Порядок работы 4 тактного двигателя


Четырехтактный двигатель: принцип работы, основные отличия

Четырехтактный двигатель представляет собой поршневой мотор внутреннего сгорания. Рабочий процесс всех цилиндров в этих агрегатах занимает 2 кругооборота коленчатого вала или четыре поршневых такта. С середины ХХ века 4 тактный двигатель — самый распространенный вид поршневых моторов.

Принцип работы и основная характеристика

Рабочий цикл ДВС (двигателя внутреннего сгорания) состоит из ряда процессов, при которых усиливается мощность двигателя, воздействующего на коленчатый вал. Состоит рабочий цикл из нескольких этапов:

  • цилиндр заполняется топливной смесью;
  • смесь сжимается;
  • топливная смесь воспламеняется;
  • газы расширяются и цилиндр очищается.

В ДВС поршень двигается в одном направлении (вниз или вверх). Коленчатый вал совершает один оборот в два такта. Рабочим ходом поршня называют тот, при котором совершается полезная работа, и расширяются сгоревшие газы.

Двухтактными называют двигатели, в которых цикл совершается в один оборот коленчатого вала или за два такта. Четырехтактные агрегаты характеризуются совершением рабочего цикла за два оборота коленвала или за четыре такта.

Основные характерные показатели 4 тактного двигателя:

  1. За счет движения рабочего поршня происходит обмен газов.
  2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим цилиндровую полость переключать на впуск и выпуск.
  3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленвала.
  4. Шестерные редукторы и ременная цепная передача дают возможность изменить моменты впрыскивания бензина, зажигания и привода газораспределительного механизма по отношению к частоте вращения коленвала.

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.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин. Коленчатый вал 4тактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.

Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара. Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством.

Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.

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.

Работа двигателя

Как уже было отмечено работа четырехтактного мотора состоит из четырех тактов поршня или из двух оборотов коленвала.

Этапы работы :

  1. Впуск. Поршень движется в нижнюю сторону, открывая клапан впуска. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.
  2. Сжатие. Поршень движется вверх, провоцируя сживание горючей смеси. Когда он приближается к верхней точке, сжатый бензин возгорается.
  3. Расширение. Бензин возгорается и сгорает. В результате чего происходит растяжение горючих газов, и поршень движется вниз. При этом два клапана оказываются закрытыми.
  4. Выпуск. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. Вместе с этим открывается клапан выпуска, и выхлопные газы поступают в трубу. При прохождении клапаном мертвой точки, клапан впуска закрывается.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Главное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: удалением отработанных газов и подачей топливно-воздушной смеси в цилиндр.

Процессы заполнения цилиндра и его очистки в четырехтактном двигателе происходят с помощью газораспределительного специального механизма, который в определенное время открывает и закрывает рабочий цикл.

Очистка цилиндра и его заполнение в двухтактном двигателе выполняется в одно время с с расширением и сжатием при нахождении поршня поблизости мертвой нижней точки. В стенках цилиндра для этого имеется два отверстия: продувочное или впускное и выпускное. Через выпускное отверстие поступает топливная смесь, и выходят отработанные газы.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

  1. Литровая мощность. В четырехтактном двигателе на два оборота коленчатого вала приходится один рабочий ход. Поэтому теоретически двухтактный двигатель должен иметь литровую мощность вдвое больше, чем четырехтактный. Но на практике превышение составляет около 1,8 раза, благодаря использованию поршня при расширении хода, а также наличия худшего механизма освобождения цилиндра от отработанных газов и больших затрат на продувку части мощности.
  2. Потребление топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный в удельной и литровой мощности, но уступает в экономичности. Отработанные газы вытесняются воздушно — топливной смесью, которая поступает в цилиндр из шатунно-кривошипной камеры. Часть топливной смеси при этом поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработанными газами.
  3. У двухтактного и четырехтактного двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Двухтактные модели характеризуются необходимостью смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Масляная воздушно-топливная смесь циркулирует в поршневой и кривошипной камерах, смазывая подшипники коленчатого вала и шатуна. Мельчайшие капли масла при возгорании топливной смеси сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания уходят вместе с отработанными газами.

Смешивают бензин с маслом двумя способами. Это может быть простое перемешивание, которое проводится перед тем, как залить в бак топливо и раздельная передача. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Двигатель в последнем случае оснащен масляным бачком с трубопроводом, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло во впускной патрубок в том количестве, которое необходимо. Производительность насоса зависит от того, как расположена ручка подачи «газа». Поступление масла тем больше, чем больше подается топливо. Более совершенной является раздельная система смазки двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу при ней может достигать 200:1. Это приводит к снижению расхода масла и к уменьшению дымности. Такую систему используют, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин с маслом не смешивают, а подают отдельно, для чего двигатели имеют классическую систему смазки, которая состоит из фильтра, масляного насоса, трубопроводной магистрали и клапанов. В качестве масляного бачка может выступать картер двигателя (смазка с «мокрым «картером) либо отдельный бачок («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает из поддона масло, направляет его во входную полость, а затем по каналам -к деталям шатунно-кривошипной группы, к подшипникам коленвала и газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочок. Оттуда оно при помощи насоса попадает к трущимся поверхностям. Стекающую в картер часть масла откачивают дополнительным насосом и возвращают в бачок.

Для очищения масла от разных продуктов износа двигатель имеет фильтр. Кроме того при необходимости устанавливают охлаждающие фильтра, потому как температура масла в процессе работы может очень сильно подниматься.

Как работает 4-х тактный двигатель

Для питания вашего оборудования двигатель с верхним расположением клапанов выполняет повторяющийся четырехэтапный процесс, подробно описанный ниже.

Элемент, который позволяет двигателям внутреннего сгорания работать

  • Air
  • Топливо
  • Сжатие
  • Spark

Шаг 1: Ход впуска

Воздух и топливо поступают в небольшой двигатель через карбюратор. Задачей карбюратора является подача смеси воздуха и топлива, которая обеспечит правильное сгорание.Во время такта впуска открывается впускной клапан между карбюратором и камерой сгорания. Это позволяет атмосферному давлению нагнетать топливовоздушную смесь в отверстие цилиндра при движении поршня вниз.

>> Проблемы с производительностью? Узнайте, как устранить неполадки при ремонте карбюратора и очистить / отремонтировать небольшой карбюратор двигателя.

Шаг 2: Ход сжатия

Сразу после того, как поршень перемещается к нижней части своего хода (нижней мертвой точке), в отверстии цилиндра находится максимально возможная воздушно-топливная смесь.Впускной клапан закрывается, и поршень возвращается обратно в отверстие цилиндра. Это называется такта сжатия процесса 4-тактного двигателя. Воздушно-топливная смесь сжимается между поршнем и головкой цилиндров.

Шаг 3: Инсульт

Когда поршень достигнет вершины своего хода (верхней мертвой точки), он будет в оптимальной точке, чтобы зажечь топливо, чтобы максимизировать мощность вашего наружного силового оборудования. В катушке зажигания создается очень высокое напряжение.Свеча зажигания позволяет отводить это высокое напряжение в камеру сгорания. Тепло, создаваемое искрой, зажигает газы, создавая быстро расширяющиеся, перегретые газы, которые заставляют поршень возвращаться в отверстие цилиндра. Это называется силовым ходом .

Шаг 4: Ход выхлопного газа

Когда поршень снова достигает нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан. Когда поршень движется обратно вверх по отверстию цилиндра, он вытесняет отработавшие газы сгорания через выпускной клапан и из систем выпуска.Когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, и впускной клапан открывается, и процесс четырехтактного двигателя повторяется.

При каждом повторении цикла требуется два полных оборота коленчатого вала, в то время как двигатель создает мощность только во время одного из четырех тактов. Для поддержания работоспособности машины требуется небольшой маховик двигателя. Рабочий ход создает импульс, который толкает инерцию маховика, удерживая его, и коленчатый вал вращается во время тактов выпуска, впуска и сжатия.

,

2-тактный или 4-тактный двигатель

Обновлено 14 февраля 2018 г.

Возможно, вы работали на газонокосилке, гидроцикле, мотороллере или двигателе большего размера, например, у грузовика. Эти двигатели подразделяются на двухтактные или четырехтактные. Состав двигателя может иногда помочь вам определить, какая машина соответствует вашим потребностям. Чтобы понять достоинства и недостатки каждого из этих двигателей, вам необходимо знать, как они работают.

Определения

Двухтактный дизельный двигатель

Двухтактный двигатель Поршень делает один ход в каждом направлении, чтобы привести в действие данную машину.

  • Ход сжатия сжимает топливо, которое затем взрывается.
  • Обратный ход, называемый силовым ходом, приводится в действие взорванным топливом. Он перемещает картер, выпускает выхлопные газы и впускает новое топливо и воздух для следующего удара.
Иллюстрация четырехтактного двигателя

Четырехтактный двигатель выполняет четыре такта для привода двигателя.

  • Ход сжатия сжимает воздух и топливо.
  • Силовой ход.Сжатый воздух воспламеняется, приводя в движение поршень, который вращает коленчатый вал в процессе, а также вырабатывая достаточно энергии для запуска трех других ходов.
  • Выхлопной ход. Когда поршень движется вверх, он выпускает выхлопные газы через выпускной клапан.
  • Впускной ход впускает новую подачу топлива и воздуха для первого хода.

Сравнительная таблица

Двухтактный двигатель Четырехтактный двигатель
Его поршень делает два такта в двигателе Его поршень делает четыре такта в двигателе
Громко тише
Менее эффективно, а значит, вредно для окружающей среды Эффективно, а значит экологически безопасно
Относительно дешевле, так как не имеет клапанов Относительно дорого из-за сложности встраивания клапанов
Производить высокую мощность за относительно короткий период Выработка малой мощности в течение длительного периода
Дополнительное масло, необходимое для смешивания с топливом, делает их дорогостоящими в обслуживании Не требует масла в топливе

2 Ход против 4 Stroke Engine

Какая разница между двухтактным двигателем? Джин и 4-х тактный двигатель? Различия можно увидеть в количестве ударов, которые делает каждый поршень, и их структуре.

  • Поршень в 4-х тактном двигателе делает четыре такта, которые приводят в движение коленчатый вал. Из-за своего веса и количества выстрелов, которые приводят в движение коленчатый вал, эти двигатели могут производить только низкое, но устойчивое количество энергии, которое идеально подходит для таких вещей, как грузовые автомобили, которые должны преодолевать большие расстояния без остановки. Напротив, двухтактный двигатель способен генерировать быстрые и внезапные скачки мощности, которые не поддерживаются в течение длительного периода времени. Это делает его идеальным для использования в бензопилах и гидроциклах, которые время от времени останавливаются.
  • Двухтактный двигатель легче построить, поскольку он не имеет клапанов. Это делает его более легким и дешевым в производстве. 4-х тактный двигатель требует сложных клапанов для эффективной работы, что делает его тяжелым и дорогим в сборке.
  • Двухтактный двигатель не требует масляного картера. Масло, смешанное с газом, недостаточно смазывает двигатель. Поэтому вряд ли это продлится долго. Стоимость короткого срока службы и смешивания масла с его топливом делает его дорогим в долгосрочной перспективе.4-х тактный двигатель не требует масла, смешанного с газом, поэтому он дешев в эксплуатации.
  • Двухтактные двигатели не так эффективны при сжигании топлива. По этой причине они загрязняют окружающую среду более 4-х тактных двигателей.

Видео

Вот видео, которое подчеркивает основные различия между двухтактным и четырехтактным двигателями, с плюсами и минусами каждого:

.
Почему 2-тактные главные двигатели используются на 4-тактных судах?

При постройке корабля на верфи самым важным двигателем, который должен быть выбран, является основной движитель. Как двухтактные, так и четырехтактные двигатели широко доступны на рынке, но для большого торгового судна, идущего в океан, двухтактный двигатель чаще используется в качестве основного двигателя и имеет гораздо лучший рынок.

Даже с широким спектром преимуществ, которые предлагает 4-х тактный двигатель, такие как компактный размер установки, гораздо более высокие обороты или скорость и т. Д., 2-х тактный двигатель затмевает мало, но имеет существенные преимущества.

Некоторые важные причины, по которым 2-тактные двигатели более популярны, чем 4-тактные двигатели в качестве основного двигателя на судах

  • Выбор топлива : Цены на топливо поднялись до небес, и более качественное топливо повышает стоимость на эксплуатацию судна. Двухтактный двигатель может сжигать низкосортное топливо и, следовательно, снизить эксплуатационные расходы судна.
  • КПД : Тепловая и двигательная эффективность двухтактного двигателя значительно выше, чем у четырехтактного двигателя.
  • Мощность : в настоящее время большинство 2-тактных двигателей представляют собой двигатели с большим рабочим ходом, которые производят большую мощность. Следовательно, они имеют высокий коэффициент мощности к весу по сравнению с 4-тактным двигателем.
  • Больше груза : Судно может перевозить больше веса и, следовательно, больше груза с помощью двухтактных двигателей из-за высокого соотношения мощности и веса.
  • Надежность : Двухтактные двигатели более надежны в эксплуатации по сравнению с четырехтактными двигателями.
  • Меньше технического обслуживания : требования к техническому обслуживанию двухтактного двигателя значительно меньше, чем у четырехтактного двигателя.
  • Управление направлением движения : Прямой запуск и реверсирование легче с двухтактным двигателем.
  • Без редуктора : Поскольку двухтактные двигатели являются низкоскоростными, нет необходимости в редукторе или редукторе, как это требуется для высокоскоростных четырехтактных двигателей.

Тем не менее, простота маневрирования двухтактного двигателя меньше, чем у четырехтактного, и первоначальная стоимость установки двухтактной силовой установки также намного выше, чем стоимость эксплуатации и технического обслуживания. 4-х тактного двигателя. В двухтактном двигателе количество, сэкономленное на высококачественном топливе, может компенсировать все другие недостатки, а также снизить все эксплуатационные расходы судна.

Вы также можете прочитать: Что такое локальное или аварийное маневрирование на корабле?

Теги: морской двигатель Морские двигатели

.

Смотрите также