Что значит 4 тактный двигатель

Вчем отличие двухтактного мотора от четырехтактного? — DRIVE2

Двухтактный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, т. е. наполнение цилиндра горючей смесью (или воздухом), сжатие и сгорание, а также расширение и выпуск газов происходят за два хода поршня.

Недостатки двухтактных двигателей:
Недостатком являются высокая термическая нагруженность поршневой группы, снижающая надёжность двигателя, и сложность осуществления продувки.

Преимущества двухтактных двигателей:
В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70%.

Четырёхтактный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, цикл работы которого состоит из четырёх тактов (ходов поршня), происходящих за два оборота коленчатого вала двигателя. При его первом обороте осуществляется впуск и сжатие. Впуск рабочей смеси (у карбюраторного двигателя, или двигателя с воспламенением от искры) или воздуха (у дизеля) происходит при движении поршня от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Сжатие рабочей смеси или воздуха осуществляется при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. При втором обороте коленчатого вала совершается рабочий ход (поршень движется так же, как при впуске) и выпуск (поршень движется так же, как при сжатии). Рабочий ход (сгорание — расширение) осуществляется под действием давления на поршень продуктов сгорания топлива. Выпуск — последний такт; во время него отработавшие продукты сгорания удаляются из цилиндра двигателя.

Недостатки четырёхтактных двигателей:
Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой коленчатым валом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли сек, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали. Уступают по мощности двухтактным.
К незначительным недостаткам, которые с лихвой окупаются достоинствами, можно отнести работы по регулировке теплового зазора клапанов и время разгона скутера с места, которое несколько больше, чем у двухтактных мопедов.

Преимущества четырёхтактных двигателей:
-экономичность расхода топлива;
-надежность;
-простота обслуживания;
-четырехтактный двигатель работает тише и устойчивей.

В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтакного двигателя находится в маслянной ванне. Благодаря этому Вам не надо смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок (на моделях двухтактных скутеров с раздельной системой смазки).

Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.

Четырехтактный двигатель - Википедия

Четырехтактный цикл, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях: впуск (1), компрессия (2), мощность (3) и выхлоп (4). Правая синяя сторона - это впускное отверстие, а левая коричневая сторона - это выпускное отверстие. Стенка цилиндра представляет собой тонкий рукав, окружающий головку поршня, который создает пространство для сгорания топлива и образования механической энергии.

Двигатель с четырехтактным двигателем (также с четырехтактным двигателем ) представляет собой двигатель внутреннего сгорания (IC), в котором поршень совершает четыре отдельных такта при вращении коленчатого вала.Ход означает полное перемещение поршня вдоль цилиндра в любом направлении. Четыре отдельных мазка называются:

Впуск : также известен как всасывание или всасывание. Этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке (T.C.) и заканчивается в нижней мертвой точке (B.C.). В этом такте впускной клапан должен находиться в открытом положении, в то время как поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре посредством его движения вниз.Поршень движется вниз, когда воздух всасывается при движении вниз к поршню.

Сжатие : этот ход начинается в точке с конусом до н.э. или просто в конце хода всасывания и заканчивается в точке т / д В этом такте поршень сжимает топливовоздушную смесь при подготовке к воспламенению во время рабочего такта (ниже). На этом этапе и впускной, и выпускной клапаны закрыты.

Сжигание : также называется мощностью или зажиганием. Это начало второго оборота четырехтактного цикла.В этот момент коленчатый вал завершил полный оборот на 360 градусов. Пока поршень находится на T.D.C. (конец такта сжатия) сжатая воздушно-топливная смесь зажигается свечой зажигания (в бензиновом двигателе) или теплом, генерируемым высокой степенью сжатия (дизельные двигатели), принудительно возвращая поршень в B.D.C. Этот ход производит механическую работу от двигателя для поворота коленчатого вала.

Выхлоп : Также известен как выпуск. Во время хода на выходе поршень снова возвращается из B.Округ Колумбия, округ Колумбия пока выпускной клапан открыт. Это действие удаляет отработанную топливовоздушную смесь через выпускной клапан.

История [править]

цикл Отто [править]
Двигатель Отто производства США 1880-х годов
Николай Август Отто был коммивояжером в продуктовом концерне. В своих путешествиях он столкнулся с двигателем внутреннего сгорания, построенным в Париже бельгийским экспатриантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. В 1860 году Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работающий на освещающем газе с эффективностью 4%.18-литровый двигатель Ленуара производил только 2 лошадиных силы. Двигатель Ленуара работал на осветительном газе из угля, который был разработан в Париже Филиппом Лебоном. ^[1]

При тестировании точной копии двигателя Ленуара в 1861 году Отто стало известно о влиянии сжатия на заправку топливом. В 1862 году Отто попытался создать двигатель, чтобы улучшить низкую эффективность и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь до воспламенения, но потерпел неудачу, поскольку этот двигатель работал не более, чем за несколько минут до его разрушения.Многие другие инженеры пытались решить проблему, но безуспешно. ^[1]

В 1864 году Отто и Евгений Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания, NA Otto и Cie (NA Otto and Company). В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. ^[1] Заводу не хватило места, и в 1869 году его перевели в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (компания по производству газовых двигателей Deutz).^[1] В 1872 году Готтлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах был главой по проектированию двигателей. Даймлер был оружейным мастером, который работал на двигателе Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь до сгорания с гораздо более высокой эффективностью, чем любой двигатель, созданный к этому времени.

Daimler и Maybach покинули свои рабочие места в Otto и Cie и разработали первый высокоскоростной двигатель Otto в 1883 году.В 1885 году они выпустили первый автомобиль, оснащенный двигателем Отто. В Daimler Reitwagen использовалась система зажигания с горячей трубкой и топливо, известное как Ligroin, чтобы стать первым в мире транспортным средством, приводимым в движение двигателем внутреннего сгорания. Он использовал четырехтактный двигатель, основанный на дизайне Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем. ^[2]

В 1884 году компания Отто, тогда известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор.В 1890 году Daimler и Maybach создали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft. Сегодня эта компания - Daimler-Benz.

цикл Аткинсона [править]
У этого гибридного Toyota Prius 2004 года есть двигатель цикла Аткинсона как бензин-электрический гибридный двигатель
Двигатель с циклом Аткинсона - это тип однотактного двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Джеймсом Аткинсоном в 1882 году. Цикл Аткинсона разработан для обеспечения эффективности за счет плотности мощности и используется в некоторых современных гибридных электрических применениях.

