РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ
Сообщить об ошибке
Главная \ Морской словарь \ РАБО — РАДИ
< РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДВИГАТЕЛЯ РАВЕНДУК >
(Working stroke) — ход поршня во время расширения сгоревших газов в цилиндре двигателя внутреннею сгорания или во время наполнения цилиндра и расширения в нем пара — в поршневых паровых машинах.
Еще в энциклопедиях
Морской словарь
(РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ)
Технический железнодорожный словарь
(РАБОЧИЙ ХОД ПОРШНЯ)
(ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ)
Сельскохозяйственный словарь-справочник
(ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ)
Технический справочник железнодорожника
(449)
Машины и оборудование для шахт и рудников
Большая политехническая энциклопедия
(387)
Технический справочник железнодорожника
Справочник по производству стекла
(742)
Справочник по производству цемента
(340)
Толковый словарь руссого языка под ред.
(РАБОЧИЙ)
Толковый словарь руссого языка под ред. Д.Н. Ушакова
(РАБОЧИЙ)
Технический справочник железнодорожника
(931)
Техническая энциклопедия
Технический справочник железнодорожника
(119)
Рабочий цикл
Двигатель
Введение
– Знаю,
что бывают двухтактные и четырехтактные
двигатели, но плохо представляю разницу
между ними.
А еще говорят – «двигатель
внутреннего сгорания». Это то же самое
или что-то совсем другое?
Степень
сжатия (E) –
отношение полного объема цилиндра Va к
объему камеры сгорания Vc Двухтактный
двигатель –
двигатель внутреннего сгорания, в
котором полный рабочий цикл происходит
за два такта или, что одно и то же, за
один оборот коленчатого вала. Четырехтактный
двигатель –
то же самое, но полный рабочий цикл
происходит за четыре такта, то есть за
два полных оборота коленчатого
вала.
Понятно, что это далеко не все
термины, с которыми бы будем сталкиваться
в дальнейшем. И потому по мере надобности
мы будем объяснять все новые и новые
понятия. Пока же этого достаточно, чтобы
перейти к главному: рассмотреть рабочие
процессы и разобраться в устройстве
двигателя. Его
рассмотрение мы начнем с четырехтактного
двигателя – так легче понять
процессы.
Первый ход поршня вниз
используется для впуска в цилиндр
горючей смеси, состоящей из паров топлива
и воздуха, связанных определенной
пропорцией. Горючая смесь поступает
через открытый впускной клапан. Это
такт впуска.
Когда
поршень достигает НМТ, впускной клапан
закроется и поршень, двигаясь в обратном
направлении, начнет сжимать смесь,
совершая такт сжатия. При сжатии смесь
нагревается и активно перемешивается.
Около
ВМТ смесь поджигается и сгорает. При
этом объем газов многократно увеличивается,
возрастает давление в камере сгорания.
Поршень под действием этого давления
начинает двигаться вниз, происходит
такт расширения – единственный полезный
рабочий ход.
Когда поршень находится
у НМТ, открывается выпускной клапан, и
отработавшие газы начинают выходить в
атмосферу. Двигающийся к ВМТ поршень
активно их вытесняет – происходит такт
выпуска.
Затем весь цикл повторяется.
В
рассмотренном нами рабочем цикле мы
для простоты восприятия считали, что
впускной клапан открывается при положении
поршня в ВМТ, а выпускной открывается,
когда поршень находится в НМТ. На самом
деле в реальном двигателе все гораздо
сложнее.
Судите сами – ведь клапан
не может открыться мгновенно.
Диаграмма газораспределения четырехтактного двигателя: 1-впуск; 2 – сжатие; 3 – рабочий ход; 4 – выпуск; 5 – опережение впуска; 6 – перекрытие клапанов; 7 – запаздывание выпуска; 8 – опережение выпуска; 9 – запаздывание впуска.
