Четырехтактный двигатель: Двигатель четырехтактный внутреннего сгорания: устройство и порядок работы

Новый взгляд на четырехтактные двигатели для снегоходов

Современного райдера не так просто удивить. Возможно, виной тому пресыщение, или, например, то, что мы так давно увлекаемся снегоходным спортом, что замечаем, когда старые технологии обретают новую жизнь и их представляют нам под видом новых. Ветераном снегоходного спорта быть непросто, порой бывает сложно принять перемены, и, тем более, сразу осознать, что они к лучшему.

И был абсолютно прав. Сани, которые производила его компания, Hetteen Hoist & Derrick, в середине 1950-х сильно отличались от тех, что выпускались под его следующим брендом — Arctic Cat, в 1960-х. Индустрия шагнула далеко вперед с момента появления на рынке первого снегохода Polaris. В 1950-х не было специальных трасс для снегоходов, но, учитывая то, какие модели тогда выпускались, были ли так необходимы трассы? В конце 1960-х начале 1970-х нехватка трасс практически затормозила быстро набирающий обороты снегоходный бизнес, который, по прогнозам, должен был выпускать более миллиона машин в сезон.

Однозначно, 1950-е сильно отличались от 1970-х.

Бренд Arctic Cat предлагает широкий выбор двигателей, начиная с нового четырехтактного 700-кубового в модели Pantera, заканчивая двухтактным 600-кубовым.

Серьезные изменения произошли с двигателями снегоходов. До 2003 года почти все модели были оснащены двухтактными двигателями. Но с 2003 года все больше райдеров стали отдавать предпочтение моделям с четырехтактными двигателями, что и сподвигло производителей расширить модельный ряд снегоходов с двигателем такого типа. Раньше ситуация, однозначно, была иной.

Модели 2016 года, оснащенные четырехтактными двигателями, прекрасно проявили себя во время тест-драйвов. Лидеры среди производителей снегоходов, Ski-Doo и Yamaha, перевели большое количество своих машин на четырехтактные двигатели. Yamaha, в частности, переключила почти весь модельный ряд снегоходов для активного отдыха на четырехтактные двигатели.

Yamaha доказала, что четырехтактные двигатели способны не уступать в мощности двухтактным, особенно, если добавить турбо к базовому пакету 1049cc.

На пороге 21-ого века руководство Ski-Doo уже стало задумываться о смене курса в пользу четырехтактных двигателей. И это не удивительно, ведь другой крупный игрок рынка, Yamaha, на тот момент уже начал переходить с двухтактных на четырехтактные модели, предлагая большое разнообразие вариантов, начиная с четырехцилиндровых 998cc Apex, мощностью 150 л.с. и более, до 500cc Phazer, мощностью 80 л.с..

Поклонникам Ski-Doo предлагается выбор «экологически чистых технологий» — популярный 800-кубовый двигатель E-TEC или один из трех вариантов четырехтактных двигателей.

Вскоре, Yamaha полностью перешла на четырехтактные двигатели. Но, к счастью для бренда Ski-Doo, именно им первым удалось подключить Rotax и Evinrude к работе по улучшению их двухтактных моторов E-TEC и через некоторое время представить на суд публики абсолютно новый трехцилиндровый четырехтактный двигатель 1200 4TEC. С того момента, Ski-Doo стали использовать продвинутую технологию сжигания топлива (Advanced Combustion Efficiency) в большинстве своих самых популярных моделей, включая серии MXZ, Renegade и Grand Touring.

Новый трехцилиндровый двигатель Ski-Doo 1200 4TEC был доработан, чтобы составить достойную конкуренцию обновленному двигателюYamaha 1049cc Genesis.

Многие производители снегоходов были обеспокоены тем, что такой резкий переход на четырехтактные двигатели мог снизить объемы продаж, ведь двухтактные моторы использовались на протяжении десятилетий. Особенно это касалось мощных спортивных моделей.

Учитывая это, можно понять, как важны были технологии двухтактных двигателей с системой прямого впрыска топлива E-TEC Evinrude для Ski-Doo, и насколько важно было им не допустить промаха с новым 4TEC. Ski-Doo переключили свои туристические и спортивные сани на 1200 4TEC. Для того, чтобы серия MXZ с четырехтактными двигателями производила впечатление спортивной, Ski-Doo попросили инженеров Rotax поработать в команде с Sauber Formula 1, и сделать выхлоп машин более «рычащим», как у гоночных автомобилей. Следует отметить, что двигатель, предназначенный для туристического класса Grand Touring, все же обладает более мягким звучанием.

Новый Ski-Doo 1200 4TEC MXZ TNT из серии 2016 года приятно удивит спортивным стилем, мощностью и управляемостью.

Ski-Doo E-TEC оправдал ожидания и стал одним из самых популярных двигателей в сегменте спортивных. Райдерам удалось сохранить ощущения, которые давал им двухтактный двигатель, а именно возможность быстрого разгона и легкий вес саней в целом. Конечно, легкий вес объясняется тем, что у 1200 4TEC три цилиндра, а у двигателей E-TEC — два. Никто не спорит с тем, что четырехтактные двигатели более тяжеловесны. Технические характеристики моделей Ski-Doo из серии MXZ TNT показывают, что вес моделей, оснащенных двухцилиндровым 600cc E-TEC и трехцилиндровым 1200 4TEC, отличается примерно на 15 кг. Но учтите, что четырехтактный двигатель включается более плавно, к тому же, экономичен в эксплуатации, так как работает на обыкновенном бензине, обеспечивает увеличенный пробег, и масло нужно менять только раз в сезон, а не добавлять по чуть-чуть при каждой дозаправке.

Когда Yamaha решила отказаться от двухтактных двигателей, в компании понимали, что им необходимо представить новую топовую спортивную модель. В 2003 году бренд Yamaha выпустил уникальный снегоход RX-1 с четырехцилиндровым четырехтактным мотором с мощностью до 150 л.с.. В Yamaha надеялись, что такое сочетание сможет привлечь внимание публики – и не ошиблись. К сожалению, снегоход оказался довольно тяжелым и райдеры-поклонники других брендов стали называть RX-1 “Однотонником RX.” Но это прекратилось, когда специалисты Yamaha представили новое поколение RX-1, известное сейчас под именем Apex.

Казалось бы, в одночасье Yamaha перевела весь свой модельный ряд на четырехтактные двигатели. К тому же Yamaha удалось доказать, что четырехтактные двигатели способны обеспечивать необходимую мощь и при этом производить меньше вредных выбросов в атмосферу, быть более экономичными и долговечными. Во многом Yamaha самостоятельно доказала рентабельность и перспективность четырехтактных двигателей для снегоходов.

До появления RX-1, четырехтактные двигатели, в основном, были атрибутом утилитарных моделей коммерческого класса. Вслед за Yamaha многое производители снегоходов стали предлагать варианты с четырехтактными двигателями собственной разработки. Polaris, например, подключил к работе немецкую компанию Weber Motor для разработки турбированного и нетурбированного двухцилиндрового 750cc. Arctic Cat совместно с Suzuki разработали однолитровый четырехтактный двигатель, который можно будет увидеть и на некоторых моделях Arctic Cats 2016 года.

Бренд Ski-Doo в этом году поработал над своим 1200 4TEC, сделав его более мощным и долговечным. Компания предлагает широкий выбор четырехтактных двигателей от 900 ACE мощностью 90 л.с. до 600 ACE мощностью 60 л.с., которые готовы составить серьезную конкуренцию Yamaha 500cc Phazer.

Взглянув на новые модели, подготовленные к выходу в 2016 году, можно заметить какие впечатляющие изменения произошли с четырехтактными двигателями. Больше нет характерного запаха, присущего двухтактным моделям.

Двигатели работают тихо, плавно. Бренд Ski-Doo, например, поработал не только над четырехтактными двигателями, но и над санями, которые ими оснащены. Ski-Doo 4TEC, использованный в моделях TNT и Renegade, несомненно, приятно удивит поклонников бренда. Остается лишь согласиться со словами Эдгара Хиттена, “Все уже совсем не так, как раньше.” Да. Все стало еще лучше.

4-тактный двигатель, особенности работы и требования к смазочным материалам

Каждый современный четырехтактный автомобильный двигатель имеет в своем составе некоторое количество цилиндров. Равномерная синхронная работа силового агрегата осуществляется благодаря отлаженной одновременной работе всей группы цилиндров.

Поршни цилиндров во время рабочего хода оказывают мощное толкающее воздействие на коленчатый вал. При тщательных регулировках систем двигателя необходимо обеспечить отлаженность толчков поршней для полного уравновешивания сил, действующих на коленвал, с целью исключения возможных вибраций мотора и гарантирования его стабильной ровной работы.

Виды двигателей внутреннего сгорания

В зависимости от типа потребляемого топлива двигатели внутреннего сгорания (ДВС) различают по видам:

1. Карбюраторный бензиновый движок.
2. Дизельный мотор.
3. Газовый двигатель.

Карбюраторные силовые агрегаты работают на бензине, используя принудительное зажигание. Принцип работы карбюраторных моторов: топливо в расчетных количествах поступает в рабочий цилиндр после смешивания его с воздушными массами.

Дизели работают на дизельном топливе. Принцип работы: при помощи форсунок подаваемое дизельное топливо обогащается воздухом непосредственно в цилиндрах.

Газовый двигатель внутреннего сгорания использует пропано-бутановый газ. Принцип работы газового мотора состоит в предварительном смешивании газа с кислородом перед подачей его в цилиндр.

Цикл работы автомобильного движка

Работа 4-тактного двигателя происходит по определенному циклу, состоящему из четырех тактов. Полный цикл завершается после совершения коленчатым валом двух полных оборотов или четырех ходов поршня. Четырехтактный силовой агрегат в процессе функционирования оказывает усиленное воздействие на коленчатый вал для приведения в действие рабочих систем автомобиля.

В процессе работы двигателя поршень совершает ходы в 4 такта:

• впуск;
• сжатие;
• расширение;
• выпуск.

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

Во время движения поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) рабочая смесь сильно сжимается.

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

Четвертый такт выпуска производится благодаря перемещению поршня в верхнее положение. В это время образовавшиеся продукты сгорания выталкиваются из цилиндров.

Особенности систем двигателя

Четырехтактный двигатель функционирует бесперебойно благодаря слаженной работе вспомогательных систем:

1. Системы зажигания.
2. Системы выпуска.
3. Топливной системы двигателя.
4. Смазочной.
5. Выхлопной.
6. Системы охлаждения двигателя.

В задачу системы зажигания входит обеспечение надежного воспламенения топливовоздушной горючей смеси.

В процессе работы выпускной системы подается воздух в необходимых количествах в точно определенное время, чтобы образовать качественную рабочую смесь.

Осуществление непрерывной подачи горючего для смешивания с воздушными массами входит в обязанность топливной системы.

Без работы системы смазки невозможны следующие функции:

• стабильный контакт трущихся деталей;
• удаление мельчайших металлических фрагментов, возникающих в процессе износа трущихся поверхностей;
• отвод повышенного тепла от рабочих элементов.

Система выхлопа занимается полным удалением из цилиндров отработавших газов, уменьшением содержания в них вредных веществ.

Охлаждающая система следит за поддержанием номинальной температуры рабочих элементов движка.

4-тактный двигатель: описание преимуществ

Четырехтактный силовой агрегат обладает несомненными преимуществами:

• экономичным расходом топлива;
• надежностью конструкции;
• легкостью в обслуживании;
• устойчивой работой;
• высокой длительностью ресурса;
• отсутствием повышенных шумовых эффектов.

К одному из основных достоинств устройства четырехтактного силового агрегата относится оригинальное расположение коленчатого вала в ванне, содержащей машинное масло для 4-тактных двигателей. В то время как в двухтактных моторах смазывание трущихся поверхностей происходит за счет смешивания специального машинного масла с топливом.

