4 тактный двигатель принцип работы: 4 тактный двигатель: принцип работы

4 тактный двигатель: принцип работы

Преимущества четырёхтактных двигателей Б́ольшая экономичность Более чистый выхлоп (экологически чище) Не требуется сложная выхлопная система Меньший шум, вибрация Отсутствие необходимости постоянного контроля уровня масла

Преимущества двухтактных двигателей Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения Б́ольшая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма Проще и дешевле в изготовлении Меньший вес

История четырехтактного двигателя

Началом истории самого популярного ДВС считаются 70-е годы 19 века, тогда первую рабочую модель такого мотора представил немецкий инженер и предприниматель Николаус Отто. Его работы были основаны на трудах предшественников, пытавшихся найти альтернативу паровой машине.

В начале 19 века французский изобретатель Филипп Лебон создал агрегат, в котором благодаря его же открытиям, горючая смесь загоралась в цилиндре двигателя, а не в топке. В середине века в Бельгии был создан двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который затем усовершенствовал Отто. Его четырехтактный движок обладал более высоким КПД, был экономичней и не превосходил предшественника по размерам.

Отто не оценил перспектив своего изобретения, и не прислушался к своему сотруднику – Готлибу Даймлеру, который предложил создать на основе четырехтактного двигателя автомобиль. Даймлер ушел из команды Отто и через несколько лет такой автомобиль все-таки создал. Попутно добавил в него несколько своих идей. Например – вставил в цилиндры трубки накаливания. Во второй половине 19 века был изобретен карбюратор, а конце века к нему добавили форсунку.

С тех пор кардинально четырехтактный ДВС переделывать не пришлось. Основная сфера современных изобретений – газораспределительная система, конструктивные модификации – OHV, SV или OHC (аббревиатуры означают расположение клапанов и распредвала), а также варианты системы смазки («сухой» картер).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Что такое объем двигателя автомобиля Одной из важнейших характеристик любого бензинового или дизельного двигателя является его рабочий объем. С момента появления первых ДВС эта характеристика мотора выступает первостепенным показателем, по
1. Двигатель внутреннего сгорания: 5-тактный роторный двигатель с вращающимися запорными элементами, раздельными секциями сжатия и расширения рабочего тела и обособленными камерами сгорания неизменного объема, содержащий имеющий возможность вращаться цилиндрический ротор, оснащенный лопастями, который размещен в полом корпусе, оснащенном окнами для газообмена, имеющий по окружности внутренней поверхности корпуса симметрично размещенные цилиндрические полые гнезда, числом, равные числу лопастей ротора, где установлены могущие вращаться запорные барабаны, в котором объемное взаиморасположение наружной цилиндрической поверхности ротора и кольцевой внутренней поверхности корпуса, а так же поверхностей лопастей ротора и запорных барабанов, образует рабочие камеры — сегменты «расширения» и сегменты «выпуска», могущие изменять свой объем, и имеющий через шестеренчатые передачи привод от главного вала на валы других вращающихся технологических элементов, отличающийся тем, что в корпусе двигателя устроены отдельные секции сжатия с размещенными в них имеющими возможность вращаться лопастными роторами, и число этих секций сжатия равно числу лопастей главного рабочего ротора и числу запорных барабанов; как и на корпусе двигателя устроены полые камеры сгорания неизменного объема, числом, в два раза превышающим число запорных барабанов, при этом объемы секций сжатия, камер сгорания и объемы дуговых секторов главной роторной секции двигателя взаимно расположены так, что имеют возможность сообщаться между собой через предельно короткие газоходы с окнами перепуска, которые имеют возможность периодически отпираться и запираться, за счет действия имеющих возможность вращаться цилиндрических золотниковых клапанов, в режиме который обеспечивает последовательное осуществление полного цикла технологических тактов двигателя внутреннего сгорания; при этом взаимное размещение окон перепуска рабочих агентов, режим их «отпирания-запирания» имеющими возможность вращаться цилиндрическими золотниковыми клапанами, как и взаимосвязанное соответствие угловых положений имеющих возможность вращаться лопастей главного рабочего ротора, лопастей роторов секций сжатия и проемов запорных барабанов, как и настройка моментов искры свечей зажигания, устроены так, чтобы поджигание и полное сгорание сжатой рабочей смеси в камерах сгорания имели возможность происходить в запертом и неизменном объеме этих камер при всех закрытых окнах перепуска рабочего тела, а режим работы каждой группы из двух камер сгорания для каждого сектора расширения главной роторной секции настроен так, что из двух соседних камер, имеющих возможность выбрасывать рабочие газы в один и тот же сегмент расширения главной роторной секции, каждый очередной такт «расширения» имеет возможность выбрасывать газы в сектор расширения только одна из них, и такой режим последовательного чередования между собой камер сгорания в тактах соединения с сегментом расширения главной роторной секции может осуществляться в поступательной последовательности.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что главный рабочий ротор и каждый из роторов секций сжатия имеют общие запорные барабаны; при этом роторы и запорные барабаны, плотно соприкасающиеся между собой цилиндрическими боковыми поверхностями, имеют возможность вращаться согласовано с такими угловыми скоростями, что их цилиндрические поверхности вращаются в противоположных направлениях с одинаковой линейной скоростью, то есть контактируют поверхностями в режиме обкатывания без проскальзывания и трения относительно друг друга, при этом запорные барабаны по диаметру имеют размер по отношению к диаметру цилиндрической поверхности главного ротора — во столько раз меньший, во сколько раз количество пропускных проемов в барабане меньше количества лопастей на главном роторе (к примеру: в 2 или в 3 раза), а размер диаметра цилиндрической части роторов секций сжатия равен диаметру запорных барабанов, и число лопастей роторов секций сжатия равно числу пропускных проемов в запорном барабане.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что количество запорных барабанов равно количеству лопастей на главном роторе и при имеющейся возможности лопастям главного ротора проходить в пропускных проемах запорных барабанов их поверхности не соприкасаются между собой, но проходят без соприкосновения на минимально возможном расстоянии между их ближайшими поверхностями без трения.

