Двигатель 4 тактный: Как работают 4-тактные двигатели | Briggs & Stratton

Как работают 4-тактные двигатели | Briggs & Stratton

Хотите знать, как работает двигатель малого объема? В этом видеоролике подробно описывается то, как работают 4-тактные двигатели Briggs & Stratton для обеспечения максимальной мощности ваших газонокосилок & наружного оборудования.

Четырехтактные двигатели Briggs & Stratton являются лучшими в мире с точки зрения производительности и качества. Это связано с верхним расположением клапанов в 4-тактных двигателях. Она максимально увеличивает мощность вашего двигателя Briggs & Stratton, что в свою очередь повышает производительность вашей газонокосилки или другого наружного силового оборудования.

Процесс работы 4-тактного двигателя

• Этап 1: Такт впуска
  Во время такта впуска воздух и топливо проходят через карбюратор и попадают в поршень при открытии впускного клапана. Клапан закрывается, отсекая подачу воздушно-топливной смеси, когда поршень достигает нижней части такта.
• Этап 2: Такт компрессии
  Теперь, когда топливо находится в камере компрессии, двигатель максимизирует создаваемую мощность, сжимая это топливо в меньшем пространстве. Поршень возвращается наверх в верхнюю точку, захватывая воздушно-топливную смесь между поршнем и головкой цилиндров. Эффективность четырехтактных двигателей Briggs & Stratton обеспечивается за счет максимальной компрессии на этом этапе.
• Этап 3: Рабочий ход
  Теперь, когда воздушно-топливная смесь сжата, самое время добавить искру. Катушка зажигания создает высокое напряжение, которое разряжается в камере свечей зажигания. Как только воздушно-топливная смесь загорается, горячий воздух заставляет поршень опуститься вниз цилиндра.
• Этап 4: Такт выхлопа
  Последним этапом в четырехтактном двигателе является такт выхлопа. Когда поршень выталкивает отработанные газы из камеры, открывается выпускной клапан. Как только этот процесс завершается, закрывается выпускной клапан и открывается впускной клапан, чтобы снова запустить процесс.

Для повторения каждого цикла требуется два оборота коленчатого вала. Интересно, как двигатель малого объема продолжает работать, когда только один из 4-х тактов создает мощность? Во время рабочего хода маховик получает толчок. Создаваемые импульс и инерция поддерживают его движение между рабочими тактами.

Четырехтактные двигатели для садовой техники

Полезная информация

Каталог двигателей

Этот раздел нашего онлайн-магазина «СадТех24» полностью посвящен различным моделям двигателей, предназначенным для установки в современных образцах садовой техники. Нужно отметить, что хоть любое моторизированное устройство и комплектуется мотором, но необходимость в приобретении этого важнейшего компонента системы все же встречается достаточно часто. Некоторые виды садовой техники, предназначенные для профессионального или же любительского использования, обладают достаточно высокой стоимостью. И при поломке двигателя намного выгоднее просто заменить вышедший из строя силовой агрегат нежили заново покупать все устройство.

Что представляют собой двигатели для садовой техники?

Двигатель – это важнейший функциональный компонент системы, задача которого заключается в преобразовании определенного вида энергии (например, электрической) в движение механических элементов устройства. Не стоит объяснять насколько значимым является данный компонент, ведь в большинстве случаев именно от его качества зависит надежность и долговечность функционирования садовой техники.

Наиболее распространенными видами моторов являются бензиновые и электрические. В первом случае речь идет о двигателях внутреннего сгорания, для работы которых обязательно потребуется использование бензина или же дизельного топлива. Что же касается электрических моторов, то их рабочие характеристики практически ничем не уступают бензиновым аналогам, но при этом они отличаются большей экологической безопасностью. Это связанно в первую очередь с тем, что при их функционировании не происходит выброс продуктов загорания топлива в окружающую среду.

Какие именно виды двигателей мы предлагаем?

У нас на сайте вы сможете найти и заказать следующие виды моторов:

1. Для сенозаготовительных машин;
2. Для мотопомп;
3. Для газонокосилок;
4. Для мотоблоков;
5. Для культиваторов.

Важно отметить, что мы предлагаем лишь полностью проверенную и сертифицированную продукцию от самых известных компаний-производителей из разных стран мира. Это высокомощные и надежные силовые агрегаты, которые смогут существенно продлить срок жизни вашего садового или же сельскохозяйственного инвентаря, а также избавить от необходимости покупки новой техники по повышенным ценам.

Если вы наверняка не знаете, подойдет тот или иной вид двигателя (бензинового или электрического) именно для вашей модели устройства, то вы можете всегда обратиться к нашим специалистам. Мы сможем не только ответить на любые ваши вопросы, но и подобрать наиболее подходящий товар в плане соотношения цены и качества.

Двигатель LIFAN 168F-2R D20 00-00000214 — цена, отзывы, характеристики, фото

ферлей василий романович

19.08.2021

Здравствуйте! По двигателю лифан 168F-2R D20 у меня вопрос:со стороны редуктора вокруг выходного вала 4 (четыре) отверстия для крепления. Меня интерессует расстояние между этими крепежными отверстиями. СпасибоВ

Володя

31.05.2021

Здравствуйте. Вал на редуктор крутится по часовой? или против.. Какое передаточное число в редукторе

ВсеИнструменты

31.05.2021

Здравствуйте! Против часовой стрелки.