Благодаря улучшенной конструкции 4-тактный двигатель имеет небольшое количество нагара в поршнях и в глушителе, что дает возможность существенно уменьшить вредность выхлопных газов.

Минусы четырехтактных силовых агрегатов

Основным недостатком 4-тактных движков является меньшая мощность в сравнении с 2-тактными аналогами.

Часть кинетической энергии, полученной коленчатым валом от толчков поршней, расходуется на совершение впуска, сжатия и выпуска. Т. е. энергия, полученная в ходе химических процессов сгорания, частично расходуется на механическое приведение в движение внутренних рабочих элементов движка.

Во время сгорания топливной смеси происходит кратковременное мощное возрастание нагрузки на головку блока цилиндров (ГБЦ), поршни и прочие рабочие элементы движка. Во избежание их разрушений и выхода из строя возникает необходимость увеличения массы этих компонентов с целью увеличения их прочности. Данные преобразования влекут возрастание инерции и нагрузок на элементы, находящиеся в движении.

Все описанные моменты приводят к частичному отбору мощности 4-тактного двигателя.

К минусам также можно отнести увеличение периода разгона автомобиля в сравнении с 2-тактными моторами и необходимость регулировки тепловых зазоров клапанов.

Несмотря на наличие некоторых недостатков, очевидные достоинства четырехтактных силовых агрегатов являются неоспоримыми.

Особенности работы системы смазки четырехтактного мотора

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

Тонкая масляная пленка существенно уменьшает силу трения контактирующих подвижных элементов. Кольца маслосъемные тщательно отводят моторное масло от камеры сгорания.

Благодаря меньшим нагрузкам, испытываемым 4-тактным двигателем, обеспечивается систематическое поступление смазочного материала в требуемых объемах на трущиеся поверхности рабочих деталей и узлов. За счет этого ресурс двигателя существенно увеличивается. Полную замену машинного масла следует производить один раз в сезон.

Чтобы предотвратить возможные утечки моторного масла из ДВС во время эксплуатации силового агрегата, необходимо регулярно замерять количество смазочной жидкости в картере при помощи специального маслозамерного щупа.

На современных моделях автомобилей производители устанавливают специальные контрольные датчики, при помощи которых производятся проверка уровня машинной смазки и незамедлительное информирование водителя о потребности полной замены смазочного материала.

Требования, предъявляемые к моторным маслам для четырехтактного двигателя

В связи с конструкционными особенностями 4-тактных моторов смазочные материалы, используемые в смазочной системе, должны обладать определенными характеристиками и уровнями качества в соответствии с предъявляемыми требованиями:

1. Сохранение высоких смазочных свойств в течение длительного периода.
2. Способность обеспечить качественную защиту и охлаждение рабочих элементов силового агрегата.
3. Соответствие требованиям данных марок и моделей транспортных средств.

При соблюдении вышеперечисленных пунктов смазочная жидкость будет правильно подобрана. Выбранное моторное масло с успехом защитит детали от износа, будут созданы все необходимые условия для долгой и безотказной работы четырехтактного силового агрегата.

Четырехтактный двигатель одноцилиндровый — принцип работы и устройство

В настоящее время, двигатели внутреннего сгорания применяются в большом количестве различных технических средств, причем, данными средствами являются не только автомобили. Такой род двигателей, как и двухтактный ДВС, применяется и в мототехнике и в специализированных устройствах, предназначенных для строительства, например, бензопила. Данные агрегаты представлены 4 тактными ДВС, имеющие по одному цилиндру, а не как в современном автомобиле – по четыре. В этой статье вы узнаете, как устроен одноцилиндровый четырехтактный двигатель, его принцип работы и ремонт.

Принцип работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Устройство одноцилиндрового ДВС: 1 – головка цилиндра; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – поршневые кольца; 5 – поршневой палец; 6 – шатун; 7 – коленчатый вал; 8 – маховик; 9 – кривошип; 10 – распределительный вал; 11 – кулачок распределительного вала; 12 – рычаг; 13 – впускной клапан; 14 – свеча зажигания

 

Данные двигатели получили широкое распространение даже в автомобилях. Несмотря на малое количество цилиндров, они имеют довольное малое отношение площади рабочей части цилиндра ко всему рабочему объему двигателя. Это преимущество говорит о том, что такой мотор имеет минимальные потери самое главной — тепловой энергии, а значит, обладает высоким коэффициентом полезного действия.

Устройство такого двигателя практически не представляет собой ничего сложного, в отличии от современных атмосферных и турбированных моторов. Он представлен всего одним цилиндром, во внутренней части которого перемещается такой же поршень, как и во многоцилиндровых автомобильных двигателях. В верхней части камеры сгорания располагаются два клапана, которые отвечают за подачу топливной смеси, а второй за выпуск отработавших газов.

Работа данного двигателя заключается в следующем. Всего такой мотор имеет четыре такта:

• Впуск. Поршень внутри цилиндра располагается в самой верхней мертвой точке и движется вниз в строгом соответствии с поворотом коленчатого вала на 180 градусов. Пока поршень движется вниз, открывается, клапан, отвечающий за подачу топливной смеси, и в камеру сгорания подается топливо, смешанное с воздухом. После достижения поршнем самой нижней мертвой точки начинается следующий такт.
• Сжатие. Во время этого такта задача поршня – вернуться в верхнюю мертвую точку. Коленчатый вал вращается дальше, еще на 180 градусов, при этом: впускной клапан полностью закрывается, а поршень движется наверх, сжимая уже готовую смесь.
• Рабочий ход. Как только поршень достигнет самой верхней мертвой точки, в камере сгорания смесь будет сжата до критической отметки. В этот самый момент на электродах свечи зажигания при помощи ряда устройств возникает искра, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. С этого момент начинается такт расширения, или как его называют по-другому – рабочего хода. Поршень, под действием энергии, возникшей от воспламенения смеси, движется снова вниз, заставляя вращаться коленчатый вал. Клапана находятся в закрытом состоянии.
• Такт выпуска. После достижения нижней мертвой точки, поршень снова движется вверх под действием силы инерции, передаваемой от коленчатого вала. В этот момент открывается выпускной клапан и под давлением через него во впускной коллектор выходят отработавшие газы. Такт завершается после закрытия выпускного клапана и после того, как поршень окажется в верхней точке. Далее цикл тактов повторяется.

Основным тактом любого двигателя является рабочий ход. Именно в этот момент происходит самое главное – преобразование энергии тепла в механическую энергию.

Частые неисправности 4-х тактных ДВС

Чтобы изучать особенности ремонта двигателей такого типа, необходимо кое-что знать о его основных проблемах. А он имеет всего одну проблему – это высокая температура. Так как потери тепла стали минимальными, трущиеся детали стали уязвимее к механическим нагрузкам, а значит, нуждаются в качественном охлаждении. Дело в том, что основная жидкость, которая на максимальном уровне контактирует с этими деталями – масло, не может обеспечить должного отвода тепла. Поэтому для такого мотора разрабатываются две системы охлаждения: воздушная и жидкостная со специальной системой термостат

Четырехтактный двигатель — Four-stroke engine

Четырехтактный цикл, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях: впуск (1), компрессия (2), мощность (3) и выпуск (4). Правая синяя сторона — это впускной канал, а левая коричневая сторона — выпускной порт. Стенка цилиндра представляет собой тонкую втулку, окружающую головку поршня, которая создает пространство для сгорания топлива и возникновения механической энергии.

Четырехтактный (также четыре цикла ) двигатель является внутренним сгорание (IC) , двигатель , в котором поршень заканчивает четыре отдельных штрихов при повороте коленчатого вала. Под ходом понимается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Четыре отдельных штриха называются:

1. Впуск : также известен как всасывание или всасывание. Этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке (ВМТ) и заканчивается в нижней мертвой точке (НМТ). В этом такте впускной клапан должен находиться в открытом положении, в то время как поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре за счет его движения вниз. Поршень движется вниз, так как воздух всасывается за счет нисходящего движения к поршню.
2. Сжатие : этот ход начинается в НМТ или сразу в конце такта всасывания и заканчивается в ВМТ. В этом такте поршень сжимает топливно-воздушную смесь для подготовки к воспламенению во время рабочего хода (см. Ниже). На этом этапе и впускной, и выпускной клапаны закрыты.
3. Горение : также известно как мощность или зажигание. Это начало второго оборота четырехтактного цикла. На этом этапе коленчатый вал совершил полный оборот на 360 градусов. Когда поршень находится в ВМТ (конец такта сжатия), сжатая топливовоздушная смесь воспламеняется от свечи зажигания (в бензиновом двигателе) или от тепла, выделяемого высокой степенью сжатия (дизельные двигатели), принудительно возвращая поршень в НМТ. Этот ход вызывает механическую работу двигателя по проворачиванию коленчатого вала.
4. Выхлоп : также известен как выход. Во время такта выпуска поршень снова возвращается из НМТ в ВМТ, когда выпускной клапан открыт. Это действие вытесняет отработанную топливно-воздушную смесь через выпускной клапан.

История

Цикл Отто

Двигатель Отто производства США 1880-х годов

Николаус Август Отто был коммивояжером в продуктовом магазине. Во время своих путешествий он встретил двигатель внутреннего сгорания, построенный в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром . В 1860 году Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работавший на осветительном газе с эффективностью 4%. 18-литровый двигатель Ленуара выдавал всего 2 лошадиные силы. Двигатель Ленуара работал на осветительном газе, сделанном из угля, который был разработан в Париже Филипом Лебоном .

Испытывая копию двигателя Ленуара в 1861 году, Отто узнал о влиянии сжатия на топливный заряд. В 1862 году Отто попытался создать двигатель, улучшающий низкую эффективность и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь до воспламенения, но потерпел неудачу, поскольку этот двигатель работал не более чем за несколько минут до своего разрушения. Многие другие инженеры безуспешно пытались решить эту проблему.

В 1864 году Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company). В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. На заводе не хватило места, и в 1869 году его перевели в город Дойц , Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz). В 1872 году Готтлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах возглавил конструкцию двигателей. Даймлер был оружейником, работавшим над двигателем Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием, обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени.

Daimler и Maybach оставили свою работу в Otto and Cie и в 1883 году разработали первый высокоскоростной двигатель Otto. В 1885 году они выпустили первый автомобиль, оснащенный двигателем Otto. Даймлер Reitwagen использовал систему зажигания горячей трубки и топливо , известное как лигроин , чтобы стать первым в мире транспортное средство , приводимое в движение двигателем внутреннего сгорания. Он использовал четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем.

В 1884 году компания Отто, тогда известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор. В 1890 году Daimler и Maybach основали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft . Сегодня эта компания — Daimler-Benz .

Цикл Аткинсона

Гибрид Toyota Prius 2004 года выпуска оснащен бензиново-электрическим гибридным двигателем с циклом Аткинсона. Газовый цикл Аткинсона

Двигатель с циклом Аткинсона — это тип одноходового двигателя внутреннего сгорания, изобретенный Джеймсом Аткинсоном в 1882 году. Цикл Аткинсона разработан для обеспечения эффективности за счет удельной мощности и используется в некоторых современных гибридных электрических устройствах.

Первоначальный поршневой двигатель с циклом Аткинсона позволял такты впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного цикла происходить за один оборот коленчатого вала и был разработан, чтобы избежать нарушения определенных патентов, касающихся двигателей с циклом Отто.

