Принцип работы 2-тактных ДВС

Устройство

Принцип работы четырехтактного двигателя с внутренним сгоранием полностью идентичен двухтактному мотору. Главное, чем отличаются четырехтактные двигатели от двухтактных, – это количество ходов поршня за один оборот коленвала. Например, если поршень ходит только вверх и вниз за один оборот коленвала, то он двухтактный, а если четыре, то четырехтактный. На сегодняшний день этот тип очень распространен в области автомобилестроения. Четырехтактный двигатель имеет четыре работы, которые он совершает за одно вращение коленвала.

• Первый рабочий цикл четырехтактного двигателя – это впуск, в это время камера сгорания принимает и поджигает топливо, которое сгорает и образует компрессию.
• Компрессия – это уже второй цикл, в это время поршень опускается вниз и заставляет вращаться коленвал. Поршни установлены попарно, когда два поршня находятся внизу, другие два находятся в верху.
• Третий цикл заключается в расширении.
• Четвертый цикл – это отвод выхлопных газов. В этот момент происходит открытие выпускных клапанов, которые отводят газы в коллектор.

В Интернете много схем работы этого устройства внутреннего сгорания, поэтому найти схему не составит труда. Рассматрев схему, станет намного проще разобраться с принципом работы и устройством такого двигателя внутреннего сгорания.

РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ДИЗЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗА

Четырехтактный дизель — схема работы

Первый такт — впуск воздуха (рис. 19). При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней (допустим, что поршень движется благодаря вращению коленчатого вала по инерции) под действием специального механизма открыт впускной клапан, давая, таким образом, доступ воздуху в цилиндр; выпускной клапан закрыт.

Второй такт — сжатие. Пройдя нижнюю мертвую точку, поршень, приводимый в движение коленчатым валом, начинает перемещаться вверх: объем цилиндра уменьшается. Так как оба клапана — впускной и выпускной— в это время закрыты, то поршень сжимает воздух, заполнивший цилиндр. Когда поршень находится около в. м. т., воздух оказывается сжатым до давления 2,94 — 4,9 МПа (30—50 кгс/см2). Этот такт поэтому и называется тактом сжатия. От такого сжатия температура воздуха в цилиндре дизеля повышается до 500—600°С.

Третий такт — расширение газа. При подходе поршня к верхней мертвой точке в цилиндр через форсунку впрыскивается порция топлива. Давление впрыска топлива (не путать с давлением газов!), доходящее до 98 МПа (1000 кгс/см2), создается топливным насосом (на схеме не показан). В цилиндре происходит перемешивание топлива со сжатым воздухом и самовоспламенение. Процесс горения топлива сопровождается ростом температуры и давления газов. При сгорании топлива температура газов в цилиндре достигает 1500 — 1800° С, а давление повышается (в зависимости от конструкции и мощности дизеля) до 4,9 — 11,7 МПа (50— 120 кгс/см2). Под действием высокого давления газов поршень перемещается к нижней мертвой точке, а продукты сгорания топлива расширяются. Как уже указывалось, этот третий

такт является рабочим ходом поршня потому, что только при этом ходе поршень совершает полезную работу. Температура и давление газов после расширения значительно понижаются. В третьем такте так же, как и во втором, впускной и выпускной клапаны закрыты.

Четвертый такт — выпуск газов. В конце третьего такта открывается выпускной клапан и начинается выход отработавших газов в коллектор. При обратном движении поршня вверх объем цилиндра уменьшается, газы поршнем выталкиваются через открытый выпускной клапан. Процесс выпуска отработавших газов, т. е. очистки цилиндра для последующего впуска воздуха, заканчивается несколько позже того, как поршень пройдет верхнюю мертвую точку. Для чего это делается, мы скоро узнаем, а пока отметим, что четвертый такт является замыкающим- в цикле; после него все такты повторяются сначала: 1) впуск, 2) сжатие, 3) рас- ширение, 4) выпуск и т. д. Итак, в четырехтактном дизеле рабочий цикл осуществляется за четыре хода (такта) поршня.

Хорошо ли, что в четырехтактном дизеле только один из тактов — расширение—является рабочим,а три— подготовительными? И да, и нет. Хорошо потому, что цилиндры двигателя тщательно очищаются от отработавших газов. Плохо потому, что на один рабочий такт приходятся три вспомогательных такта, во время которых двигатель не производит работу. Следовательно, в четырехтактных дизелях около 3/4 времени цикла затрачивается на вспомогательные операции — впуск, сжатие и выпуск. Нельзя ли сократить это время, уменьшить продолжительность рабочего цикла?

Рис. 19, Схема работы четырехтактного дизеля

содержание .. 11 12 17 ..

История

Такой мотор впервые был официально представлен Алфоном де Роше еще в далеком 1861 году. На самом деле есть информация, которая подтверждает, что до этого в 1854 году был представлен двигатель. Он был очень похож на четырехтактный, но чертежи и схемы на него были утеряны, за счет этого официальный выход в свет совершил первым Алфон де Роше.

Несмотря на то, что этот мотор в свет вышел в 1861 году, первый аппарат, который мог передвигаться на таком двигателе, был выпущен в этом же году. Поэтому четырехтактный цикл имеет второе название «цикл Отто». Таким образом, к 1864 году уже было выпущено около 300 экземпляров четырехтактного мотора.

Работа двигателя

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

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.

Читать также: Инвертор своими руками из компьютерного блока питания

Ремонт

Как и все механизмы в автомобиле двигатель неидеален и время от времени приходит в негодность. Для того, чтобы автомобиль или другое транспортное средство смогло передвигаться, мотор должен быть рабочим. Поломки бывают разными, начиная от самых незначительных проблем, заканчивая самыми сложными.