Виталий

15.01.2021

Доброго дня, есть возможность на этот двигатель поставить катушку освещения??

ВсеИнструменты

15.01.2021

Здравствуйте, Виталий! Катушка освещения нет

Сергей

12.07.2020

скажите: крышка бензобака на резьбе, или обычная? В смысле, горловина бака и крышка с резьбой?

ВсеИнструменты

13.07.2020

Здравствуйте, Сергей! Крышка на резьбе.

Сергей Сергеевич Жуков

16.03.2019

Имеется у вас к этому двигателю переходная платформа на мотоблок Нева МБ-2?

ВсеИнструменты

18.03.2019

Здравствуйте, Сергей Сергеевич Жуков! Переходной платформы пока нет.

Челомбитко Алексей Борисович

29.07.2018

какая частота вращения вала на редукторе и вала самого двигателя?

ВсеИнструменты

30.07.2018

Здравствуйте, Челомбитко Алексей Борисович! Max крутящий момент , Н*м / об. в мин 18 / 1500

Карим

11.03.2017

редуктор со центробежным сцеплением? если нет, то стоимость этого двигателя в сборе с редуктором и центробежным сцеплением?

ВсеИнструменты

13.03.2017

Здравствуйте, Карим! R – обозначение понижающего цепного редуктора с центробежным сцеплением. Пример: Lifan 168F-R – это мотор 168 серии с ручным запуском, цепным редуктором и центробежным сцеплением. Отсутствие символа D указывает на ручной запуск. Центробежное сцепление – это вращение вала при увеличении оборотов. Чем больше вы даете газа, тем сильнее обороты вала.

Денис

16.12.2016

Есть катушка освещения?

ВсеИнструменты

16.12.2016

Здравствуйте, Денис! Катушки освещения в данной модели нет. У двигателей Lifan нет модели с катушкой освещения. ВсеИнструменты.ру

Денис

16.12.2016

Спасибо. Есть модели с катушкой?

Вадим

22.11.2016

Двигатель с редуктором?

ВсеИнструменты

22.11.2016

Здравствуйте, Вадим! Да, редуктор присутствует. ВсеИнструменты.ру

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?

Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу — это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

По материалам сайта airbase.ru

Преимущества и недостатки двух и четырех тактных ЛОДОЧНЫХ моторов.

Двухтактные преимущества

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным. 

2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.

3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от  4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же лодочный мотор выбрать? 

Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.

Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!

Анимация 4-тактного двигателя мотоцикла

Любой мотоциклист знает, что ничто не сравнится с той свободой, которую дает обладание мотоциклом. Но для того, чтобы гарантировать быстрое передвижение, мотоцикл должен быть максимально легким и компактным. По этой причине двигатель, сцепление и коробка передач на мотоциклах объединены в одном картере. Уберите половинки картера, и компактность двигателя и трансмиссии будет очевидной.

Более близкий взгляд откроет вам сотни сложных компонентов, которые составляют двигатель и трансмиссию. Смазочный материал для мотоцикла должен обладать особой формулой, чтобы защищать все эти компоненты – не только двигатель, но также коробку передач, которая подвергается воздействию чрезвычайно высокого давления. Плюс скользящий контакт металлов в клапанном механизме, который также предъявляет определённые требования к составу смазки. Также, впрочем, как и сцепление, которое функционирует в этом же картере и располагается под боковой крышкой двигателя.

Оно состоит из нескольких фрикционных дисков и стальных пластин. Здесь смазочный материал должен обеспечивать необходимое охлаждение, и в то же время гарантировать должное трение между пластинами и дисками при сцеплении. Это достигается путём применения специальных фрикционных присадок. Смазочный материал должен поступать ко всем компонентам, чтобы смазывать их и устранять нагрев. Это включает в себя противовес, используемый для уменьшения вибрации вызванной движением пальца кривошипа и нижней часть шатуна. Они создают центробежную силу, величина которой при определённом числе оборотов постоянна.

Смазочный материал играет важную роль в работе трансмиссии. Две оси, которые вы видите здесь — вход и выход – вместе с шестернями и механизмом переключения составляют трансмиссию. Трансмиссия приводит мотоцикл в движение, выполняя функцию передачи по схеме: высокая скорость/низкая мощность крутящего момента двигателя и низкая скорость/высокая мощность крутящего момента. Цилиндр, головка цилиндра, клапаны и поршень — вот компоненты, подверженные самым высоким рабочим температурам. Для того, чтобы поглощать тепловую энергию и уводить её от этих деталей, критически важен достаточный поток смазки. Кроме того, масло должно обладать формулой, позволяющей противостоять окислению и поломкам при экстремальных температурах, которые происходят в результате воспламенения.