Из-за уникальной конструкции коленчатого вала двигателя Atkinson его степень расширения может отличаться от степени сжатия, а с рабочим ходом, превышающим такт сжатия, двигатель может достичь большей тепловой эффективности, чем традиционный поршневой двигатель. Хотя первоначальная конструкция Аткинсона является не более чем исторической диковинкой, во многих современных двигателях используются нетрадиционные фазы газораспределения для создания эффекта более короткого хода сжатия / более длительного рабочего хода, тем самым реализуя улучшения экономии топлива, которые может обеспечить цикл Аткинсона.

Дизельный цикл

Audi Diesel R15 в Ле-Мане

Дизельный двигатель является техническим уточнением двигателя Отто цикла 1876. В то время как Отто в 1861 году понял, что эффективность двигателя можно повысить, сначала сжав топливную смесь перед ее воспламенением, Рудольф Дизель хотел разработать более эффективный тип двигателя, который мог бы работать на гораздо более тяжелом топливе. Двигатели Ленуара , Отто Атмосфера и Отто (1861 и 1876 гг.) Были разработаны для работы на освещающем газе (угольный газ) . Руководствуясь той же мотивацией, что и Отто, Дизель хотел создать двигатель, который дал бы небольшим промышленным компаниям собственный источник энергии, чтобы они могли конкурировать с более крупными компаниями, и, как Отто, уйти от требования быть привязанным к городским источникам топлива. . Как и у Отто, потребовалось более десяти лет, чтобы создать двигатель с высокой степенью сжатия, который мог самовоспламеняться, распыляясь в цилиндр. В своем первом двигателе Дизель использовал распыление воздуха в сочетании с топливом.

Во время первоначальной разработки один из двигателей лопнул, почти убив Дизель. Он упорствовал и, наконец, создал успешный двигатель в 1893 году. Двигатель с высокой степенью сжатия, который воспламеняет свое топливо за счет теплоты сжатия, теперь называется дизельным двигателем, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.

Четырехтактный дизельный двигатель уже много десятилетий используется в большинстве тяжелых условий эксплуатации. В нем используется тяжелое топливо, содержащее больше энергии и требующее меньше переработки для производства. Наиболее эффективные двигатели с циклом Отто работают с тепловым КПД около 30%.

Термодинамический анализ

Идеализированный четырехтактный цикл Отто пВ Диаграмма :  потребление (А)  хода выполняется с помощью изобарической расширения, за которым следует  сжатие (В)  инсульт, выполняется в качестве адиабатического сжатия. При сгорании топлива происходит изохорный процесс , за которым следует адиабатическое расширение, характеризующее  рабочий ход (C)  . Цикл замыкается изохорическим процессом и изобарическим сжатием, характеризующим такт  выпуска (D)  .

Термодинамический анализ фактических четырехтактных и двухтактных циклов не является простой задачей. Однако анализ можно значительно упростить, если использовать стандартные допущения по воздуху. Результирующий цикл, который очень похож на реальные условия эксплуатации, и есть цикл Отто.

Во время нормальной работы двигателя, когда топливно-воздушная смесь сжимается, создается электрическая искра для воспламенения смеси. На низких оборотах это происходит около ВМТ (верхней мертвой точки). По мере увеличения числа оборотов двигателя скорость фронта пламени не изменяется, поэтому точка искры опережает более раннюю в цикле, чтобы позволить большей части цикла сгорания заряда до начала рабочего такта. Это преимущество отражено в различных конструкциях двигателей Отто; атмосферный двигатель (без сжатия) работает с КПД 12%, тогда как двигатель со сжатым зарядом имеет КПД около 30%.

Рекомендации по топливу

Проблема с двигателями сжатого заряда заключается в том, что повышение температуры сжатого заряда может вызвать преждевременное воспламенение. Если это произойдет в неподходящее время и будет слишком энергичным, это может привести к повреждению двигателя. Различные фракции нефти имеют сильно различающиеся точки вспышки (температуры, при которых топливо может самовоспламеняться). Это необходимо учитывать при проектировании двигателя и топлива.

Склонность сжатой топливной смеси к преждевременному воспламенению ограничивается химическим составом топлива. Существует несколько сортов топлива для различных уровней мощности двигателей. Топливо изменяют, чтобы изменить температуру его самовоспламенения. Есть несколько способов сделать это. Поскольку двигатели спроектированы с более высокой степенью сжатия, в результате гораздо более вероятно возникновение преждевременного зажигания, поскольку топливная смесь сжимается до более высокой температуры перед преднамеренным воспламенением. Более высокая температура более эффективно испаряет топливо, такое как бензин, что увеличивает эффективность компрессионного двигателя. Более высокая степень сжатия также означает, что расстояние, на которое поршень может толкать для выработки мощности, больше (что называется степенью расширения ).

Октановое число данного топлива является мерой устойчивости топлива к самовоспламенению. Топливо с более высоким числовым октановым числом обеспечивает более высокую степень сжатия, которая извлекает больше энергии из топлива и более эффективно преобразует эту энергию в полезную работу, в то же время предотвращая повреждение двигателя из-за преждевременного зажигания. Топливо с высоким октановым числом также дороже.

Многие современные четырехтактные двигатели используют непосредственный впрыск бензина или GDI. В бензиновом двигателе с прямым впрыском сопло форсунки выступает в камеру сгорания. Форсунка прямого впрыска впрыскивает бензин под очень высоким давлением в цилиндр во время такта сжатия, когда поршень находится ближе к верху.

Дизельные двигатели по своей природе не имеют проблем с преждевременным зажиганием. Их беспокоит, можно ли начать горение. Описание вероятности возгорания дизельного топлива называется цетановым числом. Поскольку дизельное топливо имеет низкую летучесть, его может быть очень трудно запустить в холодном состоянии. Для запуска холодного дизельного двигателя используются различные методы, наиболее распространенными из которых является использование свечи накаливания .

Принципы проектирования и проектирования

Ограничения выходной мощности

Четырехтактный цикл
1 = ВМТ
2 = НМТ
 A: Впуск 
 B: Сжатие 
 C: Мощность 
 D: Выпуск 

Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством всасываемого воздуха. Количество мощности, вырабатываемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактный двигатель или четырехтактная конструкция, объемного КПД , потерь, соотношения воздух-топливо, теплотворной способности двигателя. топливо, содержание кислорода в воздухе и скорость ( об / мин ). Скорость в конечном итоге ограничена прочностью материала и смазкой . Клапаны, поршни и шатуны испытывают сильные ускоряющие силы. При высоких оборотах двигателя может произойти физическая поломка и дрожание поршневых колец , что приведет к потере мощности или даже к разрушению двигателя. Флаттер поршневого кольца возникает, когда кольца колеблются вертикально внутри поршневых канавок, в которых они находятся. Флаттер кольца нарушает уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра, что вызывает потерю давления и мощности в цилиндре. Если двигатель вращается слишком быстро, клапанные пружины не могут действовать достаточно быстро, чтобы закрыть клапаны. Это обычно называют « смещением клапана », и это может привести к контакту поршня с клапаном, серьезно повредив двигатель. На высоких скоростях смазка стыка стенки поршневого цилиндра имеет тенденцию к разрушению. Это ограничивает скорость поршня промышленных двигателей примерно до 10 м / с.

Поток впускного / выпускного отверстия

Выходная мощность двигателя зависит от способности впуска (воздушно-топливной смеси) и выхлопных газов быстро перемещаться через отверстия клапана, обычно расположенные в головке блока цилиндров . Чтобы увеличить выходную мощность двигателя, неровности впускного и выпускного трактов, такие как дефекты литья, могут быть устранены, а с помощью стенда воздушного потока можно изменить радиусы поворотов порта клапана и конфигурацию седла клапана, чтобы уменьшить сопротивление. Этот процесс называется переносом , и его можно выполнить вручную или с помощью станка с ЧПУ .

Утилизация отходящего тепла двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания в среднем способен преобразовывать только 40-45% поставляемой энергии в механическую работу. Большая часть отходящей энергии находится в форме тепла, которое выделяется в окружающую среду через охлаждающую жидкость, ребра и т. Д. Если бы мы могли каким-то образом утилизировать отходящее тепло, мы могли бы улучшить производительность двигателя. Было обнаружено, что даже если регенерировать 6% полностью потраченного впустую тепла, это может значительно повысить эффективность двигателя.

Было разработано множество методов для извлечения отработанного тепла из выхлопа двигателя и его дальнейшего использования для извлечения полезной работы, в то же время уменьшая количество загрязняющих веществ в выхлопных газах. Использование цикла Ренкина , турбонаддува и термоэлектрической генерации может быть очень полезным в качестве системы рекуперации отходящего тепла .

Хотя эти системы используются чаще, некоторые проблемы, такие как их низкая эффективность при более низких скоростях подачи тепла и высокие насосные потери, остаются причиной для беспокойства.

Наддув

Одним из способов увеличения мощности двигателя является нагнетание большего количества воздуха в цилиндр, чтобы можно было производить больше мощности за каждый рабочий ход. Это можно сделать с помощью устройства сжатия воздуха, известного как нагнетатель , который может приводиться в движение коленчатым валом двигателя.

Наддув увеличивает пределы выходной мощности двигателя внутреннего сгорания относительно его рабочего объема. Чаще всего нагнетатель всегда работает, но существуют конструкции, позволяющие отключать его или работать с различными скоростями (относительно частоты вращения двигателя). Недостаток наддува с механическим приводом состоит в том, что часть выходной мощности используется для приведения в действие нагнетателя, в то время как мощность тратится впустую в выхлопе высокого давления, так как воздух был сжат дважды, а затем получает больший потенциальный объем при сгорании, но только расширяется. в один этап.

Турбонаддув

Турбокомпрессора является нагнетатель , который приводится в движение выхлопными газами двигателя, с помощью турбины . Турбокомпрессор встроен в выхлопную систему автомобиля, чтобы использовать вытесненный выхлоп. Он состоит из двухкомпонентной высокоскоростной турбины в сборе, одна сторона которой сжимает всасываемый воздух, а другая сторона приводится в действие за счет выхода выхлопных газов.

На холостом ходу и на низких или средних оборотах турбина вырабатывает небольшую мощность из-за небольшого объема выхлопных газов, турбонагнетатель оказывает незначительное влияние, и двигатель работает почти без наддува. Когда требуется гораздо большая выходная мощность, частота вращения двигателя и открытие дроссельной заслонки увеличиваются до тех пор, пока выхлопные газы не станут достаточными, чтобы «раскрутить» турбину турбокомпрессора, чтобы начать сжимать во впускной коллектор гораздо больше воздуха, чем обычно. Таким образом, дополнительная мощность (и скорость) выводятся за счет функции этой турбины.

Турбонаддув обеспечивает более эффективную работу двигателя, поскольку он управляется давлением выхлопных газов, которое в противном случае (в основном) было бы потрачено впустую, но существует конструктивное ограничение, известное как турбо-задержка . Увеличенная мощность двигателя не доступна сразу из-за необходимости резко увеличить обороты двигателя, создать давление и раскрутить турбонагнетатель до того, как турбо начнет производить какое-либо полезное сжатие воздуха. Увеличенный объем впуска вызывает увеличение выхлопа и ускоряет вращение турбонагнетателя и так далее, пока не будет достигнута стабильная работа на высокой мощности. Другая трудность заключается в том, что более высокое давление выхлопных газов заставляет выхлопные газы передавать больше тепла механическим частям двигателя.

Отношение штока и поршня к ходу хода

Отношение штока к ходу — это отношение длины шатуна к длине хода поршня. Более длинный шток снижает боковое давление поршня на стенку цилиндра и силы напряжения, увеличивая срок службы двигателя. Это также увеличивает стоимость и высоту и вес двигателя.

«Прямоугольный двигатель» — это двигатель с диаметром цилиндра, равным длине его хода. Двигатель, у которого диаметр отверстия больше, чем длина его хода , является двигателем с квадратным сечением , и наоборот, двигатель с диаметром отверстия, который меньше его длины хода, является двигателем с квадратом.

Клапан поезд

Клапаны обычно приводятся в действие распределительным валом, вращающимся на половину скорости коленчатого вала . Он имеет ряд кулачков по всей длине, каждый из которых предназначен для открытия клапана во время соответствующей части такта впуска или выпуска. Толкателя между клапаном и кулачком является контактной поверхностью , на которой кулачковый скользит , чтобы открыть клапан. Во многих двигателях используется один или несколько распределительных валов «над» рядом (или каждым рядом) цилиндров, как показано на рисунке, на котором каждый кулачок непосредственно приводит в действие клапан через плоский толкатель. В двигателях других конструкций распределительный вал находится в картере , и в этом случае каждый кулачок обычно контактирует с толкателем , который контактирует с коромыслом , открывающим клапан, или в случае двигателя с плоской головкой толкатель не нужен. Конструкция верхнего кулачка обычно допускает более высокие обороты двигателя, поскольку обеспечивает наиболее прямой путь между кулачком и клапаном.

Клапанный зазор

Клапанный зазор — это небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана, который обеспечивает полное закрытие клапана. В двигателях с механической регулировкой клапанов чрезмерный зазор вызывает шум клапанного механизма. Слишком маленький клапанный зазор может привести к неправильному закрытию клапанов. Это приводит к снижению производительности и возможному перегреву выпускных клапанов. Как правило, зазор необходимо регулировать каждые 20 000 миль (32 000 км) с помощью щупа.

В большинстве современных производственных двигателей используются гидравлические подъемники для автоматической компенсации износа компонентов клапанного механизма. Грязное моторное масло может привести к поломке подъемника.

Энергетический баланс

Двигатели Отто имеют КПД около 30%; Другими словами, 30% энергии, генерируемой при сгорании, преобразуется в полезную энергию вращения на выходном валу двигателя, а оставшаяся часть приходится на потери из-за отходящего тепла, трения и вспомогательного оборудования двигателя. Есть несколько способов восстановить часть энергии, потерянной из-за отходящего тепла. Использование турбонагнетателя в дизельных двигателях очень эффективно за счет повышения давления поступающего воздуха и, по сути, обеспечивает такое же повышение производительности, как и при увеличении рабочего объема. Компания Mack Truck несколько десятилетий назад разработала турбинную систему, которая преобразовывала отработанное тепло в кинетическую энергию, которую оно возвращало в трансмиссию двигателя. В 2005 году компания BMW объявила о разработке турбопарогенератора — двухступенчатой ​​системы рекуперации тепла, аналогичной системе Mack, которая восстанавливает 80% энергии выхлопных газов и повышает эффективность двигателя Отто на 15%. Напротив, шестицилиндровый двигатель может снизить расход топлива на целых 40%.

Современные двигатели часто намеренно конструируются так, чтобы быть немного менее эффективными, чем они могли бы быть в противном случае. Это необходимо для контроля выбросов, таких как рециркуляция выхлопных газов и каталитические нейтрализаторы , уменьшающие смог и другие атмосферные загрязнители. Снижению эффективности можно противодействовать с помощью блока управления двигателем, использующего методы сжигания обедненной смеси .

В Соединенных Штатах Корпоративная средняя экономия топлива требует, чтобы транспортные средства _{развивались} в среднем 34,9 миль на галлон _США (6,7 л / 100 км; 41,9 миль на галлон- _имп. ) По сравнению с текущим стандартом 25 миль на галлон _США (9,4 л / 100 км). ; 30,0 миль на галлон ‑ _имп. ). Поскольку автопроизводители стремятся соответствовать этим стандартам к 2016 году, необходимо рассмотреть новые способы разработки традиционных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Некоторые потенциальные решения для повышения эффективности использования топлива в соответствии с новыми требованиями включают зажигание после того, как поршень находится дальше всего от коленчатого вала, известное как верхняя мертвая точка , и применение цикла Миллера . Вместе этот редизайн мог бы значительно снизить расход топлива и НЕТ
Икс выбросы.

Смотрите также

Рекомендации

Общие источники

• Харденберг, Хорст О. (1999). Средневековье двигателя внутреннего сгорания . Общество автомобильных инженеров (SAE). ISBN   978-0-7680-0391-8 .
• scienceworld.wolfram.com/physics/OttoCycle.html
• Cengel, Yunus A; Майкл Болес; Ялинг Хе (2009). Термодинамика — инженерный подход. Np . Компании McGraw Hill. ISBN   978-7-121-08478-2 .
• Бенсон, Том (11 июля 2008 г.). «4-тактный двигатель внутреннего сгорания» . п. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Дата обращения 5 мая 2011 .

внешние ссылки

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного? Самое заметное отличие — это режимы воспламенения горючей смеси, что сразу можно заметить по звуку. Двухтактный мотор обычно издаёт пронзительный и очень громкий гул, тогда как четырёхтактному свойственно более спокойное мурлыканье.

Применение

В большинстве случаев разница состоит также в основном предназначении агрегата и его топливной эффективности. В двухтактных двигателях зажигание происходит при каждом обороте коленчатого вала, поэтому по мощности они в два раза превосходят четырёхтактные, в которых смесь воспламеняется только через оборот.

Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. Двигатель скутера также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.

Что такое такт?

Переработка топлива в обеих разновидностях моторов осуществляется посредством последовательного выполнения четырёх различных процессов, известных как такты. Скорость, с которой двигатель через эти такты проходит, — это именно то, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

Первым тактом является впрыск. При этом поршень движется вниз по цилиндру, а впускной клапан открывается, чтобы впустить воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Далее идёт такт сжатия. Во время этого такта впускной клапан закрывается, а поршень движется по цилиндру вверх, сжимая находящиеся там газы. Такт рабочего хода начинается, когда происходит зажигание смеси. При этом искра от свечи воспламеняет сжатые газы, что приводит к взрыву, энергия которого толкает поршень вниз. Последним тактом является выпуск: поршень поднимается вверх по цилиндру, а выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из камеры сгорания, чтобы можно было начать процесс снова. Возвратно-поступательные движения поршня вращают коленчатый вал, крутящий момент от которого передаётся на рабочие части устройства. Так происходит преобразование энергии сгорания топлива в поступательное движение.

Работа четырёхтактного двигателя

В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.

Работа двухтактного двигателя

Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В двухтактных двигателях все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.

Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает свеча зажигания, и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.

Какой мотор лучше

В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.

Топливная эффективность и экологическая составляющая

Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.

Стоимость приобретения и обслуживания

Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.

Отчасти из-за отсутствия системы смазки в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специального масла. Это ведёт к дополнительным затратам и хлопотам, а также может стать причиной поломки (если вы забудете подлить масла). Мотор 4-тактный в большинстве случаев требует минимума обслуживания и ухода.

Какой мотор лучше

В этой таблице кратко описывается, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

№	Четырёхтактный двигатель	Двухтактный двигатель
1.	Один такт рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала.	Один такт рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала.
2.	Приходится использовать тяжёлый маховик для компенсации вибраций, возникающих при работе двигателя из-за неравномерного распределения крутящего момента, так как воспламенение горючей смеси происходит только на каждом втором обороте.	Нужен гораздо более лёгкий маховик и двигатель работает достаточно сбалансировано, так как крутящий момент распределяется намного равномернее из-за того, что воспламенение горючей смеси происходит при каждом обороте.
3.	Большой вес двигателя	Вес двигателя намного меньше
4.	Конструкция двигателя усложнена за счёт клапанного механизма.	Конструкция двигателя гораздо проще за счёт отсутствия клапанного механизма.
5.	Высокая стоимость.	Дешевле, чем четырёхтактный.
6.	Невысокий механический КПД из-за трения большого количества деталей.	Более высокий механический КПД из-за уменьшения трения за счёт небольшого количества деталей.
7.	Более высокая производительность благодаря полному удалению отработанных газов и впрыскиванию свежей смеси.	Сниженная высокая производительность из-за смешивания остатков отработанных газов со свежей смесью.
8.	Более низкая рабочая температура.	Более высокая рабочая температура.
9.	Водяное охлаждение.	Воздушное охлаждение.
10.	Меньший расход и полное сгорание топлива.	Более высокий расход топлива и смешивание свежего впрыска с остатками выхлопных газов.
11.	Занимает много места.	Занимает меньше места.
12.	Сложная система смазки.	Гораздо более простая система смазки.
13.	Низкая шумность.	Более высокая шумность.
14.	Система газораспределения с клапанным механизмом.	Вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы.
15.	Высокая тепловая эффективность.	Менее высокая тепловая эффективность.
16.	Низкое потребление масла.	Более высокое потребление масла.
17.	Меньший износ движущихся деталей.	Повышенный износ движущихся деталей.
18.	Устанавливается в автомобили, автобусы, грузовики и т. д.	Используется в мопедах, скутерах, мотоциклах и т. д.

В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.

Четырехтактный двигатель

Двигатель внутреннего сгорания должен был стать альтернативой промышленной паровой машины, но изобретатели-энтузиасты сразу почувствовали его потенциал. Им удалось найти способ увеличить мощность двигателя, не увеличивая его массу. Ключевую роль в этом сыграл Николаус Отто, создавший первый в истории четырехтактный двигатель.

История разработки двигателя Отто

Мотор, разработанный изобретателем Альфонсом Бо де Роша и воплощенный в металле немцем Николаусом Отто в 1867 году, по тем временам был верхом совершенства. Он был дешев в эксплуатации, компактен и не требовал постоянного контроля. Двигатель работал по особому алгоритму, широко известному в наши дни как «цикл Отто». В 1875 году компания Отто производила боле 600 двигателей в год.

Именно Готлиб Даймлер и его товарищи-инженеры привлекли внимание Николауса Отто к преимуществам четырехтактного двигателя

В команде Отто работал талантливый инженер по имени Готлиб Даймлер, загоревшийся идеей постройки автомобиля. Николаус Отто не считал нужным улучшать имевшийся двигатель, и Даймлеру, понявшему, как можно использовать мотор в конструкции автомобиля, пришлось уйти. Вместе с единомышленником по имени Карл Бенц, в 1889 году Даймлеру удалось создать первый автомобиль с бензиновым четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, работающим по циклу Отто.       

Что такое «такты» двигателя

Четырехтактный двигатель отличается от двухтактного тем, что газораспределение имеет отдельные фазы впуска и выпуска. Ими заведуют расположенные в головке блока цилиндров впускной и выпускной клапаны соответственно. Они открываются при помощи распредвала, приводимого в действие от коленчатого вала двигателя.

Первый такт называется «впуск». В этот момент поршень начинает двигаться вниз из верхней мертвой точки, создавая разряжение. В это же время открывается впускной клапан, и топливовоздушная смесь засасывается в цилиндр. Когда поршень доходит до нижней мертвой точки, клапан закрывается, и фаза впуска завершается.

Впрыск топлива одной порцией в строго определенный момент на современной стадии развития четырехтактных двигателей перестал быть догмой

Второй такт называется «сжатие». Поршень начинает движение вверх, оба клапана закрыты. В этот момент топливовоздушная смесь сжимается, при этом нагреваясь. Это необходимо для более полного и эффективного сгорания топлива.

Третий такт – «рабочий ход». Немного не доходя до верхней мертвой точки, при помощи искры от свечи зажигания (или за счет сжатия, если речь идет о дизельном двигателе) происходит воспламенение топливовоздушной смеси. В этот момент газы резко расширяются, толкая поршень вниз, тем самым совершая полезную работу.

Четвертый такт называется «выпуск». Когда поршень совершил рабочий ход и находится в нижней мертвой точке, и необходимо удалить отработавшие газы из цилиндра, открывается выпускной клапан. Через него поршнем, начинающим движение вверх, выталкиваются отработавшие газы.

Порядок работы дизельного двигателя отличается лишь тем, что на такте сжатия в цилиндр поступает только воздух, а топливо впрыскивается в камеру сгорания в конце такта сжатия при помощи форсунки.

Новые механизмы — старый принцип

С момента изобретения и до наших дней инженеры постоянно совершенствовали четырехтактный двигатель. Большинство нововведений приходились на долю газораспределительного механизма. Например, если раньше на цилиндр приходилось всего два клапана, то на современных моторах их число доходит до пяти. Кроме того, многие производители используют системы изменения фаз газораспределения. Самые известные — это VVT-i от Toyota и Valvetronic от BMW. Система изменяемых фаз позволяет менять время и высоту подъема клапанов в зависимости от режимов работы двигателя.

Спустя 150 лет принцип, названный циклом Отто, остается актуальным. Физики утверждают, что для дальнейшего прогресса необходим новый вид топлива

Изменилась и система питания. Практически на всех современных моторах карбюратор уступил место распределенному впрыску топлива. Зажиганием, дозировкой и подачей горючего теперь заведует электроника.

Для лучшего наполнения цилиндров все чаще применяется наддув поступающего воздуха. Увеличение плотности воздуха в цилиндре позволяет получить мощный мотор при сравнительно небольшом объеме двигателя и уменьшить расход топлива. Например, двигатель 1,4 TFSI от Volkswagen с двойным турбонаддувом «выдает» 185 л.с.

В последние два десятилетия небывалую популярность получили дизельные автомобили. Если раньше моторы на тяжелом топливе были прерогативой исключительно грузовиков и автобусов, то сейчас более 50% продающихся в Европе легковушек ездят на «солярке». Дизели экономичнее своих бензиновых собратьев и при равных объемах двигателя имеют гораздо больший крутящий момент и наделяют автомобиль приличной динамикой. На сегодняшний день практически все дизельные двигатели имеют турбонаддув.

 

Достоинства и недостатки четырехтактных двигателей

Самый главный плюс двигателей, работающих по циклу Отто – экономичность. Кроме того, четырехтактные двигатели относительно бесшумны, а использование каталитических нейтрализаторов делает их еще и наболее экологичными.

Неоспоримым преимуществом является надежность четырехтактных моторов. Ресурс легковых двигателей доходит до полумиллиона километров, и это еще не предел.

Недостатки современных моторов кроются в их сложном техническом устройстве. Они дороги в производстве, а в эксплуатации весьма требовательны к качеству топлива и масла. Ремонт своими силами в полевых условиях, без специального инструмента и навыков, практически невозможен.

Эксплуатация четырехтактных двигателей

В первую очередь следует тщательнее выбирать АЗС. Топливные системы, в особенности дизельных автомобилей, плохо «переваривают» некачественное топливо. Более того, всего одна заправка «левым» горючим может вывести из строя катализатор. А его замена может вылиться в «копеечку».

Развитие микропроцессорного управления процессами, происходящими в четырехтактном двигателе, привело к тому, что вмешательство человека не требуется годами

Большинство неисправностей современных двигателей не связаны непосредственно с механическими деталями. Неисправности, как правило, возникают в «слабых местах», в системе подачи воздуха или в электрооборудовании. По причине сложности и развития микропроцессорных систем управления, выявить поломку без подключения диагностического компьютера выяснить причину неисправности практически невозможно.

Двигатель — основная и самая дорогая часть автомобиля. Поэтому в случае поломки ремонт лучше доверить сервисному центру, избегая «гаражных» специалистов.

Цикл четырехтактного двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания работают по одному из двух принципов работы: двухтактный цикл или четырехтактный цикл. Четырехтактные двигатели являются преобладающим типом в авиации общего назначения и составляют тему этого поста.

Циклы поршневого двигателя

Поршневые двигатели классифицируются по количеству отдельных шагов, которые двигатель выполняет за один полный цикл двигателя. Двухтактные двигатели совершают цикл за один оборот коленчатого вала за два движения; ход поршня вверх и вниз, который включает впуск, сжатие, сгорание и выпуск.Двухтактные двигатели распространены на легких легких и некоторых небольших сверхлегких самолетах, поскольку эти двигатели имеют меньшее количество деталей, что упрощает их эксплуатацию и удешевляет приобретение и обслуживание.

Четырехтактные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в авиастроении общего назначения, и именно этот тип двигателя мы будем изучать далее. Четырехтактному двигателю требуется два оборота коленчатого вала для завершения одного цикла двигателя, при этом поршень перемещается на 180 ° для завершения каждого этапа цикла.Четырехтактный цикл включает в себя этап впуска и сжатия (один оборот коленчатого вала) и этап мощности и выпуска (один оборот коленчатого вала).

Номенклатура циклов

Есть ряд определений, которые следует хорошо понять, прежде чем переходить к деталям четырехтактного цикла. См. Изображение ниже и определения под изображением.

Рисунок 1: Диаметр цилиндра и ход поршня, движущегося в цилиндре

Верхняя мертвая точка (ВМТ) — это относится к положению поршня, когда он находится в верхней части своего хода.Поршень расположен рядом с верхней частью головки цилиндров, а шатунная шейка находится в крайнем верхнем положении.

Нижняя мертвая точка (НМТ) — это точка цикла, в которой поршень находится в нижней части своего хода, а шатунная шейка находится в самом нижнем положении.

Ход — ход двигателя — это возвратно-поступательное расстояние, на которое поршень перемещается в цилиндре от НМТ до ВМТ.

Диаметр цилиндра — это внутренний диаметр цилиндра.

Степень сжатия — объем пространства в цилиндре можно определить с поршнем в НМТ и ВМТ. Соотношение между ними и дает степень сжатия. Например, двигатель со степенью сжатия, равной 9, имеет объем в цилиндре в девять раз больше при поршне в НМТ, чем в ВМТ.

Стреловидный объем — это разница между объемом цилиндра с поршнем в ВМТ и в НМТ. Это можно рассчитать, умножив диаметр отверстия на ход:

$$
S.2} {4} \ times Ход
$$
Где:
\ (D: \) Диаметр цилиндра
\ (S.V .: \) Рабочий объем

Четырехтактный цикл

Пока двигатель работает, он будет продолжать непрерывно повторять четыре шага в четырехтактном цикле. Каждый этап цикла представляет собой поворот поршня на 180 °, что соответствует половине оборота коленчатого вала. Поскольку для завершения одного четырехтактного цикла требуется два оборота коленчатого вала, полный цикл будет завершен при половине оборотов двигателя e.Двигатель g, работающий на 3000 об / мин, выполнит 1500 полных циклов за одну минуту.

Двигатель всегда завершает цикл в одном и том же порядке:

Рисунок 2: Элементы четырехтактного цикла

Впускной или индукционный

Целью такта впуска или впуска является втягивание смеси воздуха и топлива в цилиндр. Этот ход происходит при движении поршня вниз из ВМТ в НМТ. Впускной клапан должен быть открыт, чтобы воздушно-топливная смесь попала в цилиндр, а выпускной клапан остается закрытым.Движение поршня вниз вызывает падение давления в цилиндре, в результате чего смесь засасывается в полость, оставшуюся после движения поршня.

Рисунок 3: Ход впуска или впуска

Сжатие

Как следует из названия, такт сжатия предназначен для сжатия топливовоздушной смеси, которая всасывается в головку блока цилиндров перед воспламенением. Это достигается за счет движения поршня вверх от НМТ к ВМТ. Движение поршня уменьшает объем, занимаемый смесью, вызывая повышение давления и температуры внутри цилиндра.Впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми на протяжении большей части хода (впускной клапан остается открытым примерно на 50 ° после НМТ, чтобы позволить оптимальному количеству смеси поступить в цилиндр). Когда поршень приближается к ВМТ, загорается свеча зажигания, воспламеняя смесь. Искра рассчитана таким образом, чтобы инерция движущегося вверх поршня не замедлялась зажиганием, а продолжалась до ВМТ, где ход заканчивается.

Рисунок 4: Такт сжатия

Мощность

Быстро расширяющийся газ, воспламеняемый свечой зажигания, вызывает скачок давления внутри цилиндра, заставляя поршень вернуться из ВМТ в НМТ.По мере того как поршень движется вниз, увеличивающийся объем вызывает снижение давления и температуры в цилиндре. Именно этот рабочий ход заставляет коленчатый вал вращаться, что в конечном итоге приводит в движение гребной винт и создает тягу. Впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми на протяжении большей части рабочего хода, при этом выпускной клапан открывается непосредственно перед тем, как поршень достигает НМТ. Время открытия клапана устанавливается таким образом, чтобы обеспечить выработку максимальной мощности, в то же время гарантируя, что сгоревший газ удаляется наиболее эффективным способом во время такта выпуска.

Рисунок 5: Рабочий ход

Выхлоп

Выпускной клапан открывается непосредственно перед завершением рабочего хода и остается открытым во время движения поршня из НМТ в ВМТ. Движение поршня выталкивает выхлопные газы через открытый выпускной клапан, очищая цилиндр до начала такта впуска. На этом цикл завершается, и поршень снова начинает двигаться вниз по мере повторения шага индукции.

Рисунок 6: Такт выпуска

, полный четырехтактный цикл

Полный цикл показан на изображении ниже.

Рисунок 7: Полный четырехтактный цикл

Работа клапана

Одно из фундаментальных свойств материи — то, что она обладает массой и, следовательно, инерцией. Это означает, что, как и твердое тело, топливно-воздушная смесь подчиняется законам Ньютона и требует силы, чтобы преодолеть ее инерцию и ускориться в цилиндр. Эта сила возникает из-за падения давления в цилиндре при движении поршня вниз, но движение газа не является мгновенным. Следовательно, открытие впускного и выпускного клапанов в ВМТ и НМТ соответственно не приведет к максимальной мощности, вырабатываемой двигателем из-за инерции газа.В результате впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются не в ВМТ или НМТ, а скорее по обе стороны от этих положений, чтобы обеспечить оптимальную производительность. Важно помнить, что в нормальных условиях поршни двигаются с очень высокими оборотами.

Что такое четырехтактный двигатель? (с фотографиями)

Четырехтактный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания. Термин , четырехтактный, относится к количеству шагов в цикле, которое двигатель использует для создания мощности. В этом отличие от двухтактного двигателя, в котором используется двухступенчатый цикл преобразования топлива в энергию.Двухтактный двигатель обычно используется в небольших приложениях, таких как небольшие мотоциклы, мотороллеры, снегоходы, газонокосилки и бензопилы. Четырехтактная версия обычно используется в более крупных приложениях и является наиболее распространенным типом двигателей, используемых сегодня в автомобилях.

Четырехтактные двигатели, используемые в современных автомобилях, в основном разрабатывались для гоночных автомобилей 1920-х и 1930-х годов.

Этот тип двигателя представляет собой гениальную и практичную конструкцию, на которой установлены миллионы автомобилей. Он производит большое количество энергии эффективным и действенным способом. Кроме того, он обычно меньше загрязняет окружающую среду и служит дольше, чем двухтактный двигатель. Двигатель был создан Николасом Отто в середине 1800-х годов, и в его честь его иногда называют двигателем Отто. Четыре основных хода или шага, которые составляют цикл, — это впуск, сжатие, сгорание и выпуск, который иногда называют циклом Отто.

В четырехтактном двигателе свеча зажигания воспламеняет смесь топлива и воздуха.

Первый такт цикла четырехтактного двигателя состоит из фазы впуска.Во время этого хода поршень, находящийся внутри цилиндра, движется вниз. Движение вызывает открытие впускного клапана, что позволяет топливно-воздушной смеси попасть в цилиндр. Во время этого процесса создается вакуум, который втягивает топливную смесь в цилиндр. Движение поршня вниз также создает пространство в цилиндре для топлива и воздуха, которые в него втягиваются.

