Такты двухтактного двигателя: Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

Двухтактные двигатели | это… Что такое Двухтактные двигатели?

Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.

В связи с тем, что в двухтактном двигателе при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный чем у четырехтактных двигателей.

В отличии от четырехтактных двигателей, где вытеснение отработавших газов и всасывание свежей смеси осуществляется самим поршнем, в двухтактных двигателях газообмен выполняется за счет подачи в цилиндр рабочей смеси или воздуха (в дизелях) под давлением, создаваемым продувочным насосом, а сам процесс газообмена получил название —

продувка. В процессе продувки свежий воздух (смесь) вытесняет продукты сгорания из цилиндра в выпускные органы, занимая их место.

По способу организации движения потоков продувочного воздуха (смеси) различают двухтактные двигатели с контурной и прямоточной продувкой.

Рабочий цикл двухтактного двигателя с контурной продувкой

Контурная продувка

При контурной продувке поток воздуха (смеси) движется вдоль внутренней поверхности цилиндра и его головки, повторяя их контур (отсюда название). Впускные и выпускные органы — окна в стенках цилиндра — расположены в его нижней части. Открытие и закрытие впускных и выпускных окон осуществляется самим поршнем, а специальный газораспределительный механизм отсутствует. Направление потока воздуха (смеси) по контуру цилиндра может осуществляться специальными дефлекторами на днище поршня и в головке цилиндра (в этом случае продувка называется

дефлекторной) или специальной формой продувочных каналов, направляющих поток воздуха (смеси) к головке цилиндра, и сферической формой головки. Так как в последнем случае воздух (смесь) в цилиндре описывает петлю, такой тип продувки называется возвратно-петлевой или просто петлевой. Дефлекторная продувка технологически реализуется проще, так как продувочные каналы и окна выполняются простым сверлением, а при петлевой продувке для выполнения каналов требуется высокоточное литье. В то же время петлевая продувка характеризуется меньшим сопротивлением движению воздуха (смеси) и лучшей очисткой цилиндра от остаточных газов, чем дефлекторная. Сложная форма камеры сгорания при дефлекторной продувке ухудшает параметры рабочего процесса и повышает склонность бензиновых двигателей к детонации, а дизельных — к дымлению, что препятствует форсированию и повышению экономичности двигателей. В связи с этим дефлекторная продувка в современных конструкциях двухтактных двигателей не применяется. По состоянию на начало 2000-х годов с дефлекторной продувкой выпускались лишь двигатели лодочных моторов «Ветерок» (Россия) и ряд недорогих моделей лодочных моторов «Selva» (Италия).

К недостаткам контурной продувки вообще следует отнести симметричность открытия и закрытия продувочных и выпускных окон относительно нижней мертвой точки. Дело в том, что выпускное окно должно открываться раньше продувочного, чтобы часть отработавших газов вытекла в выпускной коллектор, и давление в цилиндре стало меньше давления воздуха (смеси) в продувочном насосе (иначе продувка будет невозможна). Угол поворота коленчатого вала от начала открытия выпускного окна до начала открытия продувочного окна называется углом предварения выпуска. Для лучшей продувки этот угол необходимо увеличить. По окончании продувки выпускное окно желательно закрыть чуть раньше продувочного — тогда произойдет дозарядка цилиндра (предварительное сжатие воздуха или смеси, что позволит повысить мощность), а в бензиновых двигателях не будет потерь свежей смеси. Но при поршневом управлении открытием окон это сделать невозможно — моменты открытия и закрытия окон симметричны относительно нижней мертвой точки — выпускное окно закрывается позже продувочного.

При начале сжатия через это окно теряется часть воздуха (смеси). Для сокращения потерь следует уменьшить угол запаздывания закрытия выпускного окна. Но он равен углу предварения выпуска, который следует увеличить. Это создает большие трудности при проектировании двигателей.

Кроме того, при контурной продувке в цилиндре всегда имеются застойные (непродуваемые) зоны, что ухудшает его технико-экономические характеристики.

Однако простота реализации контурной продувки (особенно при использовании подпоршневого пространства в качестве продувочного насоса) обеспечили очень широкую популярность таких двигателей. Их устанавливают на мотоциклах, мотодельтапланах, мотопилах, газонокосилках, моторных лодках.