Из
тех же соображений повышения мощности
рабочую смесь в камере сгорания и
поджигать, очевидно, следует не в момент
прихода поршня,в ВМТ, а гораздо раньше
(ведь горение – процесс, то же требующий
времени). Причем не просто «раньше», а
с таким расчетом, чтобы начало рабочего
хода совпало с пиком давления над
поршнем. Этот момент опережения зажигания
для каждого двигателя строго индивидуален.
От его величины зависят легкость пуска,
развиваемая мощность и топливная
экономичность двигателя. –
В четырехтактном двигателе все просто:
открываются и закрываются клапаны,
происходит впуск и выпуск смеси и газов.
Но в двухтактном моторе клапанов нет,
а он тоже работает. Как же так? Верно,
главное отличие двухтактного двигателя
как раз в том и состоит, что у него нет
клапанов. Но процесс газораспределения
здесь протекает по тем же законам. Только
«заведует» всем этим… поршень. Другое
отличие состоит в том, что рабочий
процесс происходит не только над поршнем,
как в четырехтактном моторе, но и под
поршнем, в так называемой кривошипной
камере, которая в связи с этим делается
герметичной. А третье отличие – в
устройстве цилиндра и головки.
Если
у четырехтактника цилиндр очень простой,
а головка сложная (в ней, как правило,
размещаются клапаны), то у двухтактного
мотора наоборот: в стенках цилиндра
имеются окна и каналы сложной конфигурации,
а головка простая.
Чем вызваны эти
различия, мы поймем, когда рассмотрим,
как протекает рабочий процесс в
двухтактном.
Итак, поршень движется
вверх. Как только его верхняя кромка
перекроет левый продувочный канал,
соединяющий цилиндр с кривошипной
камерой, в картере под поршнем начинает
образовываться разрежение. Пока правый
выпускной канал еще открыт, в цилиндре
над поршнем идет выпуск и продувка. Но
как только верхняя кромка поршня
перекроет и этот канал, начнется
сжатие.
Продолжая двигаться вверх,
поршень своей нижней кромкой откроет
правый впускной канал, и в кривошипную
камеру, в полость под поршнем, начнет
поступать свежая горючая смесь из
карбюратора. Начнется впуск.
В момент,
когда поршень приблизится к ВМТ на
расстояние, соответствующее опережение
зажигания (вы уже знаете об этом), искровой
разряд подожжет сжатую в камере сгорания
смесь. Образовавшиеся при этом горячие
газы, стремясь расшириться, заставят
поршень, по инерции прошедший ВМТ,
устремиться вниз. Произойдет рабочий
ход.
Диаграмма
газораспределения двухтактного двигателя
с золотниковым впуском:
1 – впуск в
картер; 2 – сжатие в картере; 3 – продувка;
4 – выпуск; 5 – сжатие в цилиндре; 6 –
рабочий ход.
Когда
нижняя кромка поршня перекроет впускное
окно, в кривошипной камере начнется
сжатие (его называют предварительным).
Давление под поршнем повысится до
1,25-1,5 см3.
Когда
верхняя кромка головки поршня, все еще
идущего вниз, откроет выпускное окно,
отработавшие газы, сохранившие достаточное
давление, устремятся в выпускную систему.
Начнется выпуск.
К тому моменту когда
давление над поршнем станет почти равным
атмосферному, головка поршня откроет
и левое продувочное окно. Предварительно
сжатая в кривошипной камере горючая
смесь через продувочный канал направится
в цилиндр и заполнит его, вытесняя
отработавшие газы и частично смешиваясь
с ними. При этом часть свежего заряда,
понятно, вылетит в выпускное окно. (Это
называется «прямой выброс»). Произойдет
продувка .
Она закончится, когда
прошедший НМТ поршень начнет двигаться
вверх и перекроет продувочное окно.
Выпуск же будет продолжаться до тех
пор, пока и выпускное окно не будет
перекрыто.
Если попытаться построить
уже знакомую нам диаграмму фаз
газораспределения, то придется показывать
одновременно два процесса: один,
происходящий над поршнем, в цилиндре,
и другой, протекающий под ним, в кривошипной
камере.
В результате получится две
диаграммы, два кольца. Внутреннее обычно
изображает процессы в картере, наружное
– в цилиндре.
Диаграммы, естественно,
имеют абсолютно симметричные фазы
газораспределения. –
Если в двухтактном двигателе рабочий
ход происходит в два раза чаще, чем в
четырехтактном, то и мощность при том
же рабочем объеме должна быть в два раза
больше ? Или я чего-то не Понимаю ? Ну,
конечно же, все должно быть именно так.
Теоретически. А на практике выходит
по-другому.
Несмотря на все ухищрения
конструкторов, цилиндры двухтактных
моторов все же плохо очищаются от
отработавших газов. Как следствие, в
них меньше попадает свежей смеси –
значит, и процесс горения идет хуже.
К
тому же часть свежей смеси успевает
выскочить в выпускное окно, вовсе не
поработав (помните «прямой выброс»?). А
одно только это обстоятельство увеличивает
расход топлива на 20-30%. А есть еще «обратный
выброс», в карбюратор! На мотоциклах
50-60-х годов, имевших простые сетчатые
воздушные фильтры, потери от обратного
выброса составляли тоже ощутимую
величину – до 25%.
..
Словом, не получается
двойного выигрыша в мощности, сколько
ни старайся. Да еще и по токсичности
«двухтактник» явно «грязнее» своего
четырехтактного соперника.
Тут бы
мог прозвучать следующий вопрос: «А
зачем же тогда..?» Его в моей почте нет,
но он подразумевается с тех самых пор,
как шотландский инженер Дугалд Клерк
в 1877 году создал двухтактный двигатель
такой противоречивый, имеющий множество
пороков – и вот уже больше века не
сдающийся. А потому ответим.
Затем,
что двухтактник гораздо проще по
устройству. Проще в изготовлении.
Надежнее. Проще в эксплуатации. И дешевле.
Согласитесь – не так уж мало. А если еще
принять во внимание, что двухтактные
двигатели тоже непрерывно совершенствуются
(по последним сведениям, австралийской
кампанией «Orbital» разработан новый
принцип продувки двухтактного двигателя,
который выводит этот мотор по топливной
экономичности и мощности на один уровень
с лучшими четырехтактными образцами),
то спор между разными моторами, длящийся
уже не одно десятилетие, может никогда
не закончиться.
Определение тактов двигателя – Автомобильный инженер
6 комментариев / Подача воздуха и топлива, Двигатель, Особенности двигателя, Избранные статьи, Технология, Особенности технологии / Автор Ромен Николя
Принцип 4-тактного двигателя
В 4-тактном двигателе ходы поршня (перемещение от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке или наоборот) необходимы для завершения рабочего цикла.
Такт впуска (от ВМТ до НМТ): свежая смесь в двигателе с искровым зажиганием или свежий воздух в дизеле подается в цилиндр через впускные клапаны, которые могут открываться с небольшим опережением до ВМТ, а могут закрываться с некоторой задержкой после BDC, чтобы максимизировать индуцированную массу.
Такт сжатия (от НМТ до ВМТ): свежая смесь в двигателе СИ или свежий воздух в дизеле сжимается при закрытых клапанах. Ближе к концу такта сжатия сгорание инициируется искровым зажиганием (двигатель с искровым зажиганием) или впрыском топлива (дизельный двигатель).
Рабочий ход (от ВМТ до НМТ): горячие газы расширяются, толкая поршень вниз и совершая над ним работу, в пять раз (или более) превышающую работу, совершаемую поршнем в такте сжатия. Ближе к концу рабочего такта выпускные клапаны могут начать открываться, и часть сгоревших газов выбрасывается из цилиндра благодаря перепаду давления.
Такт выпуска (от НМТ до ВМТ): поршень выталкивает оставшиеся сгоревшие газы. Ближе к концу такта выпуска впускные клапаны могут открыться, а вскоре после ВМТ выпускной клапан может закрыться, это называется перекрытием. После этого можно начинать новый цикл.