Фаза сжатия происходит, когда поршень перемещается обратно в верхнюю часть цилиндра.Движение поршня вверх сжимает топливно-воздушную смесь в цилиндре. Это важно, потому что это увеличивает давление воздуха и топлива, что служит для нагрева смеси, что, в свою очередь, обеспечивает быстрое сгорание.

Третий ход состоит из сгорания топлива.Фаза сгорания, также известная как рабочий ход, — это этап, на котором вырабатывается мощность двигателя. В большинстве четырехтактных двигателей свеча зажигания воспламеняет смесь топлива и воздуха. Сила сгорания смеси топлива и воздуха заставляет поршень снова опускаться в цилиндр.

Последний такт цикла — фаза выпуска.Когда поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, в цилиндре открывается выпускной клапан. Движущийся вверх поршень вытесняет сгоревший воздух и топливо. В большинстве автомобилей выхлопные газы затем направляются в выхлопную трубу, где они выходят из автомобиля.

Цилиндры, которые связаны с коленчатым валом и приводят в движение его, зажигаются вверх и вниз за счет взрыва топливно-воздушной смеси в четырехтактном двигателе.Векторные изображения Четырехтактный двигатель

, Стоковые векторные изображения Четырехтактный двигатель | Depositphotos®Схема четырехтактного двигателя. Головка цилиндра, ход зажигания, Двигатель внутреннего сгорания. Гоночный двигатель, вид спереди. Двигатель внутреннего сгорания, вид спереди. Поршни серого автомобиля на белом фоне. Четыре удара, векторные искусства, иллюстрации.Двигатель внутреннего сгорания. Инсульт. Векторное искусство, иллюстрация. Двигатель внутреннего сгоранияПоршни автомобилейТележка Bullock Коричневая — мультяшное векторное изображение Двигатель внутреннего сгорания с пламенемДвигатель внутреннего сгоранияДвигатель внутреннего сгоранияПоршни автомобиляСтяжной ход поршня. дизайн для образованияПоршневой бензиновый двигатель, структурное сечение в базовой конструкции для образовательных учреждений, четырехсторонний цикл сгорания, одноцилиндровая векторная иллюстрацияПоршневой бензиновый двигатель, структурное сечение и четырехтактный цикл сгорания в базовой конструкции для обучения образование, цикл сгорания с четырьмя ударами Авто рикша или тук-тук — мультяшное векторное изображениеВекторная иллюстрация двух цветных и черных векторных иконок автомобильного двигателя может использоваться для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значка велосипеда webQuad в виде заполненных, тонких линий, контуров и штрихов. Векторная иллюстрация двух цветных и черных дизайнов векторных значков знака квадроцикла может быть использована для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значка индикации webMalfunction в заполненных, тонких линиях, контурах и стиле обводки. Векторная иллюстрация двух цветных и черных дизайнов векторных значков индикации неисправности может использоваться для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значков webQuad с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха.Векторная иллюстрация двухцветных и черных четырехугольных векторных иконок может быть использована для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значков webEngine с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха. Векторная иллюстрация двухцветных и черных дизайнов векторных значков двигателя может быть использована для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значка велосипеда webQuad в виде заполненных, тонких линий, контуров и штрихов. Векторная иллюстрация двух цветных и черных дизайнов векторных иконок знака квадроцикла может быть использована для мобильных, пользовательского интерфейса, веб-интерфейса векторных иконок на белом фоне. Значок индикатора неисправности в заполненном, тонкой линии, контуре и стиле хода.Векторная иллюстрация двух цветных и черных дизайнов векторных значков индикации неисправности может использоваться для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значков webQuad с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха. Векторная иллюстрация двух цветных и черных квадратов векторных иконок может быть использована для мобильных, пользовательских интерфейсов, веб-сайтов. Простой векторный значок. Идеальная цветная современная пиктограмма на редактируемом штрихе. Значок индикатора неисправности. Линейная векторная иллюстрация из коллекции сигналов приборной панели автомобиля. Наброски неисправности индикатор значок вектора. Символ тонкой линии для использования в веб-приложениях и мобильных приложениях, логотип, значок printEngine с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха.Векторная иллюстрация двухцветных и черных дизайнов векторных значков двигателя может быть использована для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, значков webQuad с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха. Векторная иллюстрация двух цветных и черных векторных иконок четырехугольника может быть использована для мобильных, пользовательского интерфейса, векторных иконок webQuad. Тонкая линия черного квадрата, плоская векторная простая иллюстрация элемента из съедобной концепции свободного времени, изолированный штрих на белом фоне Значок автомобильного двигателя с заливкой, тонкой линией, контуром и стилем штриха. Векторная иллюстрация двух цветных и черных дизайнов векторных иконок двигателя автомобиля может использоваться для мобильных устройств, пользовательского интерфейса, веб-серых иконок на белом фоне.Тонкая линия черного значка индикации неисправности, плоский векторный простой элемент иллюстрации из концепции съедобных форм, изолированный штрих на белом фонеПоршни для автомобилей на белом фонеПоршни для автомобилей на белом фонеКрасный трактор — мультяшное векторное изображениеВид сбоку скутера — мультяшное векторное изображениеАвто рикша или тук-тук с выражениями персонажей — мультяшный вектор Коричневая овощная тележка — мультяшное векторное изображениеЗеленый мини-фургон или путешественник в темпе — мультяшное векторное изображение Значок индикатора неисправности в векторной иллюстрации другого стиляКабельный автомобиль спереди и сзади с выражениями — мультяшное векторное изображениеЖелто-красный грузовик с большими колесами — мультяшное векторное изображениеСиний корабль — мультяшное векторное изображениеУлыбающийся авто рикша или тук-тук — мультяшное векторное изображениеЖелтый красочный корабль — мультяшное векторное изображениеЗеленый автобус, вид спереди с выражениями — мультяшное векторное изображениеГрузовик с выражениями — мультяшное векторное изображениеСиний мусорный фургон — мультяшное векторное изображениеАвтомобиль с выражениями — мультяшное векторное изображениеРозовая игрушечная машинка — мультяшное векторное изображениеДвигатель Велосипед — Векторное изображение из мультфильма Ремонт автомобилей — Плоские векторные иконки Летающий вертолет, вид сбоку — Векторное изображение из мультфильма Милый мотоцикл с глазами — Векторное изображение мультфильма

Wärtsilä 46DF — четырехтактный двухтопливный двигатель

• Главная
• морской
• Энергия
  • На пути к 100% возобновляемой энергии
  • Исследуйте решения
  • Эксплуатировать и поддерживать
  • Решения по отраслям
  • Учить больше
    • Технические сравнения
    • Рекомендации
      • Независимые производители электроэнергии
      • Горное дело и цемент
      • Нефтяной газ
        • Терминал СПГ Торнио Манга, Торнио, Финляндия
      • Прочие промышленные
      • Утилиты
        • Alteo Group, Венгрия
        • Станция Антилопы, Техас, США
        • Арун, Суматра, Индонезия
        • Centrica, Великобритания
        • DREWAG, Германия
        • Станция генерации Эклутна Палмер, Аляска, США
        • Калум 5, Гвинейская Республика
        • Kiisa ERPP I и II
        • Кипеву II-III, Кения
        • Kraftwerke Mainz-Wiesbaden AG
        • Макухари, Япония
        • Marquette Energy Center, США
        • Станция Пирсолл, Техас, США
        • Песанггаран, Бали
        • Port Westward Unit 2, Портленд, Орегон, США
        • Восточный Тимор, Индонезия
        • Станция Woodland 3 Generation, Модесто, Калифорния, США
        • Пуант-Монье, Маврикий
        • Pivot Power, Великобритания
        • Бенндейл, Миссисипи, США
        • AGL Energy Limited, Австралия Электростанция Баркер Инлет, Австралия
        • Грасиоза, Азорские острова, Португалия
        • Бремен, Германия
    • Селектор силовой установки
    • Загрузки
    • Вебинары
• Служба поддержки
• Insights
• Карьера

PPT — Основы четырехтактного двигателя Презентация PowerPoint, скачать бесплатно

Основы четырехтактного двигателя Инструктор: Адам Мегель Next

Ориентация • На протяжении этого урока, посвященного четырехтактным двигателям, учащийся сам -переходите по этой презентации PowerPoint • Обязательно нажимайте на каждую ссылку • Учащийся будет опрошен в конце урока • Нажмите «Далее», чтобы продолжить, или «Назад», чтобы вернуться.Назад Далее

Ориентация Продолжение • Материал, который будет рассмотрен: • Основы четырехтактного двигателя • Другие типы двигателей • Основные компоненты четырехтактного двигателя • Четырехтактный цикл Назад Вперед

Назад Next

Основы • Четырехтактный двигатель: • Является двигателем внутреннего сгорания • Преобразует бензин в движение • Является наиболее распространенным типом автомобильного двигателя • Относительно эффективен • Относительно недорого Назад Далее

Другие типы двигателей • Двухтактные двигатели • Дизельные двигатели • Роторные двигатели • Турбинные двигатели • Паровые двигатели Назад Вперед

Базовые компоненты четырехтактных двигателей Впускной клапан распределительного вала Выпускной клапан Крышка клапана Свеча зажигания Впускное отверстие Выпускное отверстие Головка поршня Шатун Подшипники охлаждающей жидкости Блок двигателя Следующая схема Масляный поддон коленчатого вала Задний масляный поддон

A.Впускной клапан открывается в нужное время для впуска воздуха и топлива. Назад

B. Крышка клапана — защищает клапаны и пружины клапана. Не допускает попадания грязи и смазочного масла. Назад

C. Впускное отверстие — канал в головке блока цилиндров, через который проходят топливо и воздух . Назад

D. Голова — площадка, на которой находится большая часть деталей камеры сгорания . Назад

E.Охлаждающая жидкость — циркулирующая вода и антифриз для поддержания температуры . Задняя часть

F. Блок двигателя — цельный. Основа для большинства деталей двигателя. Назад

G. Масляный поддон — место сбора и рециркуляции масла. Назад

H. Масляный поддон — собранное масло в основном для смазки коленчатого вала и подшипника штока. Назад

I. Распределительный вал — круглый вал с кулачками, который вращается, чтобы открыть и закрыть топливо и выпускные клапаны.Назад

J. Выпускной клапан — открыть в нужное время для выпуска выхлопа Назад

K. Свеча зажигания — устройство, вставленное в камеру сгорания для зажигания электрической искры для воспламенения воздуха. топливная смесь Назад

L. Выхлопной канал — канал в головке блока цилиндров, через который проходит выхлоп . Назад

M. Поршень — часть двигателя, которая движется вверх и вниз в цилиндр, приводящий бензин в движение Назад

Н.Шатун — связывает поршень с коленчатым валом. Задний

O. Подшипник штока — используется для уменьшения трения штока и коленчатого вала Назад

P. Коленчатый вал — преобразует движение поршня вверх и вниз в вращательное или вращательное движение Назад

4-тактный цикл • 1. • 2. • 3. • 4. Впуск Сжатие Горение Выпуск Назад Далее

Впуск — процесс заполнения цилиндра соответствующей топливовоздушной смесью через впускной клапан.Назад

Сжатие — процесс сжатия смеси воздух-топливо в цилиндре, чтобы сделать ее более горючей. Назад

Горение — процесс воспламенения смеси сжатого воздуха и топлива для создания движения и по всей мощности двигателя. Назад

Выхлоп — процесс выпуска выхлопных газов из цилиндра через выпускной клапан. Назад

Приложение • Теперь, когда вы понимаете основы четырехтактных двигателей, как вы можете использовать эту информацию в реальном мире? Назад Викторина

