4 тактный двигатель: принцип работы

Основные характеристики 4 тактного двигателя

  1. Газообмен происходит за счет движения рабочего поршня;
  2. 4-х тактный двигатель имеет газораспределительный механизм, позволяющий включать и выключать полость цилиндра;
  3. Газообмен происходит в момент отдельного полуоборота коленчатого вала;
  4. Цепной, ременной привод и редукторы позволяют изменять момент зажигания, впрыска топлива и привода механизма газораспределения в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Принцип работы 4х тактного бензинового(дизельного) двигателя.

Принцип работы 4-х тактного бензинового двигателя (дизель.

1-й цикл всасывания (наполнение). Поршень движется из ВМТ в ВМТ, впускной клапан открыт. Под действием перепада давления, возникающего в результате движения поршня, воздух (в дизельном двигателе) или топливовоздушная смесь (в бензиновом двигателе) заполняет цилиндр через впускной канал.

2-я мера сжатия. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, все клапаны закрыты. Давление и температура в цилиндре повышаются. В конце такта сжатия высокое напряжение подается на свечу зажигания (бензиновый двигатель), между электродами свечи зажигания проскакивает искра и воспламеняет топливную смесь или (дизельное топливо) — дизельное топливо подается через форсунку высокого давления, который воспламеняется от нагретого воздуха в процессе сжатия.

рабочий ход 3-го цикла. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, все клапаны закрыты. В начале такта продолжается сгорание топлива, которое началось в конце такта сжатия. Температура и давление газов повышаются. Давление передается на поршень и перемещает его в направлении НМТ. Тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу движения поршня.

задача 4-го цикла. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, выпускной клапан открыт. Изгнание происходит

выхлопные газы из баллона.

Детали сроков.

Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для своевременного, в соответствии с порядком работы цилиндров, открытия и закрытия клапанов, обеспечивающих процесс работы двигателя. Он состоит из распределительного вала, соединенного специальной шестерней с коленчатым валом через цепь или ремень ГРМ. Это необходимо для того, чтобы движение поршней, обеспечиваемое коленчатым валом, соответствовало открытию и закрытию клапанов. Следовательно, ориентация деревьев относительно друг друга должна быть строго определена. Это обеспечивается совпадением меток на шестернях (зубчатых колесах) валов, соединенных зубчатой ​​цепью или ремнем.

К распределительному валу прилагаются кулачки, которые своей выступающей частью обеспечивают открытие клапанов, скользя по нему или передавая это движение через коромысло.

Кроме того, в ГРМ входят впускные и выпускные клапаны с пружинами и уплотнениями штока клапана.

Система охлаждения.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания — это набор устройств, которые обеспечивают охлаждение нагретых частей двигателя и отвод от них избыточного тепла в атмосферу, что должно обеспечивать наиболее благоприятную степень охлаждения и возможность поддерживать тепловое состояние двигателя в требуемых пределах в различных режимах и условиях эксплуатации.

Существует три типа систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания: воздушное, жидкостное и гибридное.

Воздушное охлаждение: гильза цилиндра свободно охлаждается воздухом, поглощая, таким образом, большую часть тепла двигателя. Он самый простой, так как не требует сложных деталей и систем управления. Недостаток системы заключается в небольшой теплоемкости воздуха, что не позволяет равномерно отводить от двигателя большое количество тепла и, как следствие, создавать мощные компактные силовые установки.

Жидкостное охлаждение: Цилиндры двигателя охлаждаются жидкостью, после чего оно возвращается в расширительный бачок. Это очень старый тип системы охлаждения, в настоящее время этот тип не используется в автомобилестроении, так как жидкость не успевает остыть, поэтому двигатели, оснащенные этой системой охлаждения, долго работать не могут.

Гибридный тип: гибридная система теперь называется жидкостной. Действительно, он все-таки гибрид, поскольку в нем участвует даже воздух.

объединяет перечисленные выше системы: тепло от цилиндров отводится от жидкости, после чего на удалении от теплонагруженной части двигателя она охлаждается в воздушных радиаторах. Он состоит из рубашки охлаждения блока цилиндров, охлаждающей головки блока цилиндров, радиатора, вентилятора, жидкостного насоса, термостата, расширительного бачка и датчика температуры. Этот тип используется на всех современных автомобилях. Охлаждающая жидкость охлаждает цилиндры, а затем охлаждает в радиаторе. В этой системе есть два круга циркуляции жидкости: большой и малый. Большой круг состоит из блока цилиндров, водяного насоса, радиаторов (включая внутренний нагреватель) и термостата. В малый кружок входят блок двигателя, водяной насос, термостат. Регулирование количества жидкости между контурами циркуляции жидкости контролируется термостатом. Небольшой круг охлаждения предназначен для быстрого перевода двигателя в эффективный тепловой режим.

Система жидкостного охлаждения обычно включает в себя следующие элементы:

двойные стенки цилиндров, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью (например, водой или антифризом);

теплообменник или радиатор, состоящий из трубок и полостей;

вентилятор, состоящий из ступицы и лопастей, при вращении воздух прокачивается между патрубками радиатора;

центробежный насос для циркуляции теплоносителя в системе;

патрубки, соединяющие двигатель с радиатором.

Система смазки.

Система смазки предназначена для подачи масла к трущимся деталям, их частичного охлаждения и удаления продуктов износа. Система смазки состоит из:

— Чашка для масла,

— масляный насос с масляным баком,

— масляный фильтр,

— каналы для подачи масла под давлением, просверленные в блоке цилиндров, в головке блока и в других частях двигателя.

Масляный поддон — это резервуар для хранения масла. Когда вы заливаете масло через маслозаливную горловину, оно проходит через пустоты внутри двигателя и опускается в масляный поддон. Уровень масла в масляном поддоне можно измерить щупом через отверстие в картере.

Масляный насос под давлением подает масло (через фильтр и каналы) к трущимся частям кривошипа и газораспределительным механизмам. Насос состоит из двух шестерен и приводится в движение коленчатым валом двигателя. При вращении шестерен зубья захватывают масло и перекачивают его в магистральный маслопровод.

Редукционный клапан служит для ограничения давления в системе маслопроводов двигателя. При избыточном давлении пружина сжимается, и часть масла течет обратно.

Масляный фильтр служит для очистки проходящего через него масла от механических примесей. Он устанавливается сразу после насоса и пропускает через себя все масло, попадающее в маслопровод. Чаще всего фильтр имеет неразборную конструкцию и подлежит замене одновременно с плановой заменой масла в двигателе.

В двигателях внутреннего сгорания используется комбинированная система смазки под давлением и распылением. Масло подается под давлением к наиболее нагруженным трущимся поверхностям, а остальные части механизмов двигателя смазываются масляными брызгами и масляным туманом. Масло к подшипникам коленчатого и распределительного валов по каналам системы идет, естественно, под давлением. Выполнив свою работу, то есть после смазки, небольшого охлаждения и уноса с собой продуктов износа масло стекает обратно в поддон двигателя.

При вращении коленчатого вала его кривошипы ударяются о поверхность масла в масляном поддоне, и брызги масла и тумана образуются на зеркале цилиндра, поршне и поршневом пальце. Все движущиеся части кривошипа и газораспределительных механизмов кажутся намоченными маслом. Это позволяет добиться высокой износостойкости компонентов современного двигателя.

Система впуска-выхлопа.

Система впуска (также называемая системой впуска) предназначена для того, чтобы необходимое количество воздуха попадало в двигатель и образовывало воздушно-топливную смесь.

Система отсоса имеет следующую общую структуру:

Забор воздуха (обеспечивает забор воздуха из атмосферы);

воздушный фильтр (для очистки воздуха от механических частиц);

дроссельная заслонка (регулирует количество поступающего воздуха в зависимости от количества впрыскиваемого топлива);

впускной коллектор (распределяет поток воздуха по цилиндрам двигателя и придает ему необходимое движение);

соединительные трубы.

Для улучшения наполнения цилиндров воздухом, увеличения мощности турбокомпрессор используется в конструкции системы впуска современных бензиновых и дизельных двигателей.

Выхлопная система (другое название выхлопной системы, выхлопная система) предназначена для удаления выхлопных газов из цилиндров двигателя, их охлаждения, снижения шума и токсичности.

Выхлопная система имеет следующее устройство:

выпускной коллектор;

глушитель выхлопной трубы;

антивибрационный шарнир (сильфон);

предварительный глушитель (резонатор);

главный глушитель;

соединительные трубы.

Все конструктивные элементы выхлопной системы расположены под полом автомобиля.

Выпускной коллектор имеет наибольшую тепловую нагрузку. Передняя труба глушителя крепится к выпускному коллектору. Для изоляции конструктивных элементов выхлопной системы от вибраций двигателя используется сильфон, представляющий собой закрытый металлический шланг со стальной оболочкой. Глушитель, как следует из названия, предназначен для снижения шума и охлаждения выхлопных газов.

Система зажигания.

Система зажигания предназначена для зажигания топливовоздушной смеси бензинового двигателя.

В настоящее время на автомобилях используются следующие типы систем зажигания:

контактная система зажигания;

бесконтактная система зажигания (транзисторная;

электронная система зажигания (микропроцессор.

В контактной системе зажигания накоплением и распределением электрической энергии по цилиндрам управляет механическое устройство: выключатель-распределитель. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является система зажигания на контактных транзисторах.

В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный ключ с бесконтактным датчиком импульсов.

В микропроцессорной системе зажигания используется электронный блок управления.

Система зажигания имеет следующую общую структуру:

источник питания (генератор и аккумулятор);

выключатель зажигания;

устройство управления накопителем энергии (переключатель, транзисторный ключ, электронный блок управления);

накопитель энергии (катушка зажигания, конденсатор);

устройство распределения энергии (механический распределитель, статический распределитель);

кабели высокого напряжения;

свеча.

Принцип работы системы зажигания заключается в накоплении и преобразовании низкого напряжения (12В) электрической сети автомобиля в высокое (до 30000В) от катушки зажигания, распределении и передаче высокого напряжения на соответствующую искру свечу и образование искры на свече зажигания в нужный момент.

Принцип работы атомной электростанции.

Атомная электростанция — это комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии с использованием энергии, выделяющейся при управляемой ядерной реакции. Уран используется как обычное топливо для атомных электростанций. Реакция деления осуществляется в основном блоке АЭС — ядерном реакторе.

1) С помощью насосов через активную зону реактора прокачивается вода, нагреваясь до 320 градусов за счет тепла, выделяющегося при ядерной реакции.

2) Нагретый теплоноситель разделяется на пар и воду.

3) В паровую турбину подается пар под давлением.

4) Турбина приводит в движение ротор генератора.

5) В конденсаторе пар охлаждается и преобразуется на входе.

6) Охлажденный теплоноситель снова поступает в реактор.

Преимущества атомных электростанций: малое количество используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки, относительно низкая стоимость энергии, в частности тепла; Возможность размещения в регионах, удаленных от крупных водно-энергетических ресурсов.

Недостатки АЭС: Облученное топливо опасно: требует сложных, дорогостоящих и длительных мер по обработке и хранению; Со статистической точки зрения крупные аварии маловероятны, но последствия такой аварии чрезвычайно серьезны.

Принцип работы ТЭЦ

тепловые электростанции — это электростанции, которые вырабатывают электрическую энергию путем преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрического генератора. Производство электроэнергии на ТЭС происходит с участием многих последовательных этапов, но общий принцип ее работы очень прост. Сначала топливо сжигается в специальной камере сгорания (паровом котле), при этом выделяется большое количество тепла, которое превращает циркулирующую воду в пар через специальные трубопроводные системы, расположенные внутри котла. Постоянно увеличивающееся давление пара заставляет вращаться ротор турбины, который передает энергию вращения валу генератора и, как следствие, генерируется электрический ток.

Система пар / вода закрыта. Пар, пройдя турбину, конденсируется и снова превращается в воду, которая также проходит через систему отопления и снова попадает в паровой котел. Главный недостаток всех ТЭС — это тип используемого топлива. Все виды топлива, используемые на тепловых электростанциях, — незаменимые природные ресурсы, которые медленно, но неуклонно истощаются. Поэтому в настоящее время, помимо использования атомных электростанций, разрабатывается механизм выработки электроэнергии с использованием возобновляемых или альтернативных источников энергии.

Принцип работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это электростанция, использующая энергию водного потока в качестве источника энергии. Гидроэлектростанции обычно строят на реках с дамбами и водохранилищами.

Особенности

Стоимость электроэнергии на ГЭС России более чем в два раза ниже, чем на ТЭС 1

Гидроэлектрические генераторы можно быстро включать и выключать в зависимости от энергопотребления

Речной сток — возобновляемый источник энергии

Значительно меньшее воздействие на воздух, чем другие типы электростанций

Строительство ГЭС обычно более капиталоемкое

Эффективные гидроэлектростанции часто находятся дальше от потребителей

Танки часто занимают большие площади, но, примерно, с 1963 г стали применяться защитные сооружения (Киевская ГЭС), которые ограничивали площадь водоема и соответственно ограничивали площадь затопляемой поверхности (поля, луга , села).

Плотины часто меняют характер промысла, блокируя путь к нерестилищам проходных рыб, но часто способствуют увеличению рыбных запасов в самом бассейне и осуществлению рыбоводства.

Принцип работы: Принцип работы гидроэлектростанции довольно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимое давление воды, поступающей на лопатки гидротурбины, приводящей в движение генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды создается за счет строительства плотины и в результате концентрации реки в определенном месте или за счет ее отвода от естественного потока воды. В некоторых случаях и плотина, и байпас используются вместе для получения необходимого давления воды.

Мощность гидроэлектростанции напрямую зависит от давления воды, а также от КПД используемого генератора.

принцип работы 4-х тактного бензинового двигателя (дизель.

1-й цикл всасывания (наполнение). Поршень движется из ВМТ в ВМТ, впускной клапан открыт. Под действием перепада давления, возникающего в результате движения поршня, воздух (в дизельном двигателе) или топливовоздушная смесь (в бензиновом двигателе) заполняет цилиндр через впускной канал.

