому, что сюда из карбюратора начинает поступать свежая порция горючего. Когда поршень достигает верхней мертвой точки, смесь начинает воспламеняться от свечей зажигания, соответственно, выполняется полезная работа, которая толкает его вниз.
3. В это время в кривошипной камере начинает создаваться избыточное давление. Оно действует на горючее, которое начинает сжиматься. Когда верхняя точка поршня достигает выпускного окна, то оно открывается, и выпускает все отработанные газы. Отсюда они попадают напрямую в глушитель. Двигаясь дальше, поршень постепенно открывает продувочное окно. То горючее, которое находилось до этого времени в кривошипной камере, постепенно подается внутрь цилиндра. Когда рабочий орган опускается до нижней мертвой точки, то можно говорить о том, что работа 2 такта завершена, а это означает, что все начинается с самого начала. По сути, двухтактный двигатель по принципу работы сильно отличается от того, что нам предлагает 4 тактный.

Особенности

Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.

Мотоцикл с двухтактным двигателем

Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.

Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.

Газообмен в двухтактном двигателе

Именно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе.

Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Отличие двухтактной модели от четырехтактной

В предыдущей главе была частично затронута эта тема, однако стоит изучить ее более подробно, так как проблема выбора стоит перед многими людьми.

Принцип работы

Основное различие между 4 тактным и двухтактным двигателями заключается в принципе построения их механизмов удаления и подачи топлива в цилиндр. 4 тактный агрегат использует в своей основе специальный механизм, который открывает и закрывает выпускной и впускной клапана в определенный момент времени. Когда мы говорим о модели с 2 рабочими тактами, то тут очистка и заполнение цилиндра смесями происходит одновременно с процессами сжатия и разрежения. Для этого на стенках цилиндра делаются два рабочих отверстия. Одно из них продувочное, а второе — впускное.

Литровая мощность

4 тактный агрегат совершает в ходе своей работы два хода поршня. Казалось бы, мощность двухтактного двигателя должна быть в два раза больше, так как рабочий процесс происходит за одно перемещение поршня. На практике этого достичь не удается. Все связано с потерями энергии и низким КПД. В процессе работы модели с 2 тактами может происходить смешивание отработанных газов и чистой газовоздушной смеси. Это напрямую влияет на выходную мощность оборудования. К тому же, рабочий ход поршня в данном случае значительно меньше, чем у 4 тактной модели.

Потребление горючего

4 тактный двигатель имеет мощность ниже двухтактной модели, поэтому потребляет меньше горючего. Хотя, казалось бы, этот параметр должен быть приблизительно одинаковым. На практике такого не получается. Агрегат, который работает в 2 такта, ввиду особенностей своего принципа работы, создает дополнительные потери. Они связаны с тем, что отработанные газы частично смешиваются со свежим топливом, поэтому удаляются вместе с его частью через выхлопную трубу. Отсюда вывод: на одинаковое количество рабочих циклов для 4 тактной модели понадобится меньше горючего.

Смазка

Смазка в обеих моделях так же осуществляется по-разному. В нашем случае она осуществляется путем пропорционального смешивания бензина и масла. 4 тактный двигатель подразумевает использование специального расширительного бачка. он связан системой патрубков с плунжерным насосом. отсюда смазка опадает во впускной патрубок. Причем, ее количество поставляется ровно в том объеме, который необходим.

На основе всего вышесказанного можно выделить следующие преимущества, которыми обладает двухтактный двигатель:

• Большая мощность при том же рабочем объеме;
• Простое устройство;
• Малый вес агрегата.

Все это заставляет конструкторов и разработчиков современной техники использовать данную модель в своих новых проектах. Как знать, может быть со временем система разряжения и сжатия претерпит изменения, выведя КПД оборудования на новый уровень.

2 тактный двигатель. Как работает двигатель двухтактный

Работа четырёхтактного двигателя

В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.

Работа двухтактного двигателя

Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В двухтактных двигателях все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.

Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.

Какой мотор лучше

В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.

Топливная эффективность и экологическая составляющая

Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.

Стоимость приобретения и обслуживания

Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.

Отчасти из-за отсутствия в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специал

Двигатель двухтактный. Принцип работы

В наши дни вряд ли можно удивить такое изобретение, как двигатель внутреннего сгорания. Миллионы различных устройств используются для их работы. Изобретение этого типа было изобретено в 19 веке, и это было связано с необходимостью создания современного и эффективного механизма, который мог бы приводить в движение техническое устройство. Изначально у него было много недостатков, а КПД был крайне низким. Впоследствии он претерпел различные изменения, был усовершенствован и теперь у нас есть возможность использовать изобретение.В частности, он использован в конструкции мотоцикла.

Двухтактный двигатель, как и любой другой двигатель, является сердцем техники. Независимо от типа, его первостепенная задача — обеспечить движение подключаемых механизмов. Практически все знают, как он выглядит и где установлен, но как это работает, разбираются не все. Попробуйте сейчас этот вопрос, чтобы понять.

Двигатели современных мотоциклов имеют ряд отличий, основные из которых:

Есть четырех- и двухтактные двигатели.Это почти в два раза больше мощности при том же количестве цилиндров с четырехтактным аналогом. Но это преимущество весьма условно. Во-первых, у них относительно невысокий КПД. Поэтому они используются в приложениях, требующих небольшого веса, малых размеров и неважного вопроса экономии топлива. Это делает эти устройства идеальными для использования в мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах, бензопилах и т. Д.

Двигатель может иметь воздушное или жидкостное охлаждение. Ввиду небольшого размера двухтактный двигатель чаще всего снабжен воздушным охлаждением.В его устройстве все нацелено на минимизацию его веса.

Большое количество обеспечивает большую мощность.

Четырехтактные двигатели популярны, экономичны, производительны, но на большинстве мотоциклов используются двухтактные двигатели. Это предпочтение в первую очередь связано с простой конструкцией мотора, его малым весом, небольшим расходом топлива. Отрицательным моментом является то, что заливка горючей смеси неадекватная. Эта особенность связана с плохой очисткой цилиндров от выхлопной смеси газов.

Принцип работы двухтактного двигателя основан на коротком рабочем цикле, который происходит за один оборот коленчатого вала.

При движении вверх от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ) поршень создает разрежение, которое обеспечивает подачу в картер топливно-воздушной смеси. В этот момент в камере сгорания сжимают топливо (смесь). Затем в верхней мертвой точке рабочая смесь загорается, расширяется и перемещает поршень в НМТ.

Рекомендуем

Как работает сайлентблок задний переднего рычага и сколько он служит?

Сайлентблок задний переднего рычага — один из составных элементов ходовой части автомобиля. Он относится к направляющим элементам подвески, вместе с рычагами выдерживает колоссальные нагрузки колесами. Однако с этим товаром их много …

Расход масла в двигателе. Шесть причин

Вряд ли можно найти автомобилиста, которого бы не волновал повышенный расход масла.Особенно раздражает, когда это происходит с другим новым мотором. Вот наиболее частые причины, которые приводят к расходу масла в двигателе …

Как работает выхлопная система?

Выхлопная система предназначена для удаления продуктов сгорания из двигателя и вывода их в окружающую среду. Также необходимо обеспечить снижение шумового загрязнения до приемлемых пределов. Как и любые другие сложные устройства, эта система состоит из нескольких …

Современный двухтактный двигатель мало чем отличается от своих предшественников, в связи с этим схема подачи свежей топливной смеси и выработка горной смеси происходит в этих агрегатах примерно тот же самый.

Теперь рассмотрим другой вариант двигателя с клапаном «дискового» типа.

Во время движения поршня вниз в картере давление увеличивается, тем самым закрывая тарельчатый клапан. В это время поршень обеспечивает открытие выхлопных окон, и проверяемая рабочая смесь в виде выхлопных газов поступает в ресивер. Следующим шагом движения поршня в сторону НМТ является открытие впускных отверстий, в которые поступает свежий заряд рабочей смеси.Двухтактный двигатель продолжает свою работу. Цикл повторяется, обеспечивая движение мотоцикла.

Принцип работы двухтактного двигателя обеспечивает долгий срок службы велосипеда, так как система проста и не содержит много деталей. Он устойчив ко многим факторам (будь то топливо или масло низкого качества) и достаточно мощный, чтобы справиться со своими обязанностями.

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. Есть 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. Такт 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, в 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 приводят к более высокому удельному весу (больше мощности при меньшем весе). Однако им не хватает маневренности, характерной для четырехтактных двигателей, и им требуется больше смазки. Это делает двухтактные двигатели идеальными для кораблей (необходимо перевозить много груза) ^[2] , мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные двигатели идеально подходят для таких автомобилей, 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 движения 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.

Далее 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: Обозначенный как фаза впуска , двухтактный двигатель не проходит через эту фазу.Это потому, 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 1–2: Во время этой фазы впускное отверстие открывается, и поршень вытягивается вверх, так что он может 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, которая имеет много 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 отработанное тепло отводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[7] Однако в двухтактном двигателе фаза выпуска 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 издание Elsevier, 2014, стр. 266.

Двигатель двухтактный. Принцип работы

В наши дни мало кого удивит такое изобретение, как двигатель внутреннего сгорания. Миллионы различных устройств используют их для своей работы. Изобретение этого типа появилось в 19 веке, и это было связано с необходимостью создания современного и эффективного механизма, который мог бы приводить в действие технические устройства.Изначально у него было много недостатков, а КПД был крайне низким. Впоследствии он претерпевал различные изменения, был усовершенствован, и теперь у нас есть возможность использовать это изобретение. В том числе он использован в конструкции мотоцикла.

Двухтактный двигатель, как и любой другой двигатель, является сердцем техники. Независимо от типа, его первоочередная задача — обеспечить движение подключенных к нему механизмов. Практически все знают, как он выглядит и где установлен, но как это работает, разбираются не все.Попробуем сейчас разобраться.

Двигатели современных мотоциклов имеют ряд отличий, основными из которых являются:

• Способ проведения рабочего цикла

Есть четырех- и двухтактные двигатели. Последние отличаются почти вдвое большей мощностью при одинаковом объеме цилиндров с четырехтактным аналогом. Но это преимущество считается очень условным. Во-первых, у них относительно невысокий КПД. Поэтому они используются в условиях, когда требуется малый вес, габариты и незначительная экономия топлива. Это делает такие агрегаты идеальными для использования в мотоциклах, легких моторных лодках, бензонасосах, бензопилах и т. Д.

Двигатель может иметь воздушное или жидкостное охлаждение. Ввиду небольших размеров двухтактный двигатель чаще всего снабжен воздушным охлаждением. В его конструкции все нацелено на минимизацию его веса.

Большой объем обеспечивает больший запас хода.

Четырехтактные двигатели популярны, экономичны, производительны, но в мотоциклах чаще используются двухтактные двигатели.Это предпочтение в первую очередь связано с простотой конструкции мотора, его малым весом, небольшим расходом топлива. Отрицательный момент связан с недостаточной заправкой горючей смесью. Этот нюанс связан с плохой очисткой цилиндров от отработанной смеси газов.

Принцип двухтактного двигателя основан на коротком рабочем цикле, который происходит за один оборот коленчатого вала.

При движении вверх от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ) поршень создает разрежение, которое обеспечивает попадание топливно-воздушной смеси в картер. В этой точке в камере сгорания топливо (рабочая смесь) сжимается. Затем в верхней мертвой точке загорается рабочая смесь и, расширяясь, перемещает поршень вниз в HMT.

Современный двухтактный двигатель мало чем отличается от своих предшественников, поэтому схема подачи свежей топливной смеси и отвода обработки происходит в этих агрегатах примерно одинаково.

А теперь рассмотрим другой вариант — двигатель с клапаном «тарелочного» типа.

Во время движения поршня вниз в картере давление увеличивается, что способствует закрытию тарельчатого клапана.В это время поршень обеспечивает открытие выпускных окон, а отработанная рабочая смесь в виде выхлопных газов устремляется в ресивер. Следующим действием движения поршня в сторону ГМТ является открытие продувочных окон, из которых поступает заряд свежей рабочей смеси. Двухтактный двигатель продолжает свою работу. Цикл повторяется, обеспечивая движение мотоцикла.