К простым поломкам можно отнести замену небольших агрегатов и узлов, а вот серьезные поломки – это уже полная разборка и замена частей нередко с изменениями в блоке цилиндров. Часто случается такое, что поршень в цилиндре ходит неровно, и этим портит поверхность цилиндра, после чего блок цилиндра приходится либо точить, либо заменять новым. Для того, чтобы предотвратить это, за мотором нужно своевременно и правильно ухаживать. К процессам по уходу за поршневой группой относится своевременная замена колец на поршнях.

Следует обратить внимание на то, что производить обслуживание двигателя нужно только согласно предписаниям изготовителя, с погрешностью на погодные условия.

Если все-таки произошло непоправимое, то нужно ремонтировать двигатель.

Бывает такое, что мотор больше не подлежит ремонту, и его нужно просто заменить новым. В этом случае нужно просто приобрести новый мотор и вставить его на место старого. Проблема в том, что новый двигатель или с другой машины стоит больших денег, которыми часто не располагают владельцы сломанной машины, поэтому приходится ремонтировать старый мотор.

Для того, чтобы начать ремонт двигателя, его нужно первым делом разобрать.

• Перед тем как его разбирать, нужно слить масло. На каждой машине оно сливается по-своему, поэтому для того чтобы знать, как это сделать именно на вашей машине нужно знать схему замены масла.
• Слив масло, можно приступать к разборке. Первым делом нужно отключить все подводящиеся к мотору шланги и датчики.
• Отключив все, можно приступать к процессу снятия мотора. Чаще всего на каждом автомобиле он крепится по-разному, исходя из этого, нужно найти подробную схему двигателя и креплений к раме автомобиля.
• После снятия его нужно поставить в подходящее для разбора место. Изъятие его из машины должно производиться только с помощью специального подъемника. Если такового нет, то его можно разбирать прямо в моторном отсеке.

Для того, чтобы что-то ремонтировать в машине, нужно в этом что-то понимать. Чаще всего на помощь приходят знакомые автомеханики или же научная литература.

После того как мотор был полностью отремонтирован, собран и заведен требуется обкатка двигателя. Она должна быть не менее 5000 километров. Это нужно для того, чтобы все детали притерлись друг к другу и правильно работали. На обкатке машина будет выдавать неполную мощность, и выделять обильное тепло. Поэтому для отвода тепла нужно включить печку, дабы избежать перегрева мотора.

Как работает четырехтактный двигатель

Конструктивно рабочий цикл типового четырехтактного агрегата обеспечивается работой следующих элементов:

• цилиндр;
• поршень — выполняет возвратно-поступательные движения внутри цилиндра;
• клапан впуска — управляет процессом подачи топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
• клапан выпуска — управляет процессом выброса отработавших газов из цилиндра;
• свеча зажигания — осуществляет воспламенение образовавшейся топливовоздушной смеси;
• коленчатый вал;
• распределительный вал — управляет открытием и закрытием клапанов;
• ременной или цепной привод;
• кривошипно-шатунный механизм — переводит движение поршня во вращение коленчатого вала.

Читать также: Фитиль для солярогаза из чего сделать

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл такого механизма состоит из четырех тактов, в ходе которых реализуются следующие процессы:

1. Впуск (нагнетание топлива и воздуха). В начале цикла поршень находится в ВМТ. В момент, когда коленвал начинает вращаться, он воздействует на поршень и переводит его в НМТ. Это приводит к образованию разрежения в камере цилиндра. Распредвал воздействует на клапан впуска, постепенно открывая его. Когда поршень оказывается в крайнем положении клапан полностью открыт, в результате чего происходит интенсивное нагнетание топлива и воздуха в камеру цилиндра.
2. Сжатие (увеличение давления горючей смеси). На втором этапе поршень начинает обратное перемещение к верхней мертвой точке такта сжатия. Коленвал совершает еще один поворот, а оба клапана полностью закрыты. Внутреннее давление увеличивается до величины 1,8 МПа и повышается температура горючей смеси до 600 С°.
3. Расширение (рабочий ход). При достижении верхней позиции поршнем в камере сгорания устанавливается максимальная компрессия до 5 МПа и срабатывает свеча зажигания. Это приводит к возгоранию смеси и увеличению температуры до 2500 С°. Давление и температура приводят к интенсивному воздействию на поршень, и он начинает вновь перемещаться к НМТ. Коленвал совершает еще поворот, и таким образом, тепловая энергия переходит в полезную работу. Распредвал открывает выпускной клапан, и при достижении поршнем НМТ он полностью раскрыт. В результате отработавшие газы начинают постепенно выходить из камеры, а давление и температура снижаются.
4. Выпуск (удаление отработавших газов). Коленвал двигателя поворачивается, и поршень начинает движение в верхнюю точку. Это приводит к выталкиванию отработавших газов и еще большему снижению температуры и уменьшению давления до 0,1 МПа. Далее, начинается новый цикл, в ходе которого указанные процессы вновь повторяются.

В ходе каждого такта коленчатый вал двигателя совершает поворот на 180°. За полный рабочий цикл коленвал поворачивается на 720°.

Четырехтактный двигатель получил широкое распространение. Он может работать как с бензином, так и с дизельным топливом. Отличием рабочего цикла для дизеля является то, что воспламенение топливовоздушной смеси происходит не от искры, а от высокого давления и температуры в конечной точке такта сжатия.