2 тактный двигатель принцип: 2-тактный двигатель, принцип работы | PROTOOLS

Содержание

2-тактный двигатель, принцип работы | PROTOOLS

В большинстве небольших ручных и садовых инструментов, таких как мотокосы и бензопилы, в качестве приводной силы используются двухтактные двигатели, в более крупных ручных бензиновых инструментах, машинах, тракторах, газонокосилках, генераторах доминируют четырехтактные силовые агрегаты.

Самая простая терминология описания двух типов двигателей, которая всем понятна, это « 2-тактный »или« 4-тактный », но она не совсем верна: работа каждого поршневого двигателя внутреннего сгорания заключена в цикле, включающий пять функций – впуск, сжатие, воспламенение, сгорание и выхлоп. В двухтактном двигателе все пять функций цикла выполняются всего за два хода поршня (или один оборот коленчатого вала). В четырехтактном двигателе для выполнения пяти функций требуется четыре хода поршня (или два оборота коленчатого вала).

Для тех случаев, когда есть много вопросов об отличии работы 2-тактных и 4-тактных двигателей, «протулс» предлагает вам небольшой обзор сравнений и отличий здесь.

Двухтактный двигатель

Двухтактные двигатели – идеальный выбор всех производителей бензинового инструмента: у них очень высокие оборотистые возможности, они очень легкие и дешевые в производстве, легко ремонтируемы, даже в домашних условиях. Совершают рабочий цикл двумя движениями поршня или двумя тактами, отчего и получили свое название. То есть за один оборот коленчатого вала двигателя, поршень поднимается вверх и опускается вниз один раз.

Во время поднятия поршня к верхней мертвой точке происходит сжатие топливной смеси, а в нижней части в картере создается вакуумное пространство и через впускной клапан поступает смесь воздуха с бензином.

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, свеча зажигания дает искру воспламеняет сжатую смесь, сгорая смесь поднимает давление в поршне до 10 и более килограмм силы на квадратный сантиметр и толкает поршень вниз, вращая коленчатый вал.

Далее, продолжая движение вниз, поршень начинает открывать выпускной клапан в стенке цилиндра. По мере того, как отработанный газ сгорания выбрасывается, поршень одновременно сжимает топливовоздушную смесь, захваченную под ним в картере.

По мере приближения поршня к нижней мертвой точке, через небольшие отводные каналы (продувочные каналы) из картера в цилиндр поступает свежее топливо, это происходит из-за разности давлений: давление в цилиндре теперь низкое, а в картере высокое. Конструкция отводного канала направлена на минимизацию прямых потерь свежей топливной смеси через выпускной канал, но даже в самых лучших моделях 2-тактных моторов возможны некоторые потери – это цена простоты работы и небольшой цены. Сам процесс заполнения цилиндра при одновременном выталкивании остатка выхлопного газа из выпускного отверстия называется «очисткой».

Когда поршень начинает подниматься, сначала перекрываются отводные каналы переноса топлива, оставляя открытым только выпускной канал. Благодаря этому процессу горючая смесь остается в цилиндре и не выходить через выпускной канал с выхлопными газами.

Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно перекачивается через картер, отсутствует целесообразность смазывать поршень и кривошип перекачиваемым циркулирующим маслом (как в 4-тактном моторе), так как оно ​​будет вымыто топливной смесью. Подшипники коленчатого вала относятся к типу шариковых или игольчатых подшипников, потребность которых в моторном масле очень мала, но требует добавления двухтактного масла в бензин в небольших пропорциях, рекомендуемых производителем бензинового устройства.

Please follow and like us:

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — это тепловая машина, в которой химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию и в механическую работу непосредственно в рабочем цилиндре. Преобразование тепловой энергии в механическую происходит путем расширения продуктов сгорания. Рассмотрим принцип работы ДВС на примере карбюраторного двигателя, схема которого нада на рис. 1.

Рис. 1 Схема работы 4-тактного карбюраторного двигателя

Радиус кривошипа здесь обозначен буквой R, ход поршня – S (S = 2R). Рабочий цикл двигателя осуществляется за 2 оборота коленчатого вала или на 4 полных хода поршня (4 такта). Поэтому двигатель – 4-тактный. Справа на рисунке приведена диаграмма работы двигателя в осях “давление p – ход поршня S” (или объем V, описываемый поршнем при движении). Рассмотрим последовательность тактов, начиная с точки «o» диаграммы цикла, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), всасывающий клапан открыт, давление в цилиндре равно давлению окружающей среды po:

Последовательность тактов

  • Впуск (линия oa) — поршень движется от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), впускной клапан открыт, выпускной клапан — закрыт. В цилиндр поступает горючая смесь (воздух и пары бензина), получаемая в смесителе-карбюраторе, расположенном на всасывающем патрубке двигателя. В конце такта (в НМТ) впускной клапан закрывается.
  • Сжатие (линия ac) — поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты, давление и температура рабочего тела в цилиндре по ходу поршня возрастает.
  • Рабочий ход (линия zb) — в конце хода сжатия у ВМТ горючая смесь воспламеняется с помощью электрической свечи, происходит процесс быстрого горения при постоянном объеме (линия cz и затем — расширение газов (zb) с совершением поршнем полезной работы при его перемещении от ВМТ к НМТ. Оба клапана закрыты.
  • Выпуск (линия bao) — в конце рабочего хода у НМТ открывается выпускной клапан. В этот момент давление газа в цилиндре больше давления окружающего воздуха po. Поэтому продукты сгорания выходят с большой скоростью в атмосферу, давление в цилиндре резко падает (линия ba). Оставшиеся в цилиндре продукты сгорания выталкиваются при движении поршня от НМТ к ВМТ через открытый выпускной клапан. У ВМТ выпускной клапан закрывается, открывается впускной клапан. Цикл повторяется сначала.

В 4-х тактном дизеле последовательность тактов — та же, что и в карбюраторном двигателе. Однако в период впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а свежий заряд воздуха. Топливо подается в цилиндр в мелкораспыленном виде в конце такта сжатия (у ВМТ вблизи точки c цикла), конец подачи – в районе точки z цикла. Топливный насос высокого давления подает топливо в цилиндр через распылитель форсунки в мелкораспыленном виде. Топливо самовоспламеняется в объеме камеры сжатия Vc. Часть топлива, поданного в цилиндр до самовоспламенения, горит при практически постоянном объеме (линия cz1). Поскольку топливо продолжает подаваться в цилиндр после начала воспламенения – оно сгорает при примерно постоянном давлении в начальный период рабочего хода (линия z1z). Теоретическая диаграмма работы такого 4-тактного дизеля дана на рис. 2.

Рис. 2 Диаграмма работы 4-тактного двигателя

В остальном цикл аналогичен циклу карбюраторного двигателя.

Рекомендуется к прочтению: Режимы обкатки судовых ДВС

В 2-тактном двигателе рабочий цикл осуществляется за 1 оборот коленчатого вала (2 хода поршня). Рассмотрим принцип его действия на примере 2-тактного крейцкопфного дизеля с контурной продувкой цилиндра (рис. 3).

Рис. 3 Схема 2-тактного крейцкопфного дизеля

В нижней части втулки цилиндра имеются продувочные А и выпускные В окна. Примем, что выпускные окна несколько выше продувочных. Открытием и закрытием окон управляет поршень рабочего цилиндра. В конце рабочего хода поршень своей верхней кромкой открывает выпускные окна В, давление в цилиндре в этот момент выше атмосферного. Поэтому под действием разности давления продукты сгорания выбрасываются из цилиндра в атмосферу (линия ba на теоретической диаграмме работы 2-тактного дизеля, рис. 4). Эта фаза рабочего цикла называется “свободным выпуском“.

Рис. 4 Диаграмма работы 2-тактного дизеля

Продувочные окна А открываются при дальнейшем нисходящем ходе поршня к НМТ. В этот момент давление в цилиндре станет примерно равным давлению в продувочном ресивере. Предварительно сжатый воздух из продувочного ресивера через окна А поступает в цилиндр и выталкивает из него оставшиеся продукты сгорания через окна В. Эта фаза очистки называется “принужденным выпуском”.

Одновременно с выталкиванием продуктов сгорания свежий воздух заполняет объем цилиндра и частично выходит вместе с отработавшими газами в атмосферу. Эту фазу называют “продувкой” рабочего цилиндра. Принужденный выпуск и продувка протекают одновременно от момента открытия продувочных окон при движении поршня к НМТ до их полного закрытия при движении поршня от НМТ к ВМТ (линия аоа на диаграмме).

Читайте также: Испытания судовых ДВС

Процесс очистки цилиндра от продуктов сгорания и наполнения его свежим зарядом носит название “газообмен”. Как видно, в 2-тактном дизеле газообмен осуществляется лишь на части хода поршня, при его нахождении в районе НМТ.

После закрытия продувочных и выпускных окон в 2-тактном двигателе начинается процесс сжатия и далее — как у 4-тактного двигателя.

Индикаторная работа Li – это полезная работа газов в цилиндре за цикл, определяемая в масштабе mF площадью Facz1zb диаграммы acz1zb на рисунках 2-4:

Li = mF Facz1zb.           Форм. 1

Рабочий объем цилиндра Vs – это объем, описываемый поршнем диаметром D при ходе S:

Vs = πD2/4·S.            Форм. 2

Среднее индикаторное давление pmi – это отношение индикаторной работы Li к рабочему объему цилиндра Vs:

pmi = Li/Vs.           Форм. 3

Иначе: среднее индикаторное давление – это условное давление, постоянное на всем ходе поршня которое совершает ту же работу, что и переменное давление газов в цилиндре.

Полный объем цилиндра Vn – объем цилиндра при положении поршня в НМТ:

Vn = Vc+Vs,          Форм. 4

где:

  • Vc – объем камеры сжатия.

Степень сжатия ε – отношение объемов в точках a и c цикла (рис. 2):

ε = Va/Vc.          Форм. 5

Степень предварительного расширения ρ – отношение объемов в точках z и c:

ρ = Vz/Vc.          Форм. 6

Степень последующего расширения δ – отношение объемов в точках b(a) и z:

δ = Va/Vz = ε/ρ.         Форм. 7

Степень повышения давления λ – отношение давлений в точках z и c:

λ = Pz/Pc.           Форм. 8

Эти понятия используются при анализе циклов как 2-тактных, так и 4-тактных ДВС.

Сноски

Sea-Man

Февраль, 13, 2015 3266 0

5 / 5 ( 7 голосов )

Технология 2-MIX — экономия и высокое режущее усилие

Высокая мощность при высокой экологичности

Мощный и экологичный: 2-тактный двигатель с технологией 2-MIX с высокой мощностью двигателя и отменной динамикой крутящего момента убеждает в высокой производительности пиления и тяговом усилии. Несмотря на свою мощность, двигатель работает с низкой эмиссией выхлопных газов. Таким образом выполняются жёсткие требования Директивы ЕС по вредным выбросам (ступень II).

Явные преимущества

  • Эффективность Высокая мощность при эффективном использовании топлива.
  • Высокое режущее усилие: Высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов.
  • Экологичность: Расход топлива значительно ниже, за счет чего уменьшение нагрузки на окружающую среду и меньше выхлопных газов.
  • Экономичность: Расход топлива на 20 % ниже, чем у традиционных 2-тактных двигателей без технологии 2-Mix.
  • Уверенно смотрит в будущее: уже сегодня отвечает строгим европейским нормам токсичности ОГ уровня II.
  • Вот как это работает

    Двухтактный двигатель с технологией 2-MIX устанавливает новые стандарты. При продувке образуется не содержащий топливо воздушный слой между сгоревшим топливом в камере сгорания и свежей смесью в картере. Отработанные газы отделяются от свежей топливной смеси и таким образом минимизируются потери заряда при продувке, то есть доли смеси, которые выбрасываются без сгорания и создают нагрузку на человека и окружающую среду.

Как работает двухтактный двигатель? – MechStuff

В моей предыдущей статье мы узнали, как работают 4-тактные двигатели! На этот раз мы узнаем о втором типе двигателя, а именно о двухтактном двигателе . Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, в котором один рабочий цикл завершается двумя ходами поршня при одном обороте коленчатого вала . Первый коммерческий двухтактный двигатель с компрессией в цилиндре приписывается шотландскому инженеру Дугальду Клерку .

Двухтактный двигатель выполняет все те же действия, что и четырехтактный двигатель – всасывание, сжатие, расширение и выпуск; но 2-тактный двигатель выполняет все эти шаги только за 2 такта, в отличие от 4-тактного двигателя, который завершает один рабочий цикл за 4 такта.

Возможно, вы захотите узнать, как работают четырехтактные двигатели?



Детали двухтактного двигателя –

Поршень – В двигателе поршень используется для передачи силы расширения газов на механическое вращение коленчатого вала через шатун.Поршень может сделать это, потому что он плотно закреплен внутри цилиндра с помощью поршневых колец, чтобы минимизировать зазор между цилиндром и поршнем!
Коленчатый вал – Коленчатый вал – деталь, способная преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное.
Шатун – Шатун передает движение от поршня к коленчатому валу, который действует как плечо рычага.
Противовес – Противовес на коленчатом валу используется для снижения вибраций из-за дисбаланса вращающегося узла.
Маховик – Маховик представляет собой вращающееся механическое устройство, используемое для накопления энергии.
Впускной и выпускной патрубки – Позволяет подавать свежий воздух с топливом и выводить отработавшую топливно-воздушную смесь из цилиндра.
Свеча зажигания – Свеча зажигания подает электрический ток в камеру сгорания, который воспламеняет топливно-воздушную смесь, что приводит к резкому расширению газа.

источник: — wikipedia.org

Работа двухтактного двигателя: —

Ход вниз: —

Сначала поршень перемещается вниз от ВМТ к НМТ, чтобы свежий воздух поступал в камеру сгорания.Свежая топливовоздушная смесь попадает в камеру сгорания через картер. Вращение коленчатого вала – 180°

Ход вверх :-

Здесь происходит все волшебство. Поршень выталкивается от НМТ до ВМТ. Топливно-воздушная смесь сжимается, и свеча зажигания воспламеняет смесь. По мере расширения смеси поршень движется вниз. Во время хода вверх впускной порт открыт. Пока это впускное отверстие открыто, смесь всасывается внутрь картера. Когда смесь выталкивается в камеру сгорания во время предыдущего хода вверх, создается частичный вакуум, поскольку в картере не остается смеси.Эта смесь готова к поступлению в камеру сгорания при ходе вниз, но остается в картере до тех пор, пока поршень не поднимется до ВМТ. Вращение коленчатого вала на 360°

Два такта выполняются за один рабочий цикл.

Начиная с 2-го хода вниз и далее выхлопные газы выбрасываются с одной стороны, а свежая смесь одновременно поступает в камеру сгорания благодаря частичному вакууму, создаваемому в камере сгорания после удаления выхлопных газов. В этом прелесть двигателя. Обе вещи происходят одновременно, что делает его двухтактным двигателем.

Знать В чем отличия, преимущества и недостатки 4-тактного и 2-тактного двигателя!



2-тактный двигатель с вариантной конструкцией Источник:- mechanics.stackexchange.com

На приведенном выше рисунке показан другой вариант 2-тактного двигателя, в котором впускные и выпускные отверстия расположены на одной стороне. Здесь нет необходимости промежуточно открывать впускные порты. Головка блока цилиндров сконструирована таким образом, что выпускное отверстие закрыто во время сгорания и открывается после сгорания.Сам поршень соответственно закрывает и открывает порт. Процесс остается прежним, разница здесь только в дизайне.

Возможно, вы заметили выступ на поверхности поршня. Такая конструкция помогает выхлопным газам легко проходить через выпускное отверстие, задавая ему направление.

Поскольку картер постоянно всасывает топливовоздушную смесь, смазать поршень и шатун практически невозможно. Поэтому топливо необходимо смешивать с маслом или смазкой (2%-5%) в двухтактном двигателе .

Предлагаемая статья: — Как работают двигатели Ванкеля?

Родственные

Что такое двухтактный двигатель и как он работает?

Двигатель – это устройство, которое используется для преобразования химической энергии топлива в механическую энергию. Все транспортные средства, которые ездят по дорогам, имеют либо двухтактный, либо четырехтактный двигатель. так как у нас есть разные типы двигателей, но здесь в этой статье мы будем обсуждать только двухтактные двигатели.Темы, которые мы рассмотрим, — это определение, конструкция, работа, преимущества и недостатки и применение.

Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель представляет собой поршневой двигатель, в котором поршень совершает двукратное перемещение (т. е. от ВМТ к НМТ и от НМТ к ВМТ), создавая рабочий такт.

Что такое инсульт?

Когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или из НМТ в ВМТ, то такое перемещение поршня из ВМТ в НМТ и наоборот называется одним ходом.

Конструкция

Источник изображения

Основные компоненты
1. Свеча зажигания:

Свеча зажигания — это устройство, которое используется для создания искры внутри цилиндра. Образовавшаяся искра используется для сжигания топлива в цилиндре.

2. Поршень:

Поршень является возвратно-поступательной частью двигателя. Он используется для всасывания и сжатия топлива в цилиндре.

3. Цилиндр:

Это часть двухтактного двигателя, внутри которой находится поршень.В цилиндре имеются впускные и выпускные каналы. Головка блока цилиндров состоит из камеры сгорания и свечи зажигания.

4. Порт перекачки:

Используется для перекачки сжатого топлива из картера в цилиндр.

5. Шатун:

Соединяет поршень и коленчатый вал. Он передает мощность от поршня к коленчатому валу.

6. Картер:

Он служит основанием двигателя. Он поддерживает коленчатый и распределительный вал в подходящих подшипниках и обеспечивает рычаги для поддержки двигателя на раме.

7. Коленчатый вал:

Эта часть двигателя используется для преобразования возвратно-поступательного движения двигателя во вращательное с помощью шатуна.

8. Выпускное отверстие:

Используется для отвода продуктов сгорания из двигателя после завершения рабочего такта.

9. Впускное отверстие:

Свежий заряд поступает в цилиндр через впускное отверстие.

10. Балансировочный груз:

Этот груз используется для балансировки двигателя.Балансировочный груз находится в коленчатом валу.

Читайте также:

Работа двухтактного двигателя
  • В двухтактном двигателе исключены такты всасывания и выпуска.
  • Осталось только два такта – это такт сжатия и такт расширения или рабочего хода, которые обычно называются тактом вверх и ходом вниз.
  • Вместо клапанов двухтактный двигатель состоит из впускного и выпускного отверстий.
  • Свежий заряд поступает в цилиндр через впускное отверстие, а отработавшие газы выходят через выпускное отверстие.
  • Сгоревшие выхлопные газы вытесняются через выпускное отверстие свежим зарядом, поступающим в цилиндр почти в конце рабочего хода через впускное отверстие.

Для лучшего понимания работы двухтактного двигателя посмотрите видео:

  • При ходе вверх поршень перемещается от НМТ к ВМТ и сжимает заряд (воздушно-топливную смесь) в камере сгорания цилиндра.
  • Из-за движения поршня вверх в картере создается частичное разрежение, что позволяет свежему заряду поступать в картер через открытое впускное отверстие.
  • Выпускной и впускной каналы остаются закрытыми, когда поршень находится в ВМТ.
  • Воспламенение свежего заряда происходит от свечи зажигания.
2. Ход вниз:
  • Как только происходит сгорание свежего заряда, образуется большое количество горячих газов, которые оказывают очень сильное давление на верхнюю часть поршня.Благодаря этой силе высокого давления поршень движется вниз, вращает коленчатый вал и совершает полезную работу.
  • Во время этого хода впускное отверстие закрывается поршнем, и новый заряд сжимается в картере.
  • Дальнейшее движение поршня вниз открывает сначала выпускное отверстие и перепускное отверстие, и выхлоп начинается через выпускное отверстие.
  • Как только порт передачи открывается, заряд через него нагнетается в цилиндр.
  • Заряд ударяется о дефлектор на днище поршня, поднимается к верхней части цилиндра и выталкивает большую часть выхлопных газов.
  • Теперь поршень находится в НМТ. Цилиндр полностью заполнен свежим зарядом, но несколько разбавлен выхлопными газами.
  • Наконец, событие цикла повторяется. Получаем два такта за один оборот коленчатого вала.

Порт ГРМ для двухтактного двигателя

 


Преимущества:
  • Двухтактный двигатель дает рабочий ход коленчатого вала за каждый оборот коленчатого вала.Четырехтактный двигатель дает рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала.
  • Мощность, развиваемая двухтактным двигателем, вдвое превышает мощность, развиваемую четырехтактным двигателем, при той же частоте вращения и объеме двигателя.
  • В двухтактном двигателе требуется более легкий маховик из-за большего крутящего момента на коленчатом валу.
  • При одинаковой мощности двухтактный двигатель более компактен, легок и требует меньше места, чем четырехтактный двигатель, поэтому используется в мотоциклах и скутерах.
  • Проще по конструкции и механизму.
  • Клапан и клапанный механизм в нем отсутствуют. Порты могут быть легко спроектированы и закрыты и открыты движением самого поршня.
  • Обладает высоким механическим КПД.
  • Благодаря простой конструкции требуется меньше запасных частей.

Недостатки:
  • Имеет большой расход топлива.
  • Тепловой КПД меньше, чем у четырехтактного двигателя.
  • Шихта разбавляется дымовыми газами из-за неполной продувки.
  • Увеличивает шум.
  • Увеличивает расход смазочного масла.
  • Повышенный износ подвижных частей.

Применение
  • Используется в легких транспортных средствах, таких как скутеры, мотоциклы, мопеды и т. д., которые используют бензин в качестве топлива.
  • Он также используется во многих дизельных двигателях, в основном в промышленных и судовых двигателях, а также в некоторых тяжелых грузовиках и машинах.

