Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель внутреннего сгорания бензиновый

Бензиновый двигатель

К концу XVIII века человечество осознало необходимость найти замену сложным и требующим слишком много внимания паровым машинам. Основную часть промышленного сектора в тот момент составляли небольшие предприятия и мастерские. Наиболее распространенными на производстве двигателями на тот момент громоздкие паровые машины. Они устраивали далеко не всех. Инженеры понимали, что для повышеня эффективности производства необходимы другие силовые установки — легко запускающиеся, малых размеров и мощности.

КПД двигателя – что это такое

КПД двигателя внутреннего сгорания означает значение соотношение двух величин: мощность, подающаяся в процессе функционирования мотора на коленчатый вал к мощности, которая получается поршнем посредством давления газов, образовавшихся при воспламенении топлива. Проще говоря, это преобразование тепловой или термической энергии, которая образуется при сгорании топливной смеси (бензин и воздух) в механическую.

На эффективность КПД двигателя влияют совокупность различных механических потерь, возникающих на разных стадиях функционирования, а также движение отдельных деталей двигателя, вызывающих трение. Эти детали вызывают наибольшие потери, составляющие примерно 70 % от их общего количества. К ним частям относятся поршни, поршневые кольца, подшипники. Помимо этого, потери возникают от функционирования таких механизмов, как магнето, насосы и пр., которые могут достигать до 20%. Наименьшую часть потерь составляют сопротивления, возникающие в процессе впуска/выпуска в топливной системе.

Принцип работы ДВС

Давайте подробнее рассмотрим устройство 4-ех тактного бензинового двигателя. Одним из основных элементов двигателя считается цилиндр, внутри которого сжигается топливо. Внутри цилиндра движется поршень, который состоит из закрытого цилиндра, имеющего канавки в которые вложены поршневые кольца. Благодаря таким поршневым кольцам, газ, образующийся в результате сгорания топлива, не пропускается в промежутке между зеркалом цилиндра и самим поршнем. С помощью металлического стержня, который называют «пальцем», осуществляется соединение шатуна с поршнем.

Функцией шатуна является передать движения поршня к коленвалу. Вверху цилиндр сообщается с 2-мя специальными каналами при помощи закрытых клапанов. Благодаря впускному каналу подается горючая смесь, а с помощью выпускного — выходят продукты сгорания. С виду клапан напоминает тарелку и прижимается пружинами к отверстию.

Принцип работы 2-х тактного ДВС

Открываются клапаны благодаря кулачкам, расположенных на кулачковом валу. Когда вал вращается, то кулачки поднимают клапаны при помощи толкателей (стальных стержней). Помимо клапанов, вверху цилиндра располагается свеча. Такое приспособление служит для поджога горючей смеси с помощью электрической искры. Искра, в свою очередь, получается благодаря электрическим приборам, установленным на двигатель.

Одним из основных элементов бензинового ДВС является карбюратор. Это устройство, которое служит для смеси воздуха и бензина, а также для регулировки и расхода горючей смеси. В самый обычный карбюратор входят такие элементы:

  • поплавковая камера;
  • поплавок;
  • жиклер вместе с распылителем;
  • диффузор;
  • дроссельная заслонка.

Топливо из бака попадает в поплавковую камеру, в которой плавает пустотелый, в основном, латунный поплавок. На поплавок должна опираться запорная игла. Как только уровень топлива достигает нужной высоты, то поплавок начинает всплывать, благодаря чему, запорная игла перекрывает трубку, и топливо больше не попадает в камеру. Когда топливо сгорает, соответственно, его уровень в камере понижается, в связи с этим поплавок опускается, а запорная игла способствует подаче топлива. Получается, благодаря такой системе, постоянно поддерживается уровень топлива.

Далее топливо попадает через жиклер в распылитель. Форма и размеры жиклера влияют на объем топлива. В процессе движения поршня, в момент такта впуска, снижается давление в цилиндре, а наружный воздух, благодаря впускному трубопроводу и карбюратору попадает в цилиндр. При помощи дроссельной заслонки осуществляется регулировка объема горючей смеси, поступающей в цилиндры, следовательно, при этом регулируется и мощность. Управление дроссельной заслонкой происходит благодаря педали акселератора, а у мотоциклов ручным приводом.

Принцип работы 4-х тактного двигателя

Из 4-ех тактов в двигателе, только первый и 3-ий являются рабочими. Исходя из этого, одноцилиндровый двигатель необходимо снабжать массовым маховиком. Одноцилиндровые ДВС в основном применяются на мотоциклах. А вот трактора, автомобили и другие транспортные средства, для получения равномерной работы, снабжаются 4-ех, 6-ти и еще большим количеством цилиндров. Для работы двигателя, его необходимо запустить с помощью внешних сил. Например, в автомобиле такую функцию выполняет электромотор, который питается благодаря аккумулятору.

Особенности работы поршневых и винтовых установок

Среди всех моделей оборудования для производства сжатого воздуха, представленных на современном рынке, поршневые и винтовые компрессоры получили наибольшее распространение. Поэтому рассматривая принцип действия установок, мы остановимся подробнее именно на такой технике.

В целом винтовые и поршневые бензиновые компрессоры имеют схожее устройство. Двигатель внутреннего сгорания преобразует тепловую энергию в механическую, которая затем приводит в действие узел сжатия воздуха. И вот здесь-то начинаются отличия.

  • Поршневые агрегаты. Устройства этого типа сжимают воздух за счет возвратно-поступательного движения поршня. При подъеме последнего в цилиндре наступает разряжение. Когда его сила преодолевает усилие пружины входного клапана, внутренний объем заполняет воздух. Далее поршень начинает движение в обратном направлении, вследствие чего происходит сжатие рабочей среды. При достижении расчетного уровня давления срабатывает нагнетательный клапан, и сжатый воздух поступает в ресивер.
  • Винтовые агрегаты. Данный вид компрессоров для сжатия рабочей среды использует силу вращения. Винтовая пара состоит из двух роторов — ведущего и ведомого, которые образуют со стенками корпуса воздушные камеры. Во время вращения винтов объем внутренних камер то уменьшается, то увеличивается. При увеличении возникает разряжение, и воздух из окружающего пространства поступает в компрессор. Далее объем камеры сокращается и, как следствие, происходит сжатие воздушной массы.

Обратите внимание! Несмотря на то, что устройство бензиновых компрессоров, а также принцип их действия не отличается особой сложностью, перед покупкой агрегата стоит проконсультироваться со специалистом. Данная рекомендация обусловлена тем, что ошибки при выборе техники ведут к непредсказуемым последствиям. Вплоть до полного выхода из строя компрессора, а также сопряженного с ним пневмоинструмента.

Чтобы избежать возможных проблем и гарантировать бесперебойную работу агрегата, свяжитесь с консультантами нашей компании. Специалисты уточнят желаемые параметры, технические характеристики, будущие условия эксплуатации и подберут подходящую модель.

Подготовлено: Евгений Желтов

Агрегаты, предназначенные для производства сжатого воздуха, широко используют при решении различных задач. Они востребованы как в промышленности, так и в строительстве, дорожных работах, авторемонте и других сферах деятельности, в том числе там, где нет возможности подключиться к централизованным сетям энергоснабжения.

Устройство бензо двигателя

Бензиновый двигатель относится к классу двигателей внутреннего сгорания, в которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь в цилиндрах поджигается при помощи искры. Управление мощностью в такого рода двигателях происходит посредством регулирования потока воздуха, попадающего в них, с помощью дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка (дроссель, дроссельный клапан) – это устройство, проходное сечение которого значительно меньше сечения подводящего трубопровода. Это устройство служит для регулирования количества подаваемого в камеру сгорания двигателя топливо-воздушной смеси.

Карбюраторная дроссельная заслонка является одним из видов дросселя: ее задача заключается в регулировании поступления горючей смеси в цилиндр двигателя (рис. 13).

Здесь рабочим органом является пластина, закрепленная на вращающейся оси, которая помещена в трубу, в которой протекает регулируемая среда. Этот механизм в просторечии принято именовать «газом».

Управление дросселем в автомобиле происходит с места водителя, при этом обычно предусматриваются два возможных способа привода: от руки рычажком или кнопкой (такой способ используется, например, в автомобилях для инвалидов) либо (что более распространено) с помощью педали, нажимаемой ногой водителя.

Читать еще:  Что передает крутящий момент от двигателя

Рисунок 13. Дроссельная заслонка

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Существует определенная классификация бензиновых двигателей по различным параметрам.

✓ По способу смесеобразования. Существуют двигатели с внешним смесеобразованием, в которых данный процесс происходит вне цилиндра, и двигатели с внутренним смесеобразованием, в которых процесс происходит соответственно внутри цилиндра – это двигатели с непосредственным впрыском.

✓ По способу осуществления рабочего цикла выделяют двигатели четырехтактные и двухтактные. И у тех, и у других существуют свои преимущества и недостатки. Так, например, двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объема по сравнению с четырехтактными, однако коэффициент полезного действия (КПД) у них ниже. Двухтактные двигатели используются в основном там, где на первом месте стоит проблема малого размера двигателя, а не эффективность и высокая мощность – в мотоциклах, небольших автомобилях и т. д. Четырехтактные двигатели более распространены и используются в абсолютном большинстве транспортных средств.

✓ По числу цилиндров бывают одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые двигатели.

✓ По расположению цилиндров выделяют двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (так называемые «рядные» двигатели); V-образные с расположением цилиндров под углом (если они расположены под углом 180°, то это двигатель с противолежащими цилиндрами – оппозитный двигатель).

✓ По типу охлаждения существуют двигатели воздушного (в основном устаревшие модели) и жидкостного охлаждения.

✓ По типу смазки существуют раздельный (когда масло находится в картере) и смешанный (когда масло смешивается с топливом) типы.

✓ По способу приготовления рабочей смеси. По этому параметру выделяются карбюраторные и инжекторные двигатели.

В настоящее время последние постепенно вытесняют первые.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Как уже следует из самого названия, рабочий цикл четырехтактного двигателя основывается на четырех этапах – тактах.

Первым из этих этапов является впуск. Он характеризуется тем, что в течение этого такта происходит опускание поршня из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Впуск происходит за счет того, что кулачки распределительного вала открывают впускной клапан, через который в цилиндр засасывается свежая порция воздушно-топливной смеси (рис. 14).

Рисунок 14. Принцип работы четырехтактного двигателя

Вторым тактом является сжатие. На этом этапе поршень, наоборот, проходит путь из НМТ в ВМТ; при этом рабочая смесь, полученная на первом этапе, сжимается. В этот момент происходит резкое повышение температуры рабочей жидкости. Главнейшим параметром на данном этапе является степень сжатия. Важность его определяется тем, что, чем выше степень сжатия, тем выше экономичность двигателя. Стоит однако подчеркнуть, что для двигателя с большой степенью сжатия требуется топливо с большим октановым числом, а оно всегда стоит дороже.

На третьем этапе во время рабочего хода поршня происходит сгорание топлива и расширение рабочей смеси.

Под степенью сжатия понимается отношение рабочего объема двигателя в НМТ к объему камеры сгорания в ВМТ.

С помощью искры от свечи зажигания поджигается топливовоздушная смесь, причем это происходит незадолго до конца цикла сжатия. В процессе прохождения поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает. Под воздействием тепла, выработанного при сгорании топлива, рабочая смесь расширяется и толкает поршень. Здесь одним из важнейших параметров является угол опережения зажигания, под которым понимается степень недоворота коленчатого вала до ВМТ в момент поджигания смеси. Дело в том, что давление газов должно достигнуть максимальной величины именно в тот момент, когда поршень находится в ВМТ, для чего и необходимо опережение зажигания.

Для регулировки угла опережения в современных двигателях используется электроника, в то время как в старых образцах это происходит с помощью механики.

В целом все это приводит к поставленной задаче – максимально эффективному использованию сгоревшего топлива. А учитывая то обстоятельство, что сгорание топлива занимает практически фиксированное время, то для повышения эффективности двигателя необходимо увеличить угол опережения зажигания при повышении оборотов.

Выпуск – четвертый такт. Работа на данном этапе происходит следующим образом: после выхода рабочего цикла из НМТ открывается выпускной клапан, в этот момент движущийся вверх поршень выталкивает отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл повторяется снова.

Однако стоит иметь в виду, что для начала следующего процесса (например, впуска) не обязательно должен быть полностью завершен предшествующий процесс (например, выпуск).

Подобное положение, когда открытыми оказываются одновременно оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Более того, такое положение бывает специально предусмотрено и может служить для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью и лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.

К преимуществам четырехтактного двигателя можно отнести следующие характеристики: большой ресурс, большая (по сравнению с другими двигателями) экономичность, более чистый выхлоп, меньший шум, к тому же не требуется выхлопная система.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

В отличие от четырехтактного двигателя рабочий цикл двухтактного происходит в течение одного оборота коленчатого вала.

Из четырех тактов предыдущего двигателя в данном случае присутствуют только два – сжатие и расширение. Два других цикла – впуск и выпуск – заменены в таком двигателе процессом продувки цилиндра вблизи НМТ поршня. В этот момент свежая струя рабочей смеси вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Если остановиться на этом подробнее, то рабочий цикл двухтактного двигателя выглядит следующим образом.

В то время когда поршень двигается вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно с этим поршень, движущийся вверх, создает разрежение в кривошипной камере (рис. 15).

Рисунок 15. Двухтактный двигатель: 1 – выпускной клапан; 2 – форсунка; 3 – продувочный насос; 4 – продувочные (впускные) окна

Под воздействием создаваемого разрежения клапан впускного коллектора открывается и свежая порция топливовоздушной смеси (обычно с добавлением масла) засасывается в кривошипную камеру.

В ходе движения поршня вниз повышается давление в кривошипной камере и клапан закрывается. Сам же процесс сгорания и расширения рабочей смеси происходит точно так же, как и в четырехтактном двигателе. Однако в момент движения поршня вниз открывается так называемое впускное окно (т. е. поршень перестает перекрывать его). Через это окно выхлопные газы, все еще находящиеся под большим давлением, устремляются в выпускной коллектор. Через некоторое время таким же образом поршень открывает впускное окно, которое расположено со стороны впускного коллек тора.

В это время свежая смесь выталкивается из кривошипной камеры идущим вниз поршнем и попадает в рабочую камеру двигателя, где окончательно вытесняет отработанные газы. Часть рабочей смеси при этом выбрасывается в выпускной коллектор. Во время движения поршня вверх часть свежей смеси, которая была вытолкнута из выпускного коллектора, засасывается обратно в кривошипную камеру.

При одинаковом объеме цилиндра двухтактный двигатель должен иметь почти в два раза большую мощность, чем четырехтактный. Однако это потенциальное преимущество далеко не всегда возможно полностью реализовать. Прежде всего это затрудняется недостаточной эффективностью продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Но все-таки при одинаковом литраже двухтактный двигатель мощнее в 1,5 или 1,8 раза.

Неотъемлемое преимущество двухтактного двигателя перед четырехтактным заключается в его компактных габаритах из-за отсутствия громоздкой системы клапанов и распределительного вала. К преимуществам двухтактного двигателя можно также отнести отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, большую мощность в пересчете на 1 л рабочего объема, простоту и дешевизну изготовления.

Читать еще:  Что такое цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Преимущества и недостатки бензинового и дизельного двигателя

Если судить о преимуществах и недостатках бензинового и дизельного двигателя, то можно сразу сказать, что каждый из этих видов имеет свои плюсы и минусы, по которым нельзя назвать один двигатель лучше другого. И поэтому выбор одного из варианта двигателя зависит от конкретных потребностей и предпочтений автолюбителя. Итак, рассмотрим отдельно основные плюсы и минусы каждого из двигателей: К основным плюсам бензинового двигателя относительно дизельного можно отнести более удобную эксплуатацию – не требует перехода на зимнее топливо, более низкий уровень шума, большую экологичность, а так же большую удельную мощность объема, то есть достижение большей мощности при малых объемах двигателя.

Рассуждая о плюсах дизельного двигателя можно выделить его экономичность, которая достигается за счет более низкой цены на дизель, относительно бензина и более низкого потребления топлива. Нельзя не отметить, что к плюсам двигателя этого вида можно отнести более высокий крутящий момент, чем у бензинового двигателя, что очень полезно для грузовых автомобилей. А так же меньшую пожароопасность, благодаря тому, что дизельное топливо подвержено меньшей способности к возгоранию.

А что у нас?

До недавнего времени пытался продавать коммерческие электромобили в России только один концерн — французский Renault. В течение нескольких лет покупателям предлагали «каблучки» Kangoo Z.E. в грузовом и грузо-пассажирском исполнении. Все вроде бы нормально: вместительный салон (или грузовой отсек), нормальная скорость, запас хода на одной зарядке порядка 200–300 км, но цена в два с лишним миллиона отпугивала потенциальных покупателей. Это при том, что «каблучок»с ДВС стоил тогда 1–1,3 млн рублей, а обладание электромобилем никаких льгот не давало. Да и запретов на использование машин с обычным мотором в России нет. В общем, удалось за несколько лет продать всего несколько таких автомобилей, и французы для себя эту тему закрыли. Пока.

Есть в стране и несколько собственных коммерческих проектов. Так, например, Тульский машиностроительный завод с 2019 года начал производство небольших грузовых электромобилей «Муравей». Они предназначены для внутризаводских перевозок — электродвигатель мощностью 5 кВт может разогнать автомобильчик с грузом до 20 км/час. Правда, сколько удалось продать таких машин, мне неизвестно.

Но в последние месяцы в России, кажется, все-таки пошла в этом направлении некоторая движуха. Во всяком случае, я услышал сразу о нескольких новых проектах в области коммерческого электротранспорта. Так, в Москве прошла презентация первого крупнотоннажного электрического грузовика Moskva, который (пока в единственном экземпляре) произвела российская компания Drive Electro. Она, между прочим, давно и успешно занимается этой темой — в частности, ее специалисты отвечают за разработку силовых установок и электрических батарей для столичных электробусов.

Этот электрогрузовик доставляет грузы из логистического центра компании «Магнит» в подмосковном Дмитрове в розничные магазины сети в столице. Базируется Moskva на шасси «Камаза» и оснащается электромотором мощностью 229 кВт (312 л.с.). Емкость аккумулятора составляет 140 кВт/ч; на одной зарядке грузовик способен проехать до 200 км с максимальной скоростью 110 км/ч. Грузоподъемность у него 8 т. Подзаряжать авто можно даже во время разгрузочных работ или же ночью на парковке. Если эксперимент пройдет успешно, «Магнит» планирует в следующем году заказать еще 200 таких машин.

Тут же ко мне прилетела еще одна потрясающая новость, теперь из Татарстана. На заводе Sollers в Елабуге, где выпускаются популярные фургоны Ford Transit, уже в следующем — 2022 году начнется выпуск полностью электрических версий. Параллельно с основной, дизельной машиной. Хотя РФ не будет тут первой: Ford Motor показала легкий коммерческий автомобиль (LCV) Transit с электрической силовой установкой в ноябре прошлого года. В 2022 году его начнут собирать на заводах в США, Турции и у нас. Между прочим, это очень серьезный проект, ведь электрофургон построен на иной платформе, чем обычный.

Глава компании Sollers Вадим Швецов, рассчитывает на спрос со стороны фирм, которые специализируются на доставках товаров в Москве и других городах-миллионниках. В компании уже почувствовали небольшой, но устойчивый и растущий спрос на электромобили со стороны ряда клиентов. В первую очередь — из сегмента e-commerce и от международных компаний.

Этот интерес заметили и представители других автомобильных компаний. Так, ГАЗ продолжает работать над моделью GAZelle e-NN (в 2020 году собрали несколько предсерийных образцов). Недавно свой первый электрогрузовик представил и Минский автозавод, причем, как обещают, он может вскоре появиться на российских и белорусских дорогах. Грузовик «МАЗ-4381Е0» оснащен электродвигателем мощностью 70 кВт. Максимальная скорость — 85 км/ч, запас хода — около 100 км (с возможностью увеличения, установив дополнительные аккумуляторы), грузоподъемность — 6 т. Над созданием собственной электрической платформы «Кама» (на которой можно будет построить коммерческий автомобиль) работают специалисты «Камаза» и ученые Санкт-Петербургского политехнического университета.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Классификация бензиновых двигателей
  • 3 Рабочий цикл бензинового двигателя
  • 3.1 Рабочий цикл четырёхтактного двигателя
  • 3.2 Рабочий цикл двухтактного двигателя
  • 7.1 Системы, специфические для бензиновых двигателей
  • 8.1 Системы, общие для большинства типов двигателей

Первый практический бензиновый двигатель был построен в 1876 году в Германии Николаусом Отто, хотя ранее были попытки Этьена Ленуара, Зигфрида Маркуса, Юлиуса Хока и Джорджа Брайтона.

  • По способу смесеобразования — карбюраторные и инжекторные;
  • По способу осуществления рабочего цикла — четырёхтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД. Поэтому двухтактные двигатели применяются там, где очень важны небольшие размеры, но относительно неважна топливная экономичность, например, на мотоциклах, небольших моторных лодках, бензопилах и моторизированных инструментах. Четырёхтактные же двигатели устанавливаются на абсолютное большинство остальных транспортных средств. Следует заметить, что дизели также могут быть четырёхтактными или двухтактными; двухтактные дизели лишены многих недостатков бензиновых двухтактных двигателей, однако применяются в основном на больших судах (реже на тепловозах и грузовиках).;
  • По числу цилиндров — одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые;
  • По расположению цилиндров — с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд (т. н. «рядный» двигатель), V-образные с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180 двигатель называется двигателем с противолежащими цилиндрами, или оппозитным),, использующие 4 ряда цилиндров, расположенных под углом с 1 коленвалом (у V-образного двигателя 2 ряда цилиндров), звездообразные;
  • По способу охлаждения — с жидкостным или воздушным охлаждением;
  • По типу смазки смешанный тип (масло смешивается с топливной смесью) и раздельный тип (масло находится в картере)
  • По виду применяемого топлива — бензиновые и многотопливные [1];
  • По степени сжатия— двигатели высокого (E=12…18) и низкого (E=4…9) сжатия;
  • По способу наполнения цилиндра свежим воздухом: двигатели без наддува (атмосферные), у которых впуск воздуха или горючей смеси осуществляется за счет разрежения в цилиндре при всасывающем ходе поршня; двигатели с наддувом, у которых впуск воздуха или горючей смеси в рабочий цилиндр происходит под давлением, создаваемым турбокомпрессором, с целью увеличения заряда воздуха и получения повышенной мощности и КПД двигателя;
  • По частоте вращения: тихоходные, повышенной частоты вращения, быстроходные;
  • По назначению различают двигатели стационарные, автотракторные, судовые, тепловозные, авиационные и др.
  • Практически не употребляемые виды моторов — роторно-поршневые Ванкеля (производились только фирмами NSU (Западная Германия), Mazda (Япония) и ВАЗ (СССР/Россия)), с внешним сгоранием Стирлинга и т. д..
Читать еще:  Что такое рокера в двигателе бмв

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя

Как следует из названия, рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.

1. Впуск. Поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан, и через этот клапан в цилиндр засасывается свежая топливно-воздушная смесь. 2. Сжатие. Поршень идёт из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую смесь. При этом значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степень сжатия. Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Однако для двигателя с большей степенью сжатия требуется топливо с бо́льшим октановым числом, которое дороже. 3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня). Незадолго до конца цикла сжатия топливовоздушная смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Во время пути поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы основная масса бензовоздушной смеси успела воспламениться к моменту, когда поршень будет находиться в ВМТ (процесс воспламенения является медленным процессом относительно скорости работы поршневых систем современных двигателей). При этом использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Сгорание топлива занимает практически фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством, центробежным вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель. В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используют электронику. В этом случае используется датчик положения коленчатого вала, работающий обычно по индуктивному принципу. 4. Выпуск. После НМТ рабочего цикла открывается выпускной клапан, и движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндров от отработанных газов.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи нижней мёртвой точки поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Более подробно цикл двигателя устроен следующим образом: когда поршень идёт вверх, происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Одновременно, движущийся вверх поршень создаёт разрежение в кривошипной камере. Под действием этого разрежения открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавкой масла) засасывается в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе. Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ открывается выпускное окно (в смысле, поршень перестаёт перекрывать выпускное окно). Выхлопные газы (имеющие ещё большое давление) устремляются через это окно в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, расположенное со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в рабочий объём цилиндра и окончательно вытесняет из него отработавшие газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх свежая порция рабочей смеси засасывается в кривошипную камеру.

Можно заметить, что двухтактный двигатель при том же объёме цилиндра, должен иметь почти в два раза большую мощность. Однако, полностью это преимущество не реализуется, из-за недостаточной эффективности продувки по сравнению с нормальным впуском и выпуском. Мощность двухтактного двигателя того же литража, что и четырёхтактный больше в 1,5 — 1,8 раза.

Важное преимущество двухтактных двигателей — отсутствие громоздкой системы клапанов и распределительного вала.

  • Больший ресурс.
  • Бо́льшая экономичность.
  • Более чистый выхлоп.
  • Не требуется сложная выхлопная система.
  • Меньший шум.
  • Не требуется добавление масла к топливу.
  • Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения.
  • Бо́льшая мощность в пересчёте на единицу рабочего объёма.
  • Проще и дешевле в изготовлении.
  • Проще в ремонте.
  • Меньший вес.

В карбюраторных двигателях процесс приготовления горючей смеси происходит в карбюраторе — специальном устройстве, в котором топливо смешивается с потоком воздуха за счёт аэродинамических сил, вызываемых энергией потока воздуха, засасываемого двигателем.

В инжекторных двигателях впрыск топлива в воздушный поток осуществляют специальные форсунки, к которым топливо подаётся под давлением, а дозирование осуществляется электронным блоком управления — подачей импульса тока, открывающим форсунку или же, в более старых двигателях, специальной механической системой.

Переход от классических карбюраторных двигателей к инжекторам произошёл в основном из-за возрастания требований к чистоте выхлопа (выпускных газов), и установке современных нейтрализаторов выхлопных газов (каталитических конвертеров или просто катализаторов). Именно система впрыска топлива, контролируемая программой блока управления, способна обеспечить постоянство состава выхлопных газов, идущих в катализатор. Постоянство же состава необходимо для нормальной работы катализатора, так как современный катализатор способен работать лишь в узком диапазоне данного состава, и требует строго определённого содержания кислорода. Именно поэтому в тех системах управления, где установлен катализатор, обязательным элементом является лямбда-зонд, он же кислородный датчик. Благодаря лямбда-зонду система управления, постоянно анализируя содержание кислорода в выхлопных газах, поддерживает точное соотношение кислорода, недоокисленных продуктов сгорания топлива, и оксидов азота, которое способен обезвредить катализатор. Дело в том, что современный катализатор вынужден не только окислять не полностью сгоревшие в двигателе остатки углеводородов и угарный газ, но и восстанавливать оксиды азота, а это — процесс, идущий совершенно в другом (с точки зрения химии) направлении. Желательно также ещё раз окислять окончательно весь поток газов. Это возможно лишь в пределах так называемого «каталитического окна», то есть узкого диапазона соотношения топлива и воздуха, когда катализатор способен выполнить свои функции. Соотношение топлива и воздуха в данном случае составляет примерно 1:14,7 по весу (зависит также от соотношения С к Н в бензине), и удерживается в коридоре приблизительно плюс-минус 5 %. Так как одной из труднейших задач является удержание нормативов по оксидам азота, дополнительно необходимо снижать интенсивность их синтеза в камере сгорания. Делается это в основном снижением температуры процесса горения с помощью добавления определённого количества выхлопных газов в камеру сгорания на некоторых критичных режимах (система рециркуляции выхлопных газов).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector