Что такое такт и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает

  • Рабочий цикл четырехтактного двигателя — как это работает
  • Рабочий цикл четырехтактного двигателя
  • Двухтактный двигатель – особенности работы
  • Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

В числе процессов, характеризующих работу мощных и производительных машин и механизмов, следует отметить рабочий цикл четырехтактного двигателя. Это совокупность процессов, повторяющихся в определенной последовательности, во время которых цилиндр наполняется рабочей смесью, после чего происходит ее сжатие и воспламенение. Газы, образовавшиеся при сгорании, расширяются, а затем – удаляются из цилиндра.

  • Рабочий цикл четырехтактного двигателя
  • Двухтактный двигатель – особенности работы
  • Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

Такт впуска

Поршень находится в в.м.т. и по мере вращения коленчатого вала (за один его полуоборот) перемещается от в.м.т. к н.м.т. При этом впускной клапан открыт, а выпускной клапан закрыт. При движении поршня вниз объем над ним увеличивается, поэтому в цилиндре создается разряжение, равное 0,07—0,095 МПа, в результате чего свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной трубопровод в цилиндр. От соприкосновения свежего заряда с нагретыми деталями в конце такта впуска он имеет температуру 75—125 °С.

Степень заполнения цилиндра свежим зарядом характеризуется коэффициентом наполнения, который для высокооборотных карбюраторных двигателей находится в пределах 0,65—0,75. Чем выше коэффициент наполнения, тем большую мощность развивает двигатель.

Такт сжатия

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н.м.т. к в.м.т. Впускной клапан закрывается, а выпускной закрыт. По мере сжатия горючей смеси температура и давление ее повышаются. В зависимости от степени сжатия давление в конце такта сжатия может составлять 0,8—1,5 МПа, а температура газов 300— 450 °С.

Такт расширения, или рабочий ход

В конце такта сжатия горючая смесь воспламеняется от электрической искры, возникающей между электродами свечи, и быстро сгорает, в результате чего температура и давление образующихся газов резко возрастают, поршень при этом перемещается от в.м.т. к н.м.т. Максимальное давление газов на поршень при сгорании для карбюраторных двигателей находится в пределах 3,5—5 МПа, а температура газов 2100—2400 °С.

При такте расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип передает вращение коленчатому валу. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при этом такте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня давление в цилиндре снижается до 0,3—0,75 МПа, а температура — до 900—1200 °С.

Такт выпуска

Коленчатый вал через шатун перемещает поршень от н.м.т. к в.м.т. При этом выпускной клапан открыт и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной трубопровод. В начале процесса выпуска продуктов сгорания давление в цилиндре значительно выше атмосферного, но к концу такта оно падает до 0,105—0,120 МПа, а температура газов в начале такта выпуска составляет 750— 900 °С, понижаясь к его концу до 500—600 °С. Полностью очистить цилиндры двигателя от продуктов сгорания практически невозможно (слишком мало времени), поэтому при последующем впуске свежей горючей смеси она перемешивается с остаточными отработавшими газами и называется рабочей смесью.

Коэффициент остаточных газов характеризует степень загрязнения свежего заряда отработавшими газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей горючей смеси. Для современных карбюраторных двигателей коэффициент остаточных газов находится в пределах 0,06—0,12. По отношению к рабочему ходу такты впуска, сжатия и выпуска являются вспомогательными.

Двухтактный двигатель – особенности работы

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

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

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

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

Читать еще:  Что решили с проблемой стука двигателя на поло седан

Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе. Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.

Рабочий цикл двухтактного двигателя – достоинства и недостатки

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%.

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве. Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена.

В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что на маховиках двигателя установлены ролики. Поршни передают усилие на качель с маятником, находящимся в подшипниках. Во время рабочего хода поршня качель передает усилие на ролик одного маховика, контактируя в конце такта другим своим концом с ограничительным роликом другого маховика. При этом за один оборот вала происходят два или более рабочих цикла двигателя. 4 ил.

Двигатель внутреннего сгорания, содержащий поршни, вал и маховики, отличающийся тем, что на маховиках установлены ролики, поршни передают усилие на качель с маятником, находящимся в подшипниках, во время рабочего хода поршня качель передает усилие на ролик одного маховика, контактируя в конце такта другим своим концом с ограничительным роликом другого маховика, при этом за один оборот вала происходят два или более рабочих цикла двигателя.

Изобретение относится к области производства двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, насосов и пр. систем, имеющих коленвал и шатуны.

Известны двигатели внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, с коленвалом и шатунами, в которых рабочий цикл двигателя «впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск» происходит за два оборота коленвала. Автомобиль «Мазда» 323 1985-89 г. Руководство по ремонту. Москва 1996 г. Стр. 22.

Недостатком данного двигателя является наличие коленвала и шатунов, которые создают боковые нагрузки на стенки цилиндров, поршней, колец, коренных и шатунных шеек, подшипников, поршневых пальцев. В результате создается трение, на которое расходуется большое количество энергии. Рабочий цикл двигателя происходит за два оборота коленвала — один оборот двигателя происходит впустую и как результат — низкий КПД двигателя. Коленвал состоит из коренных и шатунных шеек, соединенных между собой шейками с противовесами. Шатунные шейки выполнены полыми и соединены с коренными шейками каналами для смазки — очень сложный для изготовления и при наличии пустот и сверлений — менее прочный, очень сложный для ремонта (необходимость шлифовки под размер). Для работы двигателя расходуется большое количество топлива, для смазки — масла.

Цель изобретения — устранение из двигателя коленвала и шатунов — сократится трение, увеличится срок службы цилиндро-поршневой группы, за один оборот вала будут происходить два (или более) рабочих цикла двигателя, сократится расход топлива, масла, уменьшатся расходы на ремонт двигателя, снизятся вредные выхлопы в атмосферу, а главное, увеличится КПД двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом, с коленвалом и шатунами, создающими боковые нагрузки, в котором рабочий цикл двигателя происходит за два оборота коленвала, отличается тем, что коленвал и шатуны отсутствуют, боковых нагрузок нет, а за один оборот вала происходят два (или более) рабочих цикла двигателя, нагрузка от поршней передается через штоки непосредственно на маховики, а для возвращения поршней в верхнее положение служит качель с маятником.

Читать еще:  Algodoo как сделать двигатель

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 — вид двигателя сбоку. Нагрузка от поршня — 1 передается на качель — 4 через шток — 2, соединенный с поршнем 1 и качелью 4 посредством осей — 3. Качель — 4 передает усилие на ролик — 5, расположенный на маховике — 6. В конце такта (рабочий ход) качель — 4 отклоняется в сторону другого маховика — 6 посредством маятника — 8 (который находится в подшипнике — 9), пропуская ролик — 10, и другим концом качели контактирует с роликом — 10 переднего маховика. Ролик — 10 служит ограничителем хода качели — 4 и для пуска двигателя. Вал — 7 работает в подшипниках качения (скольжения) — 17. 11 — шестерня вала, 12 — распредвал, 13 — шестерня распредвала, 14 — маховик сцепления, 15 — головка блока с газораспределительным механизмом, 16 — поддон картера.

На фиг.2 — вид двигателя спереди, на фиг.3 — вид двигателя сверху.

Относительно слов в формуле «два (или более)». Фигура 4 — маховик.

Такт двигателя — впуск, происходит по ходу движения маховика (стрелка сверху) по хорде, равной ходу поршня (указанно стрелкой), такт — сжатие происходит против движения маховика (качель идет вверх), поэтому маховик за это время проходит две хорды. Такт — рабочий ход — по ходу движения маховика — хорда и такт — выпуск — против движения — две хорды. Таким образом, за рабочий цикл двигателя маховик проходит шесть хорд и за оборот вала — два рабочих цикла двигателя. Таким образом, в зависимости от диаметра маховика и рабочего хода поршня можно рассчитать за один оборот вала 2, 3 и более рабочих цикла двигателя.

Применение данного изобретения в производстве даст большой экономический эффект, т.к. возрастет КПД, сократится расход горюче-смазочных материалов, увеличится срок службы двигателей, компрессоров и пр. систем, снизятся выбросы в атмосферу вредных веществ.

Что такое такт и рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания

Совокупность процессов, происходящих в цилиндре во время его работы в определенной последовательности (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск), называется рабочим циклом ( 3).

Когда рабочий цикл двигателя происходит за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, двигатель называется четырехтактным, при выполнении рабочего цикла за два хода поршня — двухтактным (за один оборот коленчатого вала). Рабочий цикл четырехтактного двигателя складывается из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Такт впуска служит для наполнения цилиндра горю- ей смесыо. Поршень перемещается от в. м. т. к н. м. т., ВПУСКНОЙ клапан открыт, выпускной — закрыт. Под действием разрежения горючая смесь заполняет полость цилиндра над поршнем.