Давайте проведем викторину, чтобы узнать, что вы узнали! Back Quiz

1.____ контролирует количество всасывания и выпуск выхлопа. а. голова б. клапаны c. охлаждающая жидкость d. шатун

_____ Цикл — зажигание сжатой топливно-воздушной смеси . а. Выхлоп b. Возгорание c. Сжатие d. Впускной

Самый распространенный тип двигателя? а. дизельные двигатели b. 2-тактные двигатели c. роторные двигатели d. 4-тактные двигатели

Какая часть двигателя преобразует движение вверх и вниз во вращательное движение ? а.коленчатый вал b. поршень c. крышка клапана d. распределительный вал

Как называется деталь в списке? а. впускной клапан b. поршень c. масляный поддон d. свеча зажигания

Извините, это неправильный ответ. Попробуйте снова. Назад

Извините, это неправильный ответ. Попробуйте снова. Назад

Извините, это неправильный ответ. Попробуйте снова. Назад

Извините, это неправильный ответ.Попробуйте снова. Назад

Извините, это неправильный ответ. Попробуйте снова. Назад

Верно! Давай попробуем следующий. Далее

Верно! Давай попробуем следующий. Далее

Верно! Давай попробуем следующий. Далее

Верно! Давай попробуем следующий. Далее

Верно! Давай попробуем следующий. Далее

Поздравляем! Это конец вашей викторины и конец урока по четырехтактным двигателям. Следующий

Ссылки • www.howstuffworks.com/ • www.mda.org.uk/railway/railobjv.htm В начало Последний слайд

Четырехтактный двигатель Wikipedia

Четырехтактный цикл, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях: впуск (1), компрессия (2), мощность (3) и выпуск (4). Правая синяя сторона — это впускной канал, а левая коричневая сторона — выпускной порт.Стенка цилиндра представляет собой тонкую втулку, окружающую головку поршня, которая создает пространство для сгорания топлива и возникновения механической энергии.

Четырехтактный двигатель (также четырехтактный ) Двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания (ВС), в котором поршень совершает четыре отдельных хода при вращении коленчатого вала. Под ходом подразумевается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Четыре отдельных штриха называются:

1. Впуск : Также известен как всасывание или всасывание.Этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке (T.D.C.) и заканчивается в нижней мертвой точке (B.D.C.). В этом такте впускной клапан должен находиться в открытом положении, в то время как поршень втягивает топливно-воздушную смесь в цилиндр, создавая вакуумное давление в цилиндре посредством его движения вниз. Поршень движется вниз, так как воздух всасывается за счет нисходящего движения к поршню.
2. Сжатие : Этот ход начинается в точке B.D.C или сразу в конце хода всасывания и заканчивается в точке T.D.C. В этом такте поршень сжимает топливно-воздушную смесь для подготовки к воспламенению во время рабочего такта (см. Ниже). На этом этапе и впускной, и выпускной клапаны закрыты.
3. Возгорание : Также известно как мощность или зажигание. Это начало второго оборота четырехтактного цикла. На этом этапе коленчатый вал совершил полный оборот на 360 градусов. Пока поршень стоит на T.D.C. (конец такта сжатия) сжатая воздушно-топливная смесь воспламеняется свечой зажигания (в бензиновом двигателе) или теплом, выделяемым высокой степенью сжатия (дизельные двигатели), принудительно возвращая поршень в положение B.D.C. Этот ход вызывает механическую работу двигателя по проворачиванию коленчатого вала.
4. Выхлоп : Также известен как выход. Во время хода выхлопа поршень снова возвращается из B.D.C. в T.D.C. при открытом выпускном клапане. Это действие вытесняет отработанную топливно-воздушную смесь через выпускной клапан.

История []

Цикл Отто []

Двигатель Отто производства США 1880-х годов

Николаус Август Отто был коммивояжером в продуктовом магазине.Во время своих путешествий он встретил двигатель внутреннего сгорания, построенный в Париже бельгийским эмигрантом Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. В 1860 году Ленуар успешно создал двигатель двойного действия, работавший на осветительном газе с КПД 4%. 18-литровый двигатель Ленуара выдавал всего 2 лошадиные силы. Двигатель Ленуара работал на осветительном газе, сделанном из угля, который был разработан в Париже Филипом Лебоном. ^[1]

При испытании копии двигателя Ленуара в 1861 году Отто осознал влияние сжатия на топливный заряд.В 1862 году Отто попытался создать двигатель, улучшающий низкую эффективность и надежность двигателя Ленуара. Он попытался создать двигатель, который сжимал бы топливную смесь до воспламенения, но потерпел неудачу, поскольку этот двигатель работал не более чем за несколько минут до своего разрушения. Многие другие инженеры безуспешно пытались решить эту проблему. ^[1]

В 1864 году Отто и Ойген Ланген основали первую компанию по производству двигателей внутреннего сгорания NA Otto and Cie (NA Otto and Company).В том же году Отто и Си удалось создать успешный атмосферный двигатель. ^[1] На заводе не хватило места, и в 1869 году его перевели в город Дойц, Германия, где компания была переименована в Deutz Gasmotorenfabrik AG (Компания по производству газовых двигателей Deutz). ^[1] В 1872 году Готлиб Даймлер был техническим директором, а Вильгельм Майбах руководил разработкой двигателей. Даймлер был оружейником, работавшим над двигателем Ленуара. К 1876 году Отто и Лангену удалось создать первый двигатель внутреннего сгорания, который сжимал топливную смесь перед сгоранием, обеспечивая гораздо более высокий КПД, чем любой другой двигатель, созданный к тому времени.

Daimler и Maybach оставили свою работу в Otto and Cie и разработали первый высокоскоростной двигатель Otto в 1883 году. В 1885 году они выпустили первый автомобиль, оснащенный двигателем Otto. Daimler Reitwagen использовал систему зажигания с горячей трубкой и топливо, известное как Ligroin, чтобы стать первым в мире транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания. Он использовал четырехтактный двигатель, основанный на конструкции Отто. В следующем году Карл Бенц выпустил автомобиль с четырехтактным двигателем, который считается первым автомобилем. ^[2]

В 1884 году компания Отто, тогда известная как Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), разработала электрическое зажигание и карбюратор. В 1890 году Daimler и Maybach основали компанию, известную как Daimler Motoren Gesellschaft. Сегодня эта компания — Daimler-Benz.

цикл Аткинсона []

Этот гибрид Toyota Prius 2004 года имеет двигатель цикла Аткинсона в качестве бензиново-электрического гибридного двигателя.

Двигатель с циклом Аткинсона — это тип одноходового двигателя внутреннего сгорания, изобретенный Джеймсом Аткинсоном в 1882 году.Цикл Аткинсона разработан для обеспечения эффективности за счет удельной мощности и используется в некоторых современных гибридных электрических приложениях.

Оригинальный поршневой двигатель с циклом Аткинсона позволял такты впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного цикла происходить за один оборот коленчатого вала и был разработан, чтобы избежать нарушения некоторых патентов, касающихся двигателей с циклом Отто. ^[3]

Благодаря уникальной конструкции коленчатого вала двигателя Atkinson его степень расширения может отличаться от степени сжатия, а с рабочим ходом, превышающим такт сжатия, двигатель может достичь большей тепловой эффективности, чем традиционный поршневой двигатель. .Хотя первоначальная конструкция Аткинсона является не более чем исторической диковинкой, многие современные двигатели используют нетрадиционные фазы газораспределения для создания эффекта более короткого хода сжатия / более длительного рабочего хода, тем самым реализуя улучшения экономии топлива, которые может обеспечить цикл Аткинсона. ^[4]

Дизельный цикл []

Audi Diesel R15 в Ле-Мане

Дизельный двигатель — это техническая усовершенствованная версия двигателя Отто 1876 года. В то время как Отто в 1861 году понял, что эффективность двигателя можно повысить, сначала сжав топливную смесь перед ее воспламенением, Рудольф Дизель хотел разработать более эффективный тип двигателя, который мог бы работать на гораздо более тяжелом топливе.Двигатели Ленуара, Отто Атмосфера и Отто (1861 и 1876 гг.) Были разработаны для работы на освещающем газе (угольный газ). С той же мотивацией, что и Отто, Дизель хотел создать двигатель, который дал бы небольшим промышленным компаниям собственный источник энергии, чтобы они могли конкурировать с более крупными компаниями, и, как Отто, уйти от требования быть привязанным к городским источникам топлива. . Как и у Отто, потребовалось более десяти лет, чтобы создать двигатель с высокой степенью сжатия, который мог самовоспламеняться, распыляясь в цилиндр.В своем первом двигателе Дизель использовал распыление воздуха в сочетании с топливом.

Во время начальной разработки один из двигателей лопнул, почти убив Дизель. Он упорствовал и, наконец, создал успешный двигатель в 1893 году. Двигатель с высокой степенью сжатия, который воспламеняет свое топливо за счет теплоты сжатия, теперь называется дизельным двигателем, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.

Четырехтактный дизельный двигатель уже много десятилетий используется в большинстве тяжелых условий эксплуатации. В нем используется тяжелое топливо, содержащее больше энергии и требующее меньше переработки для производства.Наиболее эффективные двигатели с циклом Отто работают с тепловым КПД около 30%.

Термодинамический анализ []

Идеализированная p-V диаграмма цикла Отто для четырехтактных двигателей: такт впуска (A) выполняется изобарическим расширением, за которым следует такт сжатия (B), выполняемый как адиабатическое сжатие. При сгорании топлива происходит изохорный процесс, за которым следует адиабатическое расширение, характеризующее рабочий ход (C). Цикл замыкается изохорическим процессом и изобарическим сжатием, характеризующим такт выпуска (D).

Термодинамический анализ реальных четырехтактных и двухтактных циклов — непростая задача. Однако анализ можно значительно упростить, если использовать стандартные допущения ^[5] для воздуха. Результирующий цикл, который очень похож на реальные условия эксплуатации, и есть цикл Отто.

Во время нормальной работы двигателя при сжатии топливовоздушной смеси создается электрическая искра для воспламенения смеси. На низких оборотах это происходит около ВМТ (верхней мертвой точки).По мере увеличения числа оборотов двигателя скорость фронта пламени не изменяется, поэтому точка искры опережает более ранний период цикла, чтобы позволить большей части цикла сгорать заряд до начала рабочего такта. Это преимущество отражено в различных конструкциях двигателей Отто; атмосферный двигатель (без сжатия) работает с КПД 12%, тогда как двигатель со сжатым зарядом имеет КПД около 30%.

Рекомендации по топливу []

Проблема двигателей со сжатым зарядом заключается в том, что повышение температуры сжатого заряда может вызвать преждевременное воспламенение.Если это произойдет не вовремя и будет слишком энергично, это может привести к повреждению двигателя. Различные фракции нефти имеют сильно различающиеся точки вспышки (температуры, при которых топливо может самовоспламеняться). Это необходимо учитывать при проектировании двигателя и топлива.

Склонность сжатой топливной смеси к преждевременному воспламенению ограничивается химическим составом топлива. Существует несколько сортов топлива для различных уровней мощности двигателей. Топливо изменяют, чтобы изменить температуру его самовоспламенения.Есть несколько способов сделать это. Поскольку двигатели спроектированы с более высокими степенями сжатия, в результате гораздо более вероятно возникновение преждевременного зажигания, поскольку топливная смесь сжимается до более высокой температуры перед преднамеренным воспламенением. Более высокая температура более эффективно испаряет топливо, такое как бензин, что увеличивает эффективность компрессионного двигателя. Более высокая степень сжатия также означает, что расстояние, на которое поршень может толкать для выработки мощности, больше (что называется степенью расширения).