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя. Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой. Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Новые технологии по старому принципу

С того самого момента, как изобрели четырехтактный двигатель, он постоянно совершенствовался.

4 тактный двигатель: принцип работы

19. 02.2017 Александр Оставить комментарий

4 тактный двигатель является поршневым мотором внутреннего сгорания. В этих агрегатах рабочий процесс всех цилиндров занимает два кругооборота коленчатого вала. Два кругооборота коленчатого вала также можно охарактеризовать как четыре поршневых такта, от чего и произошло название четырехтактный двигатель.

Начиная с середины двадцатого века четырехтактный двигатель является самым распространенным видом поршневых моторов внутреннего сгорания.

Основные характеристики 4 тактного двигателя

1. Обмен газов происходит за счет движения рабочего поршня;
2. 4 тактный двигатель обладает газораспределительным механизмом, который позволяет переключить цилиндровую полость на впуск и выпуск;
3. Обмен газов происходит в момент отдельного полуоборота коленвала;
4. Цепная, ременная передача и шестеренчатые редукторы позволяют изменить моменты зажигания, впрыскивания бензина и привода газораспределительного механизма относительно частоты верчения коленвала.

История

Примерно 1854-1857 годов итальянцы Евгенио Барсанти и Феличче Матоци создали устройство, которое, согласно существующим сведениям, походило на 4 тактный мотор. Несмотря на это, 4 тактный мотор был запатентован только в 1861 Алфоном де Роше, поскольку изобретение итальянцев было потеряно.

В первый раз пригодный к работе 4 тактный мотор был создан немецким инженером Николаусом Отто, в честь которого четырехтактный цикл назвали циклом Отто, а применяющий свечи зажигания 4 тактный мотор – двигателем Отто.

 

 

 

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном моторе смазывание коленвала, цилиндровых и поршневых пальцев, подшипника коленвала, поршня и компрессионных колец происходит путем заливки масла в бензин. 4 тактный мотор отличается тем, что в нем коленчатый вал расположен в масляной ванне. За счет этой особенности необходимость в добавлении масла или смешивании топлива попросту отсутствует. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства – это наполнить топливный бак бензином, после чего можно продолжать пользоваться транспортом.

Таким образом, автовладельцу становится незачем приобретать специальное масло, которое нужно для функционирования двухтактных моторов. Помимо этого, 4 тактный мотор отличается уменьшенным количеством нагара на стенах глушителя и поршневом зеркале. Еще одним важным отличием является то, что при двухтактном моторе совершается выплеск горючей смеси в выхлопную трубу – это обусловлено его устройством.

Стоит признать, что четырехтактные двигатели также обладают небольшими недостатками. К примеру, у таких двигателей повышенная длительность старта скутера с места. Также не особо качественными являются работы по регулированию клапанного теплового зазора. При этом следует отметить, что проблему с повышенной длительностью старта скутера можно решить оптимизацией опций центробежного сцепления и передачи.

 

 

 

Конструкция агрегата

Устройство 4 тактного двигателя выглядит таким образом: распредвал размещен в крышке цилиндра и приводится в действие с помощью ведущего колеса, вмонтированного на коленчатом вале. В устройстве 4 тактного двигателя распределительный вал способен открывать и закрывать впускной и выпускной клапан, но лишь один из них, а какой конкретно – зависит от расположения поршня. Помимо этого, на распределительном вале расположены кулачки, с помощью которых приводятся в действие коромысла клапанов.

После своего срабатывания коромысла начинают воздействовать на один из двух клапанов, что приводит к его открытию. Стоит отметить, что между клапаном и регулировочным винтом должен быть узкий промежуток (его еще называют тепловым зазором) – во время нагрева происходит расширение металла, поэтому в случае неимения или слишком маленького размера зазора клапаны не смогут полностью закрыть каналы впуска и выпуска. Зазор при клапане выпуска должен быть большего размера, чем у клапана впуска, поскольку газы выхлопа более горячие, нежели горючая смесь, и, соответственно, это приводит к тому, что клапан выпуска нагревается больше клапана впуска.

Вот и все описание устройства 4 тактного двигателя.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа 4 тактного двигателя состоит из двух оборотов коленвала или, еще можно сказать, четырех тактов поршня.

Работа 4 тактного двигателя происходит таким образом:

1. (впуск). Поршень продвигается в нижнюю сторону, что приводит к открытию клапана впуска. В итоге горючая смесь оказывается в цилиндре, куда она попадает из карбюратора. По достижению поршнем нижнего положения совершается закрытие клапана впуска.
2. (сжатие). Поршень передвигается в верхнюю сторону, что провоцирует сжимание горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, совершается возгорание сжатого поршнем бензина.
3. (расширение). Происходит возгорание бензина, в результате которого он сгорает – это приводит к растяжению горючих газов и, соответственно, к движению поршня вниз (два клапана оказываются закрытыми).
4. (выпуск). По инерции коленчатый вал продолжает кругооборот вокруг своей оси, а поршень – продвигаться вверх. Вместе с этим происходит открытие клапана выпуска, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, совершается закрытие клапана впуска.

По окончанию работы 4 тактного двигателя четыре такта проходят заново.

Функционирование двухтактного агрегата

Хоть и статья не об этом, однако стоит коротко описать функционирование двухтактного двигателя с целью сравнить их. Как становится понятно из наименования, функционирование такого мотора проходит только через два такта.

 

 

1. Поршень продвигается наверх, что приводит к сжатию горючей смеси, после которого (без достижения верхней мертвой точки) она воспламеняется. По достижению поршнем верхней мертвой точки открываются окна впуска в стене цилиндра, из-за чего горючая смесь перетекает в кривошипную камеру.
2. Под действием растягивающихся газов поршень продвигается в нижнюю сторону. Пребывая в нижнем положении, поршень открывает окна впуска и выпуска. Газы попадают в трубу выхлопа, а на их месте оказывается горючая смесь.

чем отличается от двухтактного, принцип работы, фазы газораспределения

Четырехтактный двигатель – самая распространенная модель двигателя внутреннего сгорания для автомобилей и не только. Двухтактные ДВС сегодня применяются, но сфера их использования ограничена некоторыми видами мототехники, микро- и малолитражных автомобилей, снегоходов, катеров и т. п. Широко применяется как бензиновый (обычно карбюраторный), так и дизельный тип. Часто такой двигатель бывает двухцилиндровый, его тип обычно инжекторный.

Содержание

1. История четырехтактного двигателя
2. Устройство четырехтактного ДВС
3. Принцип работы
4. Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС
5. Рабочий цикл
6. Масло для четырехтактного двигателя
7. Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей
8. Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного
9. Индикаторная диаграмма 4 х тактного дизельного двигателя

История четырехтактного двигателя

Началом истории самого популярного ДВС считаются 70-е годы 19 века, тогда первую рабочую модель такого мотора представил немецкий инженер и предприниматель Николаус Отто. Его работы были основаны на трудах предшественников, пытавшихся найти альтернативу паровой машине.

В начале 19 века французский изобретатель Филипп Лебон создал агрегат, в котором благодаря его же открытиям, горючая смесь загоралась в цилиндре двигателя, а не в топке. В середине века в Бельгии был создан двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который затем усовершенствовал Отто. Его четырехтактный движок обладал более высоким КПД, был экономичней и не превосходил предшественника по размерам.

Устройство четырехтактного ДВС

Современный двигатель по сути не отличается от прототипов, поэтому проще всего его функционирование показать на примере одноцилиндрового ДВС.

Конструктивно он состоит из:

• Цилиндра.
• Поршня.
• Клапанов впуска и выпуска.
• Свечи зажигания.
• Коленчатого вала.
• Шатуна.

Принцип работы

Схема работы четырехтактного двигателя; заполнить цилиндр горючей смесью (первый такт), сжать ее (второй), поджечь и расширить ее, толкнув поршень (третий), выпустить отработанный газ (четвертый).

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя. Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой. Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Рабочий цикл

Последовательность тактов выглядит так:

• Такт впуска. За счет вращения коленвала поршень из самой верхней точки идет в самую нижнюю, кулачки распредвала открывают клапан на впуск. Через него всасывается смесь.
• Такт сжатия. Коленвал толкает поршень вверх, впускной клапан закрывается, выпускной остается закрытым. Температура и давление в цилиндре растут.
• Такт расширения. Перед завершением сжатия, свеча зажигания воспламеняет смесь. Топливо сгорает, смесь расширяется и двигает поршень. Связанный с поршнем шатун передает вращательный момент коленвалу. При расширении газы проделывают работу, поэтому ход коленвала называется рабочим. Угол «недоворота» коленвала, который еще не довел поршень до максимальной верхней точки называется углом опережения зажигания (фазой газораспределения). Это делается, чтобы смесь успевала сгореть к моменту достижения поршнем нижней точки. Для повышения эффективности ДВС надо регулировать угол при повышении оборотов. Эти углы регулируются электронной системой автомобиля.
• Такт выпуска. При достижении поршнем самой нижней точки, сила давления вытесняет выхлопные газы из цилиндра через открывшийся выпускной клапан. После достижения поршнем верхней точки выпускной клапан вновь закрывается, рабочий цикл повторяется.

Масло для четырехтактного двигателя

Масла делятся на два типа – для двигателей с воздушным и водяным охлаждением. Температура поршней в моторах с воздушным охлаждением гораздо выше, чем в случае с водяным, поэтому первые более требовательны к маслу.

Хотя в зимний период техника с воздушным охлаждением четырехтактного двигателя используется реже (в основном садовая и сельскохозяйственная техника, мотоциклы, моторные лодки и т.д используются летом), вопрос для ее владельцев стоит достаточно остро. Зимой актуально масло для квадроциклов, снегоходов и т.д.

Главное, и летом и зимой – это характеристики, позволяющие маслу сразу после запуска двигателя создать защитную пленку на механизмах. Это важно, даже если двигатель новый или бывший в употреблении, но в идеальном состоянии. Сравнительный анализ разных марок показывает, что масло может быть минеральным или синтетическим.

Разница между летними и зимними маслами определяется степенью вязкости и шириной диапазона температур, при которых конкретные марки масла можно применять. Число перед литерой W указывает на предел температуры, при которой масло густеет. Число после означает предельную температуру эффективного использования этого масла. Бывают всесезонные масла, например, 10w30. Аббревиатура SAE обозначает международный стандарт, по которому классифицируются моторные масла.

ВАЖНО! Зимние масла обладают самой низкой вязкостью, это SAE 0W, SAE 15W и другие. Летние более вязкие: SAE 20, SAE 30, SAE 50. Применяемое масло должно соответствовать показателям, указанным в спецификации к технике.

Высоковязкие масла, например, Sae 30 или Sae 40 ориентированы на летний период, а низковязкие (5W30 или близкие к нему) на зимний. Зимние масла летом будут ускоренно испаряться и не обеспечат смазку. Летние масла будут быстро густеть при низких температурах, осложняя работу мотора.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Понижающий редуктор – устройство, которое должно понижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных брендов, которые производят такие двигатели, обычно мощностью порядка 15лс – японская «Хонда» и китайский «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензотриммерах). Среди популярных двигателей с редукторами – «Чемпион» и его аналог, «Патриот Гарден».

ВАЖНО! Редукторы делятся на два типа: разборные и неразборные. Их действие одинаково. Второй вариант дешевле, но если возникнет неисправность, потребуется его замена. Разборный дороже, но в случае необходимости надо заменять только поломавшуюся запчасть. Обычно он ставится на сопоставимую по стоимости технику.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Характеристика	Четырехтактный двигатель	Двухтактный двигатель
Мощность	Меньшая мощность из-за большего количества тактов. Наддув дает дополнительную мощность.	При одинаковых оборотах, диаметре цилиндра и хода поршня мощность (теоретически) в 2 раза больше. На практике, из-за механических потерь – примерно в 1,5 раза.
Эксплуатационные качества	Больший эксплуатационный ресурс. Процесс ремонта может протекать сложнее, должен осуществляться с использованием сложного оборудования.	Простота конструкции, ремонта. Отсутствие сложных устройств: карбюратора, клапанов. Преимущество по показателю равномерности вращения коленвала. Меньший эксплуатационный ресурс из-за более высокой температурной нагрузки на поршневой механизм.
Экономичность	Низкий, по сравнению с двухтактным расход топлива и масла. Более высокие затраты на ремонт.	Высокие затраты мощности на продувочный насос, недостаточная очистка цилиндра от выхлопных газов. Минус – высокий расход топлива и масла, которое приходится заливать в топливо.
Вес	Больше двухтактного.	Меньший вес за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
Размер	Больше двухтактного.	Меньший размер за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
Цена	Выше двухтактного.	Ниже четырехтактного.
Сфера применения	Двигатели средней и большой мощности, в том числе стационарные. Используются как двигатель под инверторный генератор. Популярна их установка на снегоходы «Рысь» и «Тайга», мотороллеры «Муравей».	Плавсредства, сельскохозяйственная и мототехника, малолитражные автомобили.

Таким образом, четырехтактные двигатели дороже сопоставимых по объему двухтактных и сложнее в эксплуатации. В тоже время они имеют больший срок эксплуатации и более экономичны. Четырехцилиндровый 4 тактный двигатель часто ставится на автомобили и тракторы, на инвертор-генераторы.

ВАЖНО! При выборе двигателя стоит рассчитать планируемый срок его эксплуатации. Если это техника для сельскохозяйственных работ, хорошо будет сделать расчет – за какой срок вложения могут окупиться.

Индикаторная диаграмма 4 х тактного дизельного двигателя

Что такое 4-тактный двигатель?

Содержание

• 1 Что такое четырехтактный двигатель?
• 2 Как работает четырехтактный двигатель?
• 3 PV-диаграмма четырехтактного двигателя
• 4 ИСТОРИЯ
  • 4. 1 Цикл Аткинсона
  • 4.2 Дизельный цикл
• 5-XTLOKE ENGINE LAINGETATIONS
• 6 Компоненты 4-XLOKE Diesel Engine
• 7 70006
• 6 Diesel Engine
• 7 Преимущества и недостатки четырехтактных двигателей
  • 7.1 Преимущества четырехтактных двигателей
  • 7.2 Недостатки четырехтактного двигателя
• 8 В чем разница между четырехтактным дизельным двигателем и четырехтактным бензиновым двигателем?
• 9 Часто задаваемые вопросы Раздел
  • 9.1 Что означает четырехтактный двигатель?
  • 9.2 Какие примеры четырехтактных двигателей?
  • 9.3 Какой двигатель меньше загрязняет окружающую среду, двухтактный или четырехтактный?
  • 9.4 Что быстрее, 2-тактный или 4-тактный?
  • 9.5 Есть ли шеститактный двигатель?

Двигатели наиболее широко используются во всем мире для многочисленных применений . Они используются в различных транспортных средствах, таких как автобусы, грузовики, фургоны, мотоциклы и т. д. Существуют различные типы двигателей, и 4-тактный двигатель является одним из них. В зависимости от количества ходов поршня двигатели имеют два основных типа :

1. 2-тактный двигатель
2. 4-тактный двигатель

В предыдущей статье мы обсуждали двухтактный двигатель. Поэтому в этой статье речь пойдет в основном о четырехтактном двигателе.

Что такое четырехтактный двигатель?

Четырехтактный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором для завершения рабочего цикла используется четыре хода поршня. Он преобразует тепловую энергию топлива в полезную механическую работу за счет движения вверх и вниз поршня . Поэтому он относится к категории поршневой двигатель .

Четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл после завершения двух оборотов коленчатого вала и 4 ходов поршня. Эти двигатели наиболее широко используются в различных транспортных средствах, таких как легкие грузовики, автобусы, микроавтобусы, легковые автомобили и т. д.

В этом поршневом двигателе процесс сжатия происходит за счет движения поршня вверх и вниз.

Основное отличие между 2-тактным и 4-тактных двигателей заключается в том, что 2-тактный двигатель завершает рабочий цикл всего за двух тактов , а четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл за четырех тактов поршня. Двухтактный двигатель производит меньше выбросов по сравнению с двухтактным двигателем.

Как работает четырехтактный двигатель?

Четырехтактный двигатель работает в следующие этапы:

1. Процесс впуска
2. Процесс сжатия
3. Процесс питания
4. Процесс выхлопа

4-XXING ENGIN CYCLE

1) Впускной ход

• , когда появляется поршневой, в сторону BCD от TDC (Downlwward), вак, запускается в кукуме, запускается в кукуме, выпускает кукумеры. камера сжатия (цилиндр).
• Когда в камере сжатия создается вакуум, выпускной клапан закрывается, а впускной открывается.
• При открытии впускного клапана топливовоздушная смесь начинает поступать в камеру сжатия.

2) Такт сжатия

• Когда внутреннее давление в камере сжатия становится равным внешнему давлению, впускной клапан закрывается и начинается такт сжатия.
• При движении поршня вверх (от BCD до ВМТ) он сжимает топливовоздушную смесь внутри камеры сжатия и увеличивает температуру и давление топливовоздушной смеси.

3) Рабочий ход

• Рабочий ход также известен как рабочий ход.
• Когда такт сжатия почти завершен, свеча зажигания сжигает сжатую воздушно-топливную смесь.
• По мере воспламенения топлива генерируется мощность, благодаря которой поршень перемещается от ВМТ к НМТ за счет расширения химической реакции. Поэтому этот гребок называется POWER SROKE.
• Из-за этого процесса горения температура и давление смеси становятся очень высокими. Из-за повышения давления топливовоздушная смесь толкает поршень вниз (в сторону BCD от ВМТ) и приводит в движение коленчатый вал, который приводит в движение автомобиль.
• Во время этого процесса впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми.

4) Такт выпуска

• После завершения рабочего такта начинается такт выпуска.
• В такте выпуска поршень снова движется вверх (от НМТ к ВМТ).
• Во время этого хода впускной клапан закрывается, а выпускной открывается. Поршень выталкивает выхлопные газы из камеры сгорания.
• После завершения такта выпуска поршень снова движется вниз (от ВМТ к НМТ), всасывает топливовоздушную смесь и весь цикл повторяется. Этот последний ход вытесняет отработанные газы / выхлопные газы из цилиндра.

Читайте также: Работа двухтактного двигателя

Диаграмма PV четырехтактного двигателя

Следующая диаграмма PV представляет рабочий цикл0. Четырехтактный двигатель завершает рабочий цикл, состоящий из следующих этапов: Четырехтактный цикл

• Изобарический процесс (от 0 до 1): В изобарическом процессе поршень движется вниз и создает вакуум внутри камера сгорания. Во время создания вакуума возникает разница давлений между атмосферным давлением и внутренним давлением камеры. За счет этой разницы давлений открывается впускной клапан, и топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания.
• Адиабатический процесс (от 1 до 2): После завершения изобарического процесса впускной клапан закрывается, а поршень движется вверх и создает давление в воздушно-топливной смеси. При этом поршень повышает температуру и давление смеси, но ее теплота не меняется.
• Изохорный процесс (от 2 до 3): Свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь в конце такта сжатия (адиабатический процесс). Этот процесс повышает температуру и давление воздушно-топливной смеси и превращает ее в смесь с высокой температурой и давлением. Этот процесс воспламенения также увеличивает энтропию (тепло) топливовоздушной смеси.
• Рабочий ход (процессы с 3 по 4): В этом такте тепло, выделяемое в процессе зажигания, используется для перемещения поршня вниз, что приводит к дальнейшему перемещению коленчатого вала. Движение коленчатого вала приводит в движение автомобиль. Поэтому этот процесс называется рабочим ходом.
• Фаза выхлопа (от 4 до 1): В этой фазе поршень снова движется вверх, и открывается выпускной клапан, который выпускает отработанное тепло из камеры сгорания. За счет отвода бесполезного тепла снижается кинетическая энергия молекул топливовоздушной смеси. Опять же, возникает разница давлений между атмосферным давлением и внутренним давлением камеры, и весь цикл повторяется.

 История 

Цикл Аткинсона

• В 1882 году Джеймс Аткинсон разработал двигатель, работающий по циклу Аткинсона. Это был однотактный двигатель внутреннего сгорания.
• Этот цикл был придуман для обеспечения КПД за счет удельной мощности. В настоящее время двигатель с циклом Аткинсона используется в некоторых новейших гибридных электрических устройствах.
• Оригинальный 4-тактный поршневой двигатель с циклом Аткинсона допускал такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска за один оборот коленчатого вала, чтобы предотвратить нарушение конкретных патентов, относящихся к двигателю Отто.
• Уникальная конструкция коленчатого вала двигателя Аткинсона может привести к различным степеням сжатия и расширения. Такт мощности длиннее, чем такт сжатия, что дает двигателю большую энтальпию (тепловой КПД), чем у обычных поршневых двигателей.
• Первоначальная конструкция двигателя Аткинсона — не более чем исторический курьез. Несколько новейших двигателей имеют нетрадиционные фазы газораспределения для создания более длинного рабочего такта или более короткого такта сжатия, что обеспечивает улучшение экономии топлива.

Читайте также: Работа цикла Аткинсона

Дизельный цикл

• путем сжатия воздушно-топливной смеси перед воспламенением, и Рудольф Дизель хотел создать более эффективный двигатель, который мог бы работать на более тяжелом топливе.
• По тем же причинам, что и Отто, Дизель хотел разработать двигатель, который мог бы снабжать небольшие промышленные предприятия собственной энергией, чтобы конкурировать с крупными компаниями, такими как Отто, и снизить потребность в топливе для населения. Как и у Отто, у него было много времени, чтобы построить двигатель с высокой степенью сжатия, который мог бы самопроизвольно воспламенять топливо, впрыскиваемое в цилиндр. Дизель использовал смесь воздух-топливо в своем первом двигателе.
• В 1893 году Дизель был разработан как успешный двигатель. Двигатели с высокой степенью сжатия, которые воспламеняют топливо из-за высокой степени сжатия воздуха и топлива, известны как дизельные двигатели. Дизельный двигатель доступен как в четырехтактном, так и в двухтактном исполнении.
• 4-тактные дизельные двигатели используются в большинстве грузовых автомобилей, автобусов, лопастных двигателей и т. д. В этом двигателе используется мазут, который содержит больше энергии и требует меньше очистки для производства.

Читайте также: Работа дизельного двигателя

Ограничения мощности четырехтактного двигателя

Производительность поршневого двигателя (будь то 4-тактный двигатель или 2-тактный двигатель) зависит от числа оборотов (об/мин), теплотворной способности топлива, потерь, соотношения воздух-топливо, объемного КПД, содержания кислорода в топливно-воздушной смеси и размера камеры сгорания. В конечном счете, скорость двигателя регулируется смазкой и прочностью материала. 9. Высокие обороты двигателя могут привести к повреждению двигателя, потере мощности, вибрации поршневых колец или другим физическим повреждениям. Когда поршневое кольцо вибрирует вертикально в поршневой канавке, в которой находится поршневое кольцо, поршневое кольцо вибрирует.

Целью флаттера кольца является установление уплотнения между стенкой цилиндра и кольцом, что приводит к потере мощности и давления в цилиндре.

 Если двигатель вращается слишком быстро, пружина клапана не сможет закрыть клапан достаточно быстро. Это часто известно как «поплавок клапана» и приводит к тому, что поршень ударяется о клапан и вызывает серьезную поломку двигателя.

На высоких скоростях смазка поверхности контакта поршень-цилиндр имеет тенденцию к повреждению. Поэтому скорость поршня промышленного двигателя ограничена до 10 м/с.

Читайте также: Различные типы двигателей

Компоненты четырехтактного дизельного двигателя

The four-stroke engine has the following major components:

1. Fuel injector
2. Piston
3. Inlet Valve
4. Exhaust Valve
5. Crankshaft
6. Connecting rod
7. Engine block
8. Flywheel

1) Поршень и поршневое кольцо

Поршень четырехтактного дизельного двигателя совершает возвратно-поступательное движение. Он соединяется с коленчатым валом через шатун. Он передает свое движение коленчатому валу через шатун. Поршень движется вниз и вверх внутри цилиндра двигателя.

Когда поршень движется вверх, он всасывает воздух внутрь цилиндра, а когда движется вниз, он сжимает воздух. За счет такого движения поршня повышается температура и давление топливовоздушной смеси внутри цилиндра.

Поршень двигателя имеет сложную конструкцию со стальным днищем и юбкой из ковкого чугуна. В этой юбке используется смазка под давлением, чтобы обеспечить подачу масла к гильзе цилиндра под каждой рабочей ситуацией. Масло подается к охлаждающему каналу в верхней части поршня через шатуны. Все поршневые кольца хромированы для защиты от износа. Поршневое кольцо содержит совместимое с пружиной маслосъемное кольцо и 2 направляющих компрессионных кольца. Канавка поршневого кольца обладает отличной износостойкостью и стабилизирована.

2) Линейный цилиндр

Этот компонент четырехтактного двигателя имеет высокую жесткую манжету для уменьшения деформации. Этот линейный материал представляет собой сплав серого чугуна с высокой прочностью и блестящей износостойкостью. Точно расположенные вертикальные отверстия для охлаждающей воды обеспечивают точный контроль температуры. Чтобы избежать риска полировки канала ствола, линейка оснащена защитным полировальным кольцом.

Пространство между гильзой цилиндра и блоком цилиндров уплотняется двойным уплотнительным кольцом. Верхний конец линейки оснащен антиполирующим кольцом, которое предотвращает полировку внутренних отверстий и снижает расход смазочного масла.

3) Подшипники шатуна и коренные подшипники

Подшипник шатуна представляет собой футеровку из свинцовистой бронзы с задней частью из триметаллической стали и толстым, обеспечивающим плавность хода слоем. Биметаллический подшипник, а также триметаллический подшипник обеднены как коренные подшипники.

4) Шатун

Основная статья: Шатун

Этот компонент четырехтактного дизельного двигателя соединяет коленчатый вал двигателя и поршень. Он состоит из Легированная сталь и кованая цельная деталь. Шатун обрабатывается в круглом поперечном сечении. Нижняя сторона шатуна расщепляется в горизонтальном направлении, так что шатун и поршень можно снять с гильзы цилиндра. Подшипник поршневого пальца состоит из триметалла.

Все болты шатуна затягиваются гидравлически. Отверстия в шатуне направляют масло к поршням и подшипнику поршневого пальца. Этот компонент двигателя передает движение поршня на коленчатый вал, который далее перемещается на колесо автомобиля.

5) Коленчатый вал

Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршня двигателя во вращательное. Это важный компонент для всех двигателей. Эта часть передает конечную мощность в виде кинетической энергии. Изготавливается в виде цельного куска. Шатун является связующим звеном между коленчатым валом и поршнем двигателя.

Читайте также: Работа коленчатого вала

6) Блок двигателя

Блок цилиндров изготовлен из ковкого чугуна и подходит для всех цилиндров. Крышки основных подшипников крепятся снизу двумя гидравлическими натяжными винтами.

Эти крышки направлены снизу и сверху вбок через блок цилиндров. Горизонтальный боковой винт с гидравлическим затягиванием поддерживает крышку коренного подшипника.

Читайте также: Работа блока цилиндров

7) Распредвал

Используется для открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов и управления топливным насосом в дизельном двигателе с высоким давлением.

Читайте также: Работа распределительного вала

8) Свеча зажигания

Используется в бензиновых двигателях или двигателях SI. Он используется для обеспечения искры воздушно-топливной смеси для ее воспламенения.

9) Топливная форсунка

Используется для впрыска топлива внутрь цилиндров двигателя. Некоторые двигатели используют топливный насос вместо топливной форсунки.

10) Маховик

Этот компонент четырехтактного бензинового двигателя установлен на чугунной стойке. Он хранит энергию в виде инерции.

Преимущества и недостатки четырехтактных двигателей

Четырехтактный двигатель имеет следующие преимущества и недостатки:

Преимущества четырехтактного двигателя и эффективный.

Долговечность: Эти двигатели обладают большей долговечностью, чем двухтактные двигатели.

Безвредность для окружающей среды: Эти двигатели безвредны для окружающей среды, поскольку 4-тактный двигатель выделяет менее опасные пары, чем 2-тактный двигатель.

Эти двигатели лучше всего подходят для тяжелых грузов и тяжелых транспортных средств.

Топливная эффективность: Эти двигатели имеют более высокую топливную экономичность, чем двухтактные двигатели.

Шум: Работают тише, чем двухтактные двигатели

Больше крутящего момента:  На низкой скорости четырехтактные двигатели развивают больший крутящий момент, чем двухтактные двигатели.

Повышенная топливная экономичность: Этот тип двигателя внутреннего сгорания имеет более высокую топливную экономичность, чем двухтактный двигатель.

Дополнительное масло не требуется:  Этот двигатель не требует дополнительной смазки или масла для добавления топлива. Только вращающиеся компоненты требуют промежуточной смазки.

10. Эти дизельные двигатели производят самые маленькие NO _X .

Недостатки четырехтактного двигателя

1. Мощность: Этот двигатель имеет меньшую мощность, чем двухтактный двигатель.
2. Дорого: Четырехтактный двигатель состоит из многих частей. Поэтому он имеет более высокую стоимость, чем двухтактный двигатель.
3. Вес: Эти двигатели имеют больший вес, чем двухтактные двигатели
4. Требуемая площадь: Требовалась большая площадь для установки.
5. Ход поршня: Для завершения рабочего цикла требуется больше ходов поршня.
6. Конструкция: Эти двигатели имеют сложную конструкцию.

В чем разница между 4-тактным дизельным двигателем и 4-тактным бензиновым двигателем?

Бензиновый двигатель	Дизельный двигатель
Этот двигатель работает на основе цикла Отто.	Работает на базе дизельного двигателя.
В этом двигателе процесс воспламенения происходит за счет искры, обеспечиваемой свечой зажигания.	В этом двигателе воспламенение происходит за счет высокого сжатия топливовоздушной смеси.
В качестве рабочей жидкости используется бензин или бензин.	Работает на дизельном топливе.
Этот двигатель менее эффективен.	Самый эффективный.
Имеет низкую степень сжатия.	Этот двигатель имеет высокую степень сжатия.
Потребляет меньше топлива.	Потребляет мало топлива.
Эти двигатели в основном используются в небольших машинах, таких как велосипеды, мотоциклы, генераторы и т. д.	Эти двигатели в основном используются в тяжелых транспортных средствах, таких как автобусы, грузовики, фургоны и т. д.

Часто задаваемые вопросы Раздел

Что подразумевается под четырехтактным двигателем?

Двигатель, который завершает рабочий такт за четыре хода поршня, называется четырехтактным двигателем.

Какие примеры четырехтактных двигателей?

Четырехтактные двигатели чаще всего используются в тяжелых транспортных средствах, таких как грузовики, автобусы, внедорожные мотоциклы , фургоны , тракторы и другие тяжелые транспортные средства.

Какой двигатель меньше загрязняет окружающую среду, двухтактный или четырехтактный?

Двухтактный двигатель производит больше выбросов, чем четырехтактный. Это связано с тем, что двухтактный двигатель использует отверстия для всасывания и выброса топлива.

Что быстрее, двухтактный или четырехтактный?

Двухтактный двигатель имеет более низкие детали, чем четырехтактный двигатель. Для сравнения, двухтактный двигатель завершает рабочий цикл (всего за 2 хода поршня) быстрее, чем четырехтактный двигатель. Следовательно, двухтактный двигатель быстрее четырехтактного.

Есть шеститактный двигатель?

Шеститактный двигатель представляет собой самую современную версию двигателя внутреннего сгорания, которая основана на конструкции четырехтактного двигателя, но этот двигатель имеет два дополнительных электрических такта для снижения выбросов и повышения эффективности. 6-тактный двигатель использует свежий воздух (чистый воздух из атмосферы) для вдоха 5 ^й тактов всасывания 2 ^й .

Подробнее

1. Различные типы двигателей
2. Различные типы поршневых двигателей
3. Работа двухтактного двигателя
4. Работа парового двигателя
5. Типы двигателей внутреннего сгорания
6. Типы двигателей внешнего сгорания
7. Работа SI или бензинового двигателя

Четырехтактные двигатели: определение, схема, работа

Четырехтактные двигатели являются наиболее распространенными двигатель внутреннего сгорания, используемый в автомобилях, таких как грузовики, легковые автомобили и некоторые современные мотоциклы (большинство мотоциклов работают с двухтактным двигателем). Четырехтактный цикл известен как цикл сгорания. Это происходит в процессе сгорания во внутренней части двигателя. Четырехтактный двигатель передает рабочий ход за каждые два периода поршневого или четырехтактного хода.

Подробнее: Все, что вам нужно знать об автомобильном вентиляторе охлаждения

Сегодня вы познакомитесь с определением, схемой и работой четырехтактных двигателей как бензинового (отто-цикл), так и дизельного типа. Вы также узнаете о цикле Отто. Ранее я ознакомился с некоторыми статьями по двигателю внутреннего сгорания. Проверить!

Подробнее: Понимание работы автомобильного мозга

Содержание

• 1 Четырехтактный цикл
  • • 1.0.1 Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работают четырехтактные двигатели:
    • 1.0.2 Схема четырехтактных двигателей:
  • 1.1 Цикл Отто
  • 1.2 Подпишитесь на нашу рассылку

    6

    6 Делиться!

Ниже поясняется цикл сгорания четырехтактного двигателя. То есть все эти процессы должны быть выполнены до того, как транспортное средство сможет двигаться. эти процессы:

1. ход впуска/впуска : это первая стадия цикла сгорания; на этом этапе поршень движется вниз, чтобы позволить топливу и воздуху попасть в камеру.
2. Такт сжатия : на этом этапе впускной клапан закрыт, блокируя выход воздушно-топливной смеси. Поршень движется вверх по камере, сжимая воздух и топливо. В конце такта наличие свечи зажигания позволяет воспламенить топливно-воздушную смесь, обеспечивая энергию, необходимую для сгорания.
3. Рабочий ход:  после сгорания тепло, полученное от сгорающего углеводорода, увеличивает давление, давая достаточно энергии, чтобы толкнуть поршень и создать выходную мощность.
4. Такт выпуска : это заключительный этап цикла сгорания; это происходит, когда поршень движется обратно вниз и открывается выпускной клапан. Когда клапан открывается, выхлопные газы выталкиваются поршнем, когда он движется обратно вверх.

Подробнее: Понимание того, как работает двигатель автомобиля

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работают четырехтактные двигатели:

Тепловой КПД двигателя — это способность двигателя преобразовывать топливо (химическую энергию) в механическую энергию. Эта энергия будет варьироваться в зависимости от конструкции и модели транспортного средства. Как правило, бензиновые двигатели способны преобразовывать 20% топлива (химической энергии) в механическую энергию. 15 % его расходуется на движение колес, а 5 % теряется на его механические элементы и трение.

Тем не менее, двигатель можно улучшить за счет термодинамической эффективности за счет более высокой степени сжатия. Соотношение определяется между максимальным и минимальным объемом камеры двигателя. Двигатель с более высоким передаточным отношением позволит топливно-воздушной смеси быть огромной, что создаст более высокое давление, сделает корпус более горячим и повысит тепловую эффективность.

Подробнее: Компоненты двигателя внутреннего сгорания

Схема четырехтактных двигателей:

Цикл Отто

Подробнее: Что нужно знать о шатуне построен в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работающий на светильном газе с КПД 4% и производящий всего две лошадиные силы. Осветительный газ был сделан из угля, разработанного в Париже Филиппом Лебоном. Двигатель был испытан в 1861 году; Отто стало известно, как компрессия двигателя работает на топливном заряде. Отто решил создать двигатель, чтобы улучшить низкую эффективность и надежность двигателя Ленуара в 1862 году. 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 зажигания. его разрушение. Многие другие инженеры пытались решить проблему, но им это так и не удалось.

 Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания, NA Otto and Cie (NA Otto and Company), в 1864 году. В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель.

Заводу не хватило места, и в 1869 году он был перенесен в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz).

Подробнее: Все, что вам нужно знать об автомобильном поршне

Даймлер, оружейник, работал над двигателем Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену уже удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием с гораздо более высокой эффективностью, чем любой двигатель, созданный до того времени.

В 1883 году Даймлер и Майбах оставили работу в Otto and Cie и разработали первый высокоскоростной двигатель Otto. В 1885 году им удалось произвести первый автомобиль с двигателем Отто. Daimler Reitwagen использовал систему зажигания с горячей трубкой и топливо, известное как лигроин, чтобы стать первым в мире автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. В нем использовался четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем.

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

Принципы работы, преимущества и недостатки дизельного двигателя

Это все для этой статьи, где обсуждаются определение, схема, работа четырехтактных двигателей. Я надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, поделитесь с другими студентами. Спасибо за чтение, увидимся дальше!

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Четырехтактный двигатель — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выпуск. ^[1]

Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как легковые автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (многие мотоциклы используют двухтактный двигатель). Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход за каждые два цикла поршня (или четыре хода поршня). Справа (рисунок 1) есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Такт впуска: Поршень перемещается вниз к днищу, это увеличивает объем, чтобы топливно-воздушная смесь могла попасть в камеру.
2. Такт сжатия: Впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх по камере вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь. В конце этого такта свеча зажигания обеспечивает сжатое топливо энергией активации, необходимой для начала сгорания.
3. Рабочий ход: Когда топливо достигает конца своего сгорания, тепло, выделяемое при сгорании углеводородов, увеличивает давление, которое заставляет газ давить на поршень и создавать выходную мощность.
4. Такт выпуска: Когда поршень достигает дна, открывается выпускной клапан. Оставшийся выхлопной газ выталкивается поршнем, когда он движется обратно вверх.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топлива (химической энергии) в механическую энергию, из которых только 15% будут использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы).

[2] Одним из способов повышения термодинамической эффективности двигателей является повышение степени сжатия. Это соотношение представляет собой разницу между минимальным и максимальным объемом камеры двигателя (обозначается как ВМТ и НМТ на рис. 2). Более высокое соотношение позволит поступать большему количеству топливно-воздушной смеси, вызывая более высокое давление, что приводит к более горячей камере, что увеличивает тепловую эффективность. ^[2]

Цикл Отто

Рис. 2. Реальный процесс цикла Отто, происходящий в четырехтактном двигателе. ^[3]

Рис. 3. Идеальный цикл Отто. ^[4]

Диаграмма давление-объем (диаграмма PV), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в четырехтактном двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для движения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на рисунке 2 (реальный цикл Отто) и на рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент любого двигателя, использующего этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1). Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, поясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Ниже описано, что происходит на каждом шаге PV-диаграммы, на которой сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества изменяет движение поршня:

Реальный шаг цикла от 0 до 1 (идеальный цикл — зеленая линия): Называемая фазой впуска , поршень опускается вниз, чтобы позволить объему в камере увеличиться, чтобы он мог «всасывать «топливно-воздушная смесь. С точки зрения термодинамики это называется изобарным процессом.

Процесс с 1 по 2: На этом этапе поршень поднимается вверх, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, поступающую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмена не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда топливо встречается со свечой зажигания для воспламенения.

Процесс со 2 по 3: Здесь происходит сгорание за счет воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением, в которой выделяется много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы поршня, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой ход , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1 и фаза выхлопа ): От процесса с 4 по 1 открывается выпускной клапан, и все отработанное тепло удаляется из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[5] Затем происходит фаза выхлопа (шаг 0-1), когда оставшаяся в камере смесь сжимается поршнем для «выпуска» наружу, без изменения давления.

Для дальнейшего чтения

• Двигатель внутреннего сгорания
• Цикл Отто
• Двухтактный двигатель
• Тепловая эффективность
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1} Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: WW Нортон и компания, 2012, с. 106.