Если вы нашли эту информацию полезной, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.

2-тактный цикл — журнал для газовых двигателей

По персоналу

1 / 15

Общий обзор двухтактного цикла: Топливо/воздух всасывается в картер по мере того, как поршень поднимается в такте сжатия/зажигания. Следующий топливно-воздушный заряд сжимается при ходе поршня вниз и подается в камеру сгорания по мере того, как выхлопные газы предыдущего цикла сгорания выходят из цилиндра.

Фото предоставлено Полом Харви

2 / 15

Двухтактный двигатель развивает мощность на каждом обороте, а четырехтактный требует два полных оборота коленчатого вала для достижения одного рабочего цикла с тактом впуска, тактом сжатия, рабочим тактом и тактом выпуска.

Фото предоставлено Полом Харви

3 / 15

Историческая фотография Николауса Августа Отто.

Фото предоставлено Полом Харви

4 / 15

Первый коммерческий четырехтактный двигатель Отто был изготовлен в 1876 году.

Фото предоставлено Полом Харви

5 / 15

Историческая фотография сэра Дугалда Клерка.

Фото предоставлено Полом Харви

6 / 15

Патент 1880 года на ранний двухтактный двигатель Клерка.

Фото предоставлено Полом Харви

7 / 15

Вид в разрезе более позднего двигателя Клерка, в котором использовался цилиндр насоса.

Фото предоставлено Полом Харви

8 / 15

Патент 1895 года на двухпортовый двухтактный двигатель Джозефа Дэя.

Фото предоставлено Полом Харви

9 / 15

Чертеж двухтактного двигателя Palmer Bros.

Фото предоставлено Полом Харви

10/15

Патент Фредерика Кока 1895 года на двухтактный двигатель был передан Джозефу Дэю, его работодателю.

Фото предоставлено Полом Харви

11/15

Двигатель Day-Cock 1892 года выставлен в Немецком музее в Мюнхене, Германия.

Фото предоставлено Полом Харви

12/15

Двухпортовый двухтактный бессемеровский двигатель из музея Кулспринг.

Фото предоставлено Полом Харви

13/15

Вертикальный двухтактный двигатель National Transit с клапаном в Музее энергетики Кулспринг.

Фото предоставлено Полом Харви

14/15

Трехпортовый двухтактный масляный двигатель Mietz & Weiss в Музее энергетики Кулспринг.

Фото предоставлено Полом Харви

15 / 15

Трехходовой двухтактный двухтактный двигатель Fairbanks-Morse, предназначенный для насосных работ.

Фото предоставлено Полом Харви

❮ ❯

Все мы знаем, что такое двухтактный двигатель, верно? Это тот маленький жужжащий двигатель, который приводит в действие травоядную или цепную пилу! Они существуют столько, сколько мы себя помним, и мы не придаем им большого значения. Просто подмешайте немного масла в газ, и они сделают свою работу. Мы считаем само собой разумеющимся, что они называются 2-тактными, потому что на самом деле термин должен быть «2-тактным циклом», что означает два хода поршня, один вверх и один вниз, для завершения рабочего цикла с созданием мощности. при каждом обороте коленчатого вала.Схема на Фото 1 это хорошо показывает.

Тогда можно было бы спросить, что такое 4-тактный двигатель? Опять же, правильным термином должен быть «4-тактный цикл», поскольку для завершения одного силового цикла требуется четыре хода поршня. Сначала поршень опускается на такте впуска, затем он снова поднимается на такте сжатия, затем снова опускается на такте рабочего цикла и, наконец, снова поднимается на такте выпуска. Схема на Фото 2 хорошо это показывает. Обратите внимание, что 4-тактный двигатель имеет только один рабочий такт на каждые два оборота коленчатого вала по сравнению с 2-тактным двигателем рабочий такт на каждый оборот коленчатого вала.

Начало

Я хочу немного изучить разнообразную историю двухтактного цикла, включая то, кто его изобрел и как он появился, но сначала давайте взглянем на четырехтактный цикл, поскольку он был изобретен до двухтактного цикла. тактный цикл двигателя.

Возможно, первая мысль построить двигатель, использующий энергию взрыва (внутреннее сгорание), возникла у кого-то, наблюдавшего за пушечным огнем. Представьте ствол как цилиндр, а ядро ​​как поршень. Аккуратная концепция, и многие пытались, но немногие преуспели.Атмосферные двигатели были неэффективны, шумны и опасны, а удельная мощность была ужасной. Так что делать?

В Германии Николаус Август Отто (Фото 3) глубоко задумался над этим. Он понимал термодинамику и знал о цикле Карно, теории идеального цикла эффективности, которого невозможно достичь. У него было терпение, и он рассудил, что если сжать заряд, то получит больше мощности. В 1876 году он был готов выпустить на рынок первый в мире четырехтактный двигатель (фото 4).Это был успех, и вскоре в Германии, Великобритании и США были построены сотни самолетов.

Но, как говорится, кто-то всегда будет пытаться построить лучшую мышеловку, и, таким образом, наша история о двухтактном цикле начинается. Пересекая Ла-Манш в Шотландию, мы встречаем Дугальда Клерка (фото 5). Всего через два года после изобретения Отто Клерк модифицировал двигатель Брайтона, чтобы он производил мощность при каждом обороте коленчатого вала. Привет, 2-цикл! Это была новая идея, с которой никто раньше не сталкивался.

Клерк родился в Глазго, Шотландия, 31 марта 1854 года, в семье Дональда Клерка, машиниста. Он изучал инженерное дело в Андерсон-колледже в Глазго и Йоркширском научном колледже в Лидсе. Блестящий инженер, он также разбирался в термодинамике и мог рассчитать давление в двигателе, температуру и мощность. Во время Первой мировой войны он был директором инженерных исследований Адмиралтейства. За это он был посвящен в рыцари как сэр Дугальд. Он строил газовые двигатели, писал технические книги и внес большой вклад в разработку двухтактного цикла.Многие считают его отцом этого двигателя. Он скончался 12 ноября 1932 года в Юхерсте, графство Суррей, Англия.

Цель

Клерка состояла в том, чтобы построить двигатель, который производил мощность при каждом ходе поршня вниз и использовал сжатие для повышения эффективности. Он был успешным, но его конструкция требовала использования отдельного поршня для зарядки силового цилиндра, и он использовал клапаны. В 1880 году, через четыре года после прорыва Отто, Клерк получил патент США на свою машину (фото 6). Это было громоздко, с использованием двух золотниковых клапанов и тарельчатого клапана, а также второго цилиндра, но сэр Дугалд доказал свою точку зрения, создав двигатель, который производил мощность при каждом обороте коленчатого вала.

Клерк был неутомимым инженером и изобретателем и продолжал совершенствовать свой двигатель. Обратите внимание на вид в разрезе более позднего двигателя на Фото 7. Это гораздо более сложная машина, в которой тактовый генератор управляет коленчатым валом, а цилиндр насоса прикреплен к штифту в маховике. В нем по-прежнему использовался золотниковый клапан для зажигания, но теперь между цилиндрами был автоматический тарельчатый клапан. Звучит знакомо, любители двигателей? Да, он очень похож на двигатель Reid, производимый в Ойл-Сити, штат Пенсильвания.