Такт сжатия предназначен для подготовки рабочей смеси к воспламенению. Поршень перемещается вверх от и. м. т. к в. м. т., оба клапана закрыты, рабочая смесь заполняет камеру сгорания. Объем рабочей смеси уменьшается в 6—7 раз, смесь сжимается, и давление достигает 10—12 кГ/см2. При сжатии рабочая смесь нагревается до 450—500° С.

Такт расширения (рабочий ход) преобразует энергию сжигаемого топлива в полезную механическую работу. Сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой, выделенное при этом тепло нагревает газы до 1800—2000° С. Расширяющиеся газы создают давление в 25—30 кГ/см 2, под действием которого поршень перемещается вниз от в. м. т. к н. м .т. Оба клапана при этом закрыты.

Действующая на поршень сила давления газов через шатун передается па кривошип, создавая крутящий момент на коленчатом валу двигателя. В конце рабочего хода давление в цилиндре падает до 3—4 кГ/см 2, а температура снижается до 1100—800° С.

Такт выпуска служит для освобождения цилиндра ot отработанных газов. Поршень перемещается вверх от н. м. т. к в. м. т., выпускной клапан открыт, впускной — закрыт. Так как удалить полностью отработанные газы из цилиндра невозможно, давление в конце такта выпуска достигает 1,05—1,15 кГ/см2. Температура отработавших газов составляет 700—800° С, к концу выпуска она понижается до 300—400° С. В дальнейшем процесс работы двигателя повторяется в указанном порядке.

Рабочий процесс двухтактного двигателя осуществляется следующим образом.

При движении поршня вверх под ним в картере двигателя образуется разреженное пространство, куда и устремляется горючая смесь из карбюратора, так как в это время открыто впускное окно. Происходит впуск горючей смеси. В то же время поршень, двигаясь вверх, снижает находящуюся над ним горючую смесь до определенного состояния, при котором она быстрее сгорает. Происходит сжатие. Итак, за один ход поршня вверх происходит две операции: впуск и сжатие горючей смеси.

После того как горючая смесь сжата, она воспламеняется искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи, и моментально сгорает, образуя большое количество отработанных газов, создающих высокое давление, заставляющее поршень идти вниз, совершая рабочий ход. В это время впускное окно закрывается, доступ горючей смеси из карбюратора прекращается и горючая смесь, находящаяся под поршнем, сжимается им. Открывается перепускное окно, сжатая в картере горючая смесь устремляется вверх в цилиндр двигателя, заполняет его и одновременно выталкивает отработанные газы через открывшееся выпускное окно.

Следовательно, за один ход поршня вниз совершаются рабочий ход, перепуск горючей смеси и выпуск отработанных газов.

Смотрите также:

Поршневые двигатели внутреннего сгорания ДВС. Размер двигателя (рабочий объем в литрах) определяется диаметром .
Отличие рабочего цикла двухтактного двигателя от четырехтактного двигателя приводит к тому, что для смазки трущихся деталей (поршень, вал.

Читать еще:  Что такое карб в двигателях на хонда

Под давлением образовавшихся от сгорания рабочей смеси газов поршень перемещается вниз, совершая рабочий ход, который
Отличие рабочего цикла двухтактного двигателя от четырехтактного двигателя приводит к тому, что для смазки трущихся деталей (поршень, вал.

В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топливо сгорает внутри . В данном случае рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня

Зажигание горелкой не применяется в современных двигателях, но рабочий цикл двигателя Отто полностью сохранился до наших дней.
Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания конструкции Отто. Постепенно небольшая фирма Отто расширялась благодаря.

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловой двигатель, в котором происходит преобразование химической энергии сгорания топлива в механическую энергию.
— по числу тактов рабочего цикла (четырехтактные и двухтактные)

Разговор идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), работающем на бензине по четырехтактному циклу.
Двигатель Ленуара — двусторонний (или, как принято говорить, двойного действия; рабочий процесс происходит с двух сторон поршня) и двухтактный, т. е.

Тепловые двигатели, устанавливаемые на современных автомобилях, являются двигателями внутреннего сгорания, т. е. такими, у которых
400° С. Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя подобен карбюраторному и состоит.также из четырех тактов.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Современный автомобиль, чаще всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.

Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко.

Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части . Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ) .

Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь . Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска . Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия . После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий , начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз . Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной . Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан . Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически . А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector