24Апр

Схема работы двс 4 цилиндра: Схема работы двс 4 цилиндра

Содержание

Схема работы двс 4 цилиндра

Рядный четырёхцилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением четырёх цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I4 («ай-фор») или L4 («Straight-4», «In-Line-Four»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют Slant-4 (/4) — например, двигатель автомобиля «Москвич-412».

Конфигурация I4 для четырехтактного двигателя является несбалансированной, но проста в производстве (для двухтактного двигателя с чередованием работы цилиндров через 90° в порядке 1-3-4-2 или 1-2-4-3 такая конструкция — сбалансированная). При этом 4-цилиндровый двигатель имеет примерно на треть меньше деталей, чем 6-цилиндровый того же объёма и мощности, и требует примерно на столько же меньше времени для многих операций по обслуживанию и ремонту. Поэтому она находит применение обычно в сравнительно бюджетных автомобилях с относительно небольшим рабочим объёмом двигателя, а также автомобилях, для которых простота в ремонте и обслуживании важнее уровня комфорта (такси, внедорожники и т. п.).

Современные рядные 4-цилиндровые двигатели имеют рабочий объём обычно от 0,7 до 2,3 литра. С ростом рабочего объёма уровень вибраций значительно возрастает, поэтому на современных двигателях этой конфигурации с рабочим объёмом более 2,0 л, как правило, используются дополнительные балансировочные (успокоительные) валы, позволяющие приблизить уровень вибраций к рядным шестицилиндровым двигателям аналогичного рабочего объёма.

В прошлом, однако, I4 бо́льших рабочих объёмов не были редкостью.

В начале XX века существовали гоночные автомобили с рядными четырёхцилиндровыми двигателями рабочим объёмом 10-17 литров — например, De Dietrich. Мощность этих двигателей, однако, была весьма невелика — обычно порядка 70-100 л. с., что объясняется тем, что их максимальные обороты составляли лишь около 1500 об/мин.

В довоенные годы четырёхцилиндровые автомобильные двигатели большого объёма не были редкостью, особенно на грузовиках. Сюда можно отнести, например, советские ГАЗ М-1, ГАЗ-АА и их производные (3285 см³).

International Harvester с 1915 по 1926 год использовал на своих грузовиках 3,3-литровую нижнеклапанную рядную четвёрку, а в 1961—1972 годах выпускал рядные 4-цилиндровые моторы семейства Comanche рабочим объёмом 2,5 и 3,2 л. Все легковые и грузовые автомобили Ford вплоть до появления в начале 1930-х годов Ford Flathead V8 имели нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые двигатели (фактически двух семейств — Ford T и Ford A). Chrysler c 1926 года и до полного перехода на рядные шестёрки в 1932 году использовал на бюджетных моделях своих марок (S-Series) нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые моторы рабочим объёмом 2,7…3,2 л. Двигатель Pontiac Tempest модели 1961-63 годов имел рабочий объём 3188 см³ и не имел балансировочных валов.

Из относительно недавних примеров, западногерманская фирма Porsche выпускала автомобили с 2990-кубовыми I4.

Советские и российские автомобили «Волга» и УАЗ в течение длительного периода времени (с 1957 по начало 2000-х) оснащались рядными четырёхцилиндровыми двигателями с алюминиевыми гильзованными блоками и клапанным механизмом OHV производства ЗМЗ и УМЗ, которые имели рабочий объём 2,445 литра (имелись версии объёмом 2,9 литра) и не имели балансировочных валов. В настоящее время автомобили УАЗ снабжаются рядными четырёхцилиндровыми моторами производства ЗМЗ семейства 409 (с чугунным блоком и клапанным механизмом DOHC, никак не связанного с ранее упомянутым), с рабочим объёмом 2,7 литра и балансировочными валами.

Все эти двигатели были достаточно малооборотными и относительно тяжёлыми, что, наряду с особыми мерами при конструировании и при правильной настройке, практически сводило на нет нежелательные вибрации по сравнению с I4 меньшего объёма. Хотя, скажем, двигатель «Понтиака» оказался очень чувствителен к настройке карбюратора.

В настоящее время одними из наибо́льших по рабочему объёму серийных рядных четырёхцилиндровых бензиновых двигателей являются японские моторы семейства Toyota 3RZ-FE с рабочим объёмом 2,7 л (Toyota Land Cruiser Prado и другие модели). Четырёхцилиндровые дизели такого и большего объёма не являются редкостью и часто используются на грузовиках и тракторах, для которых уровень вибраций не является определяющим фактором.

V-образный четырёхцилиндровый двигатель — весьма редкая конфигурация. Изредка применялся в начале XX-века на мотоциклах, гоночных автомобилях и самолетах. Массовыми реализациями такой конфигурации в отечественном автопроме были лишь двигатели Мелитопольского моторного завода МеМЗ-965, МеМЗ-966, МеМЗ-968, применявшиеся на автомобилях «Запорожец» и ЛуАЗ. Такая конфигурация была выбрана из соображений достижения компактности силового агрегата как в длину, так и в ширину и упрощения его системы воздушного охлаждения. Однако конфигурация V4 полностью несбалансированная и имеет неравномерное чередование вспышек в цилиндрах. По этой причине автомобили «Запорожец» издают при работе характерный неприятный тарахтящий звук (на самом деле в основном из-за системы воздушного охлаждения, для «водяных» V4 это вовсе нехарактерно, по звуку и характеру работы они несколько напоминают V6, с которыми обычно и унифицированы). В мировой практике V4 водяного охлаждения в своё время находили широчайшее применение в модельном ряду европейского филиала Ford Motor Company, в частности на моделях Ford Taunus и Ford Granada, а также (тот же двигатель) на автомобилях SAAB, на которые он ставился вместо двухтакного трёхцилиндрового, опять же, благодаря компактности.

Оппозитный четырехцилиндровый двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов. В автомобильной и мототехнике оппозитный двигатель применяется для снижения центра тяжести, вместо традиционного V-образного. Оппозитный двигатель, в отличие от других четырёхцилиндровых двигателей, самый сбалансированный. Коленчатый вал оппозитного двигателя испытывает меньшие нагрузки, что позволяет развивать большие обороты двигателя и снимать большую удельную мощность, не увеличивая массу.

По сравнению с рядным 4-цилиндровым двигателем имеет (как и V-образный двигатель) более сложную конструкцию.

Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer, выпущенной за годы производства.

Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 997, Porsche 987 Boxster и другие.

Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров.

Volkswagen Transporter T1 — T3 — бензиновые версии моторов также были оппозитными. Малая высота двигателя позволяла устанавливать его под полом салона.

Оппозитный 4-цилиндровый двигатель устанавливался на Т-26 и некоторые машины Pz I.

По большому счёту, нам, обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

И совершенно не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

3D работа двигателя внутреннего сгорания, видео:

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

  • расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;
  • количество цилиндров;
  • конструкция распредвала;
  • тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

Порядок работы цилиндров у разных двигателей

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 360 0 .

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

  • Порядок работы 4 цилиндрового двигателя, однорядного, чередование тактов происходит через 180 0 , ну а порядок работы цилиндров может быть 1-3-4-2 (ВАЗ) или 1-2-4-3 (ГАЗ).
  • Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 120 0 ).
  • Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 90 0 ).
  • Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 90 0 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Успехов вам в изучении порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля.

Особенности работы многоцилиндровых двигателей

Работа четырехцилиндрового однорядного двигателя

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.

Для уменьшения локальной нагрузки на коленчатый вал выбирают такой порядок работы цилиндров, чтобы такты расширения (рабочего хода) не протекали одновременно в смежных цилиндрах. Кроме того, при чередовании тактов рабочего хода в удаленных друг от друга цилиндрах способствует более эффективному и равномерному охлаждению 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. Это обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах двигателя. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя в течение его рабочего цикла называется порядком работы цилиндров двигателя.

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

Схема и порядок работы четырехцилиндрового двигателя

На чтение 28 мин. Просмотров 125

Рабочий цикл

В зависимости от числа тактов, составляющих рабочей цикл, ДВС делятся на двухтактные и четырехтактные. Двухтактные двигатели не ставят на современные автомобили, они используются лишь на мотоциклах и в качестве пускателей тракторных силовых агрегатов. Цикл четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты:

  1. Впуск ― выпускной клапан закрыт, впускной открыт, поршень движется вниз, производится всасывание воздушно-топливной смеси.
  2. Сжатие ― все клапаны закрыты поршень движется вверх, сжимая воздушно-топливную смесь.
  3. Рабочий ход ― клапаны остаются закрыты, по окончании предыдущего такта искра поджигает сжатую смесь. Поршень под действием давления газов, сгоревшей смеси, идет вниз вращая коленвал.
  4. Выпуск ― по окончании предыдущего такта открывается выпускной клапан. Поршень, толкаемый коленвалом, движется вверх и вытесняет продукты горения в выхлопной коллектор.

Цикл дизеля отличается тем что при впуске всасывается только воздух. Топливо же впрыскивается под давлением после сжатия воздуха, а воспламенение происходит от контакта дизеля с разогретым от сжатия воздухом.

Нумерация

Нумерация цилиндров рядного двигателя начинается с наиболее удаленного от коробки перемены передач. Иными словами, со стороны ремня ГРМ либо цепи.

Очередность работы

У коленвала рядного 4-х цилиндрового ДВС кривошипы первого и последнего цилиндра располагаются под углом 180° друг к другу. И под углом 90° к кривошипам средних цилиндров. Поэтому для обеспечения оптимального угла приложения движущих сил к кривошипам такого коленвала, порядок работы цилиндров бывает 1―3―4―2, как у вазовских и москвичевских ДВС либо 1―2―4―3, как у газовских моторов.


Чередование тактов 1-3-4-2

Угадать порядок работы цилиндров двигателя по внешнем признакам нельзя. Об этом следует читать в мануалах производителя. Порядок работы цилиндров двигателя проще всего узнать в инструкции по ремонту вашей машины.

Как проходит рабочий цикл

Весь процесс впрыска топлива, его зажигания, работы поршней и выброса отработанных газов называется «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, стандартного для множества легковых автомобилей.

Цикл, как видно из названия, делится на четыре такта работы:

В этом состоянии впускной клапан в открытом состоянии, выпускной, наоборот, закрыт, поршень идет в нижнем направлении, в цилиндр попадает подготовленная топливовоздушная смесь.

Все клапаны цилиндра закрыты, а поршень двигается вверх и сжимает впрыснутую ранее смесь до заданных параметров.

Клапаны по-прежнему открыты, смесь поджигается, образуя газы. Их давление начинает двигать поршень вниз, а последний вращает коленвал.

Теория работы ДВС

Общий принцип функционирования двигателей на бензине или дизтопливе известен, пожалуй, всем – топливо, сгорая в цилиндрах, создает давление газов, которые толкают поршни, и далее усилие преобразуется в крутящий момент, идущий на колеса.

Для того, чтобы двигатель работал равномерно, сгорание топлива происходит не во всех цилиндрах одновременно, а в определенном порядке. За его соблюдение отвечают:

  • конструкция газораспределительного механизма;
  • углы между кривошипами коленвала автомобиля;
  • расположение цилиндров – V-подобное или рядное;
  • устройство системы зажигания для бензиновых авто, и ТНВД – у дизельных.

Порядок работы 4, 6, 8 цилиндрового двигателя — просто о сложном — DRIVE2

По большому счёту, нам, обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

И совершенно не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя? ↑

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

— расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;— количество цилиндров;— конструкция распредвала;

— тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

Порядок работы цилиндров у разных двигателей

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

— Порядок работы 4 цилиндрового двигателя, однорядного, чередование тактов происходит через 1800, ну а порядок работы цилиндров может быть 1-3-4-2 (ВАЗ) или 1-2-4-3 (ГАЗ).

— Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).

— Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).

— Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Успехов вам в изучении порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля.

Порядок работы цилиндров двигателя

Двигатель внутреннего сгорания практически без особых изменений дошёл до наших дней. Технически он состоит из следующих деталей:

  • корпус цилиндра;
  • поршень, передвигающийся внутри цилиндра;
  • свечи, с помощью которых в цилиндр подаётся электрическая искра;
  • коленчатый вал, через который крутящее усилие передаётся на ходовую часть;
  • шатун, соединяющий поршень с коленвалом.

Кроме того, современные силовые установки могут оснащаться дополнительными деталями, делающими их работу более эффективной. Это маховики коленвала, газораспределительная система, электронный впрыск и т. д.

Порядок работы 4-тактного двигателя основан на цикле Отто, получившем название по имени своего изобретателя. Состоит этот цикл из четырёх последовательных фаз, или тактов. Сегодня производится несколько разновидностей таких двигателей, каждый из которых, по сути, является подвидом исходного образца, впервые собранного в Германии полтора столетия назад. Отличаются они друг от друга лишь порядком расположения цилиндров и бывают рядными, V-образными или оппозитными.

Принцип работы

Четыре цилиндра за счет специальной балансировки можно сделать сбалансированными без дополнительных усилий. Если вы помните, обычно порядок работы цилиндров.

1-3-4-2

Или

1-2-4-3

Это позволяет уменьшить вибрации, максимально эффективно использовать энергию. Стандартом считается, что два поршня будут внизу, а еще два вверху, обеспечивая равномерное, без рывков движение. Достигается это нахождением каждой пары цилиндров в противофазе.

Очередность цилиндров

Цилиндры имеют номера, в документации их описывают в формате A-B-C-D, где вместо букв указывается цифровое обозначение. Порядок нумерации начинается со стороны цепи или ремня ГРМ — с самого удаленного от коробки передач цилиндра. Тот, что носит номер 1, называется главным.

Важно: если цилиндры работают последовательно, они не должны быть расположены рядом. Именно с учетом этого условия производители моторов разработали определенные схемы порядка чередования тактов.

Цилиндры оснащены клапанами, через которые осуществляется впуск и выпуск газов. Клапанами управляет специальное устройство – распределительный вал, на поверхности которого особым образом расположены специальные кулачки. Именно их расположение отвечает за порядок работы: профиль кулачка и его высота влияет на моменты закрытия-открытия, величину сечения прохода для газов, а также на то, как будет двигаться клапан в зависимости от текущего угла коленвала.

Один из вариантов распредвала:

Коленвал:

Цикл стандартного ДВС на 4 такта проходит за 2 оборота, или за 720 градусов (360 и 360). Расположенные на валу «коленца» смещены на некоторый угол таким образом, чтобы усилие с поршней двигателя постоянно передавалось на вал. Упомянутый угол – величина, зависящая от модели двигателя, тактности такового, и количества цилиндров.

Рассмотрим типичный порядок у некоторых двигателей.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Чтобы понять, что такое порядок работы цилиндров, следует немного углубиться в технические нюансы конструкции ДВС. Работа поршневой системы происходит за определённое количество тактов – 2 или 4. Тактом называют один из этапов полного цикла подачи топливовоздушной смеси в цилиндр, её сгорания и удаления выхлопных газов.

В результате, под действием хода поршня, на который оказывают давление расширяющиеся газы воспламенившегося топлива, проворачивается коленчатый вал. В двухтактных моторах полный рабочий цикл происходит за один оборот коленвала, а в четырёхтактных – за два. При этом в разных цилиндрах такты не совпадают, то есть, цилиндры работают вразнобой.

Это необходимо для того, чтобы крутящее усилие на коленвал передавалось более равномерно, а не рывками.

Если бы все цилиндры работали в одинаковом такте, то коленвал, а за ним и кардан, и колёса, вращались бы не плавно, а частыми быстрыми рывками. Это приводило бы к ускоренному износу узлов и механизмов, а также не самым лучшим образом отражалось бы на комфорте передвижения.

Последовательность чередования одинаковых тактов в различных цилиндрах ДВС и называют порядком их работы. Зависит он от ряда условий:

  • Тип расположения цилиндров в двигателе – в один ряд, или в два ряда. Второй вариант ДВС в поперечном разрезе напоминает латинскую букву V, поэтому его называют V-образным.
  • Конструктивные особенности распредвала, отвечающего за ход впускных и выпускных клапанов.
  • Тип коленчатого вала.
  • Число цилиндров. Существуют самые разные варианты моторов, имеющие их в количестве от 1 до 16 штук.

В зависимости от сочетания перечисленных факторов, разные цилиндры по-разному включаются в работу, беспрерывно вращая коленвал.

Справка. В настоящее время на автомобили устанавливаются ДВС с числом цилиндров от 2 до 16. В недалёком прошлом можно было встретить и одноцилиндровые микролитражки, но сегодня подобными моторами оснащают в основном лёгкие скутеры. Среди примеров двухцилиндрового авто – отечественная «Ока». Шестнадцатицилиндровые двигатели обычно ставят на гоночные спорткары и мощные авто премиум-класса.

Порядок работы шестицилиндрового двигателя в зависимости от вида

Разные виды двигателей внутреннего сгорания могут иметь различный порядок работы, даже при одинаковом числе цилиндров.

Рядный ДВС

Отличительной чертой однорядного двигателя является расположение всех цилиндров в один ряд. Количество их может составлять от 2 до 6, но наиболее распространённый вариант – это 4 цилиндра. Подобные типы ДВС, в частности, ставятся на отечественные автомобили «АвтоВАЗа» и «ГАЗа».

Шестицилиндровые «однорядники» можно встретить на БМВ и прочих авто высокого класса. Их работа может происходить по одной из трёх возможных схем:

  • 1-4-2-3-6-5;
  • 1-5-3-6-2-4;
  • 1-3-5-6-4-2 – также отступление от правила неочерёдности (5–6).

V-образные двигатели

Эта конструкция силового агрегата позволяет размещать цилиндры в два ряда, напротив друг друга. Подобная схема нашла широкое применение не только в автомобилестроении, но и в авиационных и корабельных двигателях. Основное преимущество V-образных ДВС состоит в их компактности, что особо актуально для мощных многоцилиндровых моторов.

Ряды цилиндров в них установлены под некоторым углом относительно друг друга: 45о, 90о, 120о. Для установки в автомобили выпускаются 6…16-цилиндровые силовые агрегаты подобной конфигурации.

Одним из вариантов являются и W-образные ДВС, представляющие, по своей сути, спаренные традиционные V-образные моторы.

Принцип работы подобных силовых агрегатов состоит в последовательном вращении коленвала поршнями из противоположных рядов.

Пример. На «Феррари» традиционно устанавливается V-образная восьмёрка, где цилиндры имеют следующую нумерацию: с 1-го по 4-й включительно – левый ряд, а с 5-го по 8-й – второй ряд. Порядок работы такого мотора схематично выглядит таким образом: 1-5-3-7-4-8-2-6.

Оппозитный двигатель

Оппозитный ДВС представляет собой конструкцию, в которой цилиндры располагаются попарно, друг напротив друга. Но, в отличие от V-образного расположения, угол между ними составляет 180о. Другая их отличительная черта – противоположные поршни совершают зеркальное движение, одновременно достигая нижней и верхней крайних точек.

Подобные конструкции традиционны для многих японских автомобилей, в частности, очень их «любят» конструкторы и «Хонда». В Европе они устанавливались на «Фольксваген-жук», некоторые модели «Порше», БМВ, «Альфа Ромео», «Феррари». Также оппозитники ставили на советские мотоциклы «Урал» и «Днепр».

Порядок работы оппозитной установки с углом расположения «шеек» коленчатого вала 60° выглядит следующим образом: 1-4-5-2-3-6 для шестицилиндровой модификации.

Автолюбитель, который знает принцип работы двигателя своего железного коня, может, при необходимости, самостоятельно производить регулировку его работы. Например, сможет выставить зажигание, либо отрегулировать зазор клапанов.

А что если сделать 3, 5 или 6 «котлов»?

Ну, а если у нас например, 5 цилиндров. В этом случае получается, что угол между соседними поршнями будет 72°, и это никак не способствует балансировки, так как поршни не будут находиться в противофазе. Это усилит вибрации и толчки.

Есть модели двигателей с пятью цилиндрами, но они обычно имеют дополнительные валы для стабилизации, что усложняет конструкцию. Также дополнительный «горшок» водители зачастую просто отключают.

Пятицилиндровый мотор в разрезе

Аналогично работает и трехцилиндровый мотор.

Ну, а как же 6-цилиндровые? Обычно ими укомплектовываются мощные и дорогие автомобили. В целом они похожи на два составленных трехцилиндровых мотора. Соответственно имеют такие же проблемы. Поэтому, их оснащают различными валами и балансировщиками.

Шестицилиндровый мотор со снятой ГБЦ

А вот распространение моторов с 6 цилиндрами связано с особенностями четырехцилиндровых агрегатов. Дело в том, что 4 цилиндра при объеме свыше 2,5 литров становятся хуже сбалансированными, а также оказываются менее эффективными, тут также нужны дополнительные детали для балансировки. Поэтому, просто не имеет смысла выеживаться, если можно просто добавить цилиндры, все равно по сложности моторы будут одинаковыми.

Нумерация цилиндров: что на нее влияет?

У нумерации цилиндров нет единых международных стандартов. По этой причине прежде чем начинать ремонт двигателя обязательно нужно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и ремонту транспортного средства. При этом влиять на нумерацию могут следующие факторы:

  • тип привода транспорта;
  • рядность двигателя;
  • конструктивное расположение мотора в отсеке;
  • вращение происходит по или против часовой стрелки.

Информация о нумерации цилиндров в двигателя будет полезна всем тем, кто решил сделать ремонт мотора автомобилей иностранного производства. В большинстве случаев автомобили с переднеприводным управлением имеют поперечно расположенный силовой агрегат. Тогда нумерация цилиндров будет идти по одной из сторон. Главный цилиндр по первым порядковым номером будет располагаться со стороны места пассажира.

Рядный 4-цилиндровый

Существует две популярные компоновки таких ДВС:

  • рядная;
  • оппозитная.

Первое означает расположение цилиндров последовательно, в один ряд, а поршни мотора вращают общий коленвал. Двигатели нередко описывают сокращением I4 или L4, можно также встретить название Inline 4 и вариации. Инженеры располагают цилиндры и вертикально, и под некоторым углом – в зависимости от конструкции двигателя.

Пример блока цилиндров:

Эта цилиндровая компоновка получила широкое распространение в массовых моделях автомобилей, а также в тех транспортных средствах, где важна простота обслуживания и ремонта – внедорожниках, машинах, предназначенных для работы в такси, и т.д.

Кривошипы 1 и 4 цилиндров в конструкции коленвала рядного четырехцилиндрового двигателя расположены под углом 180 град., и под углом 90 – к кривошипам цилиндров 2 и 3. Чтобы создать оптимальное соотношение движущих сил, действующих на кривошипы, двигатели действуют в последовательностях:

  • система 1–2–4–3 – менее популярная;
  • основной вариант 1–3–4–2.

Из отечественных автомашин порядок работы четырехцилиндрового двигателя второго вида использован, к примеру, в продукции концерна ВАЗ, а первый актуален для некоторых двигателей ЗМЗ.

Порядок работы 4-цилиндрового двигателя

Четырёхтактный двигатель сегодня является наиболее распространённой разновидностью ДВС. Изобретён он был в конце XIX века немецким конструктором Николаусом Отто, и с тех пор нашёл широчайшее применение в различных областях техники. Такие двигатели используются в автомобилестроении, ими оснащаются речные и морские суда, поршневые самолёты, железнодорожные локомотивы. Рассмотрим подробнее устройство этого силового агрегата иразберёмся, каков принцип и порядок работы 4-цилиндрового варианта двигателя Отто.

Кривошипно-шатунный механизм

  • Маховик поддерживает инерцию коленвала для вывода поршней из верхних или нижних крайних положений, а также для более равномерного его вращения.
  • Коленчатый вал преобразует линейное движение поршней во вращение и передает его через механизм сцепления на первичный вал КПП.
  • Шатун передает усилие, прикладываемое к поршню на коленчатый вал.
  • Поршневой палец создает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Изготавливается из легированной высокоуглеродистой стали с цементацией поверхности. По сути является толстостенной трубкой со шлифованной наружной поверхностью. Бывает двух видов: плавающий или закрепленный. Плавающие свободно перемещаются в бобышках поршней и во втулке, запрессованной в головку шатуна. Не выпадает палец из этой конструкции благодаря стопорным кольцам, устанавливающимся в пазы бобышек. Закрепленные удерживаются в головке шатуна за счет горячей посадки, а в бобышках вращаются свободно.

Как действуют ДВС V6

Для эффективности порядка работы сегодняшних шестицилиндровых двигателей таковой строится также по особой системе. Типичный порядок работы 6 цилиндрового двигателя рядного исполнения – метод 1–5–3–6–2–4. В рассматриваемом форм-факторе силовой агрегат получается достаточно длинным и требует большого подкапотного пространства.

Чтобы снизить габариты, иногда применяют «вэ-подобную» систему. Схема порядка работы «горшков» 6 цилиндровых современных двигателей, V образного форм-фактора – очередность активации 1-4-2-5-3-6.

Интересно: рассматриваемая шестицилиндровая конструкция считается одной из наименее сбалансированных.

Агрегат от Audi, для которого актуален указанный порядок работы V-образного шестицилиндрового автомобильного двигателя:

Автозапчасти и СТО

Обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

Не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

— расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное; — количество цилиндров; — конструкция распредвала; — тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

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).

На протяжении рабочего цикла в цилиндре воспламеняется смесь топлива и воздуха. Промежуток между воспламенениями в цилиндре оказывает непосредственное влияние на равномерность работы мотора. 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 у разных двигателей:

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

— Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).

— Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).

— Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Примеры расположения цилиндров двигателей:

а – четырехлистный V образный шести цилиндровый; б – четырехтактный V образный восьми цилиндровый; в— четырехтактный рядный четырех цилиндровый; г – четырехтактный рядный шести цилиндровый.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота коленчатый вал вращается вследствие давлении газов, а три полуоборота — за счет энергии, накопленной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение коленчатого вала ускоренное, а во время подготовительных ходов – замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя, которая может быть лишь частично уменьшена вследствие значительного момента инерции маховика.

4-цилиндровая оппозитная компоновка

В таком моторе «горшки» размещены в два ряда под 180 градусов. Это позволяет сделать силовой агрегат сбалансированным и снизить центр тяжести, а коленвал получает меньшие нагрузки. Благодаря этому мотор подобной компоновки, при той же массе, выдает больше снимаемой мощности и оборотов.

Цилиндры в этих ДВС работают по отличной схеме: основная 1–3–2–4, и альтернативная 1–4–2–3.

Здесь поршни достигают т.н. «верхней мертвой точки», часто сокращаемой до ВМТ, одновременно с обеих сторон.

Модель:

Интересно: встречаются машины с V-образными агрегатами на 4 цилиндра, но подобные образцы на рынке относительно редки, основную массу составляют рядные и оппозитные.

Принцип работы 4, 6, 8 цилиндрового двигателя

Например, когда они опускаются в первом и четвертом цилиндрах (первый цилиндр работает на рабочем такте, а четвертый — на впускном), поршни поднимаются во втором и третьем цилиндрах (второй цилиндр — выпускной, а третий — компрессионный). Картинка № 9.

Принципиальная схема последовательности работы четырехтактной последовательности Последовательность рабочих ходов в цилиндрах двигателя называется последовательностью цилиндров. Для испытанных четырехцилиндровых двигателей порядок работы 1-3-4-2.

Число ходов на оборот увеличивается с увеличением числа цилиндров, и коленчатый вал вращается более равномерно.

Так, например, четырехцилиндровый двигатель при каждом положении рабочего хода коленчатого вала в одном цилиндре, восьмицилиндровый — сразу в двух, а двенадцатицилиндровый — в трех цилиндрах.

Пятицилиндровые

Это агрегаты с 5 цилиндрами, стоящими в ряд. Относительное смещение шатунных шеек коленвала — 72 градуса. Встречаются как двух- так и четырехтактные образцы, для первых (2 такта) стандартный порядок оптимальной работы блока цилиндров для данных двигателей – очередность активации 1–2–4–3–5. Ею обеспечивается равномерность возгорания топлива. Эти моторы широко применяются в судовой технике.

На легковых автомобилях инженерами сообщается иной порядок работе «горшков» 5 цилиндровых типичных двигателей – система 1–2–4–5–3.

Блок цилиндров:

А как сейчас?

Вопреки расхожему мнению, двигатели с 8 цилиндрами ставят не только на люксовые иномарки, но и на обычные тракторы, грузовики и строительную технику. Как и с двигателями послабее, наиболее сбалансированным видом является рядный тип мотора. Иными словами, когда все цилиндры расположены в ряд. Именно ими долгое время комплектовали самые дорогие автомобили. Особенно ценима такая конструкция была в Америке. Впрочем, рекордсменами здесь являются немцы, высоко ценящие баланс и надежность рядного движка.

Но даже им, со временем, пришлось перейти на V-образные двигатели. Причина проста и банальна – восьмицилиндровый «питон» попросту не вмещался в стандартном моторном отсеке современных авто.

ДВС на 8 цилиндров

Из-за габаритов двигатели делаются V-образной компоновки.

Восьмицилиндровый ДВС от Chevrolet:

Возможный порядок работы восьмицилиндрового двигателя современной машины:

  • вариант 1–5–4–2–6–3–7–8 — основной;
  • принцип 1–8–4–3–6–5–7–2 – другая вариация.

Различие это мнимое и произошло из-за разницы в подсчете цилиндров. В США цилиндр 1 расположен спереди по направлению движения авто, слева, а в европейской системе – справа. Нумерация цилиндров производится в шахматной последовательности, в направлении назад и слева направо, поэтому обе классификации представляют, по сути, одно и то же, что иллюстрирует схема:

Интервал между зажиганием топлива 90 град.

Распространенные моторы и порядок работы цилиндров

В качестве примера для начала рассмотрим 4-цилиндровые рядные двигатели ЗМЗ и похожие агрегаты. Например, порядок работы цилиндров ЗМЗ-402:1-2-4-3, тогда как ЗМЗ-406:1-3-4-2. Мотор Audi 80 B3 имеет порядок работы 1-3-4-2. Чередование тактов происходит через 1800.

Как видно, сам порядок работы однорядного 4 — цилиндрового двигателя может быть 1-3-4-2 (характерно для ВАЗ) или 1-2-4-3 (в случае с моторами ГАЗ).

Если говорить о моторе 6-и цилиндровом рядном, тогда прядок:1-5-3-6-2-4, а интервал между воспламенением 1200. В свою очередь, применительно к 8-цилиндровому V-образному двигателю:1-5-4-8-6-3-7-2, интервал между воспламенениями уже будет 900.

Еще добавим, порядок работы 12-и цилиндрового двигателя W-образного следующий: 1-3-5-2-4-6 для левых ГБЦ, тогда как для правых 7-9-11-8-10-12. Если просто, в таких моторах порядок работы цилиндров делится на два типа (подобно рядным «четверкам»):1-3-4-2 и 1-2-4-3.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое турбокомпрессор в устройстве двигателя внутреннего сгорания. Из этой статьи вы узнаете о компрессорах данного типа, их назначении, устройстве, принципах работы, а также преимуществах и недостатках турбодвигателей.

Порядок работы 6-цилиндрового двигателя V-6 также отличается. Есть версии, где порядок:1-6-3-5-2-4 или 1-4-2-5-3-6. При этом порядок работы рядного мотора на 6 цилиндров и воспламенения смеси:1-5-3-6-2-4.Примечательно и то, что японские моторы Митсубиши MIVEC, 6G72, имеют порядок работы цилиндров 1-2-3-4-5-6.

  • Обратите внимание, как уже было сказано выше, шестицилиндровые V-образные двигатели являются наиболее проблемными в плане балансировки, то есть достаточно сильно вибронагружены.

Чтобы уменьшить вибрации и улучшить балансировку при работе двигателя, в конструкцию ДВС включены устройства, решения и механизмы для уравновешивания моментов сил инерции поршней, верхних частей шатунов и т.д. Если просто, в таком моторе ставятся противовесы, маховики, балансирные валы, шкивы и другие элементы.

Также производители в целях снижения уровня вибраций применяют разный порядок работы цилиндров. В качестве примера, на 8-и циинровом ДВС чередование тактов может быть 1-5-4-2-6-3-7-8 или же порядок работы цилиндров 1-5-4-8-6-3-7-2 (BMW M60), 1-3-7-2-6-5-4-8 и т.д. Получается, как и в случае с другими типами силовых агрегатов, 8-и цилиндровые моторы тоже не имеют четко определенного порядка работы цилиндров.

Порядок работы 4, 6, 8 цилиндрового двигателя — просто о сложном

По большому счёту, нам, обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

И совершенно не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

3D работа двигателя внутреннего сгорания, видео:

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

  • расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;
  • количество цилиндров;
  • конструкция распредвала;
  • тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.
Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

Порядок работы цилиндров у разных двигателей

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

  • Порядок работы 4 цилиндрового двигателя, однорядного, чередование тактов происходит через 1800, ну а порядок работы цилиндров может быть 1-3-4-2 (ВАЗ) или 1-2-4-3 (ГАЗ).
  • Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).
  • Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).
  • Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Успехов вам в изучении порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля.

Как выгодно обменять авто с пробегом

Чтобы гарантировать законность услуги обмена авто с пробегом и ее объективную стоимость, процесс купли-продажи стоит проводить в проверенном автоцентре. Здесь клиенту предложат:

  1. Диагностику старой модели, на основании которой будет определена ее стоимость;
  2. Выбор машин на обмен, абсолютно новых или обладающих чистой историей пробега: все автомобили проходят криминалистическую экспертизу, потому в автосалоне никогда не будут продавать автомобиль с “темным прошлым”;

  3. Юридическое сопровождение сделки: клиент заключает нотариально заверенный договор и при необходимости может воспользоваться кредитными услугами банка-партнера автосалона;
  4. Оперативность услуги: клиенту не нужно искать покупателей для своего ТС, он лишен необходимости улаживать вопросы с ГАИ или банком. Перечисленные функции — задача автоцентра.

Читайте тут! Поддон картера двигателя

Таким образом при минимальном наличии документов возможно купить автомобиль улучшенной комплектации в течение от одного до трех дней. Услуга обмена авто с пробегом дает возможность регулярно менять автопарк владельца, приобретая его лучшие модели.

Источники


  • https://artel55.ru/ustrojstvo/poryadok-raboty-5-cilindrovogo-dvigatelya.html
  • https://dlobal.ru/poryadok-raboty-4-tsilindrovogo-ryadnogo-i-v-obraznogo-dvigatelya/
  • https://MotorList.ru/dvigateli/poryadok-raboty-4-cilindrovogo.html
  • https://maslo-5w30.ru/avto/kakov-poryadok-raboty-chetyrehtaktnogo-chetyrehczilindrovogo-dvigatelya
  • https://HybMotors.ru/dvigateli/poryadok-cilindrov.html
  • https://avtika.ru/poryadok-raboty-4-tsilindrovogo-oppozitnogo-dvigatelya/
  • https://sentraclub.ru/kakov-poryadok-raboty-chetyrextaktnogo-chetyrexcilindrovogo-dvigatelya.html
  • https://AvtoKart.ru/opyt-i-sovety/poryadok-raboty-dvigatelya.html

Порядок работы рядного 4 цилиндрового двигателя

Обычно автовладельцы не задумываются о порядке активности цилиндров двигателя своего автомобиля, ограничиваясь знанием числа таковых. И в большинстве случаев просто нет необходимости углубляться в такие технические детали.

Но информация о работе цилиндров оказывается полезной, когда нужно, например, выставить зажигания или отрегулировать клапана, в других ситуациях самостоятельной наладки и ремонта, когда нужно починить автомобиль без возможности добраться до СТО, или просто при желании сделать все самому.

Далее мы узнаем, каков порядок работы 4-цилиндрового двигателя, и выясним последовательность для некоторых других компоновок.

Теория работы ДВС

Общий принцип функционирования двигателей на бензине или дизтопливе известен, пожалуй, всем – топливо, сгорая в цилиндрах, создает давление газов, которые толкают поршни, и далее усилие преобразуется в крутящий момент, идущий на колеса.

Для того, чтобы двигатель работал равномерно, сгорание топлива происходит не во всех цилиндрах одновременно, а в определенном порядке. За его соблюдение отвечают:

  • конструкция газораспределительного механизма;
  • углы между кривошипами коленвала автомобиля;
  • расположение цилиндров – V-подобное или рядное;
  • устройство системы зажигания для бензиновых авто, и ТНВД – у дизельных.

Как проходит рабочий цикл

Весь процесс впрыска топлива, его зажигания, работы поршней и выброса отработанных газов называется «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, стандартного для множества легковых автомобилей.

  • Цикл, как видно из названия, делится на четыре такта работы:
  • В этом состоянии впускной клапан в открытом состоянии, выпускной, наоборот, закрыт, поршень идет в нижнем направлении, в цилиндр попадает подготовленная топливовоздушная смесь.
  • Все клапаны цилиндра закрыты, а поршень двигается вверх и сжимает впрыснутую ранее смесь до заданных параметров.

Клапаны по-прежнему открыты, смесь поджигается, образуя газы. Их давление начинает двигать поршень вниз, а последний вращает коленвал.

…  Супротек для АКПП- Для чего нужен и как использовать

  1. По завершению рабочего хода клапан выпуска открывается, коленвал двигает поршень вверх, и тот вытесняет отработанные газы в выпускной коллектор.
  2. Иллюстрация процесса:

Интересно: у дизельного двигателя цикл иной. При впуске всасывается только воздух, а горючее впрыскивается посредством ТНВД уже после сжатия воздушной массы в цилиндре. Контактируя с разогретым от сжатия воздухом, дизтопливо воспламеняется.

Чтобы обеспечить стабильную и непрерывную работу, горючее в цилиндрах (иногда называемых «горшками») воспламеняется в особой последовательности. Порядок работы двигателя должен соблюдаться, чтобы создавалось равномерное действие на коленвал.

Очередность цилиндров

Цилиндры имеют номера, в документации их описывают в формате A-B-C-D, где вместо букв указывается цифровое обозначение. Порядок нумерации начинается со стороны цепи или ремня ГРМ — с самого удаленного от коробки передач цилиндра. Тот, что носит номер 1, называется главным.

Важно: если цилиндры работают последовательно, они не должны быть расположены рядом. Именно с учетом этого условия производители моторов разработали определенные схемы порядка чередования тактов.

Цилиндры оснащены клапанами, через которые осуществляется впуск и выпуск газов. Клапанами управляет специальное устройство – распределительный вал, на поверхности которого особым образом расположены специальные кулачки.

Именно их расположение отвечает за порядок работы: профиль кулачка и его высота влияет на моменты закрытия-открытия, величину сечения прохода для газов, а также на то, как будет двигаться клапан в зависимости от текущего угла коленвала.

  • Один из вариантов распредвала:
  • Коленвал:

Цикл стандартного ДВС на 4 такта проходит за 2 оборота, или за 720 градусов (360 и 360). Расположенные на валу «коленца» смещены на некоторый угол таким образом, чтобы усилие с поршней двигателя постоянно передавалось на вал. Упомянутый угол – величина, зависящая от модели двигателя, тактности такового, и количества цилиндров.

…  Что лучше и надежнее — ВАРИАТОР или «АВТОМАТ»

Рассмотрим типичный порядок у некоторых двигателей.

Рядный 4-цилиндровый

Существует две популярные компоновки таких ДВС:

Первое означает расположение цилиндров последовательно, в один ряд, а поршни мотора вращают общий коленвал. Двигатели нередко описывают сокращением I4 или L4, можно также встретить название Inline 4 и вариации. Инженеры располагают цилиндры и вертикально, и под некоторым углом – в зависимости от конструкции двигателя.

Пример блока цилиндров:

Эта цилиндровая компоновка получила широкое распространение в массовых моделях автомобилей, а также в тех транспортных средствах, где важна простота обслуживания и ремонта – внедорожниках, машинах, предназначенных для работы в такси, и т.д.

Кривошипы 1 и 4 цилиндров в конструкции коленвала рядного четырехцилиндрового двигателя расположены под углом 180 град., и под углом 90 – к кривошипам цилиндров 2 и 3. Чтобы создать оптимальное соотношение движущих сил, действующих на кривошипы, двигатели действуют в последовательностях:

  • система 1–2–4–3 – менее популярная;
  • основной вариант 1–3–4–2.

Из отечественных автомашин порядок работы четырехцилиндрового двигателя второго вида использован, к примеру, в продукции концерна ВАЗ, а первый актуален для некоторых двигателей ЗМЗ.

4-цилиндровая оппозитная компоновка

В таком моторе «горшки» размещены в два ряда под 180 градусов. Это позволяет сделать силовой агрегат сбалансированным и снизить центр тяжести, а коленвал получает меньшие нагрузки. Благодаря этому мотор подобной компоновки, при той же массе, выдает больше снимаемой мощности и оборотов.

Цилиндры в этих ДВС работают по отличной схеме: основная 1–3–2–4, и альтернативная 1–4–2–3.

Здесь поршни достигают т.н. «верхней мертвой точки», часто сокращаемой до ВМТ, одновременно с обеих сторон.

Модель:

Интересно: встречаются машины с V-образными агрегатами на 4 цилиндра, но подобные образцы на рынке относительно редки, основную массу составляют рядные и оппозитные.

Пятицилиндровые

Это агрегаты с 5 цилиндрами, стоящими в ряд. Относительное смещение шатунных шеек коленвала — 72 градуса.

Встречаются как двух- так и четырехтактные образцы, для первых (2 такта) стандартный порядок оптимальной работы блока цилиндров для данных двигателей – очередность активации 1–2–4–3–5.

Ею обеспечивается равномерность возгорания топлива. Эти моторы широко применяются в судовой технике.

…  Бустер для запуска двигателя автомобиля

  1. На легковых автомобилях инженерами сообщается иной порядок работе «горшков» 5 цилиндровых типичных двигателей – система 1–2–4–5–3.
  2. Блок цилиндров:

Как действуют ДВС V6

Для эффективности порядка работы сегодняшних шестицилиндровых двигателей таковой строится также по особой системе. Типичный порядок работы 6 цилиндрового двигателя рядного исполнения – метод 1–5–3–6–2–4. В рассматриваемом форм-факторе силовой агрегат получается достаточно длинным и требует большого подкапотного пространства.

Чтобы снизить габариты, иногда применяют «вэ-подобную» систему. Схема порядка работы «горшков» 6 цилиндровых современных двигателей, V образного форм-фактора – очередность активации 1-4-2-5-3-6.

Интересно: рассматриваемая шестицилиндровая конструкция считается одной из наименее сбалансированных.

Агрегат от Audi, для которого актуален указанный порядок работы V-образного шестицилиндрового автомобильного двигателя:

Двс на 8 цилиндров

  • Из-за габаритов двигатели делаются V-образной компоновки.
  • Восьмицилиндровый ДВС от Chevrolet:
  • Возможный порядок работы восьмицилиндрового двигателя современной машины:
  • вариант 1–5–4–2–6–3–7–8 — основной;
  • принцип 1–8–4–3–6–5–7–2 – другая вариация.

Различие это мнимое и произошло из-за разницы в подсчете цилиндров. В США цилиндр 1 расположен спереди по направлению движения авто, слева, а в европейской системе – справа. Нумерация цилиндров производится в шахматной последовательности, в направлении назад и слева направо, поэтому обе классификации представляют, по сути, одно и то же, что иллюстрирует схема:

Интервал между зажиганием топлива 90 град.

Как определить порядок

Чтобы узнать, по какой схеме работает мотор, необходимо изучать документацию на автомобиль и конкретный силовой агрегат, визуально определить это затруднительно.

Источник: https://motoran.ru/interesnoe/poryadok-raboty-4-tsilindrovogo-dvigatelya

Порядок работы цилиндров двигателя: просто о сложном

Порядок работы цилиндров, именно так называется последовательность чередования тактов в разных цилиндрах двигателя. Порядок работы цилиндров напрямую зависит от типа расположения цилиндров: рядное или V-образное. Кроме того, на порядок работы цилиндров двигателя влияет расположение шатунных шеек коленвала и кулачков распредвала.

Происходящее внутри цилиндра действо по научному называется рабочим циклом. Он состоит из фаз газораспределения.

  • Фаза газораспределения – момент начала открытия и конца закрытия клапанов в градусах поворота коленвала относительно мертвых точек: ВМТ и НМТ (соответственно, верхняя и нижняя мёртвые точки).

В течение одного рабочего цикла в цилиндре происходит одно воспламенение воздушно-топливной смеси. Интервал между воспламенениями в цилиндре прямым образом воздействует на равномерность работы двигателя. Чем меньше интервал воспламенения, тем равномернее работа двигателя.

И этот цикл напрямую связан с количеством цилиндров. Большее количество цилиндров – меньший интервал воспламенения.

Итак, с теоретическим положением о влиянии интервала воспламенения на равномерность работы, мы познакомились. Рассмотрим традиционный порядок работы цилиндров в двигателях с разной схемой расположения цилиндров.

  • порядок работы 4 цилиндрового двигателя со смещением шеек коленвала 180° (интервал между воспламенениями)  : 1-3-4-2 или 1-2-4-3;
  • порядок работы 6 цилиндрового двигателя (рядного) с интервалом между воспламенениями 120°: 1-5-3-6-2-4;
  • порядок работы 8 цилиндрового двигателя (V-образный) с интервалом между воспламенениями 90°: 1-5-4-8-6-3-7-2

Во всех схемах производителей двигателей. Порядок работы цилиндров всегда начинается с главного цилиндра №1.

Знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, без сомнения, несомненно, будут вам полезны для того, чтобы контролировать порядок зажигания при выполнении определенных ремонтных работ при регулировке зажигания или ремонте головки блока цилиндров. Или, например, для установки (замены) высоковольтных проводов, и подключении их к свечам и трамблёру.

Удачи вам при использовании знаний о порядке работы цилиндров.

  • Андрей
  • Распечатать

Источник: https://carnovato.ru/porjadok-raboty-cilindrov-dvigatelja/

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

3-х цилиндровый

В таких двигателях всего 3 цилиндра и порядок работы самый простой: 1-2-3. Запомнить легко, и работает быстро.
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

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.

  1. В таких двигателях, как правило, наиболее популярной используется одна и та же последовательность работы цилиндров: 1-5-6-3-4-2-7-8.
  2. Но Феррари использовала другую схему- 1-5-3-7-4-8-2-6
  3. 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: https://kakavto.com/?p=1550

Работа многоцилиндрового двигателя

Во время работы двигателя на его механизмы действуют значительные силы давления газов в цилиндре, силы инерции неравномерно движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма, а также центробежные силы, возникающие вследствие вращения деталей. Эти силы непостоянны по величине и направлению своего действия, поэтому они вызывают неравномерную работу двигателя.

При неравномерной работе двигателя его механизмы работают с переменной нагрузкой, вследствие чего происходит интенсивный износ деталей. Особенно велика неравномерность работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя.

Для достижения равномерности работы двигателя или устанавливают на коленчатом валу тяжелый маховик, или выполняют его многоцилиндровым.

Маховик накапливает энергию во время рабочего хода и отдает ее при совершении вспомогательных тактов. Но тяжелый маховик применяется только для стационарных двигателей, работающих, как правило, на постоянном режиме. Тяжелый маховик вследствие значительной инерции не обеспечивает необходимой автомобильному двигателю приемистости, т.е.

способности двигателя быстро развивать и уменьшать обороты. Поэтому в автомобильных двигателях равномерность работы достигается не увеличением веса маховика, а за счет выполнения двигателя многоцилиндровым.

В многоцилиндровом двигателе такты рабочего хода равномерно чередуются в отдельных цилиндрах, вследствие чего в значительной мере уравновешиваются силы инерции, возникающие в кривошипно-шатунном механизме при работе двигателя.

Для обеспечения наибольшей равномерности работы многоцилиндрового двигателя необходимо, чтобы такты рабочего хода в различных цилиндрах чередовались через равные промежутки времени и в определенной последовательности. Эта последовательность повторения одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя.

Рис. Таблица чередования тактов четырехцилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы цилиндров 1—2—4—3 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)

Однако не при любом порядке обеспечивается хорошая работа двигателя. Необходимо, чтобы очередные такты рабочего хода следовали в цилиндрах, наиболее удаленных одни от другого.

В этом случае нагрузка на коренные подшипники коленчатого вала будет распределяться более равномерно; кроме того, отработавшие газы из цилиндра, в котором начинается выпуск, не будут попадать через выпускной трубопровод в цилиндр, в котором выпуск еще не закончился.

Наиболее удобными порядками работы автомобильных двигателей являются: для четырехцилиндрового — 1—2—4—3 и 1—3—4—2, для шестицилиндрового — 1—5—3—6—2—4 и для восьмицилиндрового — 1—5—4—2—6—3—7—8.

Порядок работы цилиндров обычно изображается в виде таблицы чередования тактов.

Рассмотрим, как происходит работа четырехтактного четырехцилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1—2—4—3.

Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала (720°), а число рабочих ходов, происходящих за это время, равно четырем, то для правильного чередования рабочих ходов кривошипы коленчатого вала смещены один относительно другого на 180° (720°: 4), т.е. на пол-оборота коленчатого вала, и находятся, таким образом, в одной плоскости.

Во время работы двигателя поршни в первом и четвертом цилиндрах при первом полуобороте первого оборота коленчатого вала перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, в первом цилиндре происходит рабочий ход, в четвертом цилиндре — такт впуска. Во втором и третьем цилиндрах поршни перемещаются в это время к верхней мертвой точке, во втором цилиндре происходит такт сжатия, а в третьем — такт выпуска.

Во время второго полуоборота первого оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, в первом цилиндре происходит такт выпуска, а в четвертом — такт сжатия. Поршни второго и третьего цилиндров в это время перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, во втором цилиндре происходит рабочий ход, в третьем — такт впуска.

Во время первого полуоборота второго оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемешаются от верхней мертвой точки к нижней, в первом цилиндре происходит такт впуска, в четвертом — рабочий ход. Поршни второго и третьего цилиндров в это время перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, во втором цилиндре происходит такт выпуска, в третьем такт сжатия.

Во время второго полуоборота второго оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, в первом цилиндре происходит такт сжатия, в четвертом —такт выпуска. Поршни во втором и третьем цилиндрах перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, во втором цилиндре происходит такт впуска, в третьем — рабочий ход.

Четырехцилиндровый четырехтактный двигатель с порядком работы цилиндров 1—3—4—2 отличается от двигателя с порядком работы 1—2—4—3 лишь конструкцией распределительного механизма, которая определяет несколько иную последовательность открытия и закрытия клапанов и чередования тактов.

Оба порядка работы цилиндров, принятые для отечественных четырехтактных четырехцилиндровых двигателей, полностью равноценны и по равномерности, и по качеству работы двигателей.

На отечественных автомобилях широко используются шестицилиндровые двигатели, у которых цилиндры расположены в один ряд.

Такие двигатели называются рядными в отличие от двигателей, цилиндры которых расположены в два ряда под некоторым углом один к другому.

В шестицилиндровом рядном двигателе коленчатый вал имеет шесть кривошипов. Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала (720°), а количество рабочих ходов за это время равно шести, то для правильного чередования рабочих ходов кривошипы коленчатого вала смещены один относительно другого на 120° (720°: 6), т. е. на одну треть оборота вала.

Для однорядных шестицилиндровых двигателей применяется следующее расположение кривошипов: 1—6 — вверх, 2—5 — налево, 3—4 — направо, если смотреть со стороны переднего конца вала.

При вращении коленчатого вала поршни в шестицилиндровом двигателе проходят через мертвые точки не все одновременно, как в четырехцилиндровом двигателе, а только попарно. Поэтому и такты во всех цилиндрах начинаются и кончаются также не одновременно, а смещены в одной паре цилиндров относительно другой на 60°.

Перекрытие тактов и порядок чередования рабочих ходов в шестицилиндровом четырехтактном двигателе показаны в таблице на рисунке.

Рис. Таблица чередования тактов шестицилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы 1—5—3—6—2—4 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)

Особенностью двухтактных дизелей является то, что их рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала (360°). Поэтому и взаимное расположение кривошипов коленчатых валов имеет свои особенности: в четырехцилиндровом двигателе кривошипы смещены один относительно другого на 90° (360°: 4), в шестицилиндровом — на 60° (360°: 6).

Рис. Таблица чередования тактов шестицилиндрового двухтактного дизеля с порядком работы 1—5—3—6—2—4 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)

Перекрытие тактов и порядок чередования рабочих ходов в двухтактном шестицилиндровом дизеле показаны в таблице на рисунке.

В настоящее время на автомобилях широкое применение получили восьмицилиндровые V-образные двигатели. Цилиндры у этих двигателей располагаются в два ряда, чаще всего под углом 90°. Коленчатый вал таких двигателей имеет четыре кривошипа, смещенных один относительно другого на 90°. На каждую шейку кривошипа опираются одновременно по два шатуна.

В восьмицилиндровом двигателе за рабочий цикл (720°) совершается восемь рабочих ходов; их чередование, следовательно, происходит через 90° (720°: 8). Порядок работы цилиндров и чередование тактов в восьмицнлиндровом двигателе показаны в таблице на рисунке.

Рис. Таблица чередования тактов восьмицилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1—5—4—2—0—3—7—8 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)

В многоцилиндровых двигателях вследствие непрерывного чередования рабочих ходов и перекрытия их одного другим обеспечивается более плавное и равномерное вращение коленчатого вала. Многоцилиндровые двигатели работают более устойчиво, без толчков и сотрясений, присущих одноцилиндровым двигателям.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/rabota-mnogotsilindrovogo-dvigatelya/

Порядок работы 4 цилиндрового рядного и V-образного двигателя

Четырёхтактный двигатель сегодня является наиболее распространённой разновидностью ДВС. Изобретён он был в конце XIX века немецким конструктором Николаусом Отто, и с тех пор нашёл широчайшее применение в различных областях техники.

Такие двигатели используются в автомобилестроении, ими оснащаются речные и морские суда, поршневые самолёты, железнодорожные локомотивы.

Рассмотрим подробнее устройство этого силового агрегата иразберёмся, каков принцип и порядок работы 4-цилиндрового варианта двигателя Отто.

Порядок работы цилиндров двигателя

Двигатель внутреннего сгорания практически без особых изменений дошёл до наших дней. Технически он состоит из следующих деталей:

  • корпус цилиндра;
  • поршень, передвигающийся внутри цилиндра;
  • свечи, с помощью которых в цилиндр подаётся электрическая искра;
  • коленчатый вал, через который крутящее усилие передаётся на ходовую часть;
  • шатун, соединяющий поршень с коленвалом.

Кроме того, современные силовые установки могут оснащаться дополнительными деталями, делающими их работу более эффективной. Это маховики коленвала, газораспределительная система, электронный впрыск и т. д.

Порядок работы 4-тактного двигателя основан на цикле Отто, получившем название по имени своего изобретателя. Состоит этот цикл из четырёх последовательных фаз, или тактов.

Сегодня производится несколько разновидностей таких двигателей, каждый из которых, по сути, является подвидом исходного образца, впервые собранного в Германии полтора столетия назад.

Отличаются они друг от друга лишь порядком расположения цилиндров и бывают рядными, V-образными или оппозитными.

Справка! Независимо от особенностей конструкции, за один полный ход поршня в любых разновидностях 4-тактных ДВС последовательно происходят все четыре такта, соответствующие двум полным оборотам коленчатого вала.

1 такт – впуск топливовоздушной смеси в цилиндр. После открытия впускного клапана в полость цилиндра всасывается топливо, представляющее собой смесь бензиновых паров и воздуха. Поршень в этой фазе перемещается вниз, достигая в её конце крайней нижней точки, коленвал делает пол-оборота.

2 такт – сжатие. Поршень начинает перемещение с крайней нижней точки вверх, а коленчатый вал  проворачивается ещё на половину оборота. Таким образом, за два такта (впуск и сжатие) он совершает один полный оборот. В конце фазы сжатия поршень достигает верхней точки своего хода.

3 такт – расширение. В сжатую поршнем топливную смесь через свечу зажигания подаётся электрическая искра. В результате происходит взрывообразное воспламенение паров топлива, и энергия этого микровзрыва толкает поршень обратно вниз. Через шатун поршень передаёт крутящий момент на коленвал, который проворачивается ещё на 180о.

4 такт – выпуск. В начале последнего такта поршень находится в своей самой нижней точке, но под действием инерционного вращения коленвала начинает вновь перемещаться в верхнюю часть цилиндра. Одновременно с этим открывается выпускной клапан, и скопившиеся внутри отработанные газы выталкиваются в выхлопной коллектор. После этого все четыре цикла вновь повторяются.

Рассмотрим для наглядности, как работают все три основных типа 4-тактных ДВС.

Рядный

Конструкция рядного двигателя представляет собой цилиндры, выстроенные в одну линию. Обычно их количество составляет от двух до шести-восьми.

Самыми распространёнными рядными 4-тактными ДВС, применяемыми в автомобилестроении, являются 4-цилиндровые силовые агрегаты.

Главный принцип, которому следуют разработчики двигателе − силовая установка должна передавать крутящий момент на ходовую часть как можно плавнее, без рывков.

Для этого поршни всех соседних цилиндров должны в один момент времени находиться в разных фазах своего перемещения. К примеру, 4-цилиндровые ДВС, устанавливаемые на отечественных «Ладах», работают по следующей схеме: 1-3-4-2.

То есть, первый такт работы сначала происходит в первом цилиндре, затем в третьем, далее в четвёртом, и позже всех – во втором. А газовские моторы отсчитывают такт в порядке 1-2-4-3.

В результате этого толкающее усилие передаётся на коленчатый вал непрерывно, а не рывками, как было при синхронной работе всех цилиндров.

Справка. Принцип «работы вразнобой» применяется во всех типах 4-тактных двигателей, независимо от количества цилиндров. Если их число больше четырёх, то одновременная работа поршней допускается только в цилиндрах, максимально удалённых друг от друга.

V-образные

Другая распространённая конструкция 4-тактных ДВС предусматривает расположение цилиндров в два ряда. При этом оба ряда находятся под некоторым углом по отношению друг к другу, в разных моделях − от 45 до 120о.

Подобный вариант расположения позволяет сделать мотор более компактным, увеличив при этом число рабочих цилиндров. В поперечном разрезе такой двигатель имеет форму латинской буквы V, откуда и произошло его название.

Особенностью работы V-образных силовых агрегатов является попеременное прохождение рабочих фаз поршнями из противоположных рядов. Такты 4-цилиндровый мотор отсчитывает по схеме 1-3-2-4, где  первый и второй цилиндры относятся к одному ряду, а третий и четвёртый – к другому.

Оппозитные

Оппозитные двигатели – довольно редкая конструкция, встречающаяся сегодня в основном на японских легковых автомобилях, а также на некоторых мотоциклах.

Они, как и V-образные ДВС, представляют собой моторы-«двухрядники», но со своей особенностью.

Особенность их конструкции и работы состоит в том, что противолежащие цилиндры располагаются под углом 180о по отношению друг к другу.

Перемещение поршней в них происходит зеркально. На практике такая схема для 4-цилиндрового «оппозитника» выглядит так: 1-3-2-4.

То есть, когда поршень первого цилиндра перемещается вверх, то и на противоположном цилиндре №2 он также идёт к своей верхней точке.

Разница только в том, что первый поршень находится в фазе сжатия топливовоздушной смеси, а второй совершает такт выпуска отработанных газов из камеры сгорания в выхлопной коллектор.

Как видим, несмотря на разнообразие конструкций 4-тактных ДВС, в основе их работы лежит цикл Отто. Простота конструкции и высокая надёжность работы подобных механизмов стала причиной их широчайшего распространения во всём мире и во всех областях машиностроения.

Источник: https://reedr.ru/auto/poryadok-raboty-4-tsilindrovogo-dvigatelya/

Порядок работы 8 цилиндрового двигателя

Для большинства автолюбителей принцип работы двигателя с 8 цилиндрами остается тайной за семью печатями. В каком-то смысле это нормально, ведь тема не самая простая, чтобы каждый второй смог досконально изучить ее.

Однако бывают ситуации, когда определенные базовые знания о работе движка все же будут не лишними.

Немного истории

Начало ХХ века ознаменовалось целой кучей патентов в области автопромышленности. Двигатели, шины, диски, формы кузова и т.п.

Все это ознаменовало масштабный скачок автомобильной индустрии, выдвинув ее едва ли не в первые промышленные дивизионы.

Большинство технологий, используемых при сборке современных автомобилей, были зачаты в те самые годы. Нашим современникам осталось лишь отточить их до нынешнего вида.

Патент на первый восьмицилиндровый двигатель не так давно отметил свое столетие. Правда об автомобилях с таким объемом мотора тогда речи не шло – скорее небольшие корабли и молодые образцы авиатехники.

А вот с 1914 года немногие тогдашние автолюбители могли ощутить гул работы цилиндров 8 цилиндрового авто двигателя. Его объем на тот момент не превышал 4х литров.