Хотя цикл завершается за 4 такта за 2 оборота кривошипа, можно выделить 6 рабочих фаз, поскольку во время одного такта могут происходить разные фазы:
- Впуск
- Сжатие
- Горение
- Расширение
- Выхлоп (Продувка)
- Выхлоп (объемный)
Следует отметить, что требуются 2 рабочие фазы для замены сгоревших газов свежей смесью.
2-тактный принцип
В двухтактном двигателе для полного рабочего цикла требуется всего два хода поршня (т. е. 1 оборот коленчатого вала).
Чтобы получить более высокую выходную мощность, два такта, используемые для газообмена, подавляются и заменяются процессом продувки. Процесс продувки определяется вытеснением сгоревших газов, когда поршень приближается к концу рабочего хода, посредством свежего заряда, находящегося под давлением.
В простейшей конструкции свежий заряд находится под давлением благодаря самому картеру, объем которого изменяется в зависимости от объема цилиндра, так что минимальный объем картера (а затем и максимальное давление) достигается, когда поршень находится в положении НМТ в главном цилиндре.
Возможна более компактная конструкция по сравнению с 4-тактным двигателем, поскольку впускной и выпускной клапаны могут быть заменены портами (отверстиями) в гильзе цилиндра, открытие и закрытие которых можно напрямую контролировать движением поршня.
Два такта следующие: Такт сжатия : после закрытия впускного и выпускного отверстий поршень сжимает заряд цилиндра (тем временем объем в картере увеличивается, втягивая свежий заряд в картер за счет разрежения). Ближе к концу такта сжатия сгорание инициируется искровым зажиганием (двигатель SI) или впрыском топлива (дизельный двигатель).
Рабочий ход : горячие газы расширяются, толкая поршень вниз. К концу этого такта выпускное отверстие открывается, и часть продуктов сгорания выбрасывается из цилиндра благодаря перепаду давления. После этого продувочные отверстия открываются, и свежий заряд под давлением вытесняет сгоревшие газы, так что новый цикл может начаться снова после того, как поршень достигнет НМТ.
Опять же, как и для 4-тактного двигателя, во время 2-тактного цикла происходит 6 различных фаз:
- Очистка
- Впуск
- Сжатие
- Горение
- Расширение
- Продувка
Однако для реализации такого цикла необходим клапан с регулируемым давлением на порте продувки.
Если используются простые отверстия в стенках цилиндра, край впускного отверстия должен находиться ниже выпускного отверстия, чтобы обеспечить фазу продувки. Это может привести к короткому замыканию части индуцированного свежего заряда в начале такта сжатия, поскольку выпускное отверстие остается открытым некоторое время после закрытия впускного отверстия.
Процесс продувки представляет собой ахиллесову пяту двухтактного двигателя, поскольку в его простейшей компоновке с простыми портами в стенках цилиндра часть свежего заряда будет поступать непосредственно в выпускной порт, вызывая высокий расход топлива и выбросы углеводородов в двигатель СИ.
По этим причинам использование двухтактных двигателей SI было ограничено маломощными двигателями общего назначения (такими как газонокосилки, пильные цепи, подвесные моторы для движения лодок…), где минусы считались приемлемыми из-за высокой простоте, дешевизне и высокой удельной мощности этих двигателей.
2-тактные двигатели также используются для больших дизелей для морских и стационарных применений (диаметр около 1 метра), где они обычно предпочтительнее 4-тактных из-за чрезмерно высоких термомеханических нагрузок, которые должны выдерживать клапаны (нагрузка увеличивается с клапаном). диаметр, который пропорционален диаметру цилиндра).
В настоящее время нет примеров применения двухтактных двигателей в автомобилестроении.
Ромен Николя мнение:
Базовые двухтактные и четырехтактные двигатели имеют почти противоположные характеристики. Тем не менее, некоторые исследования продолжаются, чтобы использовать преимущества одного типа и применять его к другому типу двигателя, например, с непосредственным впрыском для двухтактного двигателя. Считаете ли вы, что 2-тактные двигатели появятся в автомобильной промышленности для нестандартных нужд, таких как увеличение запаса хода для серийных гибридов? Как вы думаете, будут ли недостатки двухтактных двигателей преодолены, чтобы занять место в двигателе внутреннего сгорания сегодня?
Однотактные двигатели | AMPERe Inc.
Наша технология способна снизить загрязнение парниковыми газами (CO2) на треть, используя сегодняшнюю глобально доступную встроенную инфраструктуру, при этом стоимость составляет менее половины существующих сопоставимых двигателей (4-тактных)
Характеристики однотактного двигателя :
По сравнению с современными автомобильными бензиновыми двигателями внутреннего сгорания.
Анимация работы однотактного двигателя
Инновационный подход к двигателю внутреннего сгорания с несколькими революционными решениями
Эффективность
Повышение эффективности на 70 %
– снижение расхода топлива улучшение
Выбросы
Производит на 80 % меньше загрязняющих веществ и на 33 % меньше парниковых газов
– чистый двигатель
Простой
Содержит на 90 % меньше деталей
– уменьшенная сложность и повышенная надежность
Стоимость
На 50 % меньше стоимость сборки,
и на 33 % меньше стоимость эксплуатации
– конкурентоспособная цена
Альтернативные виды топлива
Разработаны для работы на водороде и другом биотопливе
– переходная технология
ДВОЙНАЯ КАМЕРА
работа в одном цилиндре
– каждый такт является рабочим ходом
ТИХАЯ РАБОТА
2 цилиндра Boxer
— Очень хороший NVH
Просто аспирирован
Прямая инъекция
— без клапанов и без какого -либо распределительного вала
Извлеченные тепловые лодки
.
на боковой стенке цилиндра
ИННОВАЦИОННЫЙ КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ
Инновационный КОЛЕНВАЛ, ВРАЩАЮЩИЙСЯ В ПРОТИВОПОЛОЖНУЮ
Наши прототипы однотактных двигателей
SS-GEN1 Mk3
AMP SS-2B 200 куб. см A
Наша последняя сборка однотактного двигателя GEN1 имеет меньший рабочий объем и сверхлегкий вес для применения в БПЛА и других небольших специальных летательных аппаратах.
Двигатель входит в стадию оптимизации.
SS-GEN1 Mk2 DCRC
AMP SS-2B 560 CC A DCRC
Эта версия однотактного двигателя имеет уникальную конструкцию с двумя коленчатыми валами двойного встречного вращения (DRDC) на противоположных сторонах и установленными цилиндрами. в центре двигателя.
Специальная конструкция для использования в БПЛА и вертикальном взлете и посадке.
SS-GEN1 Mk2
AMP SS-2B 460 CC A
Наш однотактный двигатель Mk2 GEN1 с модернизированным коленчатым валом, оснащенным внутренними и внешними шарикоподшипниками, позволяющими работать на гораздо более высоких оборотах (до 16000 об/мин).
Двигатель входит в стадию оптимизации.
SS-GEN2 Mk2
AMP SS-2B 3600 куб. см W
Наш самый большой из когда-либо созданных однотактных двигателей с гораздо большим рабочим объемом и увеличенным ходом, оптимизированной конструкцией и структурой материалов. Двойные форсунки и двойные искры. Этот двигатель также был разработан со сверхлегким картером, изготовленным из углеродного волокна.
SS-GEN1 Mk1
AMP SS-2B 500 CC A
Наш первый однотактный двигатель (GEN1) с воздушным охлаждением весит всего 12 кг и имеет мощность 56 л.с. По прозвищу «Злой двигатель» (ty MV). Звучит как драгстер на 8000 об/мин. Работает на бензине и теперь будет оптимизирован для работы с непосредственным впрыском.
SS-GEN2 Mk1
AMP SS-2B 2600 куб.см W
Прототип полноразмерного однотактного двигателя, разработанный и построенный в Канаде в 2018-2019 гг.. Двигатель имеет воздушное и водяное охлаждение. Эта модель представляет собой приспособленную конструкцию, которая работает на дизельном топливе, однако после модификаций она также была адаптирована для сжигания бензина.