Прямоточная продувка

При прямоточной продувке поток воздуха (смеси) движется, не меняя направления, вдоль оси цилиндра. Управлять открытием и закрытием продувочных и выпускных окон одним поршнем невозможно, что требует применения специальных устройств. Может использоваться клапанный механизм, установленный в головке цилиндра, через который происходит выпуск отработавших газов (продувочные окна открываются и закрываются поршнем), или два поршня, встречно движущихся в одном цилиндре (один поршень управляет впускными окнами, другой выпускными).

При прямоточной продувке качество очистки цилиндра от остаточных газов существенно лучше, чем при контурной. Кроме того, поскольку открытие (и закрытие) выпускных и продувочных органов осуществляется различными элементами двигателя, подбор оптимальных фаз газораспределения не представляет затруднейний. Как правило, в двигателях с прямоточной продувкой выпускной клапан (выпускное окно) закрывается раньше продувочного, что исключает потерю свежего заряда и позволяет осуществлять дозарядку с повышение давления (то есть наддув).

Несмотря на указанные достоинства, двигатели с прямоточной продувкой получили меньшее распространение. Дело в том, что по сложности они не уступают, а порой и превосходят четырёхтактные. Двухтактные двигатели с прямоточной продувкой выгодно применять в тех случаях, когда четырехтактный двигатель близких размеров не может быть форсирован за счет повышения числа оборотов до необходимой мощности. Такая ситуация возникает на судах дальнего плавания, где двигатель вращает гребной винт без редуктора.

Как известно, скрость вращения гребного винта выгодно выбирать в пределах 200—300 об/мин и даже ниже — на крупногабаритных судах.

Двухтактный двигатель Юнкерс Jumo 205a

Ранее двухтактные оппозитные двигатели (два поршня встречного движения в одном цилиндре) использовались в поршневой авиации (например, двигатели «Юнкерс»), используются в устаревших типах тепловозах, а так же в бронетанковой технике (двигатели 5ТДФ танка Т-64 и 6ТД танков Т-80УД и Т-84).

Продувочные насосы

Для того, чтобы осуществить продувку, необходимо сжать воздух (смесь) до подачи её в цилиндр двухтактного двигателя. Эта операция осуществляется продувочным насосом.

На малогабаритных бензиновых двухтактных двигателях роль продувочного насоса выполняет подпоршневое пространство (кривошипная камера). Такая конструкция предельно проста, так как не требует отдельного продувочного агрегата, что обусловило ее преимущественное распространение. Но здесь есть ряд недостатков. Во-первых, использование картера двигателя в качестве продувочного насоса не позволяет разместить в картере маслянную ванну. Приходится для смазки двигателя подавать масло вместе с топливом, что обуславливает значительный расход масла, дымный выхлоп и образование нагара в цилиндре. Во-вторых, во многоцилиндровых двигателях приходится отделять кривошипные камеры друг от друга, что требует применения разборного коленчатого вала (как следствие, существенная потеря жесткости вала по сравнению с цельным) и сложных уплотнительных устройств. Степень сжатия воздуха (смеси) в кривошипной камере не высока, что не позволяет получить давление продувочного воздуха (приходится увеличивать длительность фазы продувки, что снижает эффективный рабочий объем).

На крупных многоцилиндровых двухтактных двигателях продувочный воздух (смесь) сжимается в отдельном компрессоре (чаще всего «восьмерочном» типа Рутс), что практически полностью устраняет указанные выше недостатки. Для тех же целей можно использовать и турбокомпрессор, но в этом случае в момент пуска в двигатель необходимо подавать сжатый воздух от внешнего источника.

Рабочие циклы двухтактных двигателей — MirMarine

Cайт Mirmarine.net просит поддержки.
Из за введенных санкций и событий с 24 февраля сайт Mirmarine.net оказался в тяжелом положении.
Если у вас есть возможность, поддержите финансово.
Поддержать

  1. Главная
  2. ДВС
  3. Основы ДВС
  4. Рабочие циклы двухтактных двигателей

Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за два хода поршня (такта), т. е. за один оборот коленчатого вала. Это достигается за счет размещения в цилиндре продувочных и выпускных окон или только продувочных окон при наличии выпускного клапана на цилиндровой крышке.

Для очистки цилиндра от отработавших газов и заполнения его свежим зарядом воздуха используется продувочный воздух давлением Рз 1,15 ÷ 1,20 бар, нагнетаемый расположенным на двигателе продувочным насосом.

Рабочие циклы двухтактных двигателей также могут быть быстрого, постепенного и смешанного сгорания (рис. 9).

Схема работы двухтактного бескомпрессорного дизеля и его индикаторная диаграмма приведены на рис. 10.

1 — процесс сжатия начинается в момент, когда при движении к в.м.т. поршень закрывает выпускные окна (точка «а») и начинает сжимать находящийся в цилиндре воздух. В конце сжатия (точка «с») давление возрастает до рс = 35÷50 бар и температура — до tс = 500÷600 °C.

2 — процессы сгорания и расширения. В точке с начинается сгорание топлива, впрыскиваемого в цилиндр через форсунку. Сгорание топлива происходит сначала при постоянном объеме (с — у), а затем при постоянном давлении (у-z). В точке «z» давление в цилиндре достигает Рz =50÷65 бар и температура — tz 1400÷1600 °C. В результате расширения газов, продолжающегося до точки «b», поршень перемещается к н.м.т., совершая рабочий ход.

3 — процессы выпуска и продувки. В точке «b» поршень своей кромкой открывает выпускные окна. К этому времени давление в цилиндре снижается до Рв = 2,5÷4 бар и температура — до tb = 600÷800 °C. Через открывающиеся выпускные окна газы выходят из цилиндра в выпускной коллектор. В точке «s» открываются продувочные окна. К этому моменту давление в цилиндре не превышает Рэ = 1,15÷1,25 бар. Выпуск газов до начала открытия продувочных окон носит название «свободного выпуска».

В точке «s» в цилиндр начинает поступать из ресивера продувочный воздух, который осуществляет продувку, т.е. очистку цилиндра от отработавших газов и его зарядку свежим воздухом. Поршень приходит в н.м.т. И затем начинает двигаться вверх. В точке «n» продувочные окна закрываются, однако выпускные окна еще открыты. При дальнейшем движении поршня происходит некоторая потеря заряда, т.е. часть воздуха выходит через открытые выпускные окна в выпускной коллектор. В точке «а» выпускные окна закрываются и начинается процесс сжатия (точки а = b, s = n лежат на одних и тех же прямых, перпендикулярных оси V).

  • Основы ДВС
  • Процесс сжатия
  • Процесс выпуска
  • Продувочный насос
  • Свободный выпуск
  • Продувка
  • Выпускные и продувочные окна

Двухтактные и четырехтактные двигатели | Crowley Marine

добавлено

обновлено

Разделы:

  1. Различия
  2. Резюме
  3. Проверьте свои знания!

Четырехтактный двигатель

Все поршни сжигают топливо с выделением энергии в виде тепла и давления.
Давление, создаваемое воспламенением воздушно-топливной смеси, перемещает поршень вперед и назад в цилиндре, который перемещает шатун и вызывает вращение коленчатого вала.

4-тактные двигатели могут использовать карбюратор, который смешивает воздух и топливо в надлежащем соотношении.
Однако в более новых 4-тактных двигателях вместо карбюраторов используются топливные форсунки.
Обычно каждый цилиндр имеет собственную топливную форсунку и, как правило, располагается рядом с впускным клапаном.


Иллюстрация четырехтактного двигателя

  1. Впускной клапан
  2. Топливно-воздушная смесь
  3. Выпускной клапан
  4. Свеча зажигания
  5. Рабочий ход
  6. Поршень
  7. Картер

Четырехтактный цикл

  1. Такт впуска: Когда поршень движется вниз по цилиндру, впускной клапан открывается, всасывая свежий заряд воздуха и топлива. Как только поршень достигает своей нижней точки, впускной клапан закрывается, задерживая топливо в цилиндре.

  2. Такт сжатия: когда поршень движется вверх по цилиндру, он сжимает топливно-воздушную смесь, и возникает искра.

  3. Рабочий ход: искра воспламеняет топливно-воздушную смесь и создает огромное давление в цилиндре, заставляя поршень двигаться вниз. Это будет сила, которая вращает коленчатый вал и, в конечном итоге, приводит в движение гребные винты лодки.

  4. Такт выпуска: как только поршень достигает дна цилиндра, открывается выпускной клапан, и поршень движется вверх, выталкивая избыточный газ из цилиндра

Двухтактный двигатель

В отличие от 4-тактного двигателя, в этом двигателе используются лепестковые клапаны. Эти язычковые клапаны имеют способность изгибаться, пропуская топливно-воздушную смесь, но не выпуская ее наружу.

Каждый цилиндр двухтактного двигателя имеет свой отдельный картер, в котором вращается коленчатый вал.

Картер каждого цилиндра изолирован от атмосферы так же, как и другие цилиндры и картеры. В отличие от 4-тактного, 2-тактный, когда его поршни совершают движение вверх внутри цилиндра, создает вакуум в нижней части картера, который втягивает воздушно-топливную смесь через карбюратор мимо язычкового клапана в коленчатый вал.


Иллюстрация двухтактного двигателя

Двухтактный цикл:

  1. Как только поршень совершает ход вниз, он сжимает эту смесь внутри картера, и создаваемое давление затем закрывает язычковый клапан. Затем, как только поршень оказывается в нижней части цилиндра, он открывает впускное отверстие стенки цилиндра. Все это делается с помощью прохода, который соединяет впускной порт с картером, который называется впускным или передаточным портом.

  2. Давление топливно-воздушной смеси в картере нагнетает смесь в цилиндр. Это выполняет ту же задачу, что и такт впуска на 4-тактном двигателе. Когда поршень снова поднимается, он перекрывает отверстия и запирает топливный воздух в цилиндре.

  3. Поршень сжимает смесь внутри в верхней части цилиндра. Затем свеча зажигания воспламеняет смесь и увеличивает давление внутри цилиндра, заставляя поршень внутри цилиндра двигаться вниз, что в конечном итоге обеспечивает мощность для вращения коленчатого вала.

  4. По мере того, как поршень снова приближается к нижней части цилиндра, отработанное воздушно-топливное топливо должно выходить через выпускное отверстие. Эти порты расположены ближе к верхней части цилиндров, чем впускные, поэтому поршень обнажает их первыми. Это позволяет выхлопным газам быстрее выходить из цилиндра.

  5. Теперь, когда поршень обнажает впускные каналы, давление внутри картера выталкивает свежий заряд в цилиндр. Этот заряд помогает вытеснить оставшиеся выхлопные газы из цилиндра. Кроме того, когда поршень начинает еще один ход вверх, он сначала закрывает впускные каналы, вытесняя больше выхлопных газов, прежде чем поршень закроет выпускной канал.

Преимущество двухтактного двигателя в том, что он выполняет две работы одновременно. В то время как поршень сжимает смесь внутри цилиндра, он также втягивает свежий заряд воздуха и топлива в картер. Когда смесь в цилиндре воспламеняется, это отталкивает поршень обратно вниз, а также сжимает смесь в картере, готовясь заменить отработавшие выхлопные газы в цилиндре свежим зарядом.

Два популярных метода очистки двухтактных двигателей

Продувка — это процесс выталкивания отработавших газов из цилиндра и всасывания свежего воздуха или топливно-воздушной смеси для следующего цикла. Этот процесс необходим для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.

Поперечный поток или с перекрестным нагнетанием:

— Впускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах цилиндра. Верхняя часть поршня имеет купол дефлектора, который отклоняет свежий заряд вверх к верхней части цилиндра. Этот свежий заряд выталкивает выхлопные газы через поршень и выходит через выпускные отверстия.

С контурным наддувом:

— В двигателе с контурным наддувом, или, как его часто называют, с контурным наддувом, впускные каналы расположены вокруг отверстия цилиндра. Проходы во впускные отверстия имеют такую ​​форму, чтобы направлять поступающий заряд к верхней части и центру цилиндра

Самая большая разница между ними заключается в том, что они по-разному направляют поток поступающего заряда.

Двигатели с перекрестным наддувом в основном зависят от формы купола дефлектора поршня, тогда как двигатели с циркуляционным наддувом зависят главным образом от формы впускных каналов.

Смазка

Еще одно принципиальное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного – смазка. В большинстве четырехтактных двигателей используется масляная система под давлением, в которой масло проходит через весь двигатель, в отличие от двухтактного двигателя, где вы не можете использовать картер для смазки, так как он занят перекачкой воздуха и топлива в цилиндры. Таким образом, чтобы обойти это затруднительное положение, нужно смешать топливо с маслом в правильном соотношении.

Отличия

Резюме

Четырехтактные двигатели

:
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех ходов поршня за два оборота коленчатого вала.
• Такт впуска – когда поршень движется вниз, впускной клапан открывается, всасывая в цилиндр свежий заряд топлива/воздуха. Впускной клапан закрывается, когда поршень достигает нижней точки хода.
• Такт сжатия – поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. Смесь воспламеняется, когда поршень приближается к верхней части цилиндра.
• Рабочий ход – давление расширяющихся газов толкает поршень вниз.
• Такт выпуска – когда поршень приближается к нижней части цилиндра, открывается выпускной клапан
, и поршень движется вверх, вытесняя выхлопные газы из цилиндра.

В большинстве четырехтактных двигателей используется масляная система под давлением с насосом для распределения масла по внутренним компонентам.

Двухтактные двигатели:

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух ходов поршня за один оборот коленчатого вала. Ход поршня вверх:
• Всасывает свежую топливно-воздушную смесь через лепестковые клапаны в картер.
• Закрывает впускное и выпускное отверстия.
• Сжимает скопившуюся топливно-воздушную смесь в цилиндре.

Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Поршень начинает свой ход вниз и:
• Закрывает пластинчатые клапаны.
• Сжимает топливо/воздух в картере.
• Открывает выпускное отверстие, позволяя выхлопным газам выходить из цилиндра.
• Открывает впускные отверстия, позволяя сжатой топливно-воздушной смеси поступать в цилиндр.

В последних моделях подвесных двигателей Evinrude® используется непосредственный впрыск.
Многие двухтактные двигатели требуют смешивания масла с топливом для смазки внутренних компонентов.

Проверьте свои знания!

Нажмите на ссылку ниже, чтобы пройти тест и проверить свои знания!

Викторина по 2-тактным и 4-тактным двигателям

Integrated Publishing — ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация — Навыки, процедуры, обязанности и т. д. военнослужащих

Продвижение — Военный карьерный рост книги и т. д.

Аэрограф/метеорология — Метеорология основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководства по аэрографии и метеорологии военно-морского флота

Автомобилестроение/Механика — Руководства по техническому обслуживанию автомобилей, механика дизельных и бензиновых двигателей, руководства по автомобильным деталям, руководства по деталям дизельных двигателей, руководства по деталям бензиновых двигателей и т. д.
Автомобильные аксессуары | Перевозчик, персонал | Дизельные генераторы | Механика двигателя | Фильтры | Пожарные машины и оборудование | Топливные насосы и хранение | Газотурбинные генераторы | Генераторы | Обогреватели | HMMWV (Хаммер/Хаммер) | и т.д…

Авиация — Принципы полета, авиастроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, справочники по авиационным частям, справочники по авиационным частям и т. д.
Руководства по авиации ВМФ | Авиационные аксессуары | Общее техническое обслуживание авиации | Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache | Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH | Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook | и т.д…

Боевой — Служебная винтовка, пистолет меткая стрельба, боевые маневры, органическое вспомогательное вооружение и т. д.
Химико-биологические, маски и оборудование | Одежда и индивидуальное снаряжение | Боевая инженерная машина | и т.д…

Строительство — Техническое администрирование, планирование, оценка, планирование, планирование проекта, бетон, кирпичная кладка, тяжелый строительство и др.
Руководства по строительству военно-морского флота | Совокупность | Асфальт | Битумный корпус распределителя | Мосты | Ведро, Раскладушка | Бульдозеры | Компрессоры | Обработчик контейнеров | дробилка | Самосвалы | Землеройные машины | Экскаваторы | и т. д…

Дайвинг — Руководства по водолазным работам и спасению различного снаряжения.

Чертежник — Основы, методы, составление чертежей, эскизов и т. д.

Электроника — Руководства по обслуживанию электроники для базового ремонта и основ. Руководства по компьютерным компонентам, руководства по электронным компонентам, руководства по электрическим компонентам и т. д.
Кондиционер | Усилители | Антенны и мачты | Аудио | Батареи | Компьютерное оборудование | Электротехника (NEETS) (самая популярная) | техник по электронике | Электрооборудование | Электронное общее испытательное оборудование | Электронные счетчики | и т.д…

Машиностроение — Основы и методы черчения, составление проекций и эскизов, деревянное и легкокаркасное строительство и т. д.
Военно-морское машиностроение | Армейская программа исследований прибрежных бухт | и т. д…

Еда и кулинария — Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика — Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика — Арифметика, элементарная алгебра, предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги — Анатомия, физиология, пациент уход, средства первой помощи, фармация, токсикология и т. д.
Медицинские руководства военно-морского флота | Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

Военные спецификации — Государственные спецификации MIL и другие сопутствующие материалы

Музыка — Мажор и минор масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, паттерны такта, и т.д.

Основы ядра — Теории ядерной энергии, химия, физика и т.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *