Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Принципът на работа на двутактов и четиритактов двигател [ZEBR_TAG_ / h1>

Изобретението на двигателя с вътрешно горене, както и използването му в различни области, включително мотоциклети и автомобилен транспорт, направи възможно значително да се опрости животът на човек.

Разбира се, двигателите с вътрешно горене, каквито са сега, не се появиха веднага, от момента на появата им той непрекъснато се подобрява.

Въпреки че в момента тези двигатели надграждат само определени компоненти, тяхната основна концепция остава непроменена.

Цикъл на двигателя, работни ходове

Двигателите с вътрешно горене, които се появиха преди много време, както на бензин, така и на дизелово гориво, и се използват сега, са разделени на два вида:

  1. Двутактови;
  2. Четиритактов.

Както подсказва името, разликата в принципа на работа на двигателя се намалява в броя на ходовете – движенията на буталото, по време на които то извършва определен цикъл на работа.

За четиритактов двигател са дефинирани 4 хода, в резултат на което едно бутало извършва пълен цикъл – всмукване, компресия, работен ход и изпускане.

Във всеки от тези цикли се извършват определени процеси в цилиндъра на двигателя. Всички те са насочени към постигане на една цел – да осигурят преобразуване на енергията от изгаряне на горивото в въртене на коляновия вал.

Така по време на всмукателния ход към цилиндъра се подава горима смес, състояща се от гориво и въздух, без която процесът на горене е невъзможен. Освен това образуването и подаването на тази смес в бензинов и дизелов двигател са различни.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Следва ходът на компресия , при който входящата смес се компресира по обем. Това се прави, за да се образува по-запалима смес в по-малък обем.

 

Намаляването на обема позволява при следващия ход да се осигури по-висока ефективност по време на изгаряне на горивото.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Работният ход е единственият от всички мерки, при който енергията се дава, а не се отнема, и за него съществуват всички други мерки.

След компресия сместа се запалва, при бензиновите двигатели – поради изплъзване на искра между електродите на подгревната свещ, при дизелови двигатели – поради високо налягане, при което сместа се нагрява толкова много, че се запалва.

Когато сместа се запали, се освобождава енергия, която действа върху буталото, принуждавайки го да се движи надолу, докато енергията, освободена от горенето, се прехвърля от буталото към коляновия вал през свързващия прът.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Ауспухът е ход, насочен към почистване на кухината на цилиндъра от продуктите от горенето. След почистване цикълът се повтаря отново.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

От всичко казано по-горе се оказва, че един цикъл на движение на буталото в цилиндъра е насочен само към получаване на един ход – работният ход, всички други ходове само помагат за получаването му и част от енергията, която се дава от ходът на работния ход се използва за тяхното изпълнение.

Всеки ход на двигателя съответства на определено движение на буталото в цилиндъра.

Има две крайни точки на позицията на буталото, наречени мъртви точки.

Едната от тях е горна – буталото не може да се издигне по-високо в цилиндъра, а втората е долната, при която не слиза по-надолу.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Тези точки се осигуряват от коляновия вал, към който буталото е свързано чрез свързващ прът.

Когато буталото се движи от една точка в друга и след това обратно, ударите се извършват. Тоест, когато буталото се движи от долната точка ( BDC ) към горната ( TDC ), могат да се извършат два хода – компресия и освобождаване, а при движение напротив – входящ и работен ход.

Имайки представа за ходовете, можем да говорим за видовете двигатели, а те са два – 2-тактов и 4-тактов.

Всеки от тези двигатели работи по различен начин, което се отразява на дизайна им и много други параметри и характеристики.

Прочетете също:

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Боксеров двигател, предимства и недостатъци

Конструкция и принцип на работа на 2-тактов двигател

2-тактовият двигател е най-широко използван в дребно оборудване (верижни триони, храсторези) и мотоциклети.

Някога имаше дори дизелови 2-тактови двигатели, инсталирани на камиони, например MAZ-200.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Интересното е, че описаните по-горе ходове за всеки двутактов двигател не са отишли ​​никъде, а просто са били комбинирани.

В резултат на това това ви позволява да съкратите целия цикъл само с едно завъртане на коленете. вал.

Така че, когато буталото се движи от BDC , се извършват два хода наведнъж – освобождаване и компресия, а при движение от TDC – вход и работен ход.

Това може да се постигне чрез използване на прозорци в цилиндрите, през които се засмуква и изпомпва горивната смес, както и се отстраняват продуктите от горенето.

Отварянето и затварянето на тези прозорци се осигурява от самото бутало. За да се осигури правилната работа на механизма, прозорците са разположени на различни нива в стените на цилиндъра.