2-я мера сжатия. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, все клапаны закрыты. Давление и температура в цилиндре повышаются. В конце такта сжатия высокое напряжение подается на свечу зажигания (бензиновый двигатель), между электродами свечи зажигания проскакивает искра и воспламеняет топливную смесь или (дизельное топливо) — дизельное топливо подается через форсунку высокого давления, который воспламеняется от нагретого воздуха в процессе сжатия.

рабочий ход 3-го цикла. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, все клапаны закрыты. В начале такта продолжается сгорание топлива, которое началось в конце такта сжатия. Температура и давление газов повышаются. Давление передается на поршень и перемещает его в направлении НМТ. Тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую работу движения поршня.

задача 4-го цикла. Поршень движется из ВМТ в ВМТ, выпускной клапан открыт. Изгнание происходит

выхлопные газы из баллона.


История

Примерно в 1854–1857 годах итальянцы Эухенио Барсанти и Феличе Матози создали устройство, которое, согласно имеющейся информации, напоминало четырехтактный двигатель. Несмотря на это, 4-тактный двигатель был запатентован только в 1861 году Альфоном де Рошем, так как изобретение итальянцев было утеряно.

Впервые немецкий инженер Николаус Отто создал пригодный для использования 4-тактный двигатель, поэтому 4-тактный цикл был назван циклом Отто, а 4-тактный двигатель, использующий свечи зажигания, был назван двигателем Отто.

первый четырехтактный поршневой двигатель

Такт расширения газов в дизельном двигателе

Когда поршень дизельного двигателя еще не достиг своей наивысшей точки около 30 градусов вдоль коленчатого вала, топливный насос высокого давления подает топливо в цилиндр через форсунку. Значение 18 МПа требуется для того, чтобы топливо могло быть тонко распылено и распределено по всему объему цилиндра.

рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Кроме того, топливо под воздействием высоких температур быстро воспламеняется и сгорает. Поршень перемещается в самую нижнюю точку. Температура внутри баллона в это время около 2000 градусов. В конце цикла температура падает.

Эксплуатационные показатели

Теперь о спектакле.

Емкость литров.

Во многом по этим показателям лучше двухтактные двигатели. Сказывается энергия, затраченная и полученная на проведение рабочего цикла.

В двухтактном двигателе каждый оборот представляет собой полный цикл, что дает более высокий показатель мощности в литрах, то есть отношение объема цилиндра к мощности. В среднем мощность в литрах двухтактного двигателя в 1,5 раза выше, чем у четырехтактного.

Удельная мощность.

Еще один показатель того, что двухтактный двигатель превосходит четырехтактный, — это удельная мощность.

Этот показатель характеризует соотношение между отдаваемой мощностью и полной массой двигателя.

Потеряв показатели мощности, 4-х тактный двигатель лучше по расходу топлива.

Он подает смесь дозированно, через входное окно, а выходное отверстие закрыто.

В двухтактном двигателе бывает время, когда выпускное и перепускное окна открыты, при этом поступающее топливо частично выходит через выпускное окно вместе с продуктами сгорания, т.е часть топлива в процессе не участвует просто летит в атмосферу.

Смазка двигателя.

4-тактный двигатель имеет систему смазки, которая смазывает все агрегаты, но при этом масло циркулирует по замкнутой системе, его потери незначительны и в основном из-за износа двигателя.

Смазка двухтактного двигателя осуществляется вместе с топливом, а это значит, что, выполнив свою функцию, масло попадает в цилиндр, где горит.

Надежность двигателей.

Что касается надежности конструкции этих двигателей, то здесь довольно интересная ситуация.

Конструктивно двухтактный двигатель проще и поэтому надежнее. Но 4-тактный двигатель имеет более совершенную систему смазки, которая обеспечивает более длительный срок службы двигателя.

Получается, что оба двигателя надежны, но каждый по-своему. Но в плане ремонтопригодности двухтактный двигатель даже лучше.

Такая же совместная смазка с топливом в 2-тактных двигателях также влияет на экологичность этого двигателя. Горящее масло больше всего способствует загрязнению воздуха.

Комбинация рабочих ходов в 2-тактном двигателе влияет на уровень шума установки, он немного выше, чем у 4-тактного агрегата.

Но отсутствие дополнительных систем и механизмов обеспечивает более легкую и менее тяжелую металлическую конструкцию, что сказывается на общем весе установки.

Положительную роль играет и более сложная конструкция 4-тактной конфигурации.

Эти двигатели могут модернизировать топливную систему, используя системы впрыска с раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндры, что увеличивает мощность и экономичность двигателей.

В 2-тактных двигателях возможность улучшения ограничена тем же смазочным материалом вместе с топливом. Хотя предпринимаются попытки улучшить характеристики этих двигателей.

Читайте также, по каким причинам и на каких моторах гнет клапан.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Основное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: отводом выхлопных газов и подачей топливовоздушной смеси в цилиндр.

Процессы наполнения и очистки цилиндров в четырехтактном двигателе происходят с помощью специального газораспределительного механизма, который в определенный момент открывает и замыкает рабочий цикл.

Очистка и заправка цилиндра в двухтактном двигателе выполняется одновременно с расширением и сжатием, когда поршень находится около нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндра есть два отверстия: продувочное или входное и выходное. Топливная смесь поступает через выпускное отверстие, а выхлопные газы выходят.

Основные отличия двухтактных двигателей от четырехтактных:

  1. Емкость литров. В четырехтактном двигателе один ход приходится на каждые два оборота коленчатого вала. Следовательно, теоретически двухтактный двигатель должен иметь объем в один литр в два раза больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет примерно 1,8 раза из-за использования поршня при увеличении хода, а также наличия наихудшего механизма избавления цилиндра от выхлопных газов и дороговизны выброса части мощности.
  2. Расход топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный двигатель по удельной мощности и литрам, но ниже по КПД. Выхлопные газы вытесняются топливовоздушной смесью, поступающей в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси попадает в выхлопные трубы и удаляется с выхлопными газами.
  3. Для двух- и четырехтактных двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Для двухтактных моделей характерна необходимость смешивать бензин с моторным маслом в определенных пропорциях. Топливно-масляная смесь циркулирует в камерах поршня и кривошипа, смазывая коленчатый вал и подшипники шатуна. При воспламенении топливной смеси вместе с бензином горят мельчайшие капельки масла. Вместе с выхлопными газами выходят продукты сгорания.

Бензин смешивается с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, так как это происходит перед заливкой топлива в бак и на делительной передаче. Во втором случае масляно-бензиновая смесь образуется во впускном коллекторе, расположенном между цилиндром и карбюратором.


Двигатель в последнем случае снабжен масляным баком с трубопроводом, подключенным к поршневому насосу. Насос подает масло на вход по мере необходимости. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи газа. Чем больше масла подается, тем больше масла подается. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Соотношение бензина и масла с ним может достигать 200: 1. Это приводит к меньшему расходу масла и меньшему дыму. Эта система используется, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин и масло не смешиваются, а подаются отдельно, поэтому двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, патрубка и клапанов. Масляный резервуар может быть картерным («мокрый» картер смазки) или отдельным резервуаром (сухой «картер).

В первом случае насос всасывает масло из поддона, направляет его во впускную полость, а затем по каналам к деталям шатунно-кривошипного узла, подшипникам коленчатого вала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с сухим картером масло заливается в бочку. Оттуда он перекачивается на трущиеся поверхности. Часть масла, поступающего в картер, перекачивается дополнительным насосом и возвращается в бак.

В двигателе есть фильтр для очистки масла от различных продуктов износа. Также при необходимости установите фильтры охлаждения, так как температура масла в процессе эксплуатации может значительно повыситься.

Как всё начиналось

В 19 веке двигатели уже существовали, но в основном это были большие паровые механизмы. Конечно, они частично снабжали развивающуюся отрасль, но у них было много недостатков.

Они были тяжелыми, имели низкую эффективность, большие размеры, долго запускались и останавливались, а для работы требовались квалифицированные рабочие.

Производителям нужен был новый агрегат без вышеупомянутых недостатков, они уже понимали, что такое четырехтактный двигатель. И как при определенных условиях его можно использовать для увеличения прибыли.

он был разработан изобретателем Эженом-Альфонсом Бо де Роша, а в 1867 году он был изготовлен из металла Николаусом Августом Отто.

Эжен-Альфонс Бо де Роша и Николаус Август Отто

В то время это было чудо техники. Двигатель внутреннего сгорания отличался низкими эксплуатационными расходами, небольшими габаритами и не требовал постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Устройство работало по особому алгоритму, который теперь называется «цикл Отто». Спустя 8 лет, после открытия первого экземпляра, компания Отто уже производила более 600 электростанций в год.

Очень быстро, благодаря своей автономности и компактности, получили распространение двигатели внутреннего сгорания.

Как устроен и работает четырехтактный движок

Работа 4-тактного двигателя позволяет вращать коленчатый вал, который передает движение на полный привод автомобиля через кривошипно-шатунный механизм. Самая простая одноцилиндровая конструкция состоит из:

  • металлический корпус, состоящий из крышки и блока цилиндров;
  • цилиндр, внутри которого поршень движется вверх и вниз;
  • впускной и выпускной клапаны, подающие топливную смесь в камеру сгорания и отводящие выхлопные газы;
  • поршень, который сжимает топливную смесь, вызывая воспламенение, а также вращает маховик коленчатого вала и, как следствие, колеса автомобиля;
  • свечи, подающие искру в цилиндр, воспламеняющий горючую смесь (в бензиновых моделях);
  • системы маслоснабжения внутри силового агрегата для смазки и охлаждения движущихся частей;
  • контур жидкостного охлаждения, удаляющий излишки тепла от двигателя.

Четырехтактный одноцилиндровый двигатель
Модульный одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Противовес коленчатого вала необходим для устранения детонаций из-за неравномерного распределения импульса, возникающего из-за того, что зажигание происходит не каждый, а после одного оборота коленчатого вала.

Как работает четырехтактный двигатель:

  1. Впуск (вращение кривошипа от 0 до 180o): поршень опускается в нижнюю мертвую точку (PMI), впускной канал открывается одновременно, и смесь топлива и кислорода попадает в двигатель.
  2. Сжатие (от 180 ° до 360 °): поршень поднимается в верхнюю мертвую точку (ВМТ), сжимая топливную смесь внутри.
  3. Рабочий ход (от 360 до 540 °): топливо внутри цилиндра воспламеняется свечой зажигания (или по температуре — на дизельных двигателях) и поршень снова сбивается силой образовавшегося взрыва. Третий такт называется рабочим ходом, потому что именно в нем поршень совершает полезную работу, передавая крутящий момент на коленчатый вал, а затем на ведущее колесо (остальные такты ДВС происходят, наоборот, за счет движению кривошипно-шатунного механизма, поэтому КПД двигателя этого типа составляет около 40%).
  4. Выхлоп (кривошипная система от 540 до 720 °): в это время открывается выход, и поршень поднимается до ВМТ, выталкивая выхлопные газы в выхлопную систему.

Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания
Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя.

Степень сжатия трансмиссии и компрессия трансмиссии не совпадают. Первое значение — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания, а второе — коэффициент сжатия, умноженный на коэффициент (1,2 для бензина или 1,7–2,0 для дизеля).

В чем особенность дизельных силовых агрегатов

Все ДВС можно разделить на две группы по принципу смесеобразования:

  1. Бензин (карбюраторный или инжекторный) и газ — где топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр.
  2. Дизель: топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя на дизельных силовых агрегатах немного отличается от такового на бензине. Камеры сгорания содержат кислород, который нагревается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. Прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки, в цилиндр впрыскивается жидкое дизельное топливо, которое форсунки разбрызгивают небольшими каплями для более быстрой реакции с нагретым воздухом.

Продолжительность включения дизельного двигателя
4-х тактный дизельный двигатель.

Мощные дизельные двигатели могут иметь несколько форсунок на цилиндр.

Многоцилиндровые модели

Чем больше цилиндров у четырехтактного двигателя, тем больше общий объем камер сгорания, поэтому силовые агрегаты автомобилей оснащены большим количеством цилиндров. Чаще всего это число четное, чтобы обеспечить сбалансированность установки, но есть и трехцилиндровые модели.

Классификация двигателей для многоцилиндровых автомобилей:

  • В линию: на одном коленчатом валу, параллельно друг другу;
  • V-образный — два ряда цилиндров на коленчатом валу, расположенных под углом;
  • VR-образная — аналогична предыдущей, но имеет меньший угол развала (около 15o).

Рядный двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания в ряду в разрезе.

Чтобы многоцилиндровый двигатель работал плавно, ходы различных цилиндров должны чередоваться в определенной последовательности и через равные промежутки времени. Примерный порядок работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания:

Таблица чередования часов

Таблица представлена ​​в качестве примера. Порядок работы цилиндров индивидуален для каждой модели силового агрегата, точные номера можно найти в документации на автомобиль.

Порядок работы цилиндров ВАЗ-2109
Порядок работы цилиндров на ВАЗ-2109.

От чего зависит мощность четырехтактного мотора

Основными параметрами, влияющими на мощность силового агрегата, являются:

  • общий объем цилиндров;
  • частота вращения вала двигателя;
  • прохождение входных и выходных отверстий;
  • уровень сжатия топливной смеси.

Мощность также увеличивается при максимальном заполнении цилиндров, поэтому были изобретены турбины, которые дополнительно нагнетают кислород в камеру сгорания.

Наддув
Схема турбонаддува двигателя с турбонаддувом.

Что называют тактом в ДВС

Часы ICE — это действие, которое происходит внутри механизма. При перемещении поршня вверх или вниз возникают ходы. Кроме того, ход — это когда поршень движется вверх, выполняя правильную работу. Движение поршня вниз, которое возвращается силой, создаваемой сгоранием топлива, называется рабочим ходом.

Что такое поездка на ДВС

Первый такт, с которого двигатель запускается, — это заполнение цилиндра топливной смесью. Следующим этапом является сжатие поступающей в двигатель смеси. Кроме того, происходит возгорание и, в конечном итоге, отвод дымовых газов. Это четыре такта, которые выполняются в четырехтактных двигателях. Коленчатый вал в четырехтактных агрегатах совершает два оборота при одном зажигании топлива.

Двухтактные двигатели работают в двух циклах: подача топливной смеси в цилиндр с последующим ее воспламенением и отвод выхлопных газов из цилиндра. В двухтактных агрегатах коленчатый вал совершает один оборот при сгорании части топливной смеси. В этом главное отличие рассматриваемых единиц друг от друга.

Двух- и четырехтактные ДВС бывают бензиновые и дизельные по типу топлива. Чтобы подробно выяснить, в чем заключаются достоинства и недостатки рассмотренных двигателей 2-х и 4-х тактного типа, рассмотрим их конструкцию и принцип работы.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Редуктор — это устройство, которое должно снижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой скорости с высоким крутящим моментом. Особенно актуальны они для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди наиболее популярных марок, выпускающих такие двигатели, обычно мощностью около 15 л.с., — японская «Хонда» и китайская «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензиновых газонокосилках). К популярным двигателям с редукторами относятся Champion и его аналог Patriot Garden».

ВАЖНЫЙ! Редукторы делятся на два типа: складывающиеся и неразборные. Их действие одинаковое. Второй вариант дешевле, но при возникновении неисправности его потребуется заменить. Съемный дороже, но при необходимости нужно просто заменить сломанную деталь. Обычно ставится на оборудование сопоставимой стоимости.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

4-х тактный двигатель
В двухтактном двигателе поршневые и цилиндровые пальцы, коленчатый вал, поршень, подшипники и компрессорные кольца смазываются путем заливки масла в бензин. Коленчатый вал 4-х тактного двигателя находится в масляной ванне, что является существенной разницей. Поэтому нет необходимости смешивать топливо и добавлять масло. Все, что нужно сделать автовладельцу, — это залить в топливный бак бензин.

Поэтому автовладельцу не нужно приобретать специальное масло, без которого двухтактный двигатель работать не может. Кроме того, наличие четырехтактного двигателя на поршневом зеркале и на стенках глушителя снижает количество нагара. Еще одно важное отличие состоит в том, что в двухтактном двигателе горючая смесь впрыскивает в выхлопную трубу из-за его конструкции.

Конечно, у четырехтактных двигателей есть и небольшие недостатки. Например, у них нет очень качественных рабочих моментов по регулировке теплового зазора клапанов.

Рабочий цикл карбюраторного двигателя:

— Ход сжатия. Поршень движется из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. Это значительно увеличивает температуру смеси. Отношение рабочего объема цилиндра в ВМТ к объему камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно чем она выше, тем лучше экономия топлива двигателем. Однако для двигателя с более высокой степенью сжатия требуется более дорогое топливо с более высоким октановым числом. Ход расширения или рабочий ход
Незадолго до окончания цикла сжатия топливовоздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания. Во время пути поршня от ВМТ до НМТ топливо заканчивается, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Когда газы расширяются, они совершают полезную работу, поэтому ход поршня во время этого хода коленчатого вала называется рабочим ходом. Степень «недоборота» коленчатого вала в ВМТ при воспламенении смеси называется опережением зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы сгорание топлива успело полностью закончиться, когда поршень достигнет PDC, то есть для наиболее эффективной работы двигателя. Сгорание топлива занимает почти фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя необходимо увеличивать время зажигания по мере увеличения оборотов. В более старых двигателях эта регулировка выполнялась механическим устройством (центрифуга и регулятор вакуума, действующий на измельчитель). В современных двигателях для регулирования угла опережения зажигания используется электроника.

— Такт выпуска После ВМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработавшие газы из цилиндра двигателя. Когда поршень достигает ВМТ, клапан сброса закрывается, и цикл начинается снова.

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

Коэффициент остаточного газа характеризует степень загрязнения свежего заряда выхлопными газами и представляет собой отношение массы продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре, к массе свежей топливной смеси. Для карбюраторных двигателей коэффициент остаточного газа составляет от 0,06 до 0,12.

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

Рабочий цикл дизельного двигателя Рабочие циклы четырехтактного дизельного двигателя и карбюраторного двигателя сильно различаются по способу образования смеси и воспламенения рабочей смеси. Основное отличие состоит в том, что во время фазы впуска в цилиндр дизеля поступает не горючая смесь, а воздух, который из-за высокой степени сжатия нагревается до высокой температуры, а затем впрыскивается мелкодисперсное топливо, которое самопроизвольно оседает, воспламеняется под влияние высокой температуры воздуха.

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном двигателе коленчатый вал, цилиндр и поршневые пальцы, подшипник коленчатого вала, поршень и компрессионные кольца смазываются путем заливки масла в бензин. 4-х тактный двигатель отличается тем, что коленчатый вал находится в масляной ванне. Благодаря этой функции просто не нужно добавлять масло или смешивать топливо. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства, — это залить в топливный бак бензин, после чего транспортное средство можно продолжать использовать.

Поэтому автовладельцу не нужно приобретать специальное масло, которое необходимо для работы двухтактных двигателей. Кроме того, у 4-тактного двигателя меньше нагара на стенках глушителя и поршневом зеркале. Еще одно важное отличие состоит в том, что у двухтактного двигателя горючая смесь впрыскивает в выхлопную трубу — это связано с его конструкцией.

Конечно, у четырехтактных двигателей есть и небольшие недостатки. Например, такие двигатели имеют большую продолжительность запуска скутера с одного места. К тому же работы по регулировке теплового зазора клапанов не особо высоки. Следует отметить, что проблему с увеличением времени старта самоката можно решить за счет оптимизации центробежного сцепления и опций трансмиссии.

4-х тактный двигатель: как это работает

Первый такт — такт впуска

Первый ход, также называемый всасыванием, начинается от ВМТ (верхней мертвой точки). По мере опускания поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр. Действие этого хода происходит при открытом впускном клапане. Кстати, много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии могут существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых в зависимости от давления педали акселератора происходит принудительное увеличение времени открытия впускных клапанов. Это делается для увеличения количества всасываемого топлива, которое после зажигания увеличивает мощность двигателя. Автомобиль в этом случае может разгоняться намного быстрее.

Конструкция агрегата

Устройство 4-тактного двигателя выглядит так: распределительный вал расположен в крышке цилиндра и приводится в движение ведущим колесом, установленным на коленчатом валу. В устройстве с 4-тактным двигателем распределительный вал может открывать и закрывать впускной и выпускной клапаны, но только один из них, и какой из них, зависит от положения поршня. Кроме того, на распредвале расположены кулачки, с помощью которых приводятся в действие коромысла клапанов.

После его активации коромысла начинают воздействовать на один из двух клапанов, который определяет его открытие. Стоит отметить, что между клапаном и регулировочным винтом должен быть узкий зазор (его еще называют тепловым зазором) — при нагревании металл расширяется, поэтому при отсутствии или слишком маленьком зазоре клапаны не будут ..уметь полностью закрывать входные и выходные каналы. Зазор на выпускном клапане должен быть больше, чем у впускного клапана, поскольку выхлопные газы более горячие, чем топливная смесь, и, как следствие, это приводит к тому, что выпускной клапан нагревается больше, чем впускной клапан.

Это все описание устройства 4-х тактного двигателя.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа четырехтактного двигателя складывается из двух оборотов коленчатого вала, можно даже сказать четырехтактного поршня.

Работа 4-х тактного двигателя следующая:

  1. (Вход). Поршень движется вниз, в результате чего впускной клапан открывается. В результате горючая смесь попадает в цилиндр, откуда выходит из карбюратора. Когда поршень достигает нижнего положения, впускной клапан закрывается.
  2. (сжатие). Поршень движется вверх, вызывая сжатие горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, сжатый бензин из поршня воспламеняется.
  3. (расширение). Бензин воспламеняется, в результате чего он сгорает — это приводит к расширению горючих газов и, как следствие, к движению поршня вниз (два клапана закрываются).
  4. (публикация). По инерции коленчатый вал продолжает вращаться вокруг своей оси, а поршень поднимается вверх. Вместе с этим открывается выпускной клапан, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень достигает верхней мертвой точки, впускной клапан закрывается.

По окончании работы 4-х тактного двигателя повторяются четыре цикла.

Источники

  • https://avtomoto-best.ru/4-taktnyj-dvigatel-princip-raboty.html
  • https://AvtoZavod-online.ru/avtobrendy/takt-dvs.html
  • https://VmyatynNet.ru/obuchenie/takty-dvigatelya.html
  • https://AutoTopik.ru/obuchenie/851-princip-raboty-dvigatelya.html
  • https://avtika.ru/ustroystvo-chetyrehtaktnogo-dvigatelya-i-printsip-ego-raboty/
  • https://auto-ru.ru/chetyrehtaktnyj-dvigatel.html
  • https://autodvs.ru/chetyrehtaktnyy-dvigatel/
  • https://moiinstrumentu.ru/otlichie-dvuhtaktnogo-dvigatelja-ot-chetyrehtaktnogo.html
  • https://autodont.ru/dvigatel/4-taktnyj-dvigatel-podrobno-razbiraem
  • https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/princip-raboty-chetyrehtaktnogo-dvigatelya.html
  • https://SpecTorg.su/dvigateli/takt-dvigatelya.html
  • [https://ilifia-club.ru/dvigatel/takty-dvs.html]

Оцените статью
Блог про двигатели