Оставив сэра Дугалда работать над своим двигателем в Шотландии, мы пересекаем Адрианов вал в Англию и останавливаемся в красивом городе Бат, где встречаем очень уникального человека, Джозефа Генри Дэя. Дэй родился в Лондоне в 1855 году и стал хорошо образованным инженером, окончив престижную инженерную школу в Хрустальном дворце. Он переехал в город Бат и основал металлургический завод Виктория, который прославился производимыми им кранами. Он заинтересовался газовыми двигателями и решил, что может сделать лучше.Я немного воздержусь от обсуждения его разработки двигателя, чтобы продолжить его несколько эксцентричную жизнь и кончину.

Дэй остался холостяком и большую часть жизни прожил в отцовском доме. В некотором смысле он был гениален, но был склонен участвовать в слишком многих проектах. Накопив состояние на своем заводе Victoria Iron Works, он занялся механизированным производством хлеба. Из-за огромных колебаний рынка он потерял все. Ввергнутый в депрессию из-за этой трагедии, он постепенно понял, что зарабатывает еще одно состояние на доходах от продажи своих двигателей, особенно тех, которые были лицензированы в Америке и производили двигатели для лодок-денди.Оказавшись снова на вершине мира, он занялся спекуляцией нефтью в Англии. Это было безумием, и, несмотря на его энергичные усилия, он снова остался без гроша в кармане. Он канул в Лету в 1925 году, и считается, что он умер в 1946 году. Где и когда никто не знает. Какая ужасная судьба для джентльмена, который разработал двигатель, которым сегодня пользуются почти все.

Итак, давайте вернемся в Бат и навестим Дэя, пока он трудится на своем металлургическом заводе в Виктории. «Мне казалось, что все газовые двигатели в том виде, в каком они производились, были излишне сложными и, следовательно, дорогими в производстве, и что единственный шанс пробиться на рынок двигателей — это разработать что-то гораздо более простое», — писал Дэй.

So Day разработал двухпортовый двухтактный двигатель с одним автоматическим клапаном. Для двигателя требовался закрытый картер с тарельчатым клапаном на стороне, которая открывалась, когда поршень поднимался вверх. Когда поршень опускался, он открывал отверстия или «порты» в стенке цилиндра, которые позволяли передавать заряд из картера в силовую часть цилиндра. Замечательно просто. Он получил британский патент на свой дизайн 14 апреля 1891 года и американский патент 14 августа 1891 года.6, 1895 г. (Фото 8).

Этот дизайн был легким и универсальным; и он производил мощность при каждом обороте коленчатого вала. Одной из первых американских фирм, получивших лицензию на этот двигатель, была компания Palmer Brothers Engine Co. из Кос-Коб, штат Коннектикут (фото 9), которая быстро поняла, что благодаря отличному соотношению мощности и веса он станет идеальным двигателем для небольших лодок. Действительно, так было и остается сегодня, поскольку многие «двухтактники» придерживаются этой идентичной конструкции. Если бы только Дэй знал.

Двухпортовый двигатель Day, безусловно, произвел революцию в практике газовых двигателей; но это было еще не все.Представьте себе полный и функциональный двигатель всего с тремя движущимися частями. Невозможно? Менее чем через два года после патента Дэя на двухпортовый двигатель один из его сотрудников, Фредерик Уильям Касвелл Кок (1863–1944), разработал такой двигатель. Кок получил английский патент на свою конструкцию 15 октября 1892 года и сразу же передал его Дэю. Американский патент был получен в 1895 году (Фото 10). Олицетворение простоты.

Немного изучив патентный чертеж, можно увидеть двигатель с закрытым картером, а все функции впуска и выпуска контролируются поршнем, проходящим через три канала. Заставляет задуматься, почему его не изобрели раньше. Слишком просто? На фото 11 показан двигатель Day-Cock 1892 года, выставленный в Немецком музее в Мюнхене, Германия. Потомки этих гениальных машин до сих пор производятся во всех размерах и описаниях. И, конечно же, у них всего три движущихся части: поршень, шатун и коленчатый вал.

Мы закончим наше путешествие в Музее энергетики Кулспринг, чтобы посмотреть, что там может скрываться. Сначала смотрим на того маленького Бессемера в Доме Основателя (Фото 12).Это двухпортовый с клапаном. Обратите внимание, что выхлоп выходит через нижнюю часть цилиндра через отверстие, а клапан находится справа от него. Это было очень успешно, и преемники Бессемера до сих пор строят двухтактный цикл в некоторых очень больших машинах. Далее мы находим аккуратный маленький вертикальный National Transit, показанный на Фото 13. Клапан — это устройство с левой стороны двигателя. В музее их гораздо больше, но эти два служат прекрасными образцами.

В Доме Основателя возле Бессемера находится двухтактный масляный двигатель Mietz & Weiss, трехходовой без клапанов (Фото 14). Другим прекрасным примером является аккуратный маленький пожарный насос Fairbanks-Morse, в котором используется двухцилиндровый трехходовой двигатель Waterman. Он был спроектирован максимально легким, чтобы пара лесников могла отнести его к костру, разжечь и откачать воду. См. Фото 15.

На этом мой краткий рассказ о двухтактном двигателе заканчивается. Чтобы быть кратким, я намеренно опустил детали, но читатель, который копнет глубже, будет щедро вознагражден. И в следующий раз, когда вы просматриваете Lowe’s или Home Depot, посмотрите на все эти двухтактные двигатели на различных садовых и садовых инструментах и ​​​​попытайтесь решить, двух- или трехпортовые они.Они вспоминают Джозефа Дэя. Интересно, догадывался ли он когда-нибудь, сколько их будет и как долго они будут использоваться?


Пол Харви — основатель Музея энергии Кулспринг. Свяжитесь с музеем по адресу P.O. Box 19, Coolspring, PA 15730 • (814) 849-6883

Опубликовано 14 ноября 2018 г.

РОДСТВЕННЫЕ СТАТЬИ

Компания по производству двигателей и шкивов Браунуолл.возникла во времена расцвета одноцилиндровых газовых двигателей и стала преемницей Parker Manufacturing Co.

.

Ознакомьтесь с рассказом одного человека о его воспоминаниях о газовом двигателе Jaeger из его детства, который десятилетия спустя вновь был обнаружен в подвале его двоюродного брата.

Взгляните на эти фотографии с 31-й ежегодной выставки Prairie Homestead Power Show & Market 2021 с двигателями от Monitor, John Deere и других производителей!

Что такое двухтактный двигатель? Типы и работа

Что такое двухтактный двигатель?

Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, причем цикл завершается за один оборот коленчатого вала.

Четырехтактный двигатель требует четырех ходов поршня для завершения рабочего цикла за два оборота коленчатого вала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, при этом функции впуска и выпуска (или продувки) происходят одновременно.

Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, при этом мощность доступна в узком диапазоне скоростей, так называемом диапазоне мощности. Двухтактные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем четырехтактные.

Как работает двухтактный двигатель?

Если кто-то из вас не знает, как работают двухтактные двигатели, вот небольшой обзор. В четырехтактном двигателе каждому из четырех основных этапов цикла выработки мощности соответствует свой ход поршня: те же шаги, но всего за два хода поршня. Простейшие двухтактные двигатели делают это, используя картер и нижнюю часть движущегося поршня в качестве насоса свежей подпитки.Такие двигатели носят официальное название «двухтактные двигатели с продувкой картера».

Когда поршень двухтактного двигателя поднимается при сжатии, его нижняя часть создает в картере частичный вакуум. Впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, лепестковый клапан или поворотный дисковый клапан) открывается, позволяя воздуху устремляться в картер через карбюратор.

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра воспламеняет сжатую смесь. Как и в четырехтактном, смесь сгорает, и ее химическая энергия становится тепловой энергией, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм.Это давление перемещает поршень вниз по отверстию, вращая коленчатый вал.

По мере того, как поршень продвигается вниз по отверстию, он начинает обнажать выпускное отверстие в стенке цилиндра. По мере того, как отработавшие газы выбрасываются через это отверстие, опускающийся поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, находящуюся под ним в картере.

По мере того, как поршень опускается дальше, он начинает открывать два или более портов свежего заряда, которые соединены с картером короткими каналами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера устремляется в цилиндр через порты свежего заряда (или «перекачки»).

Форма этих портов минимизирует прямые потери свежего заряда в выпускной порт. Даже в самых лучших проектах есть некоторая потеря, но простота имеет свою цену! Этот процесс наполнения цилиндра при одновременном вытеснении оставшихся выхлопных газов из выпускного отверстия называется «продувкой».

Пока поршень находится вблизи нижней мертвой точки, смесь продолжает двигаться из картера вверх через перепускные каналы и в цилиндр. Когда поршень поднимается, он сначала закрывает передаточные каналы, оставляя открытым только выпускное отверстие.Если бы не было способа остановить это, большая часть свежего заряда теперь откачивалась бы выхлопными газами.

Но есть простой способ остановить это, используя волны давления выхлопа в выхлопе. Если мы правильно сформируем и подберем выхлопную трубу, отражение исходного импульса давления, генерируемого при открытии выпускного отверстия, отразится обратно в отверстие, как только из него будет выкачиваться новый заряд. Эта волна давления заталкивает свежий заряд обратно в цилиндр, как только поднимающийся поршень закрывает выпускное отверстие.

Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно нагнетается картером, смазывать поршень и кривошип перекачиваемым циркулирующим маслом нецелесообразно, оно будет смыто смесью, поступающей и вытекающей.

Поэтому мы должны либо смешать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыскивать его в подшипники с помощью крошечного дозирующего насоса. Тот факт, что масла так мало, диктует, что в таких простых двухтактных двигателях должны использоваться подшипники качения, потребность которых в масле очень мала.

Существуют более сложные двухтактные двигатели. Вместо того, чтобы использовать картер и нижнюю часть поршня в качестве насоса свежего заряда, мы можем использовать отдельный роторный нагнетатель, напрямую подключенный к перепускным отверстиям в цилиндрах.

Нам не нужно размещать выпускной канал в стенке цилиндра, он может иметь форму четырех верхних тарельчатых выпускных клапанов, как в двухтактных судовых, железнодорожных и грузовых дизельных двигателях. Поскольку в таких двигателях их картеры не используются в качестве насосов свежей подпитки, в них могут использоваться долговечные подшипники скольжения, обычно смазываемые перекачиваемым рециркуляционным маслом.

Двухтактный дизель продувается чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, что предотвращает любые потери. Некоторые двухтактные двигатели с очищенным картером делают то же самое и называются «DI» или двухтактными двигателями с прямым впрыском. Их можно сделать такими же экономичными и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.

Самые эффективные поршневые двигатели в мире на самом деле представляют собой гигантские тихоходные судовые дизельные двигатели, которые обеспечивают международное судоходство по всему миру. Они в два раза эффективнее обычных четырехтактных двигателей с искровым зажиганием, используемых в автомобилях и мотоциклах.

Конструкция двухтактного двигателя
  • Поршень: Поршень передает силу расширения газов на механическое вращение коленчатого вала через шатун.
  • Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное.
  • Шатун: Он передает движение от поршня к коленчатому валу и действует как плечо рычага.
  • Маховик: Это механическое устройство, используемое для накопления энергии.
  • Свеча зажигания: Подает электрический ток в камеру сгорания и, в свою очередь, воспламеняет топливно-воздушную смесь, что приводит к резкому расширению газов.
  • Противовес: Противовес на коленчатом валу используется для снижения вибраций из-за дисбаланса вращающегося узла.
  • Впускной и выпускной порты: Эти порты позволяют свежему воздуху с топливом входить и выходить из цилиндра.

Типы двухтактных двигателей

Механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа.Типы конструкций различаются в зависимости от способа подачи заряда в цилиндр, способа продувки цилиндра и способа выпуска воздуха из цилиндра.

  1. Впускной порт с поршневым управлением.
  2. Пластинчатый впускной клапан.
  3. Поворотный впускной клапан.
  4. Продувка поперечным потоком.
  5. Очистка циклов.
  6. Прямоточная продувка.
  7. Ступенчатый поршневой двигатель.
Впускной канал, управляемый поршнем

Порт поршня является самой простой конструкцией и наиболее часто используется в небольших двухтактных двигателях.Все функции контролируются исключительно за счет того, что поршень закрывает и открывает отверстия, когда он движется вверх и вниз в цилиндре.

В 1970-х годах Yamaha разработала некоторые основные принципы этой системы. Они обнаружили, что, как правило, расширение выпускного отверстия увеличивает мощность на ту же величину, что и поднятие порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятом порте.

Пластинчатый впускной клапан

Пластинчатый клапан представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, обычно устанавливаемую во впускном тракте порта с поршневым управлением.Это позволяет асимметрично подавать топливный заряд, повышая мощность и экономичность при одновременном расширении диапазона мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских подвесных двигателях.

Поворотный впускной клапан

Впускной тракт открывается и закрывается вращающимся элементом. Знакомый тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой диск с прорезями, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и открывает отверстие в конце картера, позволяя поступать заряду в течение одной части цикла (так называемый дисковый клапан).

Другая форма поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, состоит из двух цилиндрических элементов с соответствующими вырезами, выполненными с возможностью вращения друг в друге, при этом впускной патрубок имеет проход в картер только тогда, когда два выреза совпадают.

Сам коленчатый вал может быть одним из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания. В другом варианте диск кривошипа устроен таким образом, чтобы плотно входить в картер, и снабжен вырезом, который в соответствующее время совпадает с впускным каналом в стенке картера, как в мотороллерах Vespa.

Продувка с поперечным потоком

В двигателе с поперечным потоком перепускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор на верхней части поршня направляет свежий всасываемый заряд в верхнюю часть цилиндра. цилиндр, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз по другой стороне дефлектора и через выпускное отверстие.

Петлевая продувка

В этом методе продувки используются перепускные отверстия тщательной формы и расположения для направления потока свежей смеси к камере сгорания, когда она поступает в цилиндр.Топливно-воздушная смесь ударяется о головку блока цилиндров, затем следует по кривизне камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.

Это не только предотвращает попадание топливно-воздушной смеси непосредственно в выхлопное отверстие, но и создает завихрения, повышающие эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому такой подход имеет явное преимущество перед перекрестноточной схемой.

Прямоточная продувка

В прямоточном двигателе смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля поступает с одного конца цилиндра, управляемого поршнем, а выхлопные газы выходят с другого конца, управляемого поршнем. выпускной клапан или поршень.Таким образом, поток продувочного газа идет только в одном направлении, отсюда и название прямоточный.

Двигатель со ступенчатым поршнем

Поршень этого двигателя имеет цилиндрическую форму; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет продувочную функцию. Блоки работают парами, при этом нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.

Применение двухтактного двигателя
  • Двухтактные двигатели предпочтительны, когда конструктивными приоритетами являются механическая простота, легкий вес и высокое отношение мощности к весу.
  • Они смазываются традиционным методом смешивания масла с топливом, могут работать в любом положении, так как не имеют резервуара, зависящего от силы тяжести. Это делает их желательными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы.
  • Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое двухтактный двигатель?

Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, причем цикл завершается за один оборот коленчатого вала.

Где используется двухтактный двигатель?

Это делает их предпочтительными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы. Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как , таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья .

Как работает двухтактный двигатель?

Двухтактные двигатели работают, объединяя больше функций в одно движение поршня; при движении поршня вверх (сжатии смеси воздух/топливо/масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер всасывается свежая смесь воздух/топливо/масло.

Какие существуют типы двухтактных двигателей?

Типы двухтактных двигателей:
1. Пластинчатый впускной клапан.
2. Поворотный впускной клапан.
3. Продувка поперечным потоком.
4. Очистка циклов.
5. Прямоточная продувка.
6. Ступенчатый поршневой двигатель.

СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

Концепция высокоэффективного двухтактного двигателя: форсированный прямоточный бензиновый двигатель с продувкой и непосредственным впрыском (BUSDIG) с пневматическим гибридным режимом

https://doi.org/10.1016/j.eng.2019.03.008Получить права и содержание

Abstract

Новый двухтактный прямоточный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском и прямым впрыском (BUSDIG) с наддувом был предложен и разработан для достижения агрессивного уменьшения размеров двигателя и снижения скорости. для повышения производительности и эффективности двигателя. В этой статье обсуждаются конструкция и разработка двигателя BUSDIG, а основные выводы обобщаются, чтобы подчеркнуть ход разработки предлагаемого двухтактного двигателя BUSDIG. Чтобы максимизировать производительность продувки и обеспечить достаточное движение потока в цилиндре для процесса смешивания топлива и воздуха в двухтактном двигателе BUSDIG, отношение диаметра цилиндра к ходу двигателя, углы впускных продувочных отверстий и конструкция впускной камеры были оптимизированы по трем параметрам. -мерное (3D) моделирование вычислительной гидродинамики (CFD). Также было исследовано влияние профилей открытия продувочных отверстий и выпускных клапанов на управление процессом продувки. Для достижения оптимального расслоения топлива в цилиндрах процессы смесеобразования при различных стратегиях впрыска были изучены с использованием CFD-моделирования с калиброванной моделью распада Рейтца-Дивакара.Основываясь на оптимальной конструкции механизма BUSDIG, в Ricardo WAVE было выполнено одномерное (1D) моделирование двигателя. Результаты показали, что для двухтактного двигателя BUSDIG с обедненной смесью и впрыском воды может быть достигнута максимальная тепловая эффективность тормозов 47,2%. Пиковый тормозной момент 379 Н·м и пиковая удельная тормозная мощность 112 кВт·л -1 были достигнуты при 1600 и 4000 об/мин -1 соответственно в двигателе BUSDIG со стехиометрическим состоянием.

Ключевые слова

Ключевые слова

Ключевые слова

Двухтактный двигатель

Uniflow Chavenging

Дизайн двигателя

Дизайн двигателя

Моделирование двигателя

Производительность двигателя

Тепловая эффективность

Рекомендуемая термическая эффективность

Рекомендуемая статьи со статей (0)

© 2019 Авторы.Опубликовано Elsevier LTD от имени Китайской инженерной академии и компании Higher Education Press Limited.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Разница между 2-тактными и 4-тактными двигателями

Если вы посмотрите вокруг, почти все механические устройства приводятся в действие двухтактными или четырехтактными двигателями. Эти два двигателя играют эффективную роль в нашей повседневной жизни, от транспортного аспекта до небольших портативных устройств, которые они питают. Хотя оба эти двигателя внутреннего сгорания, принцип их работы совершенно разный. Существование 2-тактных и 4-тактных двигателей обусловлено особыми причинами, которые предназначены для питания некоторых типов приложений. Термин «такт» также называется «такт», отсюда и 2-тактные и 4-тактные двигатели, между которыми существует большая разница.

Сегодня мы познакомимся с разницей между 2-тактными и 4-тактными двигателями, их применением, работой, преимуществами и недостатками.

Основное различие между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в том, что для завершения рабочего цикла требуется два такта.То есть движения поршня вверх и вниз составляют один оборот коленчатого вала. В то время как в четырехтактных двигателях требуется четыре хода поршня, чтобы завершить цикл мощности за два оборота коленчатого вала.

Подробнее: Знакомство с системой смазки двигателя

Проще говоря, разница между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в том, насколько быстро происходит процесс цикла сгорания. кроме того, это зависит от того, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в течение каждого цикла.

Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре. Такт завершается, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. Цикл сгорания или революция сгорания — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, сжатия, воспламенения, а также выпуска выхлопных газов.

Разница между двухтактными и четырехтактными двигателями

Двухтактные двигатели

Двухтактные двигатели часто используются в небольших устройствах, таких как ручные газонокосилки и садовые инструменты, такие как струнные триммеры и бензопилы.Все поршневые двигатели внутреннего сгорания работают по пяти кругам, таким как впуск, сжатие, зажигание, сгорание и выпуск. Эти пять циклов завершаются за два хода поршня в двухтактных двигателях, что составляет один оборот коленчатого вала.

В двухтактных двигателях такт сжатия и такт сгорания сжатого топлива происходят одновременно. Кроме того, такты впуска и выпуска происходят одновременно с выпуском выхлопных газов и поступлением в цилиндр свежей топливной смеси.

Поскольку мощность вырабатывается один раз за каждые 2 хода поршня, свеча зажигания срабатывает один раз за каждый оборот. Наконец, система требует, чтобы масло было предварительно смешано с топливом.

Подробнее: Все, что вам нужно знать о карбюраторе

Преимущества и недостатки двухтактных двигателей

Преимущества:
  • Предназначен для небольших приложений
  • Более высокое отношение мощности к массе по сравнению с четырехтактными двигателями
  • Двухтактные двигатели легче.
  • 2-тактные двигатели разгоняются до более высоких скоростей по сравнению с 4-тактными двигателями
  • В небольших двухтактных двигателях вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы, что снижает вес и стоимость клапанного механизма.
  • Двухтактные двигатели
  • имеют более простую конструкцию и легко ремонтируются.
  • Двухтактные двигатели мощнее четырехтактных.

Недостатки:
  • Двигатель стал значительно громче и издает характерный пронзительный «жужжащий» звук
  • Износ происходит быстрее, поскольку он работает на более высоких оборотах.
  • Неэкологичен, так как предварительно смешанное масло выбрасывается в выхлоп.

Подробнее: Что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

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

Четырехтактные двигатели

Четырехтактные двигатели используются в коммерческих автомобилях, автобусах, грузовиках и т. д. его поршень совершает 2 хода за каждый оборот. Свеча зажигания срабатывает один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается за каждые 4 хода поршня.В этой системе не требуется предварительное смешивание масла и топлива, как в двухтактной системе, она разработана с отдельным отсеком для масла.

Подробнее: Что такое стартер двигателя

Преимущества и недостатки четырехтактных двигателей

Преимущества:

  • Высокая эффективность, так как топливо расходуется один раз за каждые четыре такта.
  • Четырехтактные двигатели работают тихо и создают ровный звук
  • Четырехтактные двигатели, как правило, более долговечны по сравнению с двухтактными двигателями
  • .
  • Четырехтактный двигатель безопаснее для окружающей среды по сравнению с двухтактным двигателем

Недостатки:

  • Четырехтактные двигатели тяжелее, весят примерно на 50% больше по сравнению с двухтактными.
  • Создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах
  • В системе есть дополнительные детали, которые могут привести к поломке.
  • Это дорого и ремонт стоит дороже.

Подробнее: Что нужно знать об масляном радиаторе двигателя

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

Подробнее: система зарядки в автомобильном двигателе

Теперь посмотрим на разницу между двухтактными и четырехтактными двигателями в виде таблицы:

Разница между двумя 2-тактными и 4-тактными двигателями

серийный номер 2-тактные двигатели 4-тактные двигатели
1 Используется в более легких устройствах Используется в тяжелых условиях
2 Высокая эффективность Работоспособность умеренная
3. Создается больший крутящий момент при более высоких оборотах Создается более высокий крутящий момент при более низких оборотах
4. Двигатель работает громче и издает жужжание Он тихий и издает классный звук.
5. Двигатель мощнее Работает умеренно
6. быстрее изнашивается Двигатель прочный

Подробнее: Разница между двигателями SI (искровое зажигание) и CI (воспламенение от сжатия)

В заключение, знать разницу между 2-тактными и 4-тактными двигателями очень важно для пользователя автомобиля.Это потому, что они распространены в приложениях для использования в нашей повседневной жизни. Я рассказал о разнице между двухтактными и четырехтактными двигателями, их применении, работе, преимуществах и недостатках.

Надеюсь, вам понравилась статья. Если да, поделитесь ею с другими учениками. Спасибо за чтение, увидимся в следующий раз!

Двухтактные/двухтактные двигатели

. Принцип их работы Двухтактные/двухтактные двигатели

. Принцип работы

Базовый двигатель внутреннего сгорания в принципе представляет собой очень простую машину.Поршень, перемещающийся вверх и вниз внутри цилиндра, соединен (шатуном (шатуном)) с вращающимся коленчатым валом. Поршень выталкивается вниз расширяющимися газами топливно-воздушной смеси, сгорающей в полости цилиндра над ним. Это заставляет коленчатый вал вращаться. Затем импульс вращающегося коленчатого вала заставляет поршень снова подниматься, позволяя произойти следующему циклу. Часто к коленчатому валу прикрепляют тяжелый маховик для поддержания импульса вращения.

Четырехтактные двигатели

Полный цикл двигателя внутреннего сгорания легче всего понять, обратившись сначала к простому четырехтактному бензиновому двигателю с обычным карбюратором и системой зажигания.

Воздух поступает в двигатель через карбюратор, где добавляется топливо. Полученная топливно-воздушная смесь затем направляется в верхнюю часть двигателя, готовая к втягиванию в цилиндр. Четыре удара: —

  1. Впуск — поршень движется вниз, втягивая топливно-воздушную смесь через открытый впускной клапан в верхнюю часть цилиндра, область, известную как камера сгорания.
  2. Сжатие — впускной клапан закрывается, и поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь, из-за чего она сильно нагревается.Когда поршень приближается к верхней мертвой точке (ВМТ), электрический разряд от свечи зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. При горении смесь выделяет очень горячие газы, которые расширяются из-за тепла.
  3. Зажигание/мощность — когда все клапаны все еще закрыты, расширяющиеся газы снова толкают поршень вниз.
  4. Выхлоп — открывается выпускной клапан, и поршень снова движется вверх, выталкивая отработавшие газы из цилиндра. В конце такта выпуска выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, готовясь к следующему такту впуска.
Менее формально четыре удара иногда называют «Всасывание», «Выжимание», «Взрыв», «Надувание».

На принципиальной схеме для простоты показан четырехцилиндровый двигатель, но вы можете иметь любое количество цилиндров, начиная с одного и выше. Для двигателей только с одним цилиндром инерция тяжелого маховика, прикрепленного к коленчатому валу, поддерживает вращение коленчатого вала во время «нерабочих» тактов. Большие двигатели также имеют маховики, которые помогают поддерживать плавность вращения.

Впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются рядом тяг, соединенных с распределительным валом, что несколько усложняет механику четырехтактного двигателя.И все эти движущиеся части должны быть смазаны, что требует наличия системы подачи к ним масла и еще больше усложняет процесс. Таким образом, хотя четырехтактный двигатель представляет собой простую концепцию, он механически сложен.

Двухтактные двигатели

Двухтактный двигатель механически очень прост. Там нет клапанов, распределительных валов и т. д., только поршень, соединенный шатуном с коленчатым валом. Смазка достигается путем смешивания масла с топливом, после чего полученная смесь омывает все движущиеся части.Однако полный цикл занимает только один ход поршня вверх и один ход вниз, поэтому некоторые элементы четырех фаз работы должны происходить одновременно.

Топливо и воздух смешиваются в карбюраторе обычным образом, но смесь поступает не прямо в верхнюю часть цилиндра, а в герметичный картер, т.е. в пространство под поршнем. Картер соединен с камерой сгорания в цилиндре впускным отверстием, которое иногда называют перепускным отверстием.Напротив впускного порта есть еще один порт, выпускной порт. И впускное, и выпускное отверстия открыты поршнем в нижней части его хода, таким образом повторяя функцию клапанов в четырехтактном двигателе и позволяя газам входить и выходить из цилиндра. В верхней части хода оба порта закрыты, герметизируя цилиндр. Это позволяет сжатию происходить в верхней части хода вверх и позволяет использовать мощность расширяющихся газов в верхней части хода вниз.

Нижняя часть хода поршня — впуск/выпуск

Поршень сместился вниз, открывая впускной (передаточный) и выпускной каналы. Опускающийся поршень увеличивает давление в картере, поэтому топливно-воздушная смесь перекачивается из картера через перепускное отверстие в камеру сгорания. В некоторых двигателях (но не в Vire 7) есть клапан между карбюратором и картером, который останавливает любое стремление части топливно-воздушной смеси вернуться обратно через карбюратор.

Верх хода вверх — сжатие

Поршень прошел нижнюю мертвую точку (НМТ) и теперь поднимается. Впускное и выпускное отверстия закрыты, поэтому топливно-воздушная смесь в камере сгорания находится под давлением и нагревается. При этом в картере создается разрежение, поэтому в картер из карбюратора всасывается свежий заряд топливовоздушной смеси. Когда поршень приближается к ВМТ, разряд высокого напряжения от свечи зажигания воспламеняет смесь в камере сгорания.

Верхняя часть хода поршня вниз — зажигание/мощность

Когда оба порта все еще закрыты, давление расширяющихся газов снова толкает поршень вниз. Давление в картере уже растет. Позже при ходе вниз выпускное отверстие будет открыто, что позволит выйти отработавшим газам. Вскоре после этого впускной/передаточный порт также будет открыт, что вернет двигатель туда, где он был в начале цикла.

Несовершенное движущееся изображение.Юбка поршня нарисована слишком коротко, так что отверстия под поршнем, когда он поднимается, видны открытыми. Этого не бывает.

Закройте эту страницу, чтобы вернуться на предыдущую страницу
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.