За да стане по-ясно, нека вземем двигателя на мотоциклета IZH Planet 5.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Този мотоциклет е оборудван с едноцилиндров двутактов двигател.

Цилиндърът е разположен в горната част на корпуса на двигателя, охлаждането му е въздушно, следователно охладителните ребра са разположени около неговата обиколка.

От една страна към цилиндъра е прикрепена тръба от карбуратора, през която горимата смес влиза в цилиндъра.

Напротив, на този разклонител е монтирана изпускателна тръба.

Отгоре цилиндърът е покрит от главата, в която се помещава подгревната свещ.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Вътре в цилиндъра има бутало, свързано с коляновия вал чрез свързващ прът. Освен това той вече е свързан със съединителя и трансмисията, но все още няма значение.

За подаване на гориво към пространството над буталото при двутактов двигател се включва и подбуталното пространство.

Когато буталото се движи нагоре, в пространството на подбуталото се създава вакуум, в който сместа въздух-гориво се засмуква през входния отвор.

Захранването от подбуталното пространство към пространството над буталото се извършва от излишното налягане, което възниква, когато буталото се движи надолу.

Горивото се подава през байпасния прозорец. Продуктите от горенето се изхвърлят през изходния прозорец.

Сега как работи всичко.

Нека започнем с движението на буталото към TDC. Докато е в BDC, буталото отваря байпасните и изходните портове. Прекомерното налягане в пространството на подбуталото изтласква горимата смес в пространството над буталото.

Придвижвайки се нагоре, буталото затваря отворените прозорци, в резултат на което горивната камера се запечатва.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Достигайки TDC, буталото компресира сместа, след което се подава искра от подгревната свещ, която е монтирана в главата на цилиндъра.

В това време буталото, движещо се нагоре, отваря входния отвор, през който сместа навлиза в пространството на подбуталото. Тоест, оказва се, че при един ход – движението на буталото от BDC към TDC се извършват две действия: първо се впръсква гориво, след това – компресия.

След като горивото се запали, освободената енергия избутва буталото надолу.

Придвижвайки се надолу от TDC, буталото първо отваря изходния прозорец. По време на горенето обемът на продуктите от горенето се увеличава значително, така че те веднага започват да излизат през този прозорец.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Оказва се, че когато буталото се движи надолу, първо се извършва работният ход, а след отваряне на изходния прозорец се извършва и изпускателният ход.

Освен това, когато буталото се движи надолу, то отваря байпасния прозорец и горивото започва да тече в пространството над буталото – цикълът започва да се повтаря, докато целият цикъл изисква само движението на буталото първо нагоре и след това надолу, което отговаря на един оборот на коленете. вал.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Как работи 4-тактовият двигател

Сега за принципа на работа на 4-тактовите двигатели. Вземете отново едноцилиндровия мотоциклетен двигател, но този път Honda CB 125E.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Този двигател също има цилиндър, разположен над картера и е с въздушно охлаждане.

Вътре в цилиндъра е монтирано бутало, свързано с коляновия вал чрез свързващ прът. Горната част на цилиндъра е затворена с глава.

Конструктивната особеност на този двигател е наличието на механизъм, който осигурява подаване на сместа и отстраняване на продуктите от горенето – газоразпределителен механизъм.

Той е инсталиран в този двигател в главата на блока. Същността на този механизъм е навременното отваряне на входните и изходните портове, които са затворени от клапани.

Всичко работи на този принцип. Първо, ходът на всмукване. За да се осигури този ход, буталото трябва да се движи от ВМТ надолу. В този случай клапанът отваря входния порт, през който вакуумът засмуква гориво в цилиндъра.

След достигане на BDC, входният прозорец се затваря от клапана, буталото в този момент започва да се движи нагоре, започва ходът на компресия.

При този ход и двата прозореца са затворени, цилиндърът е напълно запечатан, а буталото, когато се движи нагоре, компресира горимата смес, която е била доставена по-рано.

Когато буталото се приближи до TDC, когато сместа е компресирана до максимум, тя се запалва от искрата на свещ.

Прекомерното налягане по време на горенето принуждава буталото да се движи надолу – възниква работен ход, при който прозорците също остават затворени.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

След достигане на BDC, буталото започва да се движи нагоре, в този момент клапанът отваря изходния прозорец и буталото избутва продуктите от горенето през него.

Резултатът е, че е необходим един завъртане на коляното, за да завършите всмукателния и компресионния ход. вал, а за работния ход и освобождаване – още един оборот.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Това бяха принципите на работа на 2-тактовите и 4-тактовите двигатели, използвайки примера на мотоциклети.

Тези принципи се използват при всички двигатели с вътрешно горене – от двигателя на самолетен модел до мощния 12-цилиндров двигател на танк.

Прочетете също:

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Система за вентилация на картера на двигателя с EGR клапан, устройство, принцип на действие, проверка, почистване

Характеристики на дизайна

В допълнение към разликите в принципа на работа, тези двигатели имат и конструктивни характеристики.

2-тактовият двигател е конструктивно по-прост. Механизмът за разпределение на газа е допълнително оборудване на двигателя, което усложнява дизайна.

2-тактов мотор няма този механизъм и ролята му се играе от бутало, отварящо и затварящо определени прозорци.

Освен това този двигател не се нуждае от система за смазване. Това се дължи на факта, че в процеса на работа участва и буталното пространство, където се намира коляното. вал.

Но тъй като коляновият механизъм изисква смазване, в този двигател той се произвежда заедно с горивото, тоест моторното масло се добавя към горивото и когато горивото влезе в това пространство, наличното масло смазва механизма.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

За 4-тактови двигатели дизайнът включва както разпределението на клапаните, така и отделна система за смазване.

Това значително усложнява конструкцията, но тези двигатели са с по-висок приоритет от двутактовите поради редица експлоатационни недостатъци на последните.

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Индикатори за изпълнение

Сега за изпълнението.

Литър капацитет.

В много отношения 2-тактовите двигатели са по-добри за тези показатели. Влияе изразходваната и получена енергия за изпълнение на един работен цикъл.

При 2-тактов двигател всеки оборот е един пълен цикъл, което осигурява по-висок показател за мощност на литра – съотношението на обема на цилиндъра към мощността. Средно литровата мощност на 2-тактов двигател е 1,5 пъти по-висока от тази на 4-тактов двигател.

Специфична мощност.

Друг показател, по който 2-тактов двигател превъзхожда 4-тактов двигател, е плътността на мощността.

Този индикатор характеризира съотношението на изходната мощност към общото тегло на двигателя.

Загубата на показатели за мощност, 4-тактовият двигател е по-добър по отношение на разхода на гориво.

Той подава сместа дозирано, през входния прозорец, докато изходът е затворен.

При 2-тактов двигател има момент, в който изходните и байпасните прозорци са отворени, докато входящото гориво частично излиза през изходния прозорец заедно с продуктите от горенето, тоест част от горивото не участва в процеса, но просто лети в атмосферата.

Прочетете също:

Принципът на работа на двутактов и четиритактов бензинов двигател, конструктивни и други разлики

Водороден двигател за кола, как да се отървете от пристрастяването към маслото

Смазване на двигателя.

4-тактовият двигател има система за смазване, която осигурява смазване на всички компоненти, но в същото време маслото циркулира в затворена система, загубите му са незначителни и се дължат главно на износване на двигателя.

Смазването на 2-тактов двигател се извършва заедно с горивото, което означава, че след като изпълни функцията си, маслото влиза в цилиндъра, където изгаря.

Надеждност на двигателите.

По отношение на надеждността на дизайна на тези двигатели има доста интересна ситуация.

Конструктивно, 2-тактовият двигател е по-прост и следователно по-надежден. Но 4-тактовият двигател има по-модерна система за смазване, която осигурява по-дълъг експлоатационен живот на двигателя.

Така се оказва, че и двата двигателя са надеждни, но всеки по свой начин. Но по отношение на поддръжката, 2-тактов двигател все още е по-добър.

Същото смазване на ставите с гориво в 2-тактовите двигатели също влияе върху екологосъобразността на този двигател. Изгарянето на петрол допринася за замърсяването на въздуха в по-голяма степен.

Комбинацията от работни ходове в 2-тактов двигател влияе върху нивото на шума на инсталацията, то е малко по-високо от това на 4-тактов агрегат.

Но липсата на допълнителни системи и механизми осигурява по-лека и по-малко металоинтензивна структура, което се отразява на общото тегло на инсталацията.

По-сложният дизайн на 4-тактовата инсталация също играе положителна роля.

Тези двигатели имат възможност за модернизиране на захранващата система, като се използват инжекционни системи с разделно подаване на гориво и въздух към цилиндрите, което повишава мощността и икономичността на двигателите.

При 2-тактовите двигатели възможността за подобрение е ограничена от същата смазка заедно с горивото. Въпреки че опитите за подобряване на производителността на тези двигатели продължават.

Прочетете също по какви причини и на какви двигатели клапата се огъва.

Резултат

Като цяло и двата двигателя все още имат приложение и е малко вероятно някога да откажат да използват един от тях, тъй като всеки от тях има своите предимства, които се търсят при определени условия.

Подобен...