Были, конечно, и более ранние опыты с установкой такого движка на авто, но упоминать о них смысла нет, так как они очень быстро сходили на нет, не оставив для нас ни одного рабочего прототипа.

А как сейчас?

Вопреки расхожему мнению, двигатели с 8 цилиндрами ставят не только на люксовые иномарки, но и на обычные тракторы, грузовики и строительную технику. Как и с двигателями послабее, наиболее сбалансированным видом является рядный тип мотора.

Иными словами, когда все цилиндры расположены в ряд. Именно ими долгое время комплектовали самые дорогие автомобили. Особенно ценима такая конструкция была в Америке.

Впрочем, рекордсменами здесь являются немцы, высоко ценящие баланс и надежность рядного движка.

Но даже им, со временем, пришлось перейти на V-образные двигатели. Причина проста и банальна – восьмицилиндровый «питон»  попросту не вмещался в стандартном моторном отсеке современных авто.

Порядок работы

Именно это будет наиболее прикладной информацией для рядового водителя. Дело в том, что зная порядок работы сердца вашего авто, вы без труда сможете подкорректировать зазор клапанов или заняться зажиганием.

Описывать порядок работы 8 цилиндров рядного двигателя смысла нет, так как в легковых авто они сейчас почти не встречаются. А вот V-образные движки имеют достаточно выверенную последовательность: 1 – 5 – 4 – 8 – 6 – 3 – 7 – 2. Интервал рабочего цикла составляет 90 градусов (т.е.

через 90 градусов поворота коленвала, после начала работы первого цилиндра, начинает работать следующий. В нашем случае, пятый.). Такой интервал обеспечивает весьма мягкую работу двигателя. Если вы счастливый обладатель дизельного гиганта ЗиС, то порядок работы будет немного отличаться: 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8.

Как видите, при любом раскладе (это касается всех двигателей любой цилиндровости) рабочий цикл движка начинается с первого цилиндра.

Стоит помнить, что работа 8 цилиндрового V-образного двигателя отличается от двигателя 6 цилиндров и выполняется в индивидуальном для  каждого производителя порядке. Схема приведенная выше является наиболее обобщенной, но не стопроцентно подходящей для каждого авто. Даже тип модификации мотора играет роль.

Понятное дело, что при необходимости калибровки клапанного зазора, большинство хозяев поведут своих коней в автосервис. Да и головку БЦ не каждый возьмется чинить самостоятельно. Но если вы подлинный фанат автомобилей, то вы просто обязаны хотя бы раз поработать с вашим мотором самостоятельно. А знание о порядке работы движка вам в этом сильно поможет.

Видео пример работы

Источник: http://AvtoTehnar.ru/poryadok-raboty-8-cilindrovogo-dvigatelya/

Порядок работы 4, 6, 8 цилиндрового двигателя — просто о сложном. — logbook MINI Countryman 2014 on DRIVE2

По большому счёту, нам, обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

И совершенно не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

  • Что значит порядок работы цилиндров двигателя?
  • Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.
  • От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:
  • -расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;-количество цилиндров;-конструкция распредвала;
  • -тип и конструкция коленвала.
  • Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ.

Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее.

Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 72° . У 2-х тактного двигателя 360° .

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

  1. Порядок работы 4 цилиндрового двигателя, однорядного, чередование тактов происходит через 180°, ну а порядок работы цилиндров может быть 1-3-4-2 (ВАЗ) или 1-2-4-3 (ГАЗ).
  2. Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 120° ).
  3. Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 90° ).
  4. Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 90° .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, то через 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам.

Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Успехов вам в изучении порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля.

Источник: https://www.drive2.com/l/6543692/

Четырехтактный двигатель одноцилиндровый — принцип работы и устройство

В настоящее время, двигатели внутреннего сгорания применяются в большом количестве различных технических средств, причем, данными средствами являются не только автомобили. Такой род двигателей, как и двухтактный ДВС, применяется и в мототехнике и в специализированных устройствах, предназначенных для строительства, например, бензопила. Данные агрегаты представлены 4 тактными ДВС, имеющие по одному цилиндру, а не как в современном автомобиле – по четыре. В этой статье вы узнаете, как устроен одноцилиндровый четырехтактный двигатель, его принцип работы и ремонт.

Принцип работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Устройство одноцилиндрового ДВС: – головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

 

Данные двигатели получили широкое распространение даже в автомобилях. Несмотря на малое количество цилиндров, они имеют довольное малое отношение площади рабочей части цилиндра ко всему рабочему объему двигателя. Это преимущество говорит о том, что такой мотор имеет минимальные потери самое главной — тепловой энергии, а значит, обладает высоким коэффициентом полезного действия.

Устройство такого двигателя практически не представляет собой ничего сложного, в отличии от современных атмосферных и турбированных моторов. Он представлен всего одним цилиндром, во внутренней части которого перемещается такой же поршень, как и во многоцилиндровых автомобильных двигателях. В верхней части камеры сгорания располагаются два клапана, которые отвечают за подачу топливной смеси, а второй за выпуск отработавших газов.

Работа данного двигателя заключается в следующем. Всего такой мотор имеет четыре такта:

  • Впуск. Поршень внутри цилиндра располагается в самой верхней мертвой точке и движется вниз в строгом соответствии с поворотом коленчатого вала на 180 градусов. Пока поршень движется вниз, открывается, клапан, отвечающий за подачу топливной смеси, и в камеру сгорания подается топливо, смешанное с воздухом. После достижения поршнем самой нижней мертвой точки начинается следующий такт.
  • Сжатие. Во время этого такта задача поршня – вернуться в верхнюю мертвую точку. Коленчатый вал вращается дальше, еще на 180 градусов, при этом: впускной клапан полностью закрывается, а поршень движется наверх, сжимая уже готовую смесь.
  • Рабочий ход. Как только поршень достигнет самой верхней мертвой точки, в камере сгорания смесь будет сжата до критической отметки. В этот самый момент на электродах свечи зажигания при помощи ряда устройств возникает искра, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. С этого момент начинается такт расширения, или как его называют по-другому – рабочего хода. Поршень, под действием энергии, возникшей от воспламенения смеси, движется снова вниз, заставляя вращаться коленчатый вал. Клапана находятся в закрытом состоянии.
  • Такт выпуска. После достижения нижней мертвой точки, поршень снова движется вверх под действием силы инерции, передаваемой от коленчатого вала. В этот момент открывается выпускной клапан и под давлением через него во впускной коллектор выходят отработавшие газы. Такт завершается после закрытия выпускного клапана и после того, как поршень окажется в верхней точке. Далее цикл тактов повторяется.

Основным тактом любого двигателя является рабочий ход. Именно в этот момент происходит самое главное – преобразование энергии тепла в механическую энергию.

Частые неисправности 4-х тактных ДВС

Чтобы изучать особенности ремонта двигателей такого типа, необходимо кое-что знать о его основных проблемах. А он имеет всего одну проблему – это высокая температура. Так как потери тепла стали минимальными, трущиеся детали стали уязвимее к механическим нагрузкам, а значит, нуждаются в качественном охлаждении. Дело в том, что основная жидкость, которая на максимальном уровне контактирует с этими деталями – масло, не может обеспечить должного отвода тепла. Поэтому для такого мотора разрабатываются две системы охлаждения: воздушная и жидкостная со специальной системой термостатов.

 

Ремонт такого двигателя можно выполнить своими силами. Для этого нужен минимум знаний и стандартный набор инструментов. Если в процессе эксплуатации наблюдаются различные стуки, которые доносятся из головки блока цилиндров, то клапанный механизм нуждается в регулировке. Все регулировки производятся при снятом двигателе и демонтированной клапанной крышке. Кроме того, необходимо снять специальную крышку на генераторе, под которой расположена гайка. Вращая эту гайку, мы вращаем коленчатый вал, для установки поршня в верхнюю мертвую точку. Чтобы определить этот момент, необходимо довести до совмещения специальные метки на роторе. После этого, под кулачки распределительного вала устанавливают измерительные щупы и замеряют тепловые зазоры клапанов. Выполнять данную процедуру нужно, естественно, на холодном двигателе, иначе результат регулировки будет не правильным.

После этого, мотор необходимо собрать и проверить. Его устанавливают на агрегат и запускают. Если он работает ровно без шумов, то регулировка клапанов прошла успешно.

Вот и все. Вот так легко можно произвести ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя своими руками без помощи мастеров автосервиса. Это поможет вам хорошо сэкономить на их услугах и даст вам бесценный опыт.

Четырехтактный двигатель его устройство, принцип работы и недостатки

Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом рабочем цилиндре. Главная задача рабочего процесса заключается в превращение тепловой энергии от сгорания рабочего тела в механическую работу, в частности во вращательное движение коленчатого вала. 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 движения 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». Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно, поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемещается с остаточными отработавшими газами и называется «рабочей смесью». Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы сгорание топлива успело, полностью закончится к моменту достижения поршнем НМТ, то есть для наиболее эффективной работы двигателя. 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.

Смотрите анимацию, она 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.

Как диагностировать состояние двигателя по цвету выхлопных газов читайте в соответствующей статье.

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.

Конструкция агрегата

Распредвал четырехтактного мотора размещается в крышке цилиндра. Он приводится в действие ведущим колесом, вмонтированном в коленчатый вал. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном вале также расположены кулачки, которые приводят в действие клапанные коромысла.

Коромысла после срабатывания, начинают воздействовать на определенный клапан и открывают его. Важно, что между регулировочным винтом и клапаном должен быть тепловой зазор (узкий промежуток). При нагреве металл расширяется, поэтому, если зазор слишком маленький или его нет вообще, клапаны не могут закрыть полностью каналы выпуска и впуска.

У клапана впуска зазор должен быть меньше, чем у клапана выпуска, потому как газы выхлопа горячее, чем смесь. Соответственно клапан впуска нагревается меньше, чем клапаны выпуска.

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.

Тепловой и динамический расчет 4-х тактных ДВС изучайте и читайте в этой бесплатной программе

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

Устройство мотора

Прежде, чем разбираться с принципом работы, стоит сначала понять, как устроен силовой агрегат и что входит в его конструкцию. Так как поршневые считаются наиболее востребованными, рассматриваться будет именно такое устройство. К основным деталям следует отнести:

  1. Цилиндры, образующие отдельный блок
  2. Головку блока с ГРМ
  3. Кривошипно-шатунный механизм

Последний приводит в движение коленчатый вал, заставляя его вращаться. Механизм передает валу энергию, получаемую от двигающегося поршня, который в несколько тактов меняет свое положение. Движение поршня регулирует энергия тепла, возникающая в результате горения топлива.

Невозможно представить и организовать движение силового агрегата без установленных в нем механизмов. Так, например, ГРМ меняет положение клапанов, за счет чего удается обеспечить регулярную подачу топлива, впуская и выпуская определенные составы. Система поступления новых газов и выхода отработавших налажена.

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.

К недостаткам можно отнести и необходимость регулировки теплового зазора клапанов, большее количество деталей и, соответственно, каждую из них потребуется когда-то поменять на исправную. Четырехтактные ДВС имеют большие размеры, их детали более объёмны и сложны. Для осуществления ремонта таких двигателей, необходимо использовать тяжелое гаражное оборудование: стенды-кантователи, стенды для ремонта ДВС, кран-манипулятор и т.д.

Что такое мертвые точки и такты ДВС

Количество этапов, входящих в один рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания), принято считать исходя из числа ходов поршня в цилиндре. Такие этапы получили название такты двигателя. Непосредственно ход поршня определяется его перемещением из одной крайней точки в другую. Они получили наименование мертвые, поскольку если в такой точке произойдет остановка поршня, он не сможет начать движение без внешнего воздействия. Простыми словами мертвые точки – это позиции, при которых движение в текущем направлении поршня прекращается и он начинает обратный ход.


Мертвые точки и ход поршня ДВС

Существуют две мертвые точки:

  • Нижняя (НМТ) – положение, при котором расстояние между поршнем и осью вращения коленвала минимально.
  • Верхняя (ВМТ) – положение, при котором цилиндр находится на максимальном удалении от оси вращения коленвала двигателя.

В англоязычной документации ВМТ обозначается как TDC (Top Dead Centre), А НМТ – BDC (Bottom Dead Centre).

Существуют двигатели, рабочий цикл которых может состоять из двух, а также из четырех тактов. Исходя из этого их разделяют на двухтактные и четырехтактные моторы.

Преимущества четырёхтактных двигателей:

  1. Экономичность расхода топлива за счет меньшего количества рабочих ходов в единицу времени;
  2. Надежность обусловлена тепловым режимом, который у 4-х тактных ДВС более мягкий;
  3. Двигатель работает значительно тише чем свой двухтактный собрат.

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению смазочного материала в топливо, — коленвал четырехтактного двигателя смазывается принудительно давлением. На зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной системе образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу и влияет на экологию. С экологией у отдельная проблема.

Виды моторов

Существует три вида двигателей, встречаемых в транспортных средствах:

  • поршневой
  • роторно-поршневой
  • газотурбинный

Большой популярностью пользуется первый вариант моторов. На некоторые модели автомобилей устанавливают так поршневые двигатели с четырьмя тактами. Вызвана такая популярность тем, что подобные агрегаты стоят дешевле, имеют небольшой вес и подходят для использования практически во всех машинах вне зависимости от производства.

Если говорить простыми словами, то двигатель автомобиля — это особый механизм, способный изменить энергию тепла, превратив ее в механическую энергию, благодаря чему удается обеспечить работу множества элементов конструкции автомобиля, а также его систем.

Изучить принцип действия мотора не составит труда. Например, поршневые ДВС делятся на двух- и четырехтактные агрегаты. Четырехтактными двигатели называют потому, что в одном рабочем цикле элемента поршень двигается четыре раза (такта). Подробнее о том, что представляют собой такты, написано далее.

История

Приблизительно в 1854—1857 годах итальянцами Феличче Матоци и Евгением Барсанти было создано устройство, которое по имеющимся сегодня сведениям было похоже на четырехтактный мотор. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году. Алфоном де Роше был запатентован двигатель такого типа.

Впервые пригодный к работе четырехтактный мотор создал немецкий инженер Николаус Отто. В его честь был назван четырехтактный цикл работы циклом Отто, а 4-тактный мотор, применяющий свечи зажигания, называют двигателем Отто.

Способы продувки цилиндров

Очевидно, что процесс продувки, механизм, квалифицирующийся, как сложный. Правильно выполненная продувка напрямую влияет на показатели мощности и коэффициента полезного действия. Для улучшения характеристик, конструкторы постоянно стараются усовершенствовать и довести процесс до идеала.

Как можно продуть цилиндр:

«Контурная» продувка.Вид продувки прост и поэтому распространён. Недостаток то, что применение связано с перерасходом топлива. Разновидности контурной продувки: возвратно-петлевая, дефлекторная, высотная.

«П-образная» продувка.Принцип «П-образной» заключается в применении только на моторах с двумя цилиндрами. При проведении, один цилиндр участвует в процессе впуска газов, второй выпускает отработку. Эффект продувки ощущается в топливной экономичности, процесс сопровождается неравномерным нагревом пары, отвечающей за выпуск.

«Клапанно-щелевая» продувка.Отличается тем, что требует наличия газораспределительного механизма для управления клапанами. Клапан используется, как для предоставления горючего, так и для вывода отработанных паров. Продувка предусматривает отвод отработки посредством клапана в головке цилиндров и поступление горючего через отверстия. Преимущество, что продувка повышает топливную экономичность и минимизирует показатель токсичности выпускаемых паров. Недостаток, сложность конструкции и нарушения режимов, связанных с повышением температуры работы агрегата.

«Прямоточная» продувка.Используется в силовых установках с количеством поршней равным двум. При этом расположение цилиндра находится в горизонтальном положении. Поршни двигаются, друг навстречу другу. В движении каждый поршень освобождает и перекрывает клапан: один поршень впускает порцию горючего, второй удаляет порцию отработки из цилиндра. Камера сгорания образуется в момент сближения поршней друг с другом. Эффект этого варианта продувки максимален: удаляет сгоревшие газы и экономит горючее. Минус, требуется сложный механизм кривошипов и шатунов, показатели температуры двигателя требуют применения охладителей и устойчивых материалов для изготовления деталей.

Двухтактный двигатель 5 ТДФ с прямоточной продувкой

Четырехтактники на мотоциклах

Да, эти моторы очень популярны среди производителей хороших, серьезных мотоциклов. Основное отличие – это дизайн. Если в автомобилях двигатель спрятан под капотом и дизайн его особо не разрабатывали, то в мире мотоциклов внешний вид силового агрегата имеет серьезное значение.

Вот уже более 15 лет в моде двухцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла, представленный сегодня множеством моделей с самым разным объемом. Отличить такие двигатели можно по характерному звуку.

Однако среди мотоциклистов особой популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые агрегаты. Эти моторы лишь немного опережают автомобильные ДВС. К примеру, схема на четырех клапанах лишь недавно получила признание в строительстве автомобилей. А на мотоциклах она использовалась еще с 70-х.

Для мотоцикла четырехтактник является более актуальным. Так, эти ДВС более экономичны, эффективны, экологичны, чем двухтактные агрегаты. Это – преимущества данных двигателей на мотоциклах. Также двигатели для мотоциклов сделаны таким образом, чтобы работать на высоких оборотах. Максимальная мощность выдается на оборотах до 14-16 тысяч на современных моделях.

4-цилиндровый,6-цилиндровый,8-цилиндровый двигатели — какой лучше

Многие автовладельцы даже не задумываются о порядке работы цилиндров двигателя своего автомобиля, просто зная их количество. Такая информация не является необходимой для управления транспортным средством, и большинство водителей не видят смысла в изучении технических деталей.

Понимание процесса полезно для настройки зажигания, замены ремня ГРМ и других видов работ во время самонастройки или ремонта, когда вы не можете получить помощь на СТО.

Сколько цилиндров бывает в двигателе

На протяжении всей истории машиностроения инженеры и конструкторы преследовали одну цель: максимально эффективно использовать двигатель. Для этого были разработаны все более мощные двигатели с различным числом цилиндров: от 1 до 16, делались и делаются попытки разместить «мощность» в минимально возможном объеме моторного отсека.

Одноцилиндровые двигатели используются в садовых тракторах, маломощных мопедах и мотоциклах. Для более мощных автомобилей требуется 4-х тактный 2-цилиндровый двигатель. Современные трехцилиндровые двигатели внутреннего сгорания в основном устанавливаются на малолитражные автомобили и оснащены турбиной для увеличения мощности.

Важный

4-цилиндровые двигатели были самыми востребованными в автомобильной промышленности уже более века. Им оснащены практически все современные автомобили.

Пятицилиндровые двигатели не так популярны. Ранее их широко использовали гиганты мирового автопрома, такие как Volkswagen, Volvo, Audi

Также популярны шестицилиндровые и восьмицилиндровые двигатели. Несмотря на мировую практику уменьшения количества цилиндров за счет турбонагнетателя, такие двигатели внутреннего сгорания постепенно теряют свои позиции. В последние годы многие производители автомобилей отказались от восьмицилиндровых двигателей в пользу шестицилиндровых, особенно на рынке мощных легковых автомобилей.

В авиационной технике используются двигатели внутреннего сгорания с 7 или 9 цилиндрами. В автомобильной промышленности они не используются, за редким исключением, в тюнингованных моделях.
10 и 11 цилиндры в автомобилестроении также встречаются очень редко. Вы можете полюбоваться десяткой лучших спорткаров Audi R8.

12-цилиндровый двигатель получил более широкое распространение в автомобильной промышленности. Но из-за ужесточения экологических норм их производство неумолимо сокращается.

Также есть ДВС с 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32 и 64 цилиндрами. Они представляют собой комбинацию нескольких двигателей с меньшим количеством цилиндров и практически не используются в автомобильном производстве.

Клапана, их назначение, работа 4-тактного двигателя

Клапан двигателя является одновременно частью и последним звеном газораспределительного механизма. Это пружинный элемент, закрывающий вход или выход в состоянии покоя. При вращении распредвала расположенный на нем кулачок давит на клапан и опускает его, тем самым открывая соответствующее отверстие

На каждый цилиндр установлено не менее двух клапанов. В более дорогих моделях двигателей их четыре. В большинстве случаев количество клапанов четное, их назначение — открывать различные группы отверстий: одни для входа, вторые — для выхода.

Впускные клапаны открывают канал для новой порции топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндр, а в двигателях с прямым впрыском топлива — для объема воздуха. Этот процесс происходит в момент всасывания поршня (движение вниз от верхней мертвой точки после удаления продуктов сгорания).