Октановое число данного топлива является мерой устойчивости топлива к самовоспламенению. Топливо с более высоким числовым октановым числом обеспечивает более высокую степень сжатия, которая извлекает больше энергии из топлива и более эффективно преобразует эту энергию в полезную работу, в то же время предотвращая повреждение двигателя из-за предварительного зажигания. Топливо с высоким октановым числом также дороже.

Во многих современных четырехтактных двигателях используется непосредственный впрыск бензина или GDI. В бензиновом двигателе с прямым впрыском сопло форсунки выступает в камеру сгорания.Форсунка прямого впрыска впрыскивает бензин под очень высоким давлением в цилиндр во время такта сжатия, когда поршень находится ближе к верху. ^[6]

Дизельные двигатели по своей природе не имеют проблем с преждевременным зажиганием. Их беспокоит, можно ли начать горение. Описание вероятности возгорания дизельного топлива называется цетановым числом. Поскольку дизельное топливо имеет низкую летучесть, его может быть очень трудно запустить в холодном состоянии. Для запуска холодного дизельного двигателя используются различные методы, наиболее распространенными из которых является использование свечи накаливания.

Принципы проектирования и проектирования []

Ограничения выходной мощности []

Четырехтактный цикл
1 = ВМТ
2 = НМТ
A: Впуск
B: Компрессия
C: Мощность
D: Выпуск

Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством всасываемого воздуха. Количество мощности, вырабатываемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактный двигатель или четырехтактная конструкция, объемного КПД, потерь, соотношения воздух-топливо, теплотворной способности двигателя. топливо, содержание кислорода в воздухе и скорость (об / мин).Скорость в конечном итоге ограничена прочностью материала и смазкой. Клапаны, поршни и шатуны испытывают сильные ускоряющие силы. При высоких оборотах двигателя может произойти физическая поломка и дрожание поршневых колец, что приведет к потере мощности или даже к разрушению двигателя. Флаттер поршневого кольца возникает, когда кольца колеблются вертикально внутри поршневых канавок, в которых они находятся. Флаттер кольца нарушает уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра, что вызывает потерю давления и мощности в цилиндре. Если двигатель вращается слишком быстро, клапанные пружины не могут действовать достаточно быстро, чтобы закрыть клапаны.Это обычно называют «смещением клапана», и это может привести к контакту поршня с клапаном, что серьезно повредит двигатель. На высоких скоростях смазка поверхности раздела стенок поршневого цилиндра имеет тенденцию к разрушению. Это ограничивает скорость поршня промышленных двигателей примерно до 10 м / с.

Поток через впускное / выпускное отверстие []

Выходная мощность двигателя зависит от способности впуска (воздушно-топливной смеси) и выхлопных газов быстро перемещаться через отверстия клапана, обычно расположенные в головке блока цилиндров.Чтобы увеличить выходную мощность двигателя, неровности впускного и выпускного трактов, такие как дефекты литья, могут быть устранены, а с помощью стенда воздушного потока можно изменить радиусы поворотов порта клапана и конфигурацию седла клапана, чтобы уменьшить сопротивление. Этот процесс называется переносом, и его можно выполнить вручную или с помощью станка с ЧПУ.

Рекуперация отходящего тепла двигателя внутреннего сгорания []

Двигатель внутреннего сгорания в среднем способен преобразовывать только 40-45% подаваемой энергии в механическую работу.Большая часть отходящей энергии находится в форме тепла, которое выделяется в окружающую среду через охлаждающую жидкость, ребра и т. Д. Если бы мы могли каким-то образом утилизировать отходящее тепло, мы могли бы улучшить производительность двигателя. Было обнаружено, что даже если регенерировать 6% полностью потерянного тепла, это может значительно повысить эффективность двигателя. ^[7]

Было разработано множество методов для извлечения отработанного тепла из выхлопных газов двигателя и дальнейшего его использования для извлечения некоторой полезной работы, в то же время уменьшая количество загрязняющих веществ в выхлопных газах.Использование цикла Ренкина, турбонаддува и термоэлектрической генерации может быть очень полезным в качестве системы рекуперации отработанного тепла.

наддув []

Одним из способов увеличения мощности двигателя является нагнетание большего количества воздуха в цилиндр, чтобы можно было производить больше мощности за каждый рабочий ход. Это можно сделать с помощью устройства сжатия воздуха, известного как нагнетатель, который может приводиться в движение коленчатым валом двигателя.

Наддув увеличивает пределы выходной мощности двигателя внутреннего сгорания относительно его рабочего объема.Чаще всего нагнетатель всегда работает, но существуют конструкции, позволяющие отключать его или работать с различными скоростями (относительно частоты вращения двигателя). Недостаток наддува с механическим приводом состоит в том, что часть выходной мощности используется для приведения в действие нагнетателя, в то время как мощность тратится впустую в выхлопе высокого давления, так как воздух был сжат дважды, а затем получил больший потенциальный объем при сгорании, но только расширялся. в один этап.

Турбонаддув []

Турбокомпрессор — это нагнетатель, который приводится в действие выхлопными газами двигателя с помощью турбины.Турбокомпрессор встроен в выхлопную систему автомобиля, чтобы использовать вытесненный выхлоп. Он состоит из двухкомпонентной высокоскоростной турбины в сборе, одна сторона которой сжимает всасываемый воздух, а другая сторона приводится в действие за счет выхода выхлопных газов.

На холостом ходу и на низких или средних оборотах турбина вырабатывает небольшую мощность из-за небольшого объема выхлопных газов, турбонагнетатель оказывает незначительное влияние, и двигатель работает почти без наддува. Когда требуется гораздо большая выходная мощность, частота вращения двигателя и открытие дроссельной заслонки увеличиваются до тех пор, пока выхлопные газы не станут достаточными, чтобы «раскрутить» турбину турбокомпрессора, чтобы начать сжимать во впускной коллектор гораздо больше воздуха, чем обычно.Таким образом, дополнительная мощность (и скорость) выводятся за счет функции этой турбины.

Турбонаддув обеспечивает более эффективную работу двигателя, поскольку он приводится в действие давлением выхлопных газов, которое в противном случае (в основном) было бы потрачено впустую, но существует конструктивное ограничение, известное как турбо-задержка. Увеличенная мощность двигателя не доступна сразу из-за необходимости резко увеличить обороты двигателя, создать давление и раскрутить турбонагнетатель до того, как турбо начнет производить какое-либо полезное сжатие воздуха. Увеличенный объем впуска вызывает увеличение выхлопа и более быстрое вращение турбонагнетателя, и так далее, пока не будет достигнута стабильная работа на высокой мощности.Другая трудность заключается в том, что более высокое давление выхлопных газов заставляет выхлопные газы передавать больше тепла механическим частям двигателя.

Передаточное отношение штока и поршня к ходу поршня []

Отношение штока к ходу поршня — это отношение длины шатуна к длине хода поршня. Более длинный шток снижает боковое давление поршня на стенку цилиндра и силы напряжения, увеличивая срок службы двигателя. Это также увеличивает стоимость и высоту и вес двигателя.

«Прямоугольный двигатель» — это двигатель, диаметр цилиндра которого равен длине его хода.Двигатель, у которого диаметр отверстия больше, чем длина его хода, является двигателем с квадратным сечением, и наоборот, двигатель с диаметром отверстия, меньшим, чем длина его хода, является двигателем с квадратом.

Клапанный механизм []

Клапаны обычно приводятся в действие распределительным валом, вращающимся на половину скорости коленчатого вала. По всей длине он имеет ряд кулачков, каждый из которых предназначен для открытия клапана во время соответствующей части такта впуска или выпуска. Толкатель между клапаном и кулачком — это контактная поверхность, по которой кулачок скользит, открывая клапан.Во многих двигателях используется один или несколько распределительных валов «над» рядом (или каждым рядом) цилиндров, как показано на рисунке, на котором каждый кулачок непосредственно приводит в действие клапан через плоский толкатель. В двигателях других конструкций распределительный вал находится в картере, и в этом случае каждый кулачок обычно контактирует с толкателем, который контактирует с коромыслом, открывающим клапан, или в случае двигателя с плоской головкой толкатель не нужен. Конструкция верхнего кулачка обычно допускает более высокие обороты двигателя, поскольку обеспечивает наиболее прямой путь между кулачком и клапаном.

Клапанный зазор []

Клапанный зазор — это небольшой зазор между толкателем клапана и штоком клапана, который обеспечивает полное закрытие клапана. В двигателях с механической регулировкой клапанов чрезмерный зазор вызывает шум клапанного механизма. Слишком малый зазор клапана может привести к тому, что клапаны не закроются должным образом. Это приводит к снижению производительности и возможному перегреву выпускных клапанов. Как правило, зазор необходимо регулировать каждые 20 000 миль (32 000 км) с помощью щупа.

В большинстве современных двигателей используются гидравлические подъемники для автоматической компенсации износа компонентов клапанного механизма. Грязное моторное масло может привести к поломке подъемника.

Энергетический баланс []

Двигатели Отто имеют КПД около 30%; Другими словами, 30% энергии, генерируемой при сгорании, преобразуется в полезную энергию вращения на выходном валу двигателя, а оставшаяся часть приходится на потери из-за отходящего тепла, трения и вспомогательного оборудования двигателя. ^[8] Существует несколько способов восстановить часть энергии, потерянной в отходящем тепле.Использование турбонагнетателя в дизельных двигателях очень эффективно за счет повышения давления поступающего воздуха и, по сути, обеспечивает такое же повышение производительности, как и при увеличении рабочего объема. Компания Mack Truck несколько десятилетий назад разработала турбинную систему, которая преобразовывала отработанное тепло в кинетическую энергию, которую оно возвращало в трансмиссию двигателя. В 2005 году BMW объявила о разработке турбопарогенератора — двухступенчатой ​​системы рекуперации тепла, аналогичной системе Mack, которая восстанавливает 80% энергии выхлопных газов и повышает эффективность двигателя Отто на 15%. ^[9] Напротив, шестицилиндровый двигатель может снизить расход топлива на целых 40%.

Современные двигатели часто преднамеренно строятся так, чтобы они были немного менее эффективными, чем они могли бы быть в противном случае. Это необходимо для контроля выбросов, таких как рециркуляция выхлопных газов и каталитические нейтрализаторы, уменьшающие смог и другие атмосферные загрязнители. Снижению эффективности можно противодействовать с помощью блока управления двигателем, использующего методы сжигания обедненной смеси. ^[10]

В Соединенных Штатах, согласно корпоративной средней экономии топлива, транспортные средства должны достигать в среднем 34 баллов.9 миль на галлон _‑US (6,7 л / 100 км; 41,9 миль на галлон _‑imp ) по сравнению с текущим стандартом _‑US (9,4 л / 100 км; 30,0 миль на галлон _‑imp ). ^[11] Поскольку автопроизводители стремятся соответствовать этим стандартам к 2016 году, необходимо рассмотреть новые способы разработки традиционного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Некоторые потенциальные решения для повышения эффективности использования топлива в соответствии с новыми требованиями включают зажигание после того, как поршень находится дальше всего от коленчатого вала, известная как верхняя мертвая точка, и применение цикла Миллера. «Экономия топлива». США: Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA). Дата обращения 11 апреля 2016.

Общие источники []

• Харденберг, Хорст О. (1999). Средние века двигателя внутреннего сгорания . Общество автомобильных инженеров (SAE). ISBN 978-0-7680-0391-8 .
• scienceworld.wolfram.com/physics/OttoCycle.html
• Cengel, Yunus A; Майкл Болес; Ялинг Хе (2009). Термодинамика Инженерный подход. Н.п . Компании McGraw Hill. ISBN 978-7-121-08478-2 .
• Бенсон, Том (11 июля 2008 г.). «4-тактный двигатель внутреннего сгорания». п. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. Проверено 5 мая 2011 г.

Внешние ссылки []

.