Принцип работы двухтактного двигателя обеспечивает долгий срок службы мотоцикла, поскольку система проста и не содержит большого количества деталей. Он устойчив ко многим факторам (будь то некачественное топливо или масло) и достаточно мощный, чтобы справляться с возложенными на него функциями.

принцип работы, устройство, плюсы и минусы

Современный дизельный двигатель — это эффективное устройство с высоким КПД. Если раньше дизель ставили на сельхозтехнику (тракторы, комбайны и т. Д.), То сейчас им оснащаются обычные городские машины. Конечно, у кого-то дизель ассоциируется с черным дымом из выхлопной трубы.Какое-то время так было, но теперь выхлопная система модернизирована, и таких неприятных последствий практически нет. Рассмотрим двухтактные дизельные двигатели и их особенности.

Общая информация

Ключевой особенностью дизельного двигателя является его повышенный КПД. Это связано с большей долей топлива, что на 15% эффективнее. Если посмотреть на топливо на молекулярном уровне, то здесь мы видим длинную углеродную цепочку. Благодаря этому эффективность дизельного топлива несколько выше, чем у бензина.

Принцип работы классического дизельного двигателя заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма (CWG) в механическую работу. Ключевым отличием ДВС от бензинового является способ приготовления и зажигания топливно-воздушной смеси.

В дизельном топливе образование смеси происходит непосредственно в камере сгорания. Соответственно, при максимальном давлении происходит воспламенение смеси. Хорошо это или плохо, разберемся чуть позже, а сейчас рассмотрим самое интересное.

Двухтактный дизельный двигатель

Подобный тип двигателя в настоящее время имеет небольшое распространение, как и роторно-поршневой двигатель. Он состоит из газовой турбины, которая необходима для преобразования тепловой энергии в механическую, и нагнетателя. Принцип последнего заключается в увеличении мощности за счет увеличения давления. Как следствие, снижается расход топлива.

Цилиндры в двигателе расположены напротив друг друга в горизонтальном положении. Собственно, почему у двухтактных двигателей такое название? Это связано с тем, что цилиндры совершают всего один оборот коленчатого вала.То есть получается две планки.

Рабочий цикл двухтактного дизельного двигателя выглядит следующим образом. Когда поршень опускается в нижнюю точку, цилиндр заполняется воздухом. В какой-то момент открывается выпускной клапан и через него выходят газы. При этом воздух через нижние окна поступает в цилиндры.

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя

Примечательно, что в таком ДВС используется два типа обдува: оконный и щелевой.Когда для впуска и выпуска используются окна цилиндров — это оконная система. Если выход регулируется через специальный клапан в цилиндре, а вход — через окна, то система вентильно-щелевая. Этот способ продувки и очистки наиболее оптимален. Это связано с тем, что не весь воздух остается в цилиндре. Кое-что выходит за пределы мотора. Так называемая прямоточная система очистки обеспечивает оптимальное удаление продуктов сгорания из цилиндров.

Двухтактный дизельный двигатель может работать достаточно длительное время. Это связано с меньшим количеством механических воздействий внутри цилиндра. Таким образом, поршень начинает движение из нижней мертвой точки. В это время впускной клапан и окна закрыты. Следовательно, начинается процесс сжатия. Сопло находится в верхней мертвой точке. Топливо воспламеняется горячим воздухом. Когда поршень движется вниз, продукты сгорания расширяются.

Клапан-щелевой продувка

Значительного повышения КПД мотора можно добиться только при прохождении воздуха вдоль оси цилиндра.Если на первых двухтактных двигателях применялась кольцевая продувка, которая не давала должного результата, то применялся только щелевой клапан. Благодаря такой системе удалось минимизировать объем непродуваемых участков в цилиндре. Система позволяла закрыть выпускной клапан несколько раньше. Такой подход значительно снизил потерю свежего заряда и улучшил наддув. Сегодня вентильный щелевой обдув используется на кораблях и военной технике.

Преимущества двухтактного двигателя

Первый такой двигатель был представлен миру тогда, когда был классический дизельный четырехтактный двигатель.Сравнительно недавно появились двухтактные бензиновые двигатели. Ключевая особенность — небольшая масса. Здесь можно говорить о снижении веса на 40-50% классического дизеля с турбиной. Довольно важная характеристика для современного автомобиля, когда разработчики стараются максимально уменьшить массу машины.

Еще одно преимущество в том, что устройство двухтактного дизеля несколько проще своего собрата. Меньшее количество запасных частей делает обслуживание немного проще и дешевле. Хотя с последним можно поспорить, ведь не все сталкивались с таким типом моторов.Такой силовой агрегат можно реконструировать и отремонтировать с минимальным количеством инструментов. По сути, это упрощенный вариант двигателя внутреннего сгорания. К тому же наличие нагнетателя позволяет существенно экономить топливо. Примерно 40-50% дизельного топлива хранится благодаря двухтактной конструкции. Конечно, у всех моторов есть свои плюсы и минусы. В некоторых случаях недостатки более важны, поскольку ограничивают широкое распространение.

О слабых сторонах

Опять же, если перечислить все недостатки в списке, то на ум придет роторный двигатель.Дело в том, что здесь стоит выделить следующие недостатки:

• высокая стоимость обслуживания;
• отсутствие запчастей;
• Отличная цена на двигатель.

Первый момент связан с отсутствием мастерских, где готовы взять на себя ремонт двухтактного дизеля. Это вполне естественно и логично, ведь не многие производители выпускают серийно аналогичные моторы, еще меньше их устанавливают на автомобили. На станции регулярного техобслуживания такой силовой агрегат в случае его проведения обойдется недешево.

Но обычно есть только третий минус — ненужные запчасти. Точнее, есть, но только под заказ. Ждать их можно месяц и больше. Если в крупных городах и будет возможность отремонтировать такие ДВС и найти запчасти, то в глубинке этого вряд ли удастся добиться. Эти плюсы и минусы есть у этого дизеля. Что ж, теперь рассмотрим еще несколько важных деталей.

Немного о системе смазки

Как мы уже выяснили, у этого дизеля есть свои достоинства и недостатки.Чрезвычайно важная часть — это система смазки. Он отвечает за эффективную работу трущихся деталей и их охлаждение, отмывание от нагара. Всем уже давно известно, что для этих целей используется моторное масло, рекомендованное производителем. В нашем случае все точно так же.

Несколько слов о расходной смазочной жидкости. Здесь не стоит рассчитывать на экономию. Это связано с добавлением смазки непосредственно в топливо для обеспечения нормальной работы трущихся деталей.Вполне логично, что он будет потрачен очень быстро, и его нужно будет регулярно добавлять. Более того, небольшое масляное голодание может очень быстро вывести из строя двухтактные дизели. Как минимум на порядок раньше, чем у обычного бензинового двигателя. Поэтому система смазки, скорее, слабая, а не сильная сторона, и об этом не нужно забывать.

Об экологичности

В последние годы инженеры постоянно пытаются снизить количество вредных веществ, выбрасываемых выхлопной системой в атмосферу.Вопрос экологии стоит довольно остро. Если европейские страны давно ввели экологические стандарты, то в России все намного хуже. Что касается дизельных двигателей в целом, то они уже давно используют специальные сажевые фильтры и малозольные масла, которые значительно снижают вредные выбросы в атмосферу.

В нашем случае было сказано, что масло горит в камере. Это уже большой минус с точки зрения экологии. Кроме того, часть топливно-воздушной смеси не воспламеняется и вырывается.Все это вместе с выхлопной системой серьезно вредит атмосфере. Поэтому двухтактные дизельные двигатели наиболее целесообразно использовать в военной технике и авиации.

Авиационный дизель

Широко распространены эти типы моторов в летной технике. В основном используется на легких самолетах. Высокая мощность при малых габаритах — стали определяющими при выборе силовых агрегатов для пневмо

Принципы работы двигателя — Скачать бесплатно PDF

1 Двигатели внутреннего сгорания ME 422 Yeditepe Üniversitesi Принципы работы двигателя Проф.Д-р Джем Сорушбай Информация Проф. Cem Soruşbay İstanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi Otomotiv Laboratuvarı Ayazağa Yerleşkesi, Maslak İstanbul Tel

2 План курса Принципы работы двигателя SI и CI, 2-тактные двигатели, 4-тактные двигатели Идеальные стандартные циклы, тепловой КПД, сравнение, отклонения Классификация моторных топлив Реальные такты двигателя, ход впуска, объемный КПД Ход сжатия, горение в SI двигатели и влияющие параметры Ненормальное сгорание, параметры, влияющие на детонацию и преждевременное зажигание. Сгорание в двигателях с непрерывным зажиганием, параметры, влияющие на задержку зажигания. Такты выхлопа и выхлопа, выбросы выхлопных газов.Ссылки Учебное пособие Пулкрабек, В.В., Основы инженерии двигателя внутреннего сгорания, Прентис Холл, Нью-Джерси, 1997 г. Сорушбай, К., Двигатель IC, Лекционные заметки (Power Point) Другие ссылки Сорушбай, К. и др., Ичтен Янмали Моторлар, Бирсен Яйневи, Стамбул, Хейвуд, Дж. Б., Основы двигателей внутреннего сгорания, McGraw Hill Book Company, Нью-Йорк, Стоун, Р., Введение в двигатели внутреннего сгорания, Макмиллан, Лондон, Другие ссылки, приведенные в списке (см. Веб-страницу) 2

3 Двигатели внутреннего сгорания ME422 Принципы работы двигателя внутреннего сгорания Введение Принципы работы Классификация двигателей Четырехтактные и двухтактные двигатели Двигатели внутреннего сгорания, двигатели внутреннего сгорания Введение Двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания) вырабатывают механическую энергию из химической энергии, содержащейся в топливе в результате процесса сгорания, происходящего внутри двигателя, двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая обычно поступает на вращающийся выходной вал.Химическая энергия топлива сначала преобразуется в тепловую посредством сгорания или окисления воздухом внутри двигателя, повышая T и p газов в камере сгорания. Затем газ под высоким давлением расширяется и с помощью механических механизмов вращает коленчатый вал, который является выходной мощностью двигателя. Коленчатый вал соединен с трансмиссией / силовой передачей для передачи вращающейся механической энергии для движения транспортного средства. Двигатели с искровым зажиганием (SI) Двигатели Otto или бензиновые двигатели Двигатели с воспламенением от сжатия (CI) Дизельные двигатели 3

4 Введение Большинство двигателей внутреннего сгорания являются поршневыми двигателями с поршнем, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре.Процесс сгорания происходит в цилиндре. Существуют также роторные двигатели. В двигателях внешнего сгорания процесс сгорания происходит вне системы механических двигателей. Ранняя история Атмосферные двигатели. Самые ранние двигатели внутреннего сгорания 17 и 18 веков классифицируются как атмосферные двигатели. Это большие двигатели с одним открытым с одной стороны цилиндром. Горение начинается в открытом цилиндре, и сразу после сгорания цилиндр будет заполнен горячими газами при атмосферном давлении.В это время конец цилиндра закрыт, и захваченным газам дают остыть. По мере охлаждения газов внутри цилиндра создается вакуум, вызывающий перепад давления на поршне (атмосферное давление с одной стороны и вакуум с другой стороны). Таким образом, поршень перемещается из-за этой разницы давлений, выполняя работу. 4

5 Ранняя история Ранняя история Гюйгенс (1673) Hautefeuille (1676) Папен (1695) Современные двигатели разработали поршневой механизм, первая концепция двигателя внутреннего сгорания, впервые использующая пар в поршневом механизме с использованием тех же принципов работы, что и современные двигатели, ранее не использовавшие цикл сжатия Ленуар ( 1860), приводящий в движение поршень за счет расширения продуктов горения — первый практический двигатель, 0.5 л.с. позже двигатели мощностью 4,5 кВт с механической эффективностью до 5% Была предложена концепция четырехтактного двигателя Rochas (1862 г.) Отто Ланген (1867 г.) произвел различные двигатели с повышенным КПД до 11%. Отто (1876 г.) Построен прототип четырехтактного двигателя, 8 л.с. запатентован Кларк (1878 г.) Разработан двухтактный двигатель Дизель (1892 г.) Одноцилиндровый двигатель с воспламенением от сжатия Daimler / Maybach (1882 г.) Двигатель внутреннего сгорания в автомобиле 5

6 Введение V C V D V T зазор объем рабочий объем общий объем D L ход поршня ВМТ НМТ верхняя мертвая точка нижняя мертвая точка Введение Одноцилиндровый 4-тактный двигатель 6

7 Введение Введение Дизельный двигатель 7

8 Введение Введение 8

9 Классификация двигателей По применению: мотоциклы, скутеры, кВт, SI, 2- и 4-тактные легковые автомобили, кВт, SI и CI, 4-тактные легкие коммерческие автомобили, кВт, SI и CI, 4-тактные тяжелые грузовые автомобили, кВт, Дизель, 4-х тактные локомотивы, кВт, CI, 4-тактные корабли, кВт, CI, 2- и 4-тактные самолеты, кВт, SI, 4-тактные стационарные двигатели, кВт, CI, 2- и 4-тактная классификация Двигателей Основная конструкция двигателя Поршневые двигатели, разделенные по расположению цилиндров Роторные двигатели 9

10 Классификация двигателей Испытательный одноцилиндровый двигатель Классификация двигателей Рядный двигатель 10

11 Классификация двигателей Двигатель с оппозитным поршнем Классификация двигателей V — двигатель 11

12 Классификация двигателей V-образный двигатель Ferrari V8 90 o двигатель 360 Modena 3586 куб.см Диаметр цилиндра / ход поршня 85/79 мм 294 кВт (об / мин об / мин Классификация двигателей Ferrari V8 90 o двигатель 360 Modena 3586 куб.см 12

13 Классификация двигателей V-образный двигатель Ferrari V12 65 o двигатель 375 кВт (об / мин 550 Barchetta Pininfarina об / мин Диаметр цилиндра / ход поршня 86/75 мм 5474 см3 Классификация двигателей Радиальный двигатель 13

14 Роторных двигателей Двигатель Ванкеля Феликс Ванкель, прототип в 1929 г., запатентованный двойной ротор в 1934 г. Роторные двигатели 14

15 Роторных двигателей Двигатель Mazda Rx, л.с. Трехроторный двигатель по классификации двигателей Mazda Рабочий цикл, четырехтактный цикл, полный цикл в 720 ° C, без наддува, с наддувом, двухтактный цикл с турбонаддувом, полный цикл в 360 ° CA, картер с продувкой, с наддувом , с турбонаддувом 15

16 Классификация двигателей Метод зажигания Двигатели SI, смесь однородная (обычные двигатели), смесь неоднородная (двигатели со стратифицированным зарядом), зажигание осуществляется приложением внешней энергии (к свече зажигания), двигатели CI, зажигание путем сжатия в обычный двигатель (дизельный двигатель), предварительный впрыск топлива в газовых двигателях (например, двухтопливных двигателях, работающих на природном газе и дизельном топливе) Классификация двигателей Частота вращения двигателя низкооборотных двигателей, r.вечера. (оборотов в секунду) корабли, стационарные двигатели среднеоборотные двигатели, об / мин в целом Дизельные двигатели, малые судовые установки, стационарные двигатели, высокоскоростные двигатели землеройных транспортных средств, об / мин. легковые автомобили 16

17 Классификация двигателей Способ охлаждения, двигатели с жидкостным охлаждением, двигатели с водяным охлаждением Двигатели с воздушным охлаждением Классификация двигателей Процесс впуска воздуха, безнаддувные двигатели Двигатели с наддувом двигатели с турбонаддувом картер сжатый 17

18 Турбокомпрессор с системой рециркуляции отработавших газов Двигатели с турбонаддувом Воздушный фильтр Впускной коллектор Двигатель Выпускной коллектор Воздух / воздух Промежуточный охладитель Клапан рециркуляции отработавших газов Охладитель рециркуляции отработавших газов Уловитель твердых частиц Датчик NOx p Классификация двигателей Используемое топливо, бензиновые двигатели дизельные двигатели природный газ (КПГ и СПГ), метан, СНГ двигатели спиртовые двигатели водородные двигатели 18

19 Классификация двигателей Двигатели на природном газе Классификация двигателей Двигатели на природном газе 19

20 Четырехтактные двигатели SI Такт впуска Начинается с движения поршня из ВМТ в НМТ при всасывании свежего заряда (воздух + топливная смесь) в цилиндр через открытый впускной клапан.Для увеличения всасываемой массы впускной клапан открывается на период O CA. Четырехтактные двигатели SI. Такт сжатия, когда оба клапана закрыты, смесь внутри цилиндра сжимается до небольшой части своего первоначального объема движением поршня. (12: 1) Ближе к концу такта сжатия сгорание инициируется искрой на свече зажигания, и давление в цилиндре быстро растет. В конце сжатия температура газа составляет около K, а давление — МПа 20

21 Четырехтактные двигатели SI Мощность и такт расширения Сгорание начинается с воспламенения смеси, обычно до ВМТ.Во время процесса сгорания высокая температура и газы под высоким давлением толкают поршень в направлении НМТ и заставляют кривошипно вращаться. В баллоне достигается максимальная температура К и давление 3-7 МПа. Четырехтактные двигатели SI Такт выпуска Сгоревшие газы выходят из цилиндра через открытый выпускной клапан, сначала из-за разницы давлений, а затем уносятся движением поршня из НМТ в ВМТ. Выпускной клапан закрывается после ВМТ (остается открытым для O CA) В конце такта выхлопа температура газа составляет K, а давление газа МПа 21

22 Четырехтактный цикл ЗАКРЫТЫЙ ДИАГРАММА ХОД НА ВПУСКЕ (1) ХОД КОМПРЕССИИ (2) ХОД РАСШИРЕНИЯ (3) ХОД ВЫПУСКА (4) Сгорание в SI- Двигатели ОТКРЫТАЯ ДИАГРАММА 22

23 Четырехтактные двигатели CI Такт впуска Начинается с движения поршня из ВМТ в НМТ, при этом в цилиндр через открытый впускной клапан втягивается только воздух.Давление в баллоне составляет МПа. Для увеличения всасываемой массы впускной клапан открывается на время O CA Ход сжатия Когда оба клапана закрыты, содержимое баллона сжимается (14: 1 24: 1). В конце сжатия температура газа составляет около K, а давление составляет МПа. Четырехтактные двигатели CI Мощность и ход расширения Сгорание начинается с впрыска распыляемого топлива в камеру сгорания, обычно до ВМТ с определенным опережением впрыска. Перед началом горения есть задержка зажигания.Во время процесса сгорания высокая температура и газы под высоким давлением толкают поршень в направлении НМТ и заставляют кривошипно вращаться. В цилиндре достигается максимальная температура К и давление 4 8 МПа (двигатели IDI) и 7 10 МПа (двигатели DI). Такт выпуска Выпускной клапан открывается, и продукты сгорания выходят из цилиндра. Пребывание открыто для O CA. Температура газа составляет около K, а давление — МПа. 23

24 Сгорание в двигателях с прямым приводом ДВУХТАКТНЫЙ ХОД КОМПРЕССИИ (1) СИЛОВОЙ ХОД РАСШИРЕНИЯ (2) 24

25 Двухтактный двигатель 25

морских дизелей.co.uk Двухтактный дизельный двигатель с крейцкопфом Введение

Большинство двухтактных двигателей, встречающихся в море относятся к типу «крейцкопфов». В этом типе двигателя пространство сгорания (образованное гильзой цилиндра, поршнем и цилиндром головка), а продувочное пространство отделено от картера тарелку диафрагмы.

Шток поршня прикручен к поршню и проходит через сальник, установленный в тарелке диафрагмы.Сальник обеспечивает уплотнение между двумя пространствами, предотвращая попадание масла переносится в пространство для мусора, и продувочный воздух просачивается в картер.

Ножка штока поршня прикручена к пальцу крейцкопфа. В верхний конец шатуна качается вокруг шпильки, так как направленная вниз нагрузка от расширяющегося газа прикладывает вращающую силу к коленчатый вал.

Для обеспечения возвратно-поступательного движения крейцкопфа в соответствии с поршня в цилиндре, направляющие башмаки прикреплены с обеих сторон палец крейцкопфа. Эти туфли на подкладке из белого металла, подшипник материала, и они совершают возвратно-поступательное движение относительно направляющих крейцкопфа, которые прикручены к раме двигателя. Направляющие крейцкопфа расположен между каждым цилиндром.