Каждый современный четырехтактный автомобильный двигатель содержит несколько цилиндров. Плавная синхронная работа силового агрегата осуществляется за счет одновременной отладочной операции всей группы цилиндров.

Во время рабочего хода поршни цилиндра оказывают сильное осевое воздействие на коленчатый вал. При тщательной настройке систем двигателя необходимо убедиться, что поршневые амортизаторы откалиброваны для полного баланса сил, действующих на коленчатый вал, чтобы исключить любую вибрацию двигателя и обеспечить стабильную и плавную работу.

Виды двигателей внутреннего сгорания

В зависимости от вида потребляемого топлива двигатели внутреннего сгорания (ДВС) различают по типам:

1. Бензиновый двигатель с карбюратором.
2. Дизель.
3. Бензиновый двигатель.

Топливные агрегаты карбюратора работают на бензине с принудительным зажиганием. Принцип работы карбюраторных двигателей: топливо в расчетных количествах поступает в рабочий цилиндр после смешивания его с воздушными массами.

Дизели работают на дизеле. Принцип работы: с помощью форсунок поступающее дизельное топливо обогащается воздухом непосредственно в цилиндрах.

В двигателе внутреннего сгорания используется пропан-бутан. Принцип работы газового двигателя заключается в предварительном смешивании газа с кислородом перед его подачей в цилиндр.

Впуск

Затем в камере сгорания энергоблока циклы преобразования энергии начинаются с реакции горения топливной смеси. В этом случае поршень находится в наивысшей точке (положение ВМТ), поэтому он идет вниз. В результате в камере сгорания двигателя создается разрежение. Под его воздействием горючая жидкость всасывает топливо. В этом случае впускной клапан находится в открытом положении, а выпускной – закрытом.

Когда поршень начинает двигаться вниз, объем над ним увеличивается. Это то, что вызывает разрежение. Это порядка 0,071-0,093 МПа. Таким образом, бензин попадает в камеру сгорания. В двигателях с впрыском топливо впрыскивается из форсунки. После того, как смесь попала в баллон, ее температура может составлять от 75 до 125 градусов.

Количество топлива, которое будет залито в цилиндр с топливной смесью, определяется коэффициентами заполнения. Для двигателей с карбюраторной топливной системой этот показатель будет между 0,64 и 0,74. Чем выше значение коэффициента, тем мощнее двигатель.

Цикл работы автомобильного движка

Работа 4-тактного двигателя происходит в определенном цикле, состоящем из четырех тактов. Полный цикл заканчивается после того, как коленчатый вал совершит два полных оборота или четыре хода поршня. Четырехтактный двигатель во время работы сильнее воздействует на коленчатый вал, чтобы активировать рабочие системы автомобиля.

В процессе работы двигателя поршень совершает 4-х тактные ходы:

• публикация.
• сжатие;
• расширение;
• вход;

При использовании функции впуска полость цилиндра заполняется топливовоздушной смесью в результате перемещения поршня в нижнее положение, в нижнюю мертвую точку (НМТ).

Во время движения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) рабочая смесь сильно сжимается.

Функция расширения заключается в воспламенении топливовоздушной смеси под действием высокого давления, создаваемого в процессе сжатия, или с помощью электрической искры. При воспламенении газы мгновенно расширяются и с большой силой толкают поршень вниз.

Четвертый такт выпуска производится перемещением поршня в наивысшее положение. В это время образующиеся продукты сгорания выталкиваются из цилиндров.

Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного

Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя Принцип работы двухтактного бензинового двигателя Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) представляет собой серию процессов, определяющих часть силы (мощности), действующую на коленчатый вал двигателя. Рабочий цикл состоит из:

• расширение газов и очистка от них баллона.
• его сжатие;
• воспламенение смеси;
• залить в цилиндр топливную смесь;

Ход двигателя внутреннего сгорания – это движение поршня в одном направлении (вверх или вниз). За один оборот коленчатого вала выполняется два цикла. Тот, где дымовые газы расширяются и совершается полезная работа, называется рабочим ходом поршня.

Двухтактный бензиновый двигатель для авиамоделей. Слева прикреплен карбюратор, справа глушитель.

Двигатели, для рабочего цикла которых требуется 2 такта (один оборот коленчатого вала), называются двухтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл завершается за 4 такта (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными. Двух- и четырехтактные двигатели могут быть как бензиновыми (карбюраторными), так и дизельными. Каковы основные эксплуатационные и конструктивные особенности двух- и четырехтактных бензиновых двигателей? В чем разница между двухтактным и четырехтактным? Чтобы лучше понять это, вам нужно ознакомиться с тем, как они работают.

Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя

Рабочий цикл 4-тактного двигателя состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения (хода) и выпуска.

Принцип работы четырехтактного двигателя

На входе поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней (PMI). В этом случае с помощью кулачков распредвала открывается впускной клапан, через который топливная смесь втягивается в цилиндр.

Во время обратного хода поршня (от НМТ до ВМТ) происходит сжатие топливной смеси, что сопровождается повышением ее температуры.

Непосредственно перед окончанием сжатия между электродами свечи зажигания зажигается искра, воспламеняющая топливную смесь, которая при сгорании образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается полезная работа.

После перехода поршня НМТ открывается выпускной клапан, позволяя движущемуся вверх поршню выталкивать выхлопные газы из цилиндра. Выполняется выпуск. В верхней мертвой точке клапан сброса закрывается, и цикл повторяется снова.

Работа четырехтактного двигателя

Устройство четырехтактного бензинового двигателя (Хонда): 1 – топливные фильтры, 2 – коленчатый вал, 3 – воздушный фильтр, 4 – часть системы зажигания, 5 – цилиндр, 6 – клапан, 7 – подшипник коленчатого вала.

Двигатель Honda

Принцип работы двухтактного бензинового двигателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух тактов: сжатия и расширения (такта). Впуск топливной смеси и выпуск выхлопных газов, которые в 4-тактных двигателях происходят в отдельные моменты времени, в 2-тактных двигателях происходят во время сжатия и расширения.

Принцип работы двухтактного двигателя

Принцип работы двухтактного двигателя

При сжатии поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. После закрытия сначала выпускного окна (2), через которое топливная смесь поступает в цилиндр, а затем выпускного окна (3), через которое выходят выхлопные газы, начинается сжатие воздушно-бензиновой смеси. Одновременно в камере кривошипа (1) создается разрежение, которое всасывает следующую порцию топлива из карбюратора. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, смесь воспламеняется от искры свечи зажигания, и образующиеся газы толкают поршень вниз, поворачивая коленчатый вал и выполняя полезную работу.

В картерной камере во время рабочего такта давление повышается, сжимая топливную смесь, поступившую в предыдущем такте. Когда верхняя поверхность поршня (его уплотнительное кольцо) достигает выпускного отверстия, последнее открывается, выпуская выхлопные газы в глушитель. При дальнейшем движении поршень открывает промывочное окно, и топливная смесь под давлением в камере кривошипа поступает в цилиндр, вытесняя оставшиеся выхлопные газы (выполняя промывку) и заполняя пространство над поршнем. Когда поршень проходит нижнюю мертвую точку, рабочий цикл повторяется.

Двухтактный двигатель

Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Основное различие между двухтактным двигателем и четырехтактным двигателем связано с различием механизмов их газообмена, например, путем подачи топливовоздушной смеси в цилиндр и удаления выхлопных газов. В четырехтактном двигателе процессы очистки и наполнения цилиндра осуществляются с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает впускной и выпускной клапан в определенный момент рабочего цикла.
В двухтактном двигателе наполнение и очистка цилиндра производятся одновременно с фазами сжатия и расширения, при этом поршень находится около нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндров есть два отверстия: впускное или продувочное и выпускное, через которые впрыскивается топливная смесь и выпускается выхлопной газ. Двухтактный двигатель не имеет газораспределительного механизма с клапаном, что делает его намного проще и легче.

Емкость в литрах

… В отличие от четырехтактного двигателя, где рабочий ход происходит на два оборота коленчатого вала, в двухтактном двигателе рабочий ход выполняется на каждом обороте коленчатого вала. Это означает, что 2-тактный двигатель (теоретически) должен иметь вдвое большую мощность на литр (отношение мощности к рабочему объему), чем 4-тактный. Однако на практике превышение составляет всего 1,5–1,8 раза. Это связано с неполным использованием хода поршня при расширении, наихудшим механизмом освобождения цилиндра от выхлопных газов, растратой части мощности на продувку и другими явлениями, связанными с особенностями газообмена 2-х моторных времен.

Расход топлива

… Превосходя четырехтактный двигатель по литрам и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает по экономичности. Вытеснение выхлопных газов в нем осуществляется топливовоздушной смесью, поступающей в цилиндр из камеры кривошипа. В этом случае часть топливной смеси попадает в выхлопные трубы, удаляется вместе с выхлопными газами и не совершает полезной работы.

Толстый

… Двух- и четырехтактные двигатели имеют разные принципы смазки. В 2-тактных моделях это осуществляется путем смешивания моторного масла с бензином в определенных пропорциях (обычно 1: 25–1: 50). Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипно-поршневых камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. Когда топливная смесь воспламеняется, масло, которое существует в виде более мелких капель, сгорает вместе с бензином. Продукты его сгорания удаляются вместе с выхлопными газами.

Есть два способа смешать масло с бензином. Простое перемешивание перед заполнением топливного бака и раздельное питание, при котором мазутная смесь образуется во впускном коллекторе, расположенном между карбюратором и цилиндром.

Раздельная система смазки для двухтактного двигателя: 1 – масляный бак; 2 – карбюратор; 3 – сепаратор газового кабеля; 4 – дроссельная заслонка; 5 – трос управления подачей масла; 6 – плунжерный насос-дозатор; 7 – патрубок подвода масла к впускному патрубку.

В последнем случае двигатель снабжен масляным баком, трубопровод которого соединен с поршневым насосом, который подает масло во впускной трубопровод точно в том количестве, которое требуется в соответствии с количеством воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи газа. Чем больше подано топлива, тем больше подано масла и наоборот. Отдельная система смазки для двухтактных двигателей более совершенная. С его помощью соотношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1: 200, что приводит к уменьшению дымности, уменьшению образования нагара и расхода масла. Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.

В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели комплектуются классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводов. В роли масляного бака может выступать картер двигателя (система смазки с мокрым картером) или отдельный бак (система с сухим картером).

Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 – масляный поддон; 2 – маслозаборник; 3 – масляный насос; 4 – масляный фильтр; 5 – предохранительный клапан.

При смазке «мокрым» картером насос 3 всасывает масло из картера, закачивает его в выходную полость, а затем по каналам подает к подшипникам коленчатого вала, деталям кривошипа и шестеренчатому распределительному механизму.

При смазке с «сухим» картером масло заливается в резервуар, откуда с помощью насоса перекачивается к очищающим поверхностям. Часть масла, которая поступает в картер, откачивается дополнительным насосом, который возвращает его в резервуар.

Есть фильтр для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя. При необходимости также устанавливается радиатор охлаждения, так как в процессе эксплуатации температура масла может достигать высоких температур.

Поскольку масло горит в двухтактных двигателях, но не в четырехтактных, требования к его свойствам сильно различаются. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум золы и отложений сажи, а масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность как можно дольше.

Сравнение основных параметров двух- и четырехтактных двигателей

:

• Рентабельность. Более высокий 4-х тактный двигатель, расход топлива у которого примерно на 20-30% ниже, чем у 2-х тактного.
• Удельная мощность (соотношение мощности и массы двигателя). Выше даже на 2 удара.
• Обеспечить заправку и очистку баллонов. 4-тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, которого нет в 2-тактных двигателях.
• Емкость литров. Для двухтактных двигателей он в 1,5–1,8 раза выше, чем для четырехтактных.

Мотор	Количество измерений	Мощность, л.с.	Расход топлива (бензин), кг / час
Бриггс и Страттон	4	3.5	0,9
Минарелли	2	3.5	1.5
Текумзе	4	3,7	0,9
Бриггс и Страттон	4	5.0	1.0
Текумзе	4	5.0	1.0
Бриггс и Страттон	4	6.0	1.1
Ломбардини	4	7.0	1.6
Минзель	2	7.0	2.1

• Цена. Двухтактный дешевле.
• Сложность конструкции. Двухтактные двигатели намного проще четырехтактных.
• Обслуживание. Для 4-х тактных сложнее из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
• Шумная работа. 4-тактные двигатели тише.
• Скорость перезапуска. Двухтактные двигатели быстрее набирают обороты.
• Система смазки. Масло для двухтактных двигателей разжижается в бензине или (гораздо реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. 4-тактные двигатели имеют полную систему, обеспечивающую качественную смазку двигателя и долгосрочное использование масла.
• Экологическая совместимость. 4-тактный выше. Выхлоп двухтактных двигателей более токсичен.
• Масса. 2-тактный намного легче.
• Ресурс работы. Повышение за 4 хода благодаря более совершенной системе смазки и более низкой частоте вращения коленчатого вала.

Благодаря высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют довольно широкий спектр применения. Что касается некоторых бензиновых технологий, то даже не возникает вопроса, какой двигатель использовать: двухтактный или четырехтактный. В бензопилах, например, двухтактный двигатель из-за своего малого веса и высокой удельной мощности вне конкуренции с четырехтактным двигателем. Двухтактные двигатели также широко используются в мотороллерах, автомобилях, авиамоделизме.

Но из-за токсичности выхлопа и шума двухтактные двигатели уступают позиции четырехтактным. Повышение их конкурентоспособности возможно за счет использования новых технологических решений. Такой, например, как идея компаний Aprilia и Orbital использовать чистый воздух для удаления воздуха из двухтактного двигателя. Топливо в их модели подается через форсунку, расположенную в головке двигателя, а масло добавляется в продувочный воздух. Такой двигатель даже превосходит четырехтактный по эффективности; его экологичность также отвечает современным требованиям. Вот только главное достоинство двухтактных двигателей – простота их конструкции – он как-то страдает от новаторства.

При использовании содержания этого сайта необходимо вставлять активные ссылки на этот сайт, видимые пользователям и поисковым роботам.
Литература

Особенности систем двигателя

Четырехтактный двигатель работает без сбоев благодаря слаженной работе вспомогательных систем:

1. Системы зажигания.
2. Выхлопные системы.
3. Топливная система двигателя.
4. Смазка.
5. Я разгружаюсь.
6. Системы охлаждения двигателя.

Задача системы зажигания – обеспечить надежное зажигание топливовоздушной смеси.

Во время работы вытяжной системы воздух подается в необходимых количествах в четко определенное время для образования качественной рабочей смеси.

топливная система отвечает за обеспечение непрерывной подачи топлива для смешивания с воздушными массами.

Без работы системы смазки невозможны следующие функции:

• повышенный теплоотвод от рабочих элементов.
• стабильный контакт трущихся деталей;
• удаление мельчайших металлических осколков, образующихся в процессе износа трущихся поверхностей;

Выхлопная система занимается полным удалением выхлопных газов из цилиндров, снижая содержание в них вредных веществ.

Система охлаждения следит за поддержанием номинальной температуры рабочих элементов двигателя.

Выпуск

После того, как газы выполнили полезную работу, они должны покинуть цилиндр, чтобы освободить место для новой порции топливовоздушной смеси. Это последний запуск в рабочем цикле четырехтактного двигателя.

Газы в этой фазе находятся под давлением, которое значительно выше атмосферного. В конце цикла температура падает примерно до 700 градусов. Коленчатый вал с помощью шатуна перемещает поршень в ВМТ. Затем открывается выпускной клапан, газы выталкиваются в атмосферу через выхлопную систему. Что касается давления, то оно высокое только вначале. В конце цикла оно падает до 0,120 МПа. Конечно, полностью избавиться от продуктов сгорания в цилиндре невозможно. Следовательно, они смешиваются с топливной смесью во время следующего такта впуска.

4-тактный двигатель: описание преимуществ

У четырехтактного двигателя есть неоспоримые преимущества:

• отсутствие усиленных звуковых эффектов.
• надежность конструкции;
• устойчивая работа;
• простота обслуживания;
• высокая долговечность ресурсов;
• экономичный расход топлива;

Одним из основных преимуществ четырехтактного силового агрегата является исходное положение коленчатого вала в ванне, содержащей машинное масло для четырехтактного двигателя. В двухтактных двигателях смазка трущихся поверхностей происходит путем смешивания специального моторного масла с топливом.

Благодаря улучшенной конструкции 4-тактный двигатель имеет небольшое количество нагара в поршнях и глушителе, что позволяет значительно снизить вредность выхлопных газов.

История

Первое устройство, похожее на четырехтактный двигатель, изобрели Феличче Маточи и Юджин Барсанти. Но это изобретение было невероятно потеряно. Лишь в 1861 году аналогичный агрегат был запатентован.

А первый годный к употреблению двигатель разработал немецкий инженер Николаус Отто. Двигатель получил имя изобретателя, и рабочий цикл четырехтактного двигателя также носит имя этого инженера.

Минусы четырехтактных силовых агрегатов

Главный недостаток 4-тактных двигателей – меньшая мощность по сравнению с 2-тактными аналогами.

Часть кинетической энергии, получаемой коленчатым валом от поршневых амортизаторов, расходуется на впуск, сжатие и выпуск. То есть энергия, получаемая в процессе химического горения, частично расходуется на механический привод в движение внутренних рабочих элементов двигателя.

При сгорании топливной смеси происходит мощное кратковременное увеличение нагрузки на головку блока цилиндров (ГБЦ), поршни и другие рабочие элементы двигателя. Чтобы избежать их разрушения и поломки, возникает необходимость увеличения массы этих компонентов для увеличения их прочности. Эти преобразования приводят к увеличению инерции и нагрузок на движущиеся элементы.

Все описанные моменты приводят к частичному взлету мощности четырехтактного двигателя.

К недостаткам также можно отнести увеличение периода разгона автомобиля по сравнению с 2-тактными двигателями и необходимость регулировки тепловых зазоров клапанов.

Несмотря на наличие некоторых недостатков, очевидные преимущества четырехтактных силовых агрегатов неоспоримы.

Двухтактный ДВС его конструктивные особенности и описание принципа работы

Давайте теперь посмотрим на разницу между двухтактными двигателями. Во-первых, они просты по конструкции. Их легко разобрать на коленях, поменять детали и собрать.

Принцип работы двухтактного двигателя следующий:

1. В момент аспирации поршень опускается, выполняются два действия. Смесь притока и сжатия
2. После отпускания поршень движется вверх. Смесь воспламеняется и выходит через сливной кран.

Каждое действие цикла Отто происходит во время отдельной половины оборота коленчатого вала. Поэтому считается, что двухтактные двигатели мощнее четырехтактных.

Смесь также воспламеняется при каждом повороте вала. Причем эту же смесь горюче-смазки уже нужно залить маслом. В двухтактном двигателе нет места для смешивания смеси с бензином или дизелем.

Статья по теме Технические характеристики двигателя Mercedes OM605

Поэтому автовладельцам необходимо самим смешать бензин и масло и залить полученное вещество в бак.

Особенности работы системы смазки четырехтактного мотора

В конструкцию четырехтактного силового агрегата входит масляный поддон с поддоном, в котором смазочная жидкость постоянно находится на определенном уровне. С помощью масляного насоса моторная смазка поступает в систему и распределяется по внутренним поверхностям стенок цилиндров.

Тонкая пленка масла значительно снижает силу трения соприкасающихся движущихся частей. Скребковые кольца осторожно сливают моторное масло из камеры сгорания.

За счет меньших нагрузок на 4-тактный двигатель обеспечивается систематическая подача смазки в необходимых объемах на трущиеся поверхности рабочих деталей и узлов. За счет этого значительно увеличивается ресурс двигателя. Полная замена моторного масла должна производиться один раз в сезон.

Чтобы избежать возможных утечек моторного масла из двигателя внутреннего сгорания во время работы трансмиссии, количество смазочного материала в картере следует регулярно измерять с помощью подходящего масляного щупа.

На современные модели автомобилей производители устанавливают специальные датчики контроля, с помощью которых проверяют уровень смазки в автомобиле и сразу информируют водителя о необходимости полной замены смазки.

Такт расширения газов в дизельном двигателе

Когда поршень дизельного двигателя еще не достиг своей наивысшей точки около 30 градусов вдоль коленчатого вала, топливный насос высокого давления подает топливо высокого давления в цилиндр через форсунку. Для тонкого распыления и распределения топлива по объему цилиндра требуется значение 18 МПа.

Кроме того, топливо под воздействием высоких температур быстро воспламеняется и горит. Поршень перемещается в самую нижнюю точку. Температура внутри баллона в это время около 2000 градусов. В конце цикла температура падает.

Требования, предъявляемые к моторным маслам для четырехтактного двигателя

В силу конструктивных особенностей 4-тактных двигателей смазочные материалы, используемые в системе смазки, должны иметь определенные характеристики и уровни качества в соответствии с требованиями:

1. Сохранение высоких смазочных свойств в течение длительного времени.
2. Возможность обеспечить качественную защиту и охлаждение рабочих элементов силового агрегата.
3. Соответствие требованиям этих марок и моделей автомобилей.

При соблюдении вышеуказанных пунктов смазка будет подобрана правильно. Подобранное моторное масло удачно защитит детали от износа, будут созданы все необходимые условия для долгой и безотказной работы четырехтактного силового агрегата.

Источник