Оригинальный поршневой двигатель цикла Аткинсона позволял тактам впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного цикла совершаться за один оборот коленчатого вала и был разработан, чтобы не нарушать некоторые патенты, относящиеся к двигателям Отто цикла. ^[3]

Благодаря уникальной конструкции коленчатого вала Atkinson степень его расширения может отличаться от степени сжатия, а при более высоком такте хода, чем такт сжатия, двигатель может достичь более высокой тепловой эффективности, чем традиционный поршневой двигатель ,Хотя оригинальный дизайн Аткинсона представляет собой не более чем историческое любопытство, многие современные двигатели используют нетрадиционную синхронизацию клапанов для создания эффекта более короткого такта сжатия / более длинного такта, что позволяет реализовать улучшения в экономии топлива, которые может обеспечить цикл Аткинсона. ^[4]

Дизельный цикл [править]
Audi Diesel R15 в Ле-Мане
Дизельный двигатель - это техническое усовершенствование двигателя Отто цикла 1876 года. Когда Отто понял в 1861 году, что эффективность двигателя можно повысить, сначала сжав топливную смесь до ее воспламенения, Рудольф Дизель хотел разработать более эффективный тип двигателя, который мог бы работать на гораздо более тяжелом топливе.Двигатели Lenoir, Otto Atmospheric и Otto Compression (как 1861, так и 1876) были разработаны для работы на освещающем газе (угольный газ). С той же мотивацией, что и Отто, Дизель хотел создать двигатель, который дал бы небольшим промышленным компаниям собственный источник энергии, чтобы они могли конкурировать с более крупными компаниями, и, как Отто, отойти от требования быть привязанным к муниципальным поставкам топлива. , Как и Отто, потребовалось более десятилетия, чтобы создать двигатель с высокой степенью сжатия, который мог бы самовоспламеняться, распыленный в цилиндр.Дизель использовал воздушный спрей в сочетании с топливом в своем первом двигателе.

Во время первоначальной разработки один из двигателей лопнул, чуть не убив дизель. Он сохраняется, и, наконец, создали успешный двигатель в 1893. с высокой степенью сжатия двигателя, который воспламеняет свое топливо за счет теплоты сжатия, теперь называют дизельный двигатель, независимо от четырехтактного или двухтактного дизайна в.

Четырехтактный дизельный двигатель использовался в большинстве тяжелых условий эксплуатации на протяжении многих десятилетий. Он использует тяжелое топливо, содержащее больше энергии и требующее меньшего количества очистки для производства.Самые эффективные двигатели с циклом Отто работают с тепловой эффективностью около 30%.

Термодинамический анализ [править]
Идеализированная четырехтактная диаграмма p-V цикла Отто: ход впуска (A) выполняется изобарическим расширением, за которым следует ход сжатия (B), выполняемый адиабатическим сжатием. В результате сгорания топлива образуется изохорный процесс, за которым следует адиабатическое расширение, характеризующее ход мощности (C). Цикл замыкается изохорным процессом и изобарическим сжатием, характеризующим такт выпуска (D).
Термодинамический анализ фактических четырехтактных и двухтактных циклов не является простой задачей. Однако анализ можно значительно упростить, если использовать стандартные воздушные предположения ^[5]. Результирующий цикл, который очень напоминает фактические рабочие условия, является циклом Отто.

При нормальной работе двигателя, когда воздушно-топливная смесь сжимается, создается электрическая искра для зажигания смеси. На низких оборотах это происходит близко к ВМТ (верхняя мертвая точка).По мере того, как обороты двигателя возрастают, скорость фронта пламени не изменяется, поэтому точка зажигания повышается раньше в цикле, чтобы позволить большей доле цикла сгорать заряд до начала рабочего хода. Это преимущество отражено в различных конструкциях двигателей Otto; атмосферный (без сжатия) двигатель работает с КПД 12%, тогда как двигатель со сжатым зарядом имеет КПД около 30%.

Топливные соображения [править]

Проблема с двигателями со сжатым зарядом заключается в том, что повышение температуры сжатого заряда может вызвать предварительное воспламенение.Если это происходит не вовремя и слишком энергично, это может повредить двигатель. Различные фракции нефти имеют различные температуры вспышки (температуры, при которых топливо может самовоспламеняться). Это необходимо учитывать при проектировании двигателя и топлива.

Тенденция к преждевременному воспламенению сжатой топливной смеси ограничена химическим составом топлива. Существует несколько сортов топлива для разных уровней производительности двигателей. Топливо изменяется, чтобы изменить температуру самовоспламенения.Есть несколько способов сделать это. Поскольку двигатели спроектированы с более высокими степенями сжатия, результат состоит в том, что предварительное воспламенение намного более вероятно, поскольку топливная смесь сжимается до более высокой температуры перед преднамеренным воспламенением. Чем выше температура, тем эффективнее испаряется топливо, такое как бензин, что повышает КПД компрессионного двигателя. Более высокие коэффициенты сжатия также означают, что расстояние, которое поршень может протолкнуть для выработки мощности, больше (что называется коэффициентом расширения).

Октановое число данного топлива является мерой сопротивления топлива самовоспламенению. Топливо с более высоким числовым октановым числом обеспечивает более высокую степень сжатия, которая извлекает больше энергии из топлива и более эффективно преобразует эту энергию в полезную работу, в то же время предотвращая повреждение двигателя от предварительного зажигания. Топливо с высоким октановым числом также дороже.

Многие современные четырехтактные двигатели используют бензин с непосредственным впрыском или GDI. В бензиновом двигателе с непосредственным впрыском сопло форсунки выступает в камеру сгорания.Прямой топливный инжектор впрыскивает бензин под очень высоким давлением в цилиндр во время такта сжатия, когда поршень находится ближе к вершине. ^[6] Использование прямого впрыска топлива значительно снижает пиковую температуру, которая является функцией как времени впрыска, так и количества. ^[7]

Дизельные двигатели по своей природе не имеют проблем с предварительным зажиганием. Они обеспокоены тем, можно ли начать горение. Описание вероятности воспламенения дизельного топлива называется рейтингом цетана.Поскольку дизельное топливо обладает низкой летучестью, его может быть очень трудно запустить в холодном состоянии. Для запуска холодного дизельного двигателя используются различные методы, наиболее распространенным из которых является использование свечи накаливания.

Принципы проектирования и разработки [править]

Ограничения выходной мощности [править]
Четырехтактный цикл
1 = ВМТ
2 = BDC
A: впуск
B: компрессия
C: мощность
D: выпуск
Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством поступающего воздуха.Количество энергии, генерируемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактный двигатель или четырехтактный двигатель, объемного КПД, потерь, отношения воздух-топливо, теплотворной способности топливо, содержание кислорода в воздухе и скорость (об / мин). Скорость в конечном счете ограничена прочностью материала и смазкой. Клапаны, поршни и шатуны испытывают сильные ускорения. При высокой частоте вращения двигателя могут произойти физическая поломка и трепетание поршневого кольца, что приведет к потере мощности или даже разрушению двигателя.Трепет поршневых колец возникает, когда кольца колеблются вертикально в канавках поршней, в которых они находятся. Трепетание колец нарушает уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра, что вызывает потерю давления и мощности в цилиндре. Если двигатель вращается слишком быстро, пружины клапана не могут действовать достаточно быстро, чтобы закрыть клапаны. Обычно это называется «поплавком клапана», и это может привести к контакту поршня с клапаном, что серьезно повредит двигатель. На высоких скоростях смазка поверхности стенок поршневого цилиндра имеет тенденцию разрушаться.Это ограничивает скорость поршня для промышленных двигателей до 10 м / с.

Поток через впускной / выпускной порт [править]

Выходная мощность двигателя зависит от способности впускного (топливовоздушная смесь) и выхлопного материала быстро перемещаться через клапанные отверстия, обычно расположенные в головке цилиндров. Чтобы увеличить выходную мощность двигателя, неровности на впускном и выпускном каналах, такие как дефекты отливки, можно устранить, и с помощью стенда потока воздуха радиусы поворотов отверстий клапана и конфигурацию седла клапана можно изменить, чтобы уменьшить сопротивление.Этот процесс называется портированием, и его можно выполнить вручную или с помощью станка с ЧПУ.

Утилизация тепла двигателя внутреннего сгорания [править]

Двигатель внутреннего сгорания в среднем способен преобразовывать только 40-45% поступающей энергии в механическую работу. Большая часть ненужной энергии находится в форме тепла, которое выделяется в окружающую среду через охлаждающую жидкость, ребра и т. Д. Если бы мы могли каким-то образом восстановить использованное тепло, мы могли бы улучшить работу двигателя. Было обнаружено, что даже если 6% полностью потерянного тепла будет восстановлено, это может значительно повысить эффективность двигателя.^[8]

Было разработано много методов для извлечения отработанного тепла из выхлопных газов двигателя и дальнейшего его использования для извлечения некоторой полезной работы, одновременно уменьшая количество загрязняющих веществ в выхлопных газах. Использование цикла Ранкина, турбонаддува и термоэлектрической генерации может быть очень полезным в качестве системы рекуперации отработанного тепла.

Хотя эти системы используются чаще, некоторые проблемы, такие как их низкая эффективность при более низких скоростях подачи тепла и большие потери при перекачке, остаются проблемой.^{[ цитирование необходимо ]}

Наддув [править]

Одним из способов увеличения мощности двигателя является нагнетание большего количества воздуха в цилиндр, чтобы можно было получать больше энергии за каждый рабочий ход. Это может быть сделано с использованием какого-либо типа устройства для сжатия воздуха, известного как нагнетатель, который может приводиться в действие коленчатым валом двигателя.

Наддув увеличивает пределы выходной мощности двигателя внутреннего сгорания относительно его рабочего объема. Чаще всего нагнетатель всегда работает, но были конструкции, позволяющие отключать его или работать с различными скоростями (относительно частоты вращения двигателя).Недостаток механического привода заключается в том, что часть выходной мощности используется для привода нагнетателя, в то время как мощность расходуется в выхлопе высокого давления, так как воздух сжимается дважды, а затем получает больший потенциальный объем при сгорании, но только расширяется в один этап.

Турбокомпрессор [править]

Турбокомпрессор - это нагнетатель, который приводится в движение выхлопными газами двигателя посредством турбины. Турбокомпрессор встроен в выхлопную систему транспортного средства, чтобы использовать вытесненный выхлоп.Он состоит из двух частей высокоскоростной турбины в сборе, одна сторона которой сжимает всасываемый воздух, а другая сторона питается отработавшим газом.

При работе на холостом ходу и на низких и средних скоростях турбина вырабатывает мало энергии из-за небольшого объема выхлопных газов, турбонагнетатель не оказывает значительного влияния, и двигатель работает почти безнаддувным образом. Когда требуется намного большая выходная мощность, частота вращения двигателя и открытие дросселя увеличиваются до тех пор, пока выхлопные газы не станут достаточными для «образования катушек» турбины турбокомпрессора, чтобы начать сжимать намного больше воздуха, чем обычно, во впускной коллектор.Таким образом, дополнительная мощность (и скорость) отводится через функцию этой турбины.

Турбокомпрессор обеспечивает более эффективную работу двигателя, поскольку он приводится в действие давлением выхлопа, которое в противном случае (в основном) было бы потрачено впустую, но существует ограничение конструкции, известное как турбо-запаздывание. Увеличенная мощность двигателя не доступна сразу из-за необходимости резко увеличить обороты двигателя, для создания давления и ускорения турбины, прежде чем турбина начнет делать какое-либо полезное сжатие воздуха. Увеличенный объем впуска вызывает увеличение выхлопа и ускоряет вращение турбины, и так далее, пока не будет достигнута стабильная работа на высокой мощности.Другая трудность состоит в том, что более высокое давление выхлопных газов заставляет выхлопной газ передавать больше своего тепла механическим частям двигателя.

Соотношение штока и поршня к ходу [править]

Отношение шатуна к ходу - это отношение длины шатуна к длине хода поршня. Удлиненный шток уменьшает боковое давление поршня на стенку цилиндра и силы напряжения, увеличивая срок службы двигателя. Это также увеличивает стоимость и высоту двигателя и вес.

«Квадратный двигатель» - это двигатель с диаметром отверстия, равным его длине хода.Двигатель, у которого диаметр отверстия больше, чем длина его хода, является двигателем с перекрёстным квадратом, и наоборот, двигатель с диаметром отверстия, меньшим, чем длина его хода, является двигателем с квадратом.

Клапанный поезд [править]

Клапаны обычно приводятся в действие распределительным валом, вращающимся с половиной скорости вращения коленчатого вала. Он имеет ряд кулачков вдоль своей длины, каждый из которых предназначен для открытия клапана во время соответствующей части такта впуска или выпуска. Толкатель между клапаном и кулачком является контактной поверхностью, по которой кулачок скользит, открывая клапан.Многие двигатели используют один или несколько распределительных валов «над» рядом (или каждым рядом) цилиндров, как на иллюстрации, в которой каждый кулачок непосредственно приводит в действие клапан через плоский толкатель. В других конструкциях двигателя распределительный вал находится в картере двигателя, и в этом случае каждый кулачок обычно контактирует с толкателем, который контактирует с рычагом коромысла, открывающим клапан, или в случае двигателя с плоской головкой толкатель не требуется. Конструкция подвесного кулачка обычно обеспечивает более высокие обороты двигателя, поскольку обеспечивает наиболее прямой путь между кулачком и клапаном.

Зазор клапана [править]

Зазор клапана - это небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана, который обеспечивает полное закрытие клапана. На двигателях с механической регулировкой клапана чрезмерный зазор вызывает шум от системы клапанов. Слишком маленький зазор может привести к неправильному закрытию клапанов. Это приводит к потере производительности и, возможно, перегреву выпускных клапанов. Как правило, зазор должен быть перенастроен каждые 20 000 миль (32 000 км) с помощью щупа.

Большинство современных серийных двигателей используют гидравлические подъемники для автоматической компенсации износа компонентов клапанной системы. Грязное моторное масло может привести к поломке подъемника.

Энергетический баланс [править]
Двигатели
Otto работают примерно на 30%. иными словами, 30% энергии, генерируемой при сгорании, преобразуется в полезную энергию вращения на выходном валу двигателя, а остальная часть - потери из-за отработанного тепла, трения и принадлежностей двигателя. ^[9] Есть несколько способов восстановить часть энергии, потерянной для потери тепла.Использование турбонагнетателя в дизельных двигателях очень эффективно за счет повышения давления поступающего воздуха и, по сути, обеспечивает такое же увеличение производительности, что и увеличение рабочего объема. Компания Mack Truck десятилетия назад разработала систему турбины, которая преобразовывала отработанное тепло в кинетическую энергию, которую она возвращала в трансмиссию двигателя. В 2005 году BMW объявила о разработке турбостимера, двухступенчатой системы рекуперации тепла, аналогичной системе Mack, которая восстанавливает 80% энергии в выхлопных газах и повышает эффективность двигателя Отто на 15%.^[10] В отличие от этого, шеститактный двигатель может снизить расход топлива на 40%.

Современные двигатели часто намеренно создаются, чтобы быть немного менее эффективными, чем они могли бы быть в противном случае. Это необходимо для контроля выбросов, таких как рециркуляция отработавших газов и каталитические нейтрализаторы, которые уменьшают смог и другие атмосферные загрязнители. Снижение эффективности может быть нейтрализовано с помощью блока управления двигателем с использованием методов бережливого горения. ^[11]

В Соединенных Штатах средняя экономия топлива на предприятии требует, чтобы транспортные средства в среднем достигали 34.9 миль на галлон _‑US (6,7 л / 100 км; 41,9 миль на галлон _‑imp) по сравнению с текущим стандартом 25 миль на галлон _‑US (9,4 л / 100 км; 30,0 миль на галлон _‑imp). ^[12] Поскольку автопроизводители надеются соответствовать этим стандартам к 2016 году, необходимо рассмотреть новые способы разработки традиционного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Некоторые потенциальные решения для повышения эффективности использования топлива для удовлетворения новых требований включают запуск после того, как поршень находится дальше всего от коленчатого вала, известного как верхняя мертвая точка, и применение цикла Миллера. "Экономия топлива". США: Национальное управление безопасности дорожного движения (НАБДД). Получено 11 апреля 2016 г.

Общие источники [править]

Харденберг, Хорст О. (1999). Средние века Двигатель внутреннего сгорания . Общество Автомобильных Инженеров (SAE). ISBN 978-0-7680-0391-8 .
scienceworld.wolfram.com/physics/OttoCycle.html
Cengel, Yunus A; Майкл Болес; Yaling He (2009). Термодинамика Инженерный подход. Н.П. . Макгроу Хилл Компании. ISBN 978-7-121-08478-2 .
Бенсон, Том (11 июля 2008 г.). «4-х тактный двигатель внутреннего сгорания». п. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Получено 5 мая 2011 г.

Внешние ссылки [редактировать]

Stroke (двигатель) - Википедия

В контексте двигателя внутреннего сгорания термин такт имеет следующие связанные значения

Фаза цикла двигателя (например, такт сжатия, такт выпуска), во время которого поршень движется сверху вниз или наоборот.
Тип силового цикла, используемого поршневым двигателем (например, двухтактный двигатель, четырехтактный двигатель).
«Длина хода», расстояние, пройденное поршнем в каждом цикле.Длина хода - вместе с диаметром отверстия - определяет рабочий объем двигателя.

Фазы в цикле питания [править]

Обычно используемые фазы / такты двигателя (т.е. те, которые используются в четырехтактном двигателе) описаны ниже. Другие типы двигателей могут иметь очень разные фазы.

Индукционный / впускной ход [править]

Индукционный ход - это первая фаза четырехтактного двигателя (например, с циклом Отто или с дизельным циклом). Он включает в себя движение поршня вниз, создавая частичный вакуум, который втягивает топливовоздушную смесь (или только воздух, в случае двигателя с непосредственным впрыском) в камеру сгорания.Смесь поступает в цилиндр через впускной клапан в верхней части цилиндра.

Ход сжатия [править]

Ход сжатия - вторая из четырех ступеней в четырехтактном двигателе.

На этом этапе топливно-воздушная смесь (или только воздух, в случае двигателя с непосредственным впрыском) сжимается поршнем в верхнюю часть цилиндра. Это является результатом движения поршня вверх, уменьшая объем камеры. В конце этой фазы смесь воспламеняется - от свечи зажигания для бензиновых двигателей или от самовоспламенения для дизельных двигателей.

Ход сгорания / мощность / расширение [править]

Ход сгорания - третья фаза, где воспламененная воздушно-топливная смесь расширяется и толкает поршень вниз. Сила, создаваемая этим расширением, создает мощность двигателя.

Ход выхлопа [править]

Ход выхлопа является последней фазой в четырехтактном двигателе. На этом этапе поршень движется вверх, выдавливая газы, которые образовались во время такта сгорания. Газы выходят из цилиндра через выпускной клапан в верхней части цилиндра.В конце этой фазы выпускной клапан закрывается и открывается впускной клапан, который затем закрывается, чтобы впустить свежую воздушно-топливную смесь в цилиндр, чтобы процесс мог повториться.

Типы силовых циклов [править]

Термодинамический цикл, используемый поршневым двигателем, часто описывается количеством ходов для завершения цикла. Наиболее распространенными конструкциями двигателей являются двухтактные и четырехтактные. Менее распространенные конструкции включают пятитактные двигатели, шеститактные двигатели и двух- и четырехтактные двигатели.

Двухтактный двигатель [править]

Двухтактные двигатели завершают рабочий цикл каждые два хода, что означает, что рабочий цикл завершается с каждым оборотом коленчатого вала. Двухтактные двигатели обычно используются в (обычно больших) судовых двигателях, электроинструментах на открытом воздухе (например, газонокосилках и бензопилах) и мотоциклах.

Четырехтактный двигатель [править]

Четырехтактные двигатели завершают рабочий цикл каждые четыре хода, что означает, что рабочий цикл завершается каждые два оборота коленчатого вала.Большинство автомобильных двигателей имеют четырехтактный дизайн.

Длина хода [править]

Длина хода - это расстояние, которое поршень проходит в цилиндре, который определяется кривошипами коленчатого вала.

Объем двигателя рассчитывается путем умножения площади поперечного сечения цилиндра (определяется диаметром отверстия) на длину хода. Это число умножается на количество цилиндров в двигателе, чтобы определить общее смещение.

Паровой двигатель [править]

Термин хода также может относиться к движению поршня в цилиндре локомотива.

,Двухтактный двигатель

- Wikipedia

Двухтактный двигатель, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях

Двухтактный (или двухтактный ) двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл с двумя тактами (движения вверх и вниз) поршня в течение только одного оборота коленчатого вала. Это в отличие от «четырехтактного двигателя», для которого требуется четыре такта поршня, чтобы завершить рабочий цикл во время двух оборотов коленвала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, причем функции впуска и выпуска (или продувки) выполняются одновременно.

Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, причем мощность доступна в узком диапазоне скоростей вращения, называемых «диапазоном мощности». По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели имеют значительно меньшее количество движущихся частей.

История [править]

Первый коммерческий двухтактный двигатель, использующий сжатие в цилиндрах, приписывают шотландскому инженеру Дугалду Клерку, который запатентовал его конструкцию в 1881 году. Однако, в отличие от большинства более поздних двухтактных двигателей, у него был отдельный зарядный цилиндр.Двигатель с отработанным картером, использующий область под поршнем в качестве заправочного насоса, обычно приписывают англичанину Джозефу Дей. 31 декабря 1879 года немецкий изобретатель Карл Бенц изготовил двухтактный газовый двигатель, на который он получил патент в 1880 году в Германии. Первый по-настоящему практичный двухтактный двигатель приписывается йоркширцу Альфреду Ангасу Скотту, который начал производство двухцилиндровых мотоциклов с водяным охлаждением в 1908 году. ^[1]

Бензиновые (с искровым зажиганием) версии особенно полезны в легких и переносных применениях. такие как бензопилы и мотоциклы.Однако, когда вес и размер не являются проблемой, потенциал цикла для высокой термодинамической эффективности делает его идеальным для дизельных двигателей с воспламенением от сжатия, работающих в больших, нечувствительных к весу приложениях, таких как морские двигатели, железнодорожные локомотивы и производство электроэнергии. В двухтактном двигателе выхлопные газы отдают меньше тепла в систему охлаждения, чем четырехтактный, что означает больше энергии для привода поршня и, если имеется, турбокомпрессора.

Выбросы [править]

Двухтактные двигатели со сжатием картера, такие как обычные малые бензиновые двигатели, смазываются смесью нефтепродуктов в системе с полными потерями.Масло предварительно смешивают с бензиновым топливом в соотношении 1:50. Это масло затем образует выбросы, либо сгорая в двигателе, либо в виде капель в выхлопе, что приводит к большему выбросу выхлопных газов, особенно углеводородов, чем в четырехтактных двигателях с сопоставимой выходной мощностью. Совместное время открытия впускного и выпускного отверстий в некоторых двухтактных конструкциях также может позволить некоторому количеству несгоревших паров топлива выходить в поток выхлопных газов. Высокие температуры сгорания небольших двигателей с воздушным охлаждением также могут давать выбросы NO _x.

приложений [править]

Двухтактные бензиновые двигатели являются предпочтительными, когда механическая простота, малый вес и высокое отношение мощности к весу являются приоритетными при проектировании. Благодаря традиционной технике смазывания при смешивании масла с топливом они также имеют преимущество работы в любой ориентации, поскольку масляный резервуар не зависит от силы тяжести; это важное свойство для ручных электроинструментов, таких как бензопилы.

В прошлом ряд основных производителей автомобилей использовали двухтактные двигатели, в том числе шведские Saab и немецкие производители DKW, Auto-Union, VEB Sachsenring Automobilwerke Zwickau, VEB Automobilwerk Eisenach и VEB Fahrzeug- und Jagdwaffenwerk „Ernst Thälmann.Японские производители Suzuki и Subaru сделали то же самое в 1970-х годах. ^[2] Производство двухтактных автомобилей на Западе прекратилось в 1980-х годах из-за все более строгого регулирования загрязнения воздуха. ^[3] стран Восточного блока продолжались примерно до 1991 года с Трабантом и Вартбургом в Восточной Германии. Двухтактные двигатели по-прежнему используются в различных маломощных двигателях, таких как подвесные моторы, высокопроизводительные мотоциклы малой мощности, мопеды, мотоциклы для перевозки грязи, кузова, скутеры, тук-туки, снегоходы, картинги, сверхлегкие самолеты и модели самолетов и других моделей транспортных средств.Они также распространены в электроинструментах, используемых на открытом воздухе, таких как газонокосилки, бензопилы и травосборники.

Двухтактный двигатель с прямым впрыском топлива и системой смазки на масляном поддоне обеспечивает загрязнение воздуха не хуже, чем четырехтактный, и он может достичь более высокой термодинамической эффективности. Поэтому цикл исторически также использовался в больших дизельных двигателях, в основном в крупных промышленных и судовых двигателях, а также в некоторых грузовиках и тяжелой технике. Несколько экспериментальных конструкций предназначены для автомобильного использования; например, Lotus of Norfolk, Великобритания, в 2008 году имел прототип двухтактного двигателя с прямым впрыском, предназначенного для спиртового топлива, под названием Omnivore ^[4] ^[5], который он демонстрирует в версии Exige ,^[6]

Различные типы двухтактных конструкций [править]
Двухтактный двигатель, в данном случае с камерой расширения, иллюстрирует влияние отраженной волны давления на заправку топливом. Это важно для максимального давления наддува (объемная эффективность) и экономии топлива. Используется на большинстве высокоэффективных конструкций двигателей.
Хотя принципы остаются теми же, механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа. Типы конструкции варьируются в зависимости от метода введения заряда в цилиндр, метода очистки цилиндра (замена сгоревшего выхлопа на свежую смесь) и метода выпуска цилиндра.

Впускной порт с поршневым управлением [править]
Поршневой порт
является самым простым в конструкции и наиболее распространенным в небольших двухтактных двигателях. Все функции контролируются исключительно за счет покрытия поршня и раскрытия отверстий при его движении вверх и вниз в цилиндре. В 1970-х годах Yamaha разработала несколько основных принципов для этой системы. Они обнаружили, что в целом расширение выхлопного порта увеличивает мощность на ту же величину, что и подъем порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятии порта.Однако существует механический предел ширины одного выпускного отверстия, составляющий примерно 62% диаметра отверстия для разумного срока службы кольца. Кроме того, кольца выпирают в выпускное отверстие и быстро изнашиваются. Максимально 70% ширины отверстия возможно в гоночных двигателях, где кольца меняются каждые несколько гонок. Продолжительность впуска составляет от 120 до 160 °. Время порта переноса установлено на минимум 26 °. Сильный импульс низкого давления гоночной двухтактной камеры расширения может понизить давление до -7 фунтов на квадратный дюйм, когда поршень находится в нижней мертвой точке, а порты переноса почти широко открыты.Одна из причин высокого расхода топлива в двухтактных двигателях заключается в том, что некоторая часть поступающей топливовоздушной смеси под давлением проходит через верхнюю часть поршня, где она выполняет охлаждающее действие, и прямо из выпускной трубы. Расширительная камера с сильным обратным импульсом останавливает этот исходящий поток. ^[7] Принципиальное отличие от типичных четырехтактных двигателей состоит в том, что картер двухтактного двигателя герметичен и является частью процесса индукции в бензиновых и горячих двигателях. Дизельные двухтактные двигатели часто добавляют нагнетатель Рутса или поршневой насос для очистки.

Геркон, впускной клапан [править]
В разобранном двигателе с герконовым клапаном Cox Babe Bee 0,049 куб. Дюйма (0,8 куб. См) используется свеча зажигания. Его масса составляет 64 г.
Геркон представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, который обычно устанавливается на впускной направляющей отверстия, контролируемого поршнем. Это позволяет асимметричный впуск топлива, улучшая мощность и экономию, расширяя диапазон мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских лодочных моторах.

Поворотный впускной клапан [править]

Впускной канал открывается и закрывается вращающимся элементом.Известный тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой щелевой диск, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и раскрывает отверстие в конце картера, позволяя вводить заряд в течение одной части цикла (называемой дисковым клапаном).

В другой форме поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, используются два цилиндрических элемента с подходящими вырезами, расположенными так, что они вращаются друг в друге - впускная труба имеет проход к картеру только в том случае, если два выреза совпадают. Сам коленчатый вал может образовывать один из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания.В другом варианте кривошипно-шатунный диск выполнен с возможностью плотного зазора в картере двигателя и снабжен вырезом, который выровнен с впускным каналом в стенке картера в соответствующее время, как в мотороллерах Vespa.

Преимущество поворотного клапана состоит в том, что он позволяет асимметричному распределению фаз впуска двухтактного двигателя, что невозможно для двигателей с поршневым отверстием. Время впуска двигателя поршневого типа открывается и закрывается до и после верхней мертвой точки под одним и тем же углом поворота коленчатого вала, что делает его симметричным, тогда как поворотный клапан позволяет открытию начинаться и закрываться раньше.

Двигатели с поворотным клапаном могут быть приспособлены для обеспечения мощности в более широком диапазоне скоростей или более высокой мощности в более узком диапазоне скоростей, чем в поршневом или герконовом двигателе. В тех случаях, когда часть поворотного клапана является частью самого картера, особое значение не должно иметь место.

Очищенный от перекрестного потока [править]

В двигателе с поперечным потоком впускной и выпускной отверстия находятся на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор в верхней части поршня направляет свежий впускной заряд в верхнюю часть цилиндра, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз другая сторона дефлектора и выходное отверстие.^[8] Дефлектор увеличивает вес поршня и площадь открытой поверхности, влияя на охлаждение поршня, а также затрудняя достижение эффективной формы камеры сгорания. Эта конструкция была заменена с 1960-х годов методом очистки петли (ниже), особенно для мотоциклов, хотя для небольших или более медленных двигателей, таких как газонокосилки, конструкция с поперечным потоком может быть приемлемым подходом.

Scoop-Scavenged [редактировать]
Двухтактный цикл

Верхняя мертвая точка (ВМТ)

Нижняя мертвая точка (BDC)

A: впуск / очистка

B: выпуск

C: сжатие

D: расширение (мощность)

В этом методе очистки используются аккуратно сформированные и расположенные перегрузочные отверстия для направления потока свежей смеси в камеру сгорания при ее поступлении в цилиндр.Топливно-воздушная смесь ударяется о головку цилиндров, затем следует изгибу камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.

Это не только предотвращает попадание топливовоздушной смеси непосредственно из выпускного отверстия, но и создает завихряющуюся турбулентность, которая повышает эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому этот подход имеет явное преимущество перед схемой с поперечным потоком (см. Выше).

Часто упоминается как "Schnuerle" (или "Schnürle") петлевая очистка после Адольфа Шнюрле, немецкого изобретателя ранней формы в середине 1920-х годов, она получила широкое распространение в этой стране в 1930-х годах и распространилась дальше после мира Война

Контурная очистка - это наиболее распространенный тип перекачки топливно-воздушной смеси, используемый в современных двухтактных двигателях. Suzuki был одним из первых производителей за пределами Европы, который внедрил двухтактные двигатели с очисткой от петель. Эта эксплуатационная функция использовалась в сочетании с выхлопом камеры расширения, разработанным немецким производителем мотоциклов MZ и Walter Kaaden.

Очистка контуров, дисковые клапаны и камеры расширения работали очень скоординированным образом, чтобы значительно увеличить выходную мощность двухтактных двигателей, особенно от японских производителей Suzuki, Yamaha и Kawasaki.Suzuki и Yamaha пользовались успехом в гонках на мотоциклах Гран-при в 1960-х годах, в немалой степени благодаря возросшей мощности, обеспечиваемой продувкой петель.

Дополнительным преимуществом очистки контура было то, что поршень можно было сделать почти плоским или слегка выпуклым, что позволило поршню быть значительно легче и прочнее и, следовательно, выдерживать более высокие обороты двигателя. Поршень с «плоской вершиной» также обладает лучшими тепловыми свойствами и менее подвержен неравномерному нагреву, расширению, заклиниваниям поршня, изменениям размеров и потерям на сжатие.

SAAB построил трехцилиндровые двигатели объемом 750 и 850 куб. См на основе конструкции DKW, которая доказала свою эффективность при использовании контурной зарядки. Оригинальный SAAB 92 имел двухцилиндровый двигатель с относительно низким КПД. На крейсерской скорости блокировка выходного отверстия отраженной волны происходила на слишком низкой частоте. Использование асимметричного трехпортового выпускного коллектора, используемого в идентичном двигателе DKW, улучшило экономию топлива.

Стандартный двигатель объемом 750 куб. См. Мощностью от 36 до 42 л.с., в зависимости от года выпуска.Вариант ралли Монте-Карло, 750 куб. См (с заполненным коленчатым валом для более высокого базового сжатия), генерировал 65 л.с. 850-кубовая версия была доступна в SAAB Sport 1966 года (стандартная модель отделки по сравнению с роскошной отделкой Монте-Карло). Базовое сжатие составляет часть общей степени сжатия двухтактного двигателя. Работа, опубликованная в SAE в 2012 году, указывает на то, что очистка от петель при любых обстоятельствах более эффективна, чем очистка от перекрестного потока.

Утиленный от мусора [править]
Двухтактный цикл Uniflow

Верхняя мертвая точка (TDC)

Нижняя мертвая точка (BDC)

A: Впуск (эффективная очистка, 135 ° –225 °; обязательно симметричен относительно BDC; впрыск дизеля обычно начинается при 4 ° до ВМТ)

B: Выхлоп

C: Сжатие

D: Расширение (мощность)

В двигателе Uniflow смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля поступает на один конец цилиндра, управляемый поршнем, а выходной поток на другом конце, управляемом выпускным клапаном или поршнем.Следовательно, поток поглощающего газа идет только в одном направлении, отсюда и название uniflow. Клапанное устройство широко распространено в дорожных, внедорожных и стационарных двухтактных двигателях (Detroit Diesel), некоторых небольших морских двухтактных двигателях (Grey Marine), некоторых железнодорожных двухтактных тепловозах (Electro-Motive Diesel). и крупные морские двухтактные главные двигатели (Wärtsilä). Портированные типы представлены противоположной конструкцией поршня, в которой два поршня находятся в каждом цилиндре, работая в противоположных направлениях, таких как Junkers Jumo 205 и Napier Deltic.^[9] Когда-то популярный сплит-сингл-проект относится к этому классу, будучи фактически сложенной унифлоу. С помощью усовершенствованного газораспределения, двигатели Uniflow могут быть нагружены с помощью коленчатого вала (поршень ^[10] или укороченные).

Ступенчатый поршневой двигатель [править]

Поршень этого двигателя имеет форму цилиндра; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет функцию очистки. Блоки работают парами, причем нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.

Эта система по-прежнему частично зависит от смазывания при полной потере (для верхней части поршня), а другие детали смазываются масляным поддоном с преимуществами чистоты и надежности. Вес поршня только примерно на 20% тяжелее, чем поршень, очищенный от петли, потому что толщина юбки может быть меньше. Бернард Хупер Инжиниринг Лтд. (BHE) является одним из последних разработчиков двигателей, использующих этот подход. ^[11]

Силовые клапаны [править]

Во многих современных двухтактных двигателях используется система силовых клапанов.Клапаны обычно находятся внутри или вокруг выпускных отверстий. Они работают одним из двух способов; либо они изменяют выпускной порт, закрывая верхнюю часть порта, что изменяет синхронизацию портов, например Rotax RAVE, Yamaha YPVS, Honda RC-Valve, Kawasaki KIPS, Cagiva CTS или Suzuki AETC, либо изменяя громкость выхлопа, который изменяет резонансную частоту камеры расширения, например, системы Suzuki SAEC и Honda V-TACS. В результате получается двигатель с улучшенной тихоходной мощностью без ущерба для скоростной мощности.Однако, поскольку силовые клапаны находятся в потоке горячего газа, они нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чтобы работать хорошо.

прямой впрыск [править]
Прямой впрыск
имеет значительные преимущества в двухтактных двигателях, устраняя некоторые из отходов и загрязнений, вызванных карбюраторным двухтактным двигателем, где часть топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндр, выходит наружу, не сгорев, через выпускное отверстие. Используются две системы: впрыск под низким давлением, подача воздуха и впрыск под высоким давлением.

Поскольку топливо не проходит через картер, необходим отдельный источник смазки.
Дизельные двигатели
полагаются исключительно на тепло сжатия для зажигания. В случае двигателей с шнеерльским портом и продувкой контура впуск и выпуск производятся через отверстия, контролируемые поршнем. Дизельный двигатель Uniflow забирает воздух через продувочные отверстия, а выхлопные газы выходят через верхний тарельчатый клапан. Двухтактные дизели очищаются принудительной индукцией. В некоторых конструкциях используется нагнетатель Roots с механическим приводом, в то время как в судовых дизельных двигателях обычно используются турбонагнетатели с выхлопными газами и вспомогательные воздуходувки с электроприводом для работы на низких оборотах, когда турбонагнетатели не способны подавать достаточно воздуха.

Морские двухтактные дизельные двигатели, непосредственно соединенные с пропеллером, могут запускаться и работать в любом направлении по мере необходимости. Впрыск топлива и время газораспределения механически перенастраиваются с помощью другого набора кулачков на распределительном валу. Таким образом, двигатель можно запустить задним ходом, чтобы переместить судно назад.

Смазка [править]

Большинство небольших бензиновых двухтактных двигателей нельзя смазывать маслом, содержащимся в их картере и картере, поскольку картер используется для подачи топливовоздушной смеси в цилиндр.За короткий период постоянный поток топливовоздушной смеси унесет смазочное масло в камеру сгорания, разжижая остаток конденсирующимся бензином. Традиционно движущиеся части (как вращающийся коленчатый вал, так и скользящий поршень) вместо этого смазывались топливно-масляной смесью (в соотношении от 16: 1 до 100: 1). Еще в 1970-х годах на автозаправочных станциях в США часто имелся отдельный насос для доставки такого премикса для мотоциклов. Даже тогда, во многих случаях, наездники несли бутылку своего собственного двухтактного масла.^{[ цитирование необходимо ]}

Двухтактные масла, которые стали доступны во всем мире в 1970-х годах, специально предназначены для смешивания с бензином и сжигания в камере сгорания, не оставляя излишнего несгоревшего масла или золы. Это привело к заметному снижению загрязнения свечей зажигания, которое ранее было фактором для двухтактных двигателей.

Другие двухтактные двигатели могут подавать смазку из отдельного бака двухтактного масла. Подача этого масла регулируется положением дроссельной заслонки и частотой вращения двигателя.Примеры можно найти в PW80 (Pee-wee) от Yamaha, небольшом двухтактном 80-кубовом велосипеде, предназначенном для маленьких детей, и во многих двухтактных снегоходах. Технология называется авто-смазкой. Это все еще система с полной потерей, при которой масло сжигается так же, как в системе премикса; однако, учитывая, что масло неправильно смешивается с топливом при сжигании в камере сгорания, оно приводит к несколько более эффективному смазыванию. Этот метод смазки также приносит дивиденды с точки зрения удобства для пользователя, устраняя необходимость смешивать бензин при каждом заправке, делает двигатель гораздо менее восприимчивым к атмосферным условиям (температура окружающей среды, повышение температуры) и обеспечивает надлежащую смазку двигателя при меньшем количестве масла при легкие нагрузки (например, на холостом ходу) и больше масла при высоких нагрузках (например, полный газ).У некоторых компаний, таких как Bombardier, в некоторых конструкциях масляных насосов не было впрыскиваемого масла на холостом ходу для снижения уровня дыма, поскольку нагрузка на детали двигателя была достаточно легкой, чтобы не требовать дополнительной смазки сверх низких уровней, которые обеспечивает топливо. ^[12] В конечном счете, впрыск масла по-прежнему такой же, как и у предварительно смешанного бензина, так как масло сгорает в камере сгорания (хотя и не так, как премикс), и газ все еще смешивается с маслом, хотя и не так тщательно, как в премикс.Кроме того, этот метод требует дополнительных механических частей для перекачки масла из отдельного резервуара в карбюратор или корпус дроссельной заслонки. В тех случаях, когда важны рабочие характеристики, простота и / или сухой вес, метод смазки премиксом почти всегда используется. Например, двухтактный двигатель в мотоциклетном мотоцикле уделяет большое внимание производительности, простоте и весу. Бензопилы и кусторезы должны быть максимально легкими, чтобы снизить утомляемость и опасность для пользователя, особенно при использовании в профессиональной рабочей среде.

Все двухтактные двигатели, работающие на смеси бензин / масло, испытывают масляное голодание, если их принудительно вращать на скорости с закрытым дросселем, например. мотоциклы спускаются по длинным холмам и, возможно, постепенно замедляются с большой скорости, переключаясь на пониженную передачу. Двухтактные автомобили (такие как те, которые были популярны в Восточной Европе в середине 20-го века) представляли особую опасность и обычно были оснащены механизмами свободного хода в трансмиссии, позволяя двигателю работать на холостом ходу, когда дроссель был закрыт, что требовало использования тормозов во всех ситуациях замедления.

Большие двухтактные двигатели, включая дизельные, обычно используют систему смазки поддона, подобную четырехтактным двигателям. Баллон по-прежнему должен находиться под давлением, но это делается не из картера двигателя, а с помощью вспомогательной воздуходувки типа Рутса или специализированного турбонагнетателя (обычно с турбокомпрессорной системой), который имеет «заблокированный» компрессор для запуска (и во время которого он работает). питается от коленчатого вала двигателя), но который «разблокирован» для работы (и в течение которого он приводится в действие выхлопными газами двигателя, проходящими через турбину).

Двухтактный реверс [править]

Для целей этого обсуждения удобно представить в терминах мотоцикла, где выпускная труба обращена в поток охлаждающего воздуха, и коленчатый вал обычно вращается в той же оси и направлении, что и колеса, то есть «вперед». Некоторые из рассмотренных здесь соображений применимы к четырехтактным двигателям (которые не могут изменить направление вращения без значительной модификации), почти все из которых также вращаются вперед.

Обычные бензиновые двухтактные двигатели могут работать в обратном направлении в течение коротких периодов времени и при небольшой нагрузке с небольшими проблемами, и это использовалось для обеспечения возможности реверсирования в микроавтобусах, таких как Messerschmitt KR200, в которых отсутствовала задняя передача.Если автомобиль имеет электрический запуск, двигатель выключается и перезапускается назад, поворачивая ключ в противоположном направлении. Двухтактные тележки для гольфа использовали подобную систему. Традиционные магниты на маховике (с использованием точек размыкания контактов, но без внешней катушки) одинаково хорошо работали в обратном направлении, поскольку кулачок, управляющий точками, симметричен, разрывая контакт перед верхней мертвой точкой одинаково хорошо, как при движении вперед, так и назад. Двигатели с тростниковым клапаном работают так же хорошо, как и поршневое управление, хотя двигатели с поворотным клапаном имеют асимметричную синхронизацию на входе и работают не очень хорошо.

Существуют серьезные недостатки для работы многих двигателей в обратном направлении под нагрузкой в течение любого промежутка времени, и некоторые из этих причин носят общий характер и в равной степени относятся как к двухтактным, так и к четырехтактным двигателям. Этот недостаток принят в большинстве случаев, когда стоимость, вес и размер являются основными соображениями. Проблема возникает из-за того, что при «движении вперед» главная осевая поверхность поршня находится на задней поверхности цилиндра, которая, в частности, в двухтактном режиме, является самой прохладной и лучше смазанной частью.Вперед поверхность поршня в стволе двигателя менее хорошо подходит, чтобы быть основным направлением лица, поскольку он охватывает и раскрывает выпускное отверстие в цилиндре, самой горячей части двигателя, где поршень смазки находится в ее наиболее маргинальным. Передняя поверхность поршня также более уязвима, так как выпускное отверстие, самое большое в двигателе, находится в передней стенке цилиндра. Поршни и кольца поршня могут быть вытеснены в этот порт, поэтому лучше всего прижимать их к противоположной стене (где в двигателе с перекрестным потоком имеются только порты переноса) и поддержка хорошая.В некоторых двигателях маленький конец смещен для уменьшения тяги в заданном направлении вращения, а передняя поверхность поршня сделана тоньше и легче для компенсации, но при движении назад эта более слабая передняя поверхность испытывает повышенное механическое напряжение, которое не было разработано сопротивляться. ^[13] Этого можно избежать, используя траверсы, а также используя упорные подшипники для изоляции двигателя от конечных нагрузок.

Большие двухтактные судовые дизели иногда делают реверсивными.Как и четырехтактные судовые двигатели (некоторые из которых также являются реверсивными), они используют клапаны с механическим приводом, поэтому требуются дополнительные механизмы распределительного вала. В этих двигателях используются траверсы для устранения боковой тяги поршня и изоляции пространства под поршнем от картера двигателя.

Помимо других соображений, масляный насос современного двухтактного двигателя может не работать задним ходом, и в этом случае двигатель испытывает масляное голодание в течение короткого времени. Запуск двигателя мотоцикла задним ходом относительно легко инициировать, и в редких случаях он может быть вызван обратным огнем.^{[ цитирование необходимо ]} Не рекомендуется.
Двигатели самолета модели
с герконами могут устанавливаться в конфигурации трактора или толкателя без необходимости замены гребного винта. Эти двигатели с воспламенением от сжатия, поэтому проблем с моментом зажигания и небольшой разницы между движением вперед и назад не видно.

См. Также [править]

Список литературы [править]

Дополнительная литература [править]

Фрэнк Жардин (Alcoa): «Тепловое расширение в конструкции автомобильных двигателей», SAE paper 300010

G P Blair et al.(Univ of Belfast), R Fleck (Mercury Marine), "Прогнозирование рабочих характеристик двухтактных двигателей, оснащенных герконовыми индукционными клапанами", бумага SAE 790842

G Bickle et al. (ICT Co), R Domesle et al. (Degussa AG): «Контроль выбросов двухтактных двигателей», Automotive Engineering International (SAE), февраль 2000 г .: 27–32.

BOSCH, "Automotive Manual", 2005, Раздел: Механика жидкости, Таблица "Разгрузка из залежей высокого давления".

Внешние ссылки [редактировать]
,
Смотрите также

Как выглядит муфта в двигателе

Чем отличается контрактный двигатель от обычного

Как работает закись азота в двигателе

Как правильно обкатать на новой машине двигатель

Как промыть систему охлаждения двигателя сенс

Какие двигатели ставили на уаз буханка

Как намотать спидометр на уаз буханка инжектор 409 двигатель

Как работает турбо двигатель

Как избавиться от жора масла в двигателе

На каком масле лучше обкатывать двигатель после капремонта

Как снять поршня не снимая двигатель