Сливные клапаны работают по тому же принципу, но имеют другую функцию. Они предназначены для удаления выхлопных газов в выпускной коллектор.
Цикл 4-цилиндрового двигателя — это последовательность из четырех процессов, называемых «рабочим циклом». Рассмотрим это на примере бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который установлен в большинстве легковых автомобилей.

1. Вход.

Преобразование энергии начинается в камере сгорания, и первая стадия — реакция горения топливовоздушной смеси. В этом случае поршень движется вниз из верхней мертвой точки, возникает разрежение и впрыскивается топливо. В это время впускной клапан открыт, выпускной находится в закрытом положении. В двигателях с впрыском топливо подается инжектором.

2. Сжатие.

После заполнения камеры сгорания смесью паров бензина и воздуха при вращательных движениях коленчатого вала поршень перемещается в нижнее положение. Впускной клапан постепенно закрывается, а выпускной клапан все еще закрыт.

3. Рабочий ход.

Третий этап рабочего цикла — самый важный. Именно по нему энергия горящего топлива передается механической, которая приводит в движение коленчатый вал.

Даже во время процесса сжатия, когда поршень находится в наивысшей точке, топливная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Топливный заряд быстро заканчивается, и образующиеся газы находятся под максимальным давлением в небольшом пространстве камеры сгорания.

Когда поршень опускается, газы быстро расширяются, высвобождая энергию. На этом этапе ускорение передается на коленчатый вал. Во всех других фазах цикла двигатель получает энергию только от вала двигателя, не вырабатывая ее.

4. Релиз.

Это последний тик рабочего цикла. По нему из цилиндра выделяются отработавшие полезную работу газы, освобождая место для входа очередной порции топливовоздушной смеси.

На этом этапе газы находятся под значительно более высоким давлением, чем атмосферное. Коленчатый вал перемещает поршень через шатун в верхнюю мертвую точку. Выпускной клапан открывается, и газы выбрасываются через выхлопную систему.

Рабочий цикл дизельных двигателей немного отличается от бензиновых. На входе всасывается только воздух, а топливо впрыскивается в камеру сгорания топливным насосом после того, как масса воздуха была сжата. Дизельное топливо воспламеняется при контакте со сжатым воздухом.

4-цилиндровый двигатель, самый распространенный

Как уже упоминалось выше, в автомобильной промышленности наиболее распространены 4-цилиндровые двигатели. По количеству пар клапанов на цилиндр они делятся на две группы.

8-клапанные двигатели устанавливаются в основном на модели недорогой группы. У них есть одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие для каждого цилиндра, всего 8 клапанов.

Особенностью таких двигателей внутреннего сгорания является использование распределительного вала, управляющего системами впрыска и выпуска. Для его направления используется цепной или ременной механизм. Такая система проста в ремонте и обслуживании, а за счет простоты конструкции значительно снижается стоимость автомобиля.

В более дорогих моделях автомобилей имеется по две пары впускных и выпускных клапанов на каждый цилиндр двигателя, всего 16 клапанов. В таких системах задействованы два распредвала, для работы которых требуется сложный газораспределительный механизм.

Использование двух впускных клапанов обеспечивает больше топлива за такт, что увеличивает мощность и эффективность двигателя. Кроме того, благодаря наличию двух выпускных клапанов снижается расход топлива.

Порядок работы цилиндров и почему именно такой

Есть два типа 4-цилиндровых двигателей:

  • наоборот.
  • онлайн;

У них одинаковая компоновка коленвала, но другой порядок работы цилиндров. Это связано с различиями в конструкции газораспределительного механизма, системы зажигания, а также зависит от углов между кривошипами коленчатого вала.

В 4-цилиндровом рядном двигателе порядок работы реализован по схеме 1-3-4-2. Он используется в подавляющем большинстве автомобилей, как дизельных, так и бензиновых, от «Жигулей» до «Мерседес». Здесь последовательно работают цилиндры, расположенные на противоположных пальцах коленчатого вала. Порядок работы цилиндров 4-цилиндрового оппозитного двигателя внутреннего сгорания организован в другой последовательности: 1-3-2-4 или 1-4-2-3.

В этом случае поршни достигают верхней мертвой точки с одной и другой стороны одновременно. «Оппозитники» можно увидеть практически на всех моделях Subaru, за исключением нескольких небольших автомобилей, продаваемых на внутреннем рынке.

Вывод

большинству автолюбителей вряд ли понадобятся знания порядка работы цилиндров и последовательности процессов рабочего цикла двигателя. Но в некоторых ситуациях без этих знаний не обойтись.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Порядок зажигания в 4х цилиндровых двигателях

Обычно автовладельцы не задумываются о порядке активности цилиндров двигателя своего автомобиля, ограничиваясь знанием числа таковых. И в большинстве случаев просто нет необходимости углубляться в такие технические детали. Но информация о работе цилиндров оказывается полезной, когда нужно, например, выставить зажигания или отрегулировать клапана, в других ситуациях самостоятельной наладки и ремонта, когда нужно починить автомобиль без возможности добраться до СТО, или просто при желании сделать все самому. Далее мы узнаем, каков порядок работы 4-цилиндрового двигателя, и выясним последовательность для некоторых других компоновок.

Атмосферная бензиновая «четверка» – это автомобильная классика. На протяжении многих лет схема отработана почти до совершенства. Сегодня это самый распространенный вариант в массовом сегменте.

Учитывая небольшие размеры такие двигатели устанавливают как вдоль, так и поперек. Обычно их объем составляет от 1 литра до 3,5. Основные преимущества – малый вес и габариты, экономичность, долговечность, простота и дешевизна в обслуживании.

Минусов немного. Главный – относительно небольшие, по сравнению с 6-цилиндровым мотором, мощность и крутящий момент, и, как следствие, недостаточная динамика. Особенно это ощущается на крупных автомобилях от D-класса и выше и, конечно, на кроссоверах.

3 / 16

Теория работы ДВС

Общий принцип функционирования двигателей на бензине или дизтопливе известен, пожалуй, всем – топливо, сгорая в цилиндрах, создает давление газов, которые толкают поршни, и далее усилие преобразуется в крутящий момент, идущий на колеса.

Для того, чтобы двигатель работал равномерно, сгорание топлива происходит не во всех цилиндрах одновременно, а в определенном порядке. За его соблюдение отвечают:

  • конструкция газораспределительного механизма;
  • углы между кривошипами коленвала автомобиля;
  • расположение цилиндров – V-подобное или рядное;
  • устройство системы зажигания для бензиновых авто, и ТНВД – у дизельных.

Volkswagen 1.2 TDI PD и 1.4 TDI PD

Оба маленьких дизельных агрегата с насос-форсунками появились в 1999 году. Самый младший исчез из списка предложений уже через несколько лет, в то время как 1.4 производился вплоть до 2010 года. 1,4-литровый агрегат можно встретить в моделях VW Group: Audi A2, VW Lupo, Polo, Seat Ibiza/Cordoba и Skoda Fabia.

Вызывает сомнения и долговечность. Проблемы появляются после 150-180 тыс. км. Чаще всего выходят из строя турбокомпрессор и топливный насос высокого давления, а временами сбоит электроника. Но самый серьезный недостаток – критическое увеличение осевого зазора коленчатого вала. Демонтаж и шлифовка мало оправданы из-за нарушения балансировки.

Нумерация цилиндров в разных типах ДВС

Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:

  • Тип привода;
  • Тип ДВС, компоновка блока;
  • Поперечное либо продольное расположение агрегата под капотом;
  • Сторона вращения.

На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.

Примеры

В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.

В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.

Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.

Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.

  • На рядных четверках нумерация начинается от маховика.
  • Если это V-образная шестерка, тогда ближний к радиатору ряд – это первые три цилиндра, а ряд ближе к салону – последние три.

Рядный 4-цилиндровый

Существует две популярные компоновки таких ДВС:

Первое означает расположение цилиндров последовательно, в один ряд, а поршни мотора вращают общий коленвал. Двигатели нередко описывают сокращением I4 или L4, можно также встретить название Inline 4 и вариации. Инженеры располагают цилиндры и вертикально, и под некоторым углом – в зависимости от конструкции двигателя.

Пример блока цилиндров:

Эта цилиндровая компоновка получила широкое распространение в массовых моделях автомобилей, а также в тех транспортных средствах, где важна простота обслуживания и ремонта – внедорожниках, машинах, предназначенных для работы в такси, и т.д.

Кривошипы 1 и 4 цилиндров в конструкции коленвала рядного четырехцилиндрового двигателя расположены под углом 180 град., и под углом 90 – к кривошипам цилиндров 2 и 3. Чтобы создать оптимальное соотношение движущих сил, действующих на кривошипы, двигатели действуют в последовательностях:

  • система 1–2–4–3 – менее популярная;
  • основной вариант 1–3–4–2.

Из отечественных автомашин порядок работы четырехцилиндрового двигателя второго вида использован, к примеру, в продукции концерна ВАЗ, а первый актуален для некоторых двигателей ЗМЗ.

4-цилиндровая оппозитная компоновка

В таком моторе «горшки» размещены в два ряда под 180 градусов. Это позволяет сделать силовой агрегат сбалансированным и снизить центр тяжести, а коленвал получает меньшие нагрузки. Благодаря этому мотор подобной компоновки, при той же массе, выдает больше снимаемой мощности и оборотов.

Цилиндры в этих ДВС работают по отличной схеме: основная 1–3–2–4, и альтернативная 1–4–2–3.

Здесь поршни достигают т.н. «верхней мертвой точки», часто сокращаемой до ВМТ, одновременно с обеих сторон.

Интересно: встречаются машины с V-образными агрегатами на 4 цилиндра, но подобные образцы на рынке относительно редки, основную массу составляют рядные и оппозитные.

Устройство двигателя Ваз 2109

Двигатель Ваз 2109 вид сверху:

1 — колодки с проводами карбюратора, 2 — шланг обратного слива топлива ,3 — шланги отопителя, 4 — шланг вакуумного усилителя, 5 — шланг подачи топлива, 6 — наконечник троса привода сцепления, 7 — провод катушки зажигания, 8 — шланги радиатора, 9 — тяга дроссельной заслонки, 10 — тяга воздушной заслонки, 11 — провод датчика контрольной лампы аварийного давления масла

Двигатель Ваз 2109 вид снизу:

1 — генератор, 2 — правая передняя опора, 3 — двигатель, 4 — коробка передач, 5 — стартер, 6 — выключатель света фонарей заднего хода, 7 — растяжка, 8 — левая передняя опора, 9 — левый привод передних колес, 10 — пробка маслосливного отверстия коробки передач, 11 — задняя опора, 12 — тяга привода переключения передач, 13 — масляный картер, 14 — правый привод передних колес, 15 — пробка маслосливного отверстия двигателя

Как действуют ДВС V6

Для эффективности порядка работы сегодняшних шестицилиндровых двигателей таковой строится также по особой системе. Типичный порядок работы 6 цилиндрового двигателя рядного исполнения – метод 1–5–3–6–2–4. В рассматриваемом форм-факторе силовой агрегат получается достаточно длинным и требует большого подкапотного пространства.

Чтобы снизить габариты, иногда применяют «вэ-подобную» систему. Схема порядка работы «горшков» 6 цилиндровых современных двигателей, V образного форм-фактора – очередность активации 1-4-2-5-3-6.

Интересно: рассматриваемая шестицилиндровая конструкция считается одной из наименее сбалансированных.

Агрегат от Audi, для которого актуален указанный порядок работы V-образного шестицилиндрового автомобильного двигателя:

А как сейчас?

Вопреки расхожему мнению, двигатели с 8 цилиндрами ставят не только на люксовые иномарки, но и на обычные тракторы, грузовики и строительную технику. Как и с двигателями послабее, наиболее сбалансированным видом является рядный тип мотора. Иными словами, когда все цилиндры расположены в ряд. Именно ими долгое время комплектовали самые дорогие автомобили. Особенно ценима такая конструкция была в Америке. Впрочем, рекордсменами здесь являются немцы, высоко ценящие баланс и надежность рядного движка.

Но даже им, со временем, пришлось перейти на V-образные двигатели. Причина проста и банальна – восьмицилиндровый «питон» попросту не вмещался в стандартном моторном отсеке современных авто.

Четыре цилиндра — почему такие двигатели распространены

Наверное, каждый автолюбитель, который более-менее разбирается в моделях машин, замечал, что большинство машин имеют четырехцилиндровые моторы. Давайте разберемся, почем это именно так.

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:

1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 у Ferrari 456M GT V12 2001 года
1-7-4-10-2-8-6-12-3-9-5-11 у Lamborghini Diablo VT 1997 года
1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9 у Audi VW Bentley с двигателем W12.

Чтобы гарантировать законность услуги обмена авто с пробегом и ее объективную стоимость, процесс купли-продажи стоит проводить в проверенном автоцентре. Здесь клиенту предложат:

Таким образом при минимальном наличии документов возможно купить автомобиль улучшенной комплектации в течение от одного до трех дней. Услуга обмена авто с пробегом дает возможность регулярно менять автопарк владельца, приобретая его лучшие модели.

Четыре цилиндра за счет специальной балансировки можно сделать сбалансированными без дополнительных усилий. Если вы помните, обычно порядок работы цилиндров.

Это позволяет уменьшить вибрации, максимально эффективно использовать энергию. Стандартом считается, что два поршня будут внизу, а еще два вверху, обеспечивая равномерное, без рывков движение. Достигается это нахождением каждой пары цилиндров в противофазе.

ступеней двигателя внутреннего сгорания

Чтобы двигать самолет по воздуху, тяга создается каким-либо двигательная система. Начиная с братьев Райт. первый полет, многие самолеты использовали двигатель внутреннего сгорания превратить пропеллеры для создания тяги. Сегодня большинство самолетов авиации общего назначения или частных самолетов оснащен двигателями внутреннего сгорания (IC) , очень похожими на двигатель в вашем семейном автомобиле. При обсуждении двигателей мы должны учитывать как механическое действие машина и термодинамический процессы, которые позволяют машине производить полезные Работа.На этой странице мы рассматриваем термодинамику четырехтактный Двигатель IC .

На рисунке показан внутренний вид Двигатель 1903 года братьев Райт в шесть раз, или стадий , во время термодинамический цикл. Двигатель Райта был выбран из-за его простоты, но те же шесть ступеней встречаются во всех четырехтактных двигателях IC . Этапы идут сверху слева к нижнему левому, затем от справа внизу вверх справа в непрерывном цикле.Мы обозначаем стадии по тем же причинам, что и станции из газотурбинный двигатель; чтобы лучше организовать нашу анализ производительности двигателя. Разработан термодинамический цикл для четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. доктором Н. А. Отто в 1876 г. Цикл протекает следующим образом:

  • Цикл начинается, когда впускной клапан открывается и смесь топлива и воздух поступает в цилиндр из впускной коллектор. Поршень оттягивается к коленчатому валу, слева на рисунке, при постоянном давлении, потому что клапан открыт.Движение поршень называется ход . Стадия 1 это начало такт впуска.
  • В конце такта впуска впускной клапан закрывается, а поршень переместился обратно в камеру сгорания. Поскольку клапаны закрыты, давление и температура увеличиваются за счет адиабатическое сжатие. Этап 2 это начало такт сжатия.
  • В конце такта сжатия давление в камере сгорания максимальное.Свеча зажигания в современном двигателе, или контактный переключатель двигателя Райта, затем генерирует электрическую искру, которая воспламеняет топливно-воздушной смеси. Этап 3 это начало процесс горения.
  • Сгорание в двигателе внутреннего сгорания происходит очень быстро и происходит при постоянном объем в камере сгорания. Высокое давление толкает поршень назад по направлению к коленчатому валу. Стадия 4 это начало рабочий ход.
  • В конце рабочего хода нагревать отбрасывается в окружающую среду, как того требует второй закон термодинамики. Стадия 5 это начало теплоотдача.
  • После отвода тепла выпускной клапан открывается, и остаточный газ вытесняется в окружающую среду для подготовки к следующему такт впуска. Этап 6 это начало такт выхлопа.

В конце такта выпуска условия возвращаются к Этап 1 условия, и цикл повторяется. Вариация давление и цилиндр объем может отображаться на диаграмма p-V для Цикл Отто.Площадь участка равна полезной Работа вырабатывается одним цилиндром двигателя.



Деятельность:

Экскурсии с гидом

Навигация ..


Домашняя страница руководства для начинающих

Учебный блок – Домашний школьник своими руками

Двигатели уже давно используются для производства полезной энергии для выполнения работы, такой как перекачка воды и управление транспортным средством. Однако общей темой является использование сжигания веществ для получения тепла или расширяющихся газов.

Двигатели внешнего и внутреннего сгорания

Двигатель внешнего сгорания использует сжигание топлива для косвенного нагрева вещества, выполняющего работу. Паровой двигатель — это основной двигатель внешнего сгорания — огонь кипятит воду в резервуаре, а образующийся пар затем направляется в цилиндр, где он и выполняет работу. Двигатель внутреннего сгорания , напротив, полагается на сжигание топлива в камере сгорания, где работают расширяющиеся газы.

История двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания существует уже давно; современной версии двигателя уже более века. Версии двигателя внутреннего сгорания предлагались еще в 1600-х годах. Эти модели использовали порох в качестве топлива и были предназначены для перекачки воды, но так и не были построены. Как воспламенить порох, а затем обеспечить управляемую работу двигателя, оказалось непреодолимой трудностью.

Джордж Брайтон

Спустя столетие Джордж Брайтон родился 3 октября 1830 года. Брайтон изобрел первый успешный (и безопасный) масляный двигатель. Двигатель Брайтона сжимал воздух и затем направлял его в камеру сгорания, имевшую вдвое больший объем, чем камера сжатия. На пути к камере сгорания воздух проходил через пропитанный топливом «абсорбирующий материал» и собирал на своем пути пары топлива. Топливом мог быть как бензин, так и керосин — предпочтение отдавалось керосину, так как бензин оказался слишком нестабильным для двигателя Брайтона.Топливно-воздушная смесь воспламенялась запальным пламенем, которое продолжало гореть в камере сгорания, а затем газ, образующийся при сгорании, толкал поршень вниз, где импульс двигателя снова толкал его вверх для следующего такта сгорания. Поскольку эти двигатели весили огромное количество, они в основном использовались для стационарных целей, хотя иногда они попадали в один или два автомобиля.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

В современном четырехтактном двигателе используются два клапана и поршень.Сначала открывается клапан, пропуская топливно-воздушную смесь в двигатель. Клапан закрывается, и смесь сжимается цилиндром. Искра, создаваемая свечой зажигания в верхней части двигателя, воспламеняет смесь после ее полного сжатия. Смесь резко расширяется, заставляя цилиндр опускаться, а другой клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти.

Этот двигатель, изобретенный в 1800-х годах, используется по сей день, являясь одним из лучших двигателей всех времен. Хотя это не двигатель Брайтона, не может быть никаких сомнений в том, что патент Брайтона на первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе, заложил основу для безопасного и практичного использования нефтепродуктов в качестве топлива.

Дальнейшее расследование

Джордж Брайтон
Биография Американского общества инженеров-механиков.

История двигателя внутреннего сгорания
Этот 4-страничный документ включает большую хронологию.

Как работает двигатель — Анимация
Отличное объяснение того, как работает двигатель внутреннего сгорания.
(Возможно, вы захотите установить блокировщик рекламы перед просмотром.)

Краткая история двигателя внутреннего сгорания
От 1600-х годов до современных 4-тактных двигателей.

Цикл Брайтона
Как работа Брайтона используется до сих пор.

История двигателей
Как работает современный двигатель внутреннего сгорания.

Деятельность

Двухтактный двигатель
Интерактивная анимация и пояснения.

Четырехтактный двигатель
Интерактивная анимация и пояснения.

Как заменить масло
Пошаговые инструкции по тому, что, вероятно, должен знать каждый!

Книги

A Power Primer
Отличное введение для младших школьников от General Motors.Бесплатно.

Руководство по двигателю внутреннего сгорания
Произведение, являющееся общественным достоянием, в котором понятным языком объясняются четыре части двигателя.

Газовые и нефтяные двигатели {Бесплатная электронная книга}
Общественное достояние, основанное на практическом подходе. Много полезных иллюстраций для любителей истории.

Практическое руководство по газовым, нефтяным и паровым двигателям Джона Ратбана
Все, что вам нужно знать, в этом общественном достоянии.

Модульные исследования и планы уроков

Двигатель внутреннего сгорания и его значение для сельского хозяйства
План урока из средней школы Урбана в Иллинойсе с отличной справочной информацией.

Двигатели внутреннего сгорания
Курс, который является частью программы MIT OpenCourseware.

Страницы для печати и блокнотов

Двухтактный двигатель
Схема для ноутбука.

4-тактный двигатель
Схема для ноутбука.

Страницы для блокнота о двигателе внутреннего сгорания
Простые страницы для копирования, повествования или подведения итогов.

Готовы к большему?

Вам также могут понравиться следующие связанные единицы:

Nissan работает над двигателем с 50-процентной тепловой эффективностью

По большому счету, газовые двигатели внутреннего сгорания не так уж и эффективны, поскольку большая часть того, что они производят, — это отработанное тепло.Считается, что Toyota предлагает самый термически эффективный автомобильный двигатель внутреннего сгорания, производимый сегодня, 2,0-литровый безнаддувный четырехцилиндровый двигатель, который достигает 41-процентного теплового КПД. Другими словами, 41 процент работы этого двигателя преобразуется в питание автомобиля, а 59 процентов — просто бесполезное тепло.

Компания Nissan заявляет, что добилась прорыва в области теплового КПД внутреннего сгорания, разработав двигатель, который достигает 50-процентного теплового КПД. Но есть большая разница между этим новым двигателем Nissan и четырехцилиндровым двигателем Toyota — первый рассчитан на работу только в очень узком диапазоне.Nissan разрабатывает этот двигатель в качестве генератора для серийного гибридного автомобиля, в котором только электродвигатель приводит в движение колеса. Двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию для зарядки аккумулятора, и этот аккумулятор питает двигатель. Механической связи между двигателем и колесами нет.

Этот двигатель будет использоваться в будущем поколении системы Nissan e-POWER, которая в настоящее время используется в Note для японского рынка. Nissan смог достичь 50-процентного теплового КПД в ходе испытаний, по существу настроив двигатель для работы в очень определенном диапазоне скоростей и нагрузок.Поскольку двигатель не приводит в движение колеса, ему не приходится работать с такими широкими параметрами.

«В обычном двигателе существуют ограничения на контроль уровня разбавления топливовоздушной смеси в ответ на изменение нагрузки при вождении с несколькими компромиссами между различными условиями эксплуатации, такими как поток газа в цилиндре, метод зажигания и компрессия. соотношение, которое может пожертвовать эффективностью в пользу выходной мощности», — говорится в пресс-релизе Nissan. «Тем не менее, специальный двигатель, работающий в оптимальном диапазоне скорости и нагрузки для выработки электроэнергии, позволяет значительно повысить тепловую эффективность.

Ниссан

Двигатель настроен на работу с очень разбавленной топливно-воздушной смесью и работает с высокой степенью сжатия. Nissan не стал раскрывать подробности о самом двигателе, отказавшись указать размер, количество цилиндров и степень сжатия. Фотографии, опубликованные Nissan, показывают макет одноцилиндрового двигателя на испытательном стенде, поэтому кажется, что компания еще не определилась с точной формой, которую примет этот двигатель.

Nissan стремится к 100-процентному углеродному нейтралитету к 2050 году, и для достижения этой цели компания вкладывает большие средства в электромобили и автомобили, использующие систему e-POWER.Эта система кажется отличной альтернативой электромобилю, особенно в местах, где отсутствует инфраструктура для зарядки.

На данный момент единственным известным нам газовым двигателем внутреннего сгорания, имеющим тепловой КПД более 50 процентов, является 1,6-литровый V-6 Mercedes-AMG Formula 1. Но в этом двигателе используются технологии, слишком дорогие и сложные для массовых дорожных автомобилей. Пока неясно, когда мы увидим этот новый двигатель от Nissan, но подобные разработки показывают, что во внутреннем сгорании еще может быть жизнь.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Что такое распределительный вал и как он работает?

Распределительные валы — еще один из многих важных компонентов, необходимых для работы двигателя внутреннего сгорания, но что такое распределительный вал и почему его роль так важна?

Старая техника

Предположим, вы знакомы с основной функцией двигателя внутреннего сгорания — топливо и воздух воспламеняются внутри цилиндра, производя взрывную энергию, которая преобразуется в движение с помощью поршней, коленчатого вала и трансмиссии.

Звучит достаточно просто, но, как мы знаем, внутреннее сгорание претерпело больше усовершенствований и усовершенствований, чем любой другой механизм на планете, так что теперь это чрезвычайно сложная система деталей.

Распределительный вал, однако, является одной из старых деталей и исправно работает с первых дней изобретения и развития двигателей. Это связано с тем, что сам кулачок является невероятно древней идеей, восходящей к Турции 13 -го -го века, где он использовался в различных механизмах легендарным Исмаилом аль-Джазари и описан в его «Книге знаний гениальной механики». Устройства».

Перенесемся в 21-й век -го -го, и его принципы работы сейчас такие же, как и тогда.

Синхронность и форма

Распределительный вал представляет собой относительно простой компонент — простой отрезок стержня или вала с расположенными вдоль него фигурными кулачками, которые были названы « кулачковыми выступами ». Когда вал вращается, форма кулачка позволяет ему воздействовать на клапан или переключаться в степени, соответствующей жесткости его формы, при этом скорость вращения контролирует скорость действия.

В современном двигателе внутреннего сгорания они обычно, но не обязательно, расположены непосредственно над рядами цилиндров, где они управляют клапанами. Их калибровка точно контролирует количество воздушно-топливной смеси, поступающей в камеру, и то, насколько эффективно отработавшие выхлопные газы от предыдущего зажигания могут покинуть камеру, освобождая место для следующего заряда.

Это делает их не только критически важными для работы двигателя, но, поскольку открытие и закрытие клапанов должно быть тщательно и идеально синхронизировано с движениями поршней, они также оказывают сильное влияние на производительность.

Для обеспечения этого момента распределительные валы соединены через зубчатый ремень или цепь с поворотом коленчатого вала, который непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Более того, форма самих кулачков также тщательно продумана для контроля скорости открытия и закрытия клапанов. Это более известно как система изменения фаз газораспределения .



Основное действие кулачка.

Преимущества в цифрах

В двигателе может быть различное количество распределительных валов, в зависимости от его расположения цилиндров и работы клапана.Поскольку вам нужен как минимум один распределительный вал на ряд цилиндров, для рядных двигателей требуется всего один распределительный вал, тогда как для V-образного расположения потребуется как минимум два. В некоторых двигателях используются двойные верхние распределительные валы (DOHC), поэтому их может быть до четырех на два ряда цилиндров.

Использование дополнительного вала на ряд обеспечивает многочисленные преимущества по сравнению с конструкцией с одним верхним распределительным валом (SOHC) , несмотря на дополнительный вес и стоимость. Идеальное расположение компонентов для повышения эффективности, увеличения максимальной мощности и упрощения работы клапана при использовании более двух клапанов на цилиндр

Четыре клапана на цилиндр являются распространенной конфигурацией из-за ее эффективности, поскольку при этом используется максимальное пространство головки цилиндров.Хотя SOHC также может управлять четырьмя клапанами на цилиндр, для этого требуется сложная система штоков и кулачков, поэтому вместо этого предпочтительнее использовать DOHC.


Вся система в работе.

Изменения на горизонте

В значительной степени DOHC позволяет использовать более сложную технологию клапанов, которая работает для изменения синхронизации, продолжительности и подъема клапанов. Этот контроль может повысить эффективность использования топлива, увеличить мощность и уменьшить выбросы, когда это необходимо, в зависимости от ситуации.

В последние годы это была крупная инновация в конструкции двигателя, и почти каждый производитель автомобилей имеет свою собственную версию, работающую над множеством различных элементов системы газораспределения двигателя.

Некоторые используют несколько профилей кулачков и переключаются между ними в зависимости от нагрузки двигателя; другие изменяют синхронизацию между коленчатым валом и распределительным валом, чтобы изменить производительность. Одна из первых систем использовала давление масла для изменения работы клапана.

Лучшая система еще не выбрана, но вы можете быть уверены, что все больше этих систем найдут свое применение в двигателях, поскольку бесконечный поиск эффективности и мощности продолжается — и скромный распределительный вал становится еще одной частью, чтобы увидеть его переосмысление дизайна и роли.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ ИЗ СЕРОГО И КОВКОГО ЧУГУНА. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ

(PDF) Пятитактный двигатель внутреннего сгорания

Международная автомобильная конференция (КОНМОТ2018)

IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering421 (2018) 042058 IOP Publishing

doi:10.1088/1757-899X/421/4/042058

11

В двигателе применен непосредственный впрыск.С другой стороны, объемная степень сжатия не изменялась (увеличивалась) в цилиндрах

и следует помнить, что весь объем камеры

над поршнем цилиндра НД, установленным в ВМТ в таком двигателе, должен быть рассматривается как

паразитный том. Использование поршней цилиндров низкого давления с наполнителями специальной формы в головках

безусловно улучшит коэффициент рекуперации энергии в дополнительных расширительных цилиндрах.Модификация бывших

камер сгорания в ГБЦ под эти цилиндры была бы намного сложнее.

Еще одним отличием от двигателей, разработанных с участием Г. Шмитца, является использование двух распределительных валов

, приводимых в движение зубчатым ремнем с передаточным числом 2:1. В двигателях Schmitz распределительный

распределительный вал, управляющий выпускными клапанами цилиндра низкого давления, имеет передаточное число 1:1 с коленчатым валом. В двигателе, разработанном

в CUT, это решение невозможно, поскольку один распределительный вал отвечает за управление впускными клапанами

обоих цилиндров высокого давления (4-тактный режим) и за управление всеми выпускными цилиндрами низкого давления (2-тактный режим).

клапаны.Для обеспечения правильной работы двигателя часть распределительного вала выпускных клапанов

дополнительных расширительных цилиндров имеет сдвоенные кулачки. Это означает, что все 4 выпускных клапана цилиндра низкого давления

открываются одновременно при каждом обороте коленчатого вала двигателя.

В ходе проведенных работ двигатель был испытан в безнаддувной версии, затем с турбонагнетателем

, управляемым перепускным клапаном, а совсем недавно с турбокомпрессором с регулируемым соплом

турбины (VNT).Последняя модификация за счет увеличения результирующего давления наддува привела к значительному улучшению характеристик двигателя при более низких оборотах двигателя, но, с другой стороны, не удалось добиться столь низкого удельного расхода топлива при торможении, как раньше. Результатом этого является увеличение сопротивления потока турбины

по сравнению с классическим турбокомпрессором с перепускным клапаном, что ухудшает рекуперацию энергии в цилиндрах дополнительного расширения.Как было представлено в таблице, применение турбонаддува

позволило значительно снизить значение минимального удельного расхода тормозного топлива

. Применение наддува уменьшило потери на трение в общем энергетическом балансе двигателя

и интенсифицирует процесс рекуперации энергии в цилиндрах дополнительного расширения. В

помимо НИР также проводились теоретические рассмотрения по термодинамическому циклу

двигателя с дополнительным расширением выхлопных газов [34][35].

В последние месяцы автор статьи занимался исследованием различных каталитических реакторов для описываемого пятитактного двигателя

. Его характерной особенностью является относительно низкая температура выхлопных газов

, выходящих из турбины [35], что может препятствовать эффективной работе реактора, особенно при малой нагрузке двигателя

.

7. Резюме и выводы

Первоначальный интерес к двигателю внутреннего сгорания, в котором применялось дополнительное расширение в отдельном

цилиндре низкого давления, был обусловлен ранее успешным применением аналогичного решения

в паровых двигателях в частности, для движения больших судов.Использование двухступенчатого расширения

в двигателе внутреннего сгорания мотивировано желанием повысить КПД двигателя по сравнению с

классическим решением с однократным расширением. К сожалению, различные характеристики рабочей среды

(по сравнению с паром) привели к тому, что использование расширения наддува в двигателе внутреннего сгорания

вызвало в двигателях конца девятнадцатого века больше проблем, чем пользы.Наиболее болезненным оказался Рудольф

Дизель, конструкция которого показывала значительно больший расход топлива, чем его классические двигатели

. Проблемы в основном были вызваны высокой температурой выхлопных газов, что

вносило очень большую тепловую нагрузку на клапаны между пламенными цилиндрами и дополнительным расширительным цилиндром.

Это вынуждало необходимость эффективного охлаждения этих деталей двигателя, что приводило к значительным потерям тепла

, что значительно снижало эффективность процесса рекуперации энергии выхлопа в цилиндре

дополнительного расширения.

Интерес к двигателю с дополнительным расширением отработавших газов вернулся в конце 20-го

века. Уже существовали материалы для клапанов, которые позволяли им работать при значительно более высоких температурах. Кроме того, на такой двигатель можно было применить систему турбонаддува, что значительно способствует повышению его эффективной эффективности.

При разработке двигателя было показано, что использование дополнительного расширения выхлопа

целесообразно только при высокой нагрузке [13].При малой нагрузке может оказаться, что указанная мощность в цилиндре

Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 1

Дуайт Э. Нойеншвандер, Университет Южного Назарета

См. также: Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 2

В течение последних двух десятилетий на различных курсах я проводил практические занятия под названием «лаборатория трупов двигателей». .1)! Этот опыт неизменно доставлял массу удовольствия. В дополнение к новым открытиям в физике, большинство студентов сообщают, что, выйдя из нее, они стали больше ценить свои автомобили и глубоко восхищаться проницательными умами, которые предвидели, как все эти системы, сделанные из неодушевленной материи, могут быть организованы, чтобы дать машине жизнь. своего собственного.

За редкими исключениями, большинство учащихся приступают к этому упражнению, не имея ни малейшего представления о том, что происходит внутри автомобильного двигателя. (Тем, у кого есть механический опыт, даются роли помощников учителя.) Большинство взаимодействий учащихся с автомобилем состоит в том, чтобы заправить бак бензином и направить машину на дорогу. Эта небрежность предполагает, что в нашем обществе мы воспринимаем наши машины как должное, довольствуясь тем, что не понимаем, как они работают, даже несмотря на то, что мы все больше зависим от них. Я уверен, что такое отсутствие любопытства совершенно чуждо студентам-физикам.

В этой статье мы исследуем внутреннюю работу бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов, легких самолетов и газонокосилок.Базовый дизайн датируется примерно 1890 годом; его долговечность указывает на его надежность. С тех пор четырехтактные бензиновые двигатели стали намного более эффективными и мощными, становясь все более сложными по мере того, как мы предъявляем к ним все более высокие, часто противоречивые требования. Но основная конструкция двигателя Ferrari V12 имеет много общего с двухцилиндровым двигателем Fiat 1899 года выпуска. Основные идеи, лежащие в основе двигателя, можно понять, изучив простейший из двигателей, одноцилиндровый двигатель газонокосилки с воздушным охлаждением и клапанами в блоке, который имеет зажигание от магнето, пусковой механизм и систему смазки разбрызгиванием.Вариации этого двигателя десятилетиями производились такими марками, как Briggs & Stratton, Jacobsen и Tecumseh. В силу своей простоты эти машины без излишеств предлагают всем двигателям уровень понимания, аналогичный по глубине тому, который предлагает атом водорода для всех атомов.[2]

На примере двигателя газонокосилки в этой первой части серии, состоящей из двух частей, мы описываем базовую структуру четырехтактного бензинового двигателя, а также его смазку и охлаждение. Мы также определяем термодинамический верхний предел эффективности четырехтактного бензинового двигателя.Попутно отмечаем отличия одноцилиндрового двигателя косилки от более сложных четырехтактных двигателей.

Часть 2, которая будет опубликована в следующем выпуске журнала, посвящена воздушной и топливной системам двигателя, а также системе зажигания с ее магнето, цепью RLC и свечей зажигания. За этими техническими примечаниями последуют наблюдения о наших отношениях с нашими автомобилями. Они включают в себя признание и уважение к этим чудесным машинам и одновременное осознание высокой цены, которую платит общество и окружающая среда, чтобы поддерживать их огромное количество.Мы закончим кратким обзором отношений между известными физиками и их моторизованными товарищами.

Устройство двигателя и четырехтактный цикл

Двигатель получает энергию путем передачи тепла от источника при одной или нескольких высоких температурах, преобразует часть подводимого тепла в работу и отдает оставшуюся энергию в виде тепла в окружающую среду при низкой температуре.[3] В бензиновом двигателе подвод тепла происходит за счет периодического взрывного горения порции испарившегося бензина.Энергия каждого взрыва толкает поршень в цилиндр (названия деталей и процессов при первом упоминании выделены курсивом). Вместо того, чтобы вылететь из цилиндра через гараж, линейное движение поршня преобразуется в угловой момент коленчатым валом. Чтобы увидеть коленчатый вал в действии, представьте, что вы едете на велосипеде; линейное движение ваших коленей вверх-вниз преобразуется во вращение педалями, которые смещены относительно оси вращения звездочки.

Основным корпусом двигателя является экзоскелет, называемый блоком, удивительно сложной отливки, которая поддерживает вращающиеся или скользящие детали на критических поверхностях, обработанных с точностью до тысячной доли дюйма (рис.2). Доминантой в блоке являются одно или несколько крупных отверстий, упомянутых выше цилиндров. Мотор косилки, который мы здесь разбираем, имеет один цилиндр. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном (рис. 3; в аналогии с велосипедом шатуном служит голень). Верхний конец штока крепится внутри поршня поршневым штифтом, от которого шток качается туда-сюда, как маятник. Нижний конец шатуна имеет съемный колпачок, который плотно прилегает к шатунной шейке, смещенной части коленчатого вала.Поскольку массы поршня, шатуна и шатунной шейки лежат вне оси вращения коленчатого вала, в коленчатый вал врезаны противовесы, чтобы сбалансировать весь узел относительно этой оси. Коленчатый вал удерживается на месте коренными подшипниками в блоке под цилиндром.

В последующем обсуждении мы предполагаем, что цилиндр ориентирован вертикально, а коленчатый вал расположен горизонтально под цилиндром. На многих косилках двигатель устанавливается с горизонтальным цилиндром и вертикальным коленчатым валом, чтобы лезвие вращалось горизонтально.Большинство автомобилей имеют четыре или более цилиндров с коленчатым валом, расположенным горизонтально. Цилиндры могут располагаться вертикально по прямой линии (например, Pontiac «прямая восьмерка» 1954 года выпуска), они могут быть наклонены в два ряда, образуя букву V (например, Corvette «V8»), или они могут располагаться горизонтально или « flat» для снижения центра тяжести (например, Porsche 911 «flat-6»).

Движение поршня от его нижней точки в цилиндре (нижняя мертвая точка, или НМТ) до его высшей точки (верхней мертвой точки, или ВМТ) или в обратном направлении от ВМТ к НМТ является одним тактом работы двигателя.Во время каждого такта коленчатый вал поворачивается на пол-оборота. Термин «ход» также относится к расстоянию между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра называется отверстием. Объем, определяемый ходом и диаметром цилиндра, объем, вытесняемый верхней поверхностью поршня за один ход, является рабочим объемом этого цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров двигателя является одним из показателей его производительности. Если у вас «Корвет 427», рабочий объем его восьми цилиндров равен 427 кубическим дюймам.Разработчики двигателей, использующие метрические единицы измерения, описывают рабочий объем в литрах или кубических сантиметрах.

Энергетическая плотность бензина составляет около 45 мегаджоулей на килограмм.[4] Чем больше бензина поступает в двигатель за цикл его работы, тем большую мощность он может выдать. Среди двигателей одинаковой конструкции выходная мощность зависит от рабочего объема. Автомобили с бензиновым двигателем первого поколения, построенные в 1890-х годах, производили примерно столько же энергии, сколько двигатель нашей косилки, а машины, на которых они работали, работали примерно так же, как одна из сегодняшних небольших газонокосилок.В первой в мире автогонке 1895 г. из Парижа в Бордо и обратно участвовали 15 автомобилей с бензиновым двигателем (специализированных гоночных автомобилей еще не существовало), один электромобиль и шесть пароходов. Гонку выиграл Эмиль Левассор на своем Panhard-Levassor с двигателем Daimler объемом 1200 куб. См (73 куб. Дюйма) мощностью 3,5 лошадиных силы (1 л.с. = 745,7 Вт). Левассор проехал 723 мили практически без остановок со средней скоростью 14,9 миль в час. Мотор газонокосилки, предназначенный для мотокосы, выдает около 3.75 л.с. при рабочем объеме около 12 куб. дюйм[6] Его столетняя конструкция все еще производится сегодня, потому что для его предполагаемого использования доминирующим достоинством является простота.

Для увеличения мощности были быстро увеличены рабочие объемы двигателей первого поколения. Первый Гран-при для специализированных гоночных автомобилей состоялся в Ле-Мане, Франция, в 1906 году. Двигатель победившего Renault имел рабочий объем 12,8 л (781 куб. Дюйм), развивал 105 л.с. и разгонял автомобиль до средней скорости 62,88. миль в час, что означает, что он ехал около 100 миль в час на прямых.Но революция в эффективности была не за горами, когда мощность на рабочий объем стала бы столь же важной, как и сам рабочий объем. Peugeot, выигравший Гран-при Франции 1912 года, имел рабочий объем всего 7,6 литра, конкурируя с огромными 14-литровыми Fiat и 15-литровыми Lorraine-Dietrichs. Некоторые из конструктивных изменений, которые привели к более высокому соотношению мощности к рабочему объему, будут описаны ниже, поскольку мы исследуем простую конструкцию двигателя косилки, которая перекликается с автомобильными двигателями первого поколения.

В верхней части цилиндра находится головка (рис.4), с прокладкой головки, расположенной между блоком и головкой, для обеспечения герметичности при затягивании болтов головки (примерно до 12 футо-фунтов). Пространство между поршнем в ВМТ и выемкой головки над цилиндром образует камеру сгорания. Подача искры на летучую смесь бензина и воздуха в камере сгорания толкает поршень вниз по цилиндру, чтобы раскрутить коленчатый вал благодаря шатуну. Как топливно-воздушная смесь попадает в цилиндр, как из него удаляются продукты сгорания и как подается искра в ответственный момент?

Двигатель нашей косилки имеет два клапана, которые обеспечивают проход в цилиндр, впускной клапан и выпускной клапан.Рассмотрим двигатель, работающий на скорости (частота вращения двигателя измеряется в об/мин, угловая скорость коленчатого вала — в оборотах в минуту). Начнем с момента, когда оба клапана закрыты и поршень мгновенно находится в ВМТ. Это состояние знаменует собой начало четырехтактного цикла работы двигателя: такты впуска, сжатия, рабочего хода и такта выпуска.

(1) Такт впуска: при вращении коленчатого вала поршень движется вниз и открывается впускной клапан. Разница давлений внутри цилиндра и наружного воздуха выталкивает воздушно-топливную смесь в цилиндр, когда поршень опускается.Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается.

(2) Такт сжатия: поршень движется обратно вверх при закрытых обоих клапанах, сжимая топливно-воздушную смесь. Пусть V2 — объем газа внутри цилиндра, когда поршень находится в НМТ, а V1 — объем, при котором поршень находится в ВМТ. Степень сжатия V2/V1 предлагает еще один показатель производительности двигателя. Двигатели, предназначенные для работы в течение длительного времени, такие как двигатели косилок, должны работать с низкой нагрузкой и обычно иметь степень сжатия около 4 или 5; двигатели для соревнований могут иметь степень сжатия 10 или выше.Так как такт сжатия происходит быстро, во время такта во внешний мир отводится незначительное количество тепла («адиабатический» процесс), а температура топливовоздушной смеси повышается.

(3) Рабочий ход: Когда поршень достигает ВМТ в конце такта сжатия, зажигается свеча зажигания, воспламеняющая топливовоздушную смесь. Пламя стремительно проносится через камеру сгорания, повышая температуру и совершая работу, толкая поршень вниз в рабочем такте.Хотя воспламенение топлива высвобождает огромную внутреннюю энергию в цилиндр, незначительная энергия уходит в виде теплопроводности во время быстрого рабочего такта, поэтому этот такт также является адиабатическим.

(4) Такт выпуска: когда поршень движется вверх от НМТ, выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра. Они вытекают через глушитель (с перегородками для гашения шума) в атмосферу. Двигатель обменивается теплом с окружающей средой во время тактов выпуска и впуска, выбрасывая горячие выхлопные газы и втягивая относительно холодные впускные газы.В конце такта выпуска поршень возвращается в ВМТ, оба клапана закрыты, и цилиндр готов к повторению четырехтактного цикла.

Что открывает и закрывает клапаны и дает искру в нужный момент? Параллельно коленчатому валу движется распределительный вал, который имеет выступы или кулачки (рис. 5). Через пару зацепленных зубчатых колес, по одному на конце каждого вала, вращающийся коленчатый вал вращает распределительный вал. В нашем двигателе косилки шестерня коленчатого вала имеет 20 зубьев, а шестерня распределительного вала имеет 40 зубьев, вращая распределительный вал со скоростью, равной половине угловой скорости коленчатого вала.Перпендикулярно распределительному валу и на кулачках расположены толкатели клапанов, а сами клапаны стоят над толкателями. Когда распределительный вал вращается, кулачок поднимает толкатель и клапан, открывая проход в камеру сгорания. Когда кулачок выкатывается из-под толкателя, пружины клапана снова закрывают клапан (рис. 6). На распределительном валу нашего одноцилиндрового двигателя с двумя клапанами кулачки ориентированы на 90 градусов друг от друга, потому что впускной и выпускной клапаны открываются на соседних ходах. Один ход равен половине оборота коленчатого вала и, следовательно, четверти оборота распределительного вала.На обеих зубчатых шестернях есть метки, которые необходимо совместить, чтобы клапаны открывались в нужное время в течение цикла (рис. 7).

В четырехтактном цикле одноцилиндровый двигатель обеспечивает один рабочий такт на каждые два оборота коленчатого вала.[8] С двумя цилиндрами рабочий ход происходит каждый оборот. Четыре цилиндра производят рабочий ход каждые пол-оборота. Восемь цилиндров обеспечивают один рабочий такт за четверть оборота и так далее. Увеличение числа цилиндров делает машину более сложной, но выигрыш в том, что мощность прикладывается более равномерно.Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь цилиндров; у некоторых их 10 (например, Dodge Viper), у некоторых 12 (например, у большинства Ferrari и Lamborghini, а также у Lincoln и Auburn 1930-х годов), а у некоторых 16 (например, у Cadillac 1932 года, Marmon 1933 года и современный Bugatti Veyron).

Прикрепленный к внешнему концу коленчатого вала на конце, противоположном приводному механизму, находим маховик (рис. 8). Наиболее важной задачей маховика в любом двигателе является создание большого момента инерции для максимально плавного вращения коленчатого вала с его шатунно-поршневым узлом между рабочими тактами.В двигателях косилок маховик также играет роль в системах охлаждения и зажигания, как будет описано ниже.

Объемный КПД, отношение объема паров воздуха и топлива, поступающих в двигатель во время такта впуска, к рабочему объему цилиндра, предлагает еще один дескриптор производительности двигателя. Говоря простым языком, это показатель того, насколько хорошо двигатель «дышит». Движущийся воздух обладает инерцией, и при турбулентности сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости воздуха. Размер и расположение клапанов, а также гладкость внутренних поверхностей, через которые проходят газы, существенно влияют на работу двигателя.Двигатель нашего газонокосилки представляет собой конструкцию с плоской или Г-образной головкой, названную так потому, что клапаны проходят через блок параллельно цилиндру, и, таким образом, камера сгорания должна располагаться не только над поршнем, но и над областью в головке к одной стороне цилиндра, где выскакивают клапаны (рис. 8). На протяжении 1940-х годов большинство автомобильных двигателей имели конструкцию с плоской головкой. Примерно в 1950 году производители начали производить конструкции с верхним расположением клапанов (OHV). Перемещение клапанов над поршнем увеличивает эффективность потока и объемную эффективность, поскольку топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания непосредственно над поршнем, а не сбоку.Теперь, когда клапаны нужно нажимать сверху вниз, а коленчатый вал и распределительные шестерни все еще соединены своими распределительными шестернями, длинные толкатели размещаются над толкателями клапанов и коромыслами, которые качаются вперед и назад на горизонтальном валу, как качели. , теперь сядьте на макушку. Кулачок поднимает толкатель, который поднимает одну сторону коромысла, а другая сторона коромысла давит на клапан, открывая его. Пружины под коромыслами закрывают клапан, когда кулачок выходит из-под толкателя и толкателя.

Если бы толкатели и коромысла можно было убрать, а распределительный вал расположить на верхней стороне головки, механическая энергия, потребляемая двигателем, приводящим в движение его внутренние части, была бы значительно снижена. Это достигается в двигателях с верхним распределительным валом (OHC). (Логотип «DOHC», который можно увидеть на значках некоторых автомобилей, обозначает двойные верхние распредвалы, один для группы впускных клапанов, а другой для выпускных клапанов.) Когда коленчатый и распределительный валы находятся слишком далеко друг от друга, чтобы быть соединенными синхронизирующими шестернями, коленчатый вал вращает распределительного вала ремнем ГРМ или цепью ГРМ.Ремни ГРМ изготовлены из синтетического каучука, армированного проволокой, и их необходимо менять через регулярные промежутки времени, обычно около 90 000 миль. При обрыве ремня ГРМ открытие клапанов больше не будет зависеть от положения поршня. Столкновение клапана с поршнем приводит к дорогому шуму!

Для дальнейшего увеличения объемного КПД некоторые двигатели имеют четыре клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных клапана. Добавление нагнетателя (или «нагнетателя») значительно увеличивает объемную эффективность.Нагнетатель представляет собой компрессор, приводимый в действие ремнем от шкива коленчатого вала, который нагнетает в двигатель за цикл больше воздуха, чем это было бы возможно только за счет атмосферного всасывания. К началу 1920-х годов нагнетатели использовались на гоночных автомобилях Гран-при. Турбокомпрессор использует поток выхлопных газов для привода небольшого компрессора с той же целью.

Смазка и охлаждение

Внутри нашего скромного двигателя косилки, работающего со скромными 800 об/мин, царит оживленная атмосфера. Поршень перемещается между ВМТ и НМТ 1600 раз в минуту; коленчатый и распределительный валы вращаются в своих подшипниках со скоростью 800 и 400 об / мин соответственно, вступая в зацепление друг с другом через жужжащие зацепленные шестерни; кулачки кулачка открывают клапаны, которые захлопываются пружинами; а пары бензина взрываются 200 раз в минуту.Некоторые спортивные мотоциклы разгоняются до 14 000 об/мин и более! Чтобы выдержать более нескольких секунд, это шоу должно иметь достаточную смазку, которая не дает металлическим поверхностям сплавляться вместе, когда они вращаются или скользят друг относительно друга. Избыточное тепло необходимо отводить для поддержания постоянной температуры.

В двигателе нашей косилки масло (1 литр 30 Вт) разбрызгивается на движущиеся части внутри картера с помощью маслоотражателя (рис. 7), шестерни, находящейся в зацеплении с шестерней распределительного вала и оснащенной небольшими лопастными колесами по периметру.Несмотря на то, что она примитивна, она обеспечивает достаточную смазку даже в гонках на картах, в которых двигатели испытывают гораздо большую нагрузку, чем при стрижке газонов. В более крупных двигателях масляный насос, приводимый в действие распределительным валом, подает масло непосредственно к подшипникам через каналы в блоке и головке. Масло не только обеспечивает смазку, предотвращающую слипание движущихся частей металла, но и помогает отводить тепло. Масло блокируется от протекания мимо поршня в камеру сгорания (где оно может засорить свечу и образовать сизый дым), а воздушно-топливная смесь не может продавливаться мимо поршня, чтобы разбавить масло в картере с помощью набора поршней. кольца, круги из пружинистого сплава (с небольшим зазором для установки и теплового расширения), которые ездят в канавках у верха поршня (рис.2).

Двигатель газонокосилки имеет воздушное охлаждение (рис. 2, 4). Головка и блок, выполненные из алюминия, эффективно проводящего тепло, имеют залитые ребра охлаждения, которые обеспечивают большую площадь поверхности для теплообмена с окружающим воздухом. Маховик на двигателе косилки выполняет функцию охлаждающего вентилятора. Окруженный кожухом из листового металла (рис. 1) с проволочной сеткой, позволяющей втягивать воздух внутрь, маховик имеет залитые в него лопасти, которые при вращении обеспечивают циркуляцию воздуха над ребрами охлаждения на блоке (рис.9). Пластмассовая лопасть, называемая регулятором (рис. 9), соединенная пружиной с дроссельной заслонкой, находится между периметром маховика и кожухом, где она поворачивается в ответ на изменения давления воздуха, возникающие при изменении частоты вращения двигателя из-за переменной нагрузки на двигатель. Простой регулятор помогает поддерживать постоянную скорость двигателя при заданной настройке дроссельной заслонки и предотвращает случайное увеличение оборотов двигателя оператором.

Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение; в блоке и головке залиты каналы, называемые водяными рубашками, по которым циркулирует охлаждающая жидкость.От двигателя охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где проходит по длинным трубкам, окруженным охлаждающими ребрами, прежде чем вернуться в двигатель. В дополнение к движению автомобиля вперед, вентилятор, приводимый в действие либо ремнем вентилятора, либо поликлиновым ремнем, либо электродвигателем, помогает проталкивать воздух через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит между двигателем и радиатором через верхний и нижний шланги радиатора и проталкивается водяным насосом, который обычно приводится в действие ремнем вентилятора или зубчатым ремнем. Охлаждающая жидкость обычно состоит на 50 % из дистиллированной воды и на 50 % из этиленгликоля; более низкая температура замерзания этой смеси по сравнению с чистой водой предотвращает растрескивание блоков в холодную погоду (поскольку вода при замерзании расширяется), а также смесь обеспечивает коррозионную стойкость.

Термодинамическая эффективность

В контексте двигателей «эффективность» означает отношение выполненной работы (что вы хотите) к подводимой тепловой энергии (сколько это стоит). Второй закон термодинамики говорит, что эффективность никогда не может достичь единицы, что поднимает вопрос о том, насколько большой она может быть, ограничиваясь только вторым законом. Паровые двигатели получают свою энергию от перегретого пара, впрыскиваемого при температуре TH в цилиндр. Они совершают работу и выбрасывают отработавший пар в окружающий воздух при температуре ТС.Цикл Карно был изобретен Сади Карно (1796-1832) в 1824 году для концептуализации идеализированной версии парового двигателя. При этом достигается максимальная эффективность, в принципе достижимая двухтемпературным двигателем. В каждом цикле двигатель Карно изотермически получает энергию в виде тепла от горячего резервуара при абсолютной температуре TH, совершает работу и изотермически отдает тепло в холодный резервуар при температуре TC. Два изотермических теплообмена связаны адиабатическими процессами. Обычное упражнение по общей физике требует показать, что эффективность двигателя Карно равна 1 – TC/TH.

 

Концептуальный цикл, называемый циклом Отто (ок. 1880 г.), выполняет те же теоретические функции для четырехтактного бензинового двигателя. Этот идеализированный цикл назван в честь Николауса Отто (1832-1891), который построил первые коммерчески успешные четырехтактные двигатели. Как и цикл Карно, цикл Отто термодинамически обратим (т. е. отклонения от равновесия пренебрежимо малы), а рабочим телом служит идеальный газ. Но шаги в цикле отличаются от шагов Карно.Давайте продумаем их и отобразим изменения их состояния на диаграмме давление-объем (рис. 10), начиная с рабочего хода, который мы разобьем на две части. Начнем с события, срабатывания свечи зажигания в точке а на PV-диаграмме, которое происходит при объеме V1 с поршнем в ВМТ. Это событие повышает температуру и давление с точки а до точки b на PV-диаграмме, в то время как объем остается равным V1. Остальная часть рабочего хода моделируется адиабатическим давлением поршня вниз до НМТ (от b до c) по мере увеличения объема газов от V1 до V2.Затем такт выпуска выбрасывает горячие выхлопные газы, когда поршень движется от НМТ к ВМТ, а такт впуска вводит более холодную топливно-воздушную смесь, когда поршень возвращается в НМТ. В пространстве PV чистый эффект тактов выпуска и впуска заключается в падении температуры и давления при постоянном объеме V2, переходя от цикла с к d. Такт сжатия адиабатически уменьшает объем от V2 до V1, повышая температуру и давление и возвращая представление цикла на диаграмме PV из d обратно в точку a.

Эффективность этого цикла, как вы могли показать на вводном курсе термодинамики, равна 1 – (V2/V1)1−γ. V2/V1 — степень сжатия, а γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Для воздуха γ ≈ 1,4. Двигатели косилок имеют степень сжатия около 5, что соответствует теоретическому верхнему пределу эффективности 0,47. Напротив, двигатель для соревнований со степенью сжатия 15 имеет верхний предел эффективности 0,66. Реальный двигатель менее эффективен, чем его идеальный верхний предел, поскольку в нем присутствуют не только диссипативные воздействия, такие как трение, но и теплообмены, выходящие за рамки требований второго закона, потери работы при перемещении его внутренних масс и т. д., не говоря уже о качении. и сопротивление воздуха, работающее против движения машины.Как правило, автомобиль работает хорошо, если четверть выходной мощности, измеренной на маховике, преобразуется в кинетическую энергию всего центра масс автомобиля.[9]

Теперь, когда мы вступаем в сезон покоса, проявите уважение к двигателю вашей косилки, побаловав его заменой масла и промытым или новым воздушным фильтром, очистив от грязи охлаждающие ребра и взаимодействуя с вашей машиной с увлечением!

В части 2 мы обсудим, как топливо смешивается с воздухом перед сгоранием и как в эту смесь подается искра в критический момент между тактом сжатия и рабочим тактом.Эта статья также будет включать несколько заметок об обслуживании, и мы увидим некоторых известных исторических физиков, взаимодействующих со своими автомобилями и мотоциклами. //

Подтверждение

Большое спасибо Девину Пауэллу за внимательное редактирование этой статьи.

Ссылки и примечания

[1] Лаборатория трупов двигателей с фотографиями студентов, работающих над двигателями, описана в «Техническое обслуживание мотоциклов и оценка физики», Radiations (осень 2007 г.), стр.5-11. Веб-сайт с интерактивным моделированием всех видов двигателей можно найти по адресу http://www.animatedengines.com/index.html.
[2] То, что мы вообще можем понять атомы благодаря существованию простейшего из них, водорода, изящно изложено Джоном Ригденом в книге «Водород, основной элемент» (издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс, 2002).
[3] Выработка работы обязательно должна быть меньше подводимой теплоты, что является утверждением второго закона термодинамики. См. «Второй закон термодинамики и несохранение энтропии», Информационный бюллетень SPS (июнь 1998 г.), стр.9-13.
[4] Гленн Элерт, изд., Справочник по физике, http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml.
[5] Брэд Кинг, All Color Book of Racing Cars (Crescent Books, New York, NY, 1972), стр. 5-7.
[6] Объем одноцилиндровых двигателей Brigg & Stratton варьируется от 5 до 32 кубических дюймов; эта и другие спецификации двигателя косилки из книги Пола Демпси, «Как ремонтировать двигатели Briggs & Stratton» (Tab Books, Blue Summit, PA, 1978), с. 9.
[7] Чтобы двигаться быстрее, рабочий объем ранних гоночных автомобилей становился все больше.Fiat S79 1910 года имел, возможно, самый большой 4-цилиндровый двигатель из когда-либо существовавших: 28,3 литра от дирижабля и в 1913 году развил скорость 132,37 миль в час. Кинг, исх. 5, стр. 5-7, 22.
[8] В двухтактных двигателях поршень используется в качестве клапана с отверстиями или портами, выточенными в боковых сторонах цилиндра, впускной и выпускной клапаны расположены на противоположных сторонах. Для смазки поршня-клапана масло необходимо предварительно смешать с бензином. Эти двигатели дымные и шумные, но развивают большую мощность для своего размера, с одним рабочим тактом на оборот.Дизельные двигатели работают в четырехтактном режиме без свечи зажигания. Степень сжатия достаточно высока, чтобы температура достигала температуры вспышки менее летучего дизельного топлива в конце такта сжатия.
[9] Колин Кэмпбелл, Двигатель спортивного автомобиля: его настройка и модификация (Robert Bentley Inc., Кембридж, Массачусетс, 1965, старая, но добрая книга, загруженная прикладной физикой и написанная с юмором), стр. 4-7.

Введение во второй закон термодинамики: тепловые двигатели и их эффективность

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Назовите выражения второго начала термодинамики.
  • Рассчитайте КПД и выбросы углекислого газа угольной электростанции, используя характеристики второго закона.
  • Опишите и определите цикл Отто.

Рис. 1. Эти льдины тают арктическим летом. Некоторые из них замерзают зимой, но второй закон термодинамики предсказывает, что молекулы воды, содержащиеся в этих конкретных льдинах, крайне маловероятно, чтобы преобразовать характерную форму аллигатора, которую они сформировали, когда снимок был сделан летом 2009 года. .(кредит: Патрик Келли, Береговая охрана США, Геологическая служба США)

Второй закон термодинамики касается направления самопроизвольных процессов. Многие процессы протекают самопроизвольно только в одном направлении, т. е. необратимы при данном наборе условий. Хотя необратимость наблюдается в повседневной жизни — например, разбитое стекло не возвращается в исходное состояние — полная необратимость — это статистическое утверждение, которое нельзя увидеть в течение жизни Вселенной.Точнее, необратимый процесс зависит от пути. Если процесс может идти только в одном направлении, то обратный путь принципиально иной и процесс не может быть обратимым. Например, как отмечалось в предыдущем разделе, теплота включает передачу энергии от более высокой температуры к более низкой. Холодный объект при соприкосновении с горячим никогда не становится холоднее, передавая тепло горячему объекту и делая его горячее. Кроме того, механическая энергия, например кинетическая энергия, может быть полностью преобразована в тепловую энергию трения, но обратное невозможно.Горячий неподвижный объект никогда самопроизвольно не остывает и не приходит в движение. Еще одним примером является расширение струи газа, введенной в один из углов вакуумной камеры. Газ расширяется, заполняя камеру, но никогда не собирается в углу. Беспорядочное движение молекул газа могло бы привести их всех обратно в угол, но этого никогда не происходит. (См. рис. 2.)

Рис. 2. Примеры односторонних процессов в природе. а) Теплопередача происходит самопроизвольно от горячего к холодному, а не от холодного к горячему.(b) Тормоза этого автомобиля преобразуют его кинетическую энергию в передачу тепла окружающей среде. Обратный процесс невозможен. (c) Выброс газа, впущенного в эту вакуумную камеру, быстро расширяется, чтобы равномерно заполнить все части камеры. Беспорядочные движения молекул газа никогда не вернут их в угол.

Тот факт, что некоторые процессы никогда не происходят, говорит о том, что существует закон, запрещающий им происходить. Первый закон термодинамики допускает их возникновение — ни один из этих процессов не нарушает закон сохранения энергии.Закон, запрещающий эти процессы, называется вторым законом термодинамики. Мы увидим, что второй закон можно сформулировать разными способами, которые могут показаться разными, но на самом деле они эквивалентны. Как и все законы природы, второй закон термодинамики дает представление о природе, и несколько его утверждений подразумевают, что он широко применим, коренным образом влияя на многие, казалось бы, несопоставимые процессы.

Уже знакомое нам направление теплопередачи от горячего к холодному лежит в основе нашей первой версии второго закона термодинамики

Второй закон термодинамики (первое выражение)

Теплопередача происходит самопроизвольно от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой, но никогда самопроизвольно в обратном направлении.

Другой способ сформулировать это: ни один процесс не может иметь своим единственным результатом передачу тепла от более холодного объекта к более горячему.

Тепловые двигатели

Теперь давайте рассмотрим устройство, которое использует теплопередачу для выполнения работы. Как отмечалось в предыдущем разделе, такое устройство называется тепловым двигателем, и оно схематически показано на рис. 3б. Бензиновые и дизельные двигатели, реактивные двигатели и паровые турбины — все это тепловые двигатели, которые работают, используя часть теплопередачи из какого-либо источника.Теплоотдача от горячего тела (или горячего резервуара) обозначается как Q h , а теплопередача в холодный предмет (или холодный резервуар) Q c , а работа, совершаемая двигателем, равна В . Температуры горячего и холодного резервуаров T h и T c соответственно.

Рис. 3. (а) Теплопередача происходит самопроизвольно от горячего объекта к холодному, в соответствии со вторым законом термодинамики.б) Тепловая машина, представленная здесь кружком, использует часть теплопередачи для совершения работы. Горячие и холодные объекты называются горячими и холодными резервуарами. Qh — теплоотдача из горячего резервуара, W — работа, Qc — теплопередача в холодный резервуар.

Поскольку горячий резервуар нагревается снаружи, что требует больших затрат энергии, важно, чтобы работа выполнялась максимально эффективно. На самом деле хотелось бы, чтобы Вт равнялось Q ч , и чтобы не было передачи тепла в окружающую среду ( Q c =0).К сожалению, это невозможно. Второй закон термодинамики также утверждает относительно использования теплопередачи для выполнения работы (второе выражение второго закона):

Второй закон термодинамики (второе выражение)

Ни в одной системе теплопередачи от резервуара невозможно полностью преобразовать в работу циклический процесс, при котором система возвращается в исходное состояние.

Циклический процесс возвращает систему, например газ в баллоне, в исходное состояние в конце каждого цикла.В большинстве тепловых двигателей, таких как поршневые двигатели и вращающиеся турбины, используются циклические процессы. Второй закон, только что изложенный в его второй форме, ясно утверждает, что такие двигатели не могут иметь совершенного преобразования теплопередачи в совершенную работу. Прежде чем приступить к рассмотрению основных причин ограничений на преобразование теплопередачи в работу, нам необходимо изучить отношения между W , Q h и Q c , а также определить эффективность циклического Тепловой двигатель.Как уже отмечалось, циклический процесс возвращает систему в исходное состояние в конце каждого цикла. Внутренняя энергия такой системы U одинакова в начале и в конце каждого цикла, то есть Δ U = 0. Первый закон термодинамики гласит, что Δ U = Q Вт , где Q чистая теплопередача за цикл ( Q = Q ч — — Q c ), а W — чистая работаПоскольку Δ U = 0 для полного цикла, мы имеем 0 = Q W , так что W = Q .

Таким образом, чистая работа, выполненная системой, равна чистой передаче тепла в систему, или Вт = Q ч — − Q c (циклический процесс), как схематически показано на рисунке 3b. Проблема в том, что во всех процессах происходит некоторая теплопередача в окружающую среду, и обычно очень значительная.

При преобразовании энергии в работу мы всегда сталкиваемся с проблемой получения меньшего количества энергии, чем вкладываем. Другими словами, отношение того, что мы получаем, к тому, что мы тратим). В этом духе мы определяем эффективность тепловой машины как ее чистую выходную мощность Вт , деленную на теплоотдачу двигателю Q ч ; то есть

[латекс]Eff=\frac{W}{Q_{\text{h}}}\\[/latex]

Так как W = Q h Q c в циклическом процессе, мы также можем выразить это как

[латекс] Eff = \ frac {Q _ {\ text {h}} — Q _ {\ text {c}}} {Q _ {\ text {h}}} = 1 — \ frac {Q _ {\ text {c} }}{Q_{\text{h}}}\\[/latex] (циклический процесс),

поясняет, что КПД 1, или 100%, возможен только при отсутствии передачи тепла в окружающую среду ( Q c  = 0).Обратите внимание, что все Q положительны. Направление теплопередачи указывается знаком плюс или минус. Например, Q c находится вне системы, поэтому ему предшествует знак минус.

Пример 1. Ежедневная работа угольной электростанции, ее эффективность и выбросы углекислого газа

Электростанция, работающая на угле, представляет собой огромную тепловую машину. Он использует теплопередачу от сжигания угля для выполнения работы по вращению турбин, которые используются для выработки электроэнергии.За один день крупная угольная электростанция имеет 2,50 × 10 14 Дж теплопередачи от угля и 1,48 × 10 14 Дж теплопередачи в окружающую среду.

  1. Какую работу совершает электростанция?
  2. Каков КПД электростанции?
  3. В процессе горения происходит следующая химическая реакция: C + O 2  → CO 2 . Это означает, что каждые 12 кг угля выбрасывают в атмосферу 12 кг + 16 кг + 16 кг = 44 кг углекислого газа.Предполагая, что 1 кг угля может обеспечить 2,5 × 10 6 Дж теплопередачи при сгорании, сколько CO 2 выбрасывается этой электростанцией в день?
Стратегия для части 1

Мы можем использовать Вт = Q ч Q c , чтобы найти выход работы Вт , предполагая, что на электростанции используется циклический процесс. В этом процессе вода кипятится под давлением с образованием высокотемпературного пара, который используется для работы паровых турбин-генераторов, а затем конденсируется обратно в воду, чтобы снова запустить цикл.{14}\text{ J}\end{массив}\\[/latex]

Стратегия для части 2

КПД можно рассчитать с помощью [латекс]Eff=\frac{W}{Q_{\text{h}}}\\[/latex], поскольку задано Q ч , а работа Вт была найдена в первая часть этого примера.

Решение для части 2

Эффективность определяется как: [латекс]Eff=\frac{W}{Q_{\text{h}}}\\[/latex]. Только что было найдено, что работа Вт равна 1,02 × 10 14 Дж, и дано Q ч , поэтому КПД равен

.

[латекс]\begin{array}{lll}Eff&=&\frac{1.{14}\text{ J}}\\\text{ }&=&0.408\text{ или }40.8\%\end{массив}\\[/latex]

Стратегия для части 3

Ежедневное потребление угля рассчитывается с использованием информации о том, что каждый день происходит 2,50 × 10 14 Дж теплопередачи от угля. В процессе горения мы имеем C + O 2  → CO 2 . Таким образом, каждые 12 кг угля выбрасывают в атмосферу 12 кг + 16 кг + 16 кг = 44 кг CO 2 .

Решение для части 3

Суточный расход угля

[латекс]\фракция{2.8\text{ кг CO}_2\\[/латекс]

Это 370 000 метрических тонн CO 2 , производимых каждый день.

Обсуждение

Если вся выходная мощность преобразуется в электроэнергию в течение одного дня, средняя выходная мощность составит 1180 МВт (это оставлено вам в качестве задачи в конце главы). Это значение примерно соответствует размеру крупной обычной электростанции. Найденный КПД приемлемо близок к значению 42%, данному для угольных электростанций. Это означает, что целых 59,2% энергии приходится на передачу тепла в окружающую среду, что обычно приводит к потеплению озер, рек или океана вблизи электростанции, а также к потеплению планеты в целом.Хотя законы термодинамики ограничивают эффективность таких установок, включая установки, работающие на ядерном топливе, нефти и природном газе, передача тепла в окружающую среду может использоваться и иногда используется для обогрева домов или для промышленных процессов. В целом низкая стоимость энергии не делает более экономичным более эффективное использование отработанного тепла от большинства тепловых двигателей. Электростанции, работающие на угле, производят наибольшее количество CO 2 на единицу вырабатываемой энергии (по сравнению с природным газом или нефтью), что делает уголь наименее эффективным ископаемым топливом.

С информацией, приведенной в примере 1, мы можем найти такие характеристики, как КПД тепловой машины, не зная, как работает тепловая машина, но дальнейшее изучение механизма двигателя даст нам более глубокое понимание. На рисунке 4 показана работа обычного четырехтактного бензинового двигателя. Четыре показанных шага завершают цикл этой тепловой машины, возвращая смесь бензина и воздуха в исходное состояние.

Рис. 4. В четырехтактном бензиновом двигателе внутреннего сгорания передача тепла в работу происходит в циклическом процессе, показанном здесь.Поршень соединен с вращающимся коленчатым валом, который выполняет работу над газом в цилиндре. а) Воздух смешивается с топливом во время такта впуска. (b) Во время такта сжатия топливовоздушная смесь быстро сжимается в почти адиабатическом процессе, когда поршень поднимается при закрытых клапанах. Работа совершается на газе. (c) Рабочий такт состоит из двух отдельных частей. Во-первых, топливовоздушная смесь воспламеняется, почти мгновенно преобразовывая химическую потенциальную энергию в тепловую, что приводит к значительному увеличению давления.Затем поршень опускается, и газ работает, оказывая силу на расстоянии в почти адиабатическом процессе. (d) Такт выпуска выпускает горячий газ, чтобы подготовить двигатель к следующему циклу, начиная снова с такта впуска.

Цикл Отто , показанный на рисунке 5а, используется в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания, хотя на самом деле истинные траектории цикла Отто не соответствуют точно тактам двигателя.

Адиабатический процесс AB соответствует почти адиабатическому такту сжатия бензинового двигателя.В обоих случаях над системой (газовой смесью в цилиндре) совершается работа, повышающая ее температуру и давление. На пути ВС цикла Отто передача тепла Q ч в газ происходит при постоянном объеме, вызывая дальнейшее повышение давления и температуры. Этот процесс соответствует сжиганию топлива в двигателе внутреннего сгорания и происходит настолько быстро, что объем почти не меняется. Путь CD в цикле Отто — это адиабатическое расширение, которое действует на внешний мир точно так же, как рабочий ход двигателя внутреннего сгорания действует при его почти адиабатическом расширении.Работа, совершаемая системой на пути CD, больше, чем работа, совершаемая системой на пути AB, потому что давление больше, а значит, есть чистый выход работы. По пути DA в цикле Отто передача тепла Q c от газа при постоянном объеме снижает его температуру и давление, возвращая в исходное состояние. В двигателе внутреннего сгорания этот процесс соответствует выпуску горячих газов и впуску воздушно-бензиновой смеси при значительно более низкой температуре.В обоих случаях по этому конечному пути происходит передача тепла в окружающую среду.

Рис. 5. Схема упрощенного цикла Отто, аналогичного используемому в двигателе внутреннего сгорания. Точка А соответствует началу такта сжатия двигателя внутреннего сгорания. Пути AB и CD являются адиабатическими и соответствуют такту сжатия и рабочему такту двигателя внутреннего сгорания соответственно. Траектории BC и DA являются изохорными и приводят к тем же результатам, что и части зажигания и выхлопа-впуска, соответственно, цикла двигателя внутреннего сгорания.Работа совершается газом по пути AB, но больше работы совершается газом по пути CD, так что получается чистая работа.

Чистая работа, выполненная циклическим процессом, представляет собой площадь внутри замкнутого пути на диаграмме PV , такой как внутренний путь ABCDA на рисунке 5. Обратите внимание, что в каждом вообразимом циклическом процессе абсолютно необходима передача тепла от система должна произойти, чтобы получить чистый результат работы. В цикле Отто передача тепла происходит по пути DA. Если теплопередача не происходит, то обратный путь тот же, а чистая работа равна нулю.Чем ниже температура на пути АВ, тем меньшую работу необходимо совершить для сжатия газа. Площадь внутри замкнутого пути тогда больше, поэтому двигатель выполняет больше работы и, следовательно, более эффективен. Точно так же, чем выше температура на пути CD, тем больше выходная мощность. (См. рис. 6.) Таким образом, эффективность зависит от температуры горячего и холодного резервуаров. В следующем разделе мы увидим, каков абсолютный предел эффективности тепловой машины и как он связан с температурой.

Рис. 6. Этот цикл Отто производит больший объем работы, чем цикл на рис. 5, потому что начальная температура пути CD выше, а начальная температура пути AB ниже. Площадь внутри петли больше, что соответствует большему выходу чистой работы.

Резюме раздела

  • Два выражения второго закона термодинамики таковы: (i) теплопередача происходит самопроизвольно от тел с более высокой температурой к телам с более низкой температурой, но никогда самопроизвольно в обратном направлении; и (ii) ни в какой системе теплопередача от резервуара не может полностью преобразовываться в работу в циклическом процессе, при котором система возвращается в исходное состояние.
  • Необратимые процессы зависят от пути и не возвращаются в исходное состояние. Циклические процессы — это процессы, которые возвращаются в исходное состояние в конце каждого цикла.
  • В циклическом процессе, таком как тепловой двигатель, чистая работа, выполненная системой, равна чистой передаче тепла в систему, или Вт = Q ч Q c , где Q h — теплопередача от горячего объекта (горячий резервуар), а Q c — теплопередача в холодный объект (холодный резервуар).
  • Эффективность может быть выражена как [латекс]Eff=\frac{W}{{Q}_{\text{h}}}\\[/latex], отношение производительности труда к количеству подводимой энергии.
  • Четырехтактный бензиновый двигатель часто объясняют циклом Отто, который представляет собой повторяющуюся последовательность процессов, преобразующих теплоту в работу.

Концептуальные вопросы

  1. Представьте, что вы едете на машине по Пайкс-Пик в Колорадо. Чтобы поднять автомобиль массой 1000 килограммов на расстояние 100 метров, потребуется около миллиона джоулей.Вы можете поднять автомобиль на 12,5 километров с энергией в галлоне бензина. Подъем на Пайкс-Пик (подъем всего на 3000 метров) должен потреблять чуть меньше литра бензина. Но нужно учитывать и другие соображения. Объясните с точки зрения эффективности, какие факторы могут помешать вам реализовать идеальное использование энергии в этой поездке.
  2. Нужна ли разница температур для работы тепловой машины? Укажите, почему или почему нет.
  3. Определения эффективности различаются в зависимости от того, как преобразуется энергия.Сравните определения КПД человеческого тела и тепловых двигателей. Как определение эффективности в каждом из них связано с типом энергии, преобразуемой в работу?
  4. Почему, кроме того факта, что второй закон термодинамики говорит, что обратимые двигатели являются наиболее эффективными, тепловые двигатели, использующие обратимые процессы, должны быть более эффективными, чем те, которые используют необратимые процессы? Учтите, что диссипативные механизмы являются одной из причин необратимости.

Задачи и упражнения

  1. Некая тепловая машина делает 10.В циклическом процессе в окружающую среду совершается 0 кДж работы и 8,50 кДж теплоотдачи. а) Какова была передача тепла в этот двигатель? б) Каков КПД двигателя?
  2. При 2,56 × 10 6 Дж теплопередачи в этот двигатель данная циклическая тепловая машина может совершить только 1,50 × 10 5 Дж работы. а) Каков КПД двигателя? б) Какой объем теплоты передается в окружающую среду?
  3. а) Какова мощность циклической тепловой машины с 22.0% КПД и 6,00 × 10 9 Дж теплоотдачи в двигатель? б) Какой объем теплоты передается в окружающую среду?
  4. (a) Каков КПД циклической тепловой машины, в которой на каждые 95,0 кДж теплопередачи в двигатель приходится 75,0 кДж теплопередачи в окружающую среду? б) Какую работу совершает тепловая передача 100 кДж в двигатель?
  5. Двигатель большого корабля совершает 2,00 × 10 8 Дж работы с КПД 5,00%. а) Какая теплота передается окружающей среде? б) Сколько баррелей топлива израсходовано, если из каждого барреля получается 6.00 × 10 9 Дж теплопередачи при сгорании?
  6. а) Какой объем теплоты передается в окружающую среду электростанцией, использующей 1,25 × 10 14 Дж теплоотдачи в двигатель с КПД 42,0 %? б) Каково отношение теплопередачи в окружающую среду к произведенной работе? в) Какова работа?
  7. Предположим, что турбины на угольной электростанции были модернизированы, что привело к повышению эффективности на 3,32%. Предположим, что до модернизации электростанция имела КПД 36 % и что передача тепла в двигатель за один день осталась прежней — 2.50×1014 Дж. а) Насколько больше электроэнергии произведено в результате модернизации? (б) Насколько меньше теплопередачи происходит в окружающую среду из-за модернизации?
  8. В этой задаче сравниваются выработка энергии и передача тепла в окружающую среду двумя различными типами атомных электростанций — одной с нормальным КПД 34,0 %, а другой с повышенным КПД 40,0 %. Предположим, что оба они передают одинаковую теплоту в двигатель за один день, 2,50 × 10 90 209 14 90 210 Дж. (a) Насколько больше электроэнергии производит более эффективная электростанция? б) Насколько меньше тепла передается в окружающую среду более эффективной электростанцией? (Один из типов более эффективных атомных электростанций, реактор с газовым охлаждением, не был достаточно надежным, чтобы быть экономически целесообразным, несмотря на его более высокий КПД.)

Глоссарий

необратимый процесс:  любой процесс, зависящий от направления пути

второй закон термодинамики:  теплопередача происходит от более горячего к более холодному объекту, а не наоборот, и некоторая часть тепловой энергии в любом процессе теряется на доступную работу в циклическом процессе

циклический процесс:  процесс, в котором путь возвращается в исходное состояние в конце каждого цикла

Цикл Отто:  термодинамический цикл, состоящий из пары адиабатических процессов и пары изохорных процессов, который преобразует теплоту в работу, т.