В отличие от легковых автомобилей, где двигатель и трансмиссия расположены и смазываются отдельно, в мотоцикле все эти компоненты с разными и порой противоречивыми требованиям к смазке находятся в одном блоке. Один смазочный материал должен делать всё. Такую сложную задачу смазочный материал должен выполнять каждый раз, когда двигатель направляет энергию через цепь осей, сцеплений и передач, и подаёт концентрированную полезную мощность, чтобы мотоцикл мог увезти водителя как угодно далеко и, по воз

можности, быстро.

Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателей

Садовые бензиновые агрегаты значительно упрощают жизнь владельцам загородной недвижимости. В их основе лежит двигатель внутреннего сгорания.

Мотокосы, цепные пилы, кусторезы могут оснащаться как двухтактным, так и четырехтактным двигателем, от чего будет зависеть мощность, производительность, вес, техническое обслуживание всего агрегата.

Тактом рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания является ход поршня от одной мертвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-х тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-х тактном — за один.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют существенные отличия.

По весу двухтактные двигатели легче, чем четырехтактные. Четырехтактные весят, примерно, на 50% больше, так как для сложной конструкции требуется больше деталей.

Благодаря большей эффективности 4-х тактные двигатели мощнее. Но более легкие двухтактные моторы могут иметь большее отношение мощности к весу и считаются практичней из-за одноцилиндрового двигателя, тогда как четырехтактной модели требуется несколько цилиндров, чтобы обеспечить постоянную выработку электроэнергии.

Четырехтактные двигатели экономичнее и обеспечивают хороший контроль циклов впуска и выпуска воздуха, что приводит к более чистой работе. При двухтактном цикле часть топлива расходуется впустую, т.к. оно выходит во время такта впуска и сжатия.

В 4-х тактных двигателях моторное масло отделено от топлива и впрыскивается из отдельного резервуара, в результате чего он получает лучшую смазку. В двухтактном двигателе смазочное масло смешивается с топливом, что снижает срок его службы. Но из-за совместной циркуляции смазочного масла и топлива, двухтактные агрегаты могут функционировать в любых условиях. Из-за того, что двухтактные двигатели сжигают масло и топливо, они образуют грязный продукт сгорания. Более грязное сгорание приводит к большему износу системы двигателя, что сокращает общий срок его службы.

Техника с двухтактным двигателем стоит дешевле. Но стоимость использования за час будет выше из-за дополнительных затрат на масло и низкой топливной экономичности. Их дешевле приобретать, но у них короткий срок службы.

4 тактный двигатель: принцип работы

4 тактный двигатель является поршневым мотором внутреннего сгорания. В этих агрегатах рабочий процесс всех цилиндров занимает два кругооборота коленчатого вала. Два кругооборота коленчатого вала также можно охарактеризовать как четыре поршневых такта, от чего и произошло название четырехтактный двигатель.

Начиная с середины двадцатого века четырехтактный двигатель является самым распространенным видом поршневых моторов внутреннего сгорания.

Основные характеристики 4 тактного двигателя

1. Обмен газов происходит за счет движения рабочего поршня;
2. 4 тактный двигатель обладает газораспределительным механизмом, который позволяет переключить цилиндровую полость на впуск и выпуск;
3. Обмен газов происходит в момент отдельного полуоборота коленвала;
4. Цепная, ременная передача и шестеренчатые редукторы позволяют изменить моменты зажигания, впрыскивания бензина и привода газораспределительного механизма относительно частоты верчения коленвала.

История

Примерно 1854-1857 годов итальянцы Евгенио Барсанти и Феличче Матоци создали устройство, которое, согласно существующим сведениям, походило на 4 тактный мотор. Несмотря на это, 4 тактный мотор был запатентован только в 1861 Алфоном де Роше, поскольку изобретение итальянцев было потеряно.

В первый раз пригодный к работе 4 тактный мотор был создан немецким инженером Николаусом Отто, в честь которого четырехтактный цикл назвали циклом Отто, а применяющий свечи зажигания 4 тактный мотор – двигателем Отто.

 

 

 

4 тактный двигатель принцип работы

В двухтактном моторе смазывание коленвала, цилиндровых и поршневых пальцев, подшипника коленвала, поршня и компрессионных колец происходит путем заливки масла в бензин. 4 тактный мотор отличается тем, что в нем коленчатый вал расположен в масляной ванне. За счет этой особенности необходимость в добавлении масла или смешивании топлива попросту отсутствует. Все, что нужно сделать владельцу транспортного средства – это наполнить топливный бак бензином, после чего можно продолжать пользоваться транспортом.

Таким образом, автовладельцу становится незачем приобретать специальное масло, которое нужно для функционирования двухтактных моторов. Помимо этого, 4 тактный мотор отличается уменьшенным количеством нагара на стенах глушителя и поршневом зеркале. Еще одним важным отличием является то, что при двухтактном моторе совершается выплеск горючей смеси в выхлопную трубу – это обусловлено его устройством.

Стоит признать, что четырехтактные двигатели также обладают небольшими недостатками. К примеру, у таких двигателей повышенная длительность старта скутера с места. Также не особо качественными являются работы по регулированию клапанного теплового зазора. При этом следует отметить, что проблему с повышенной длительностью старта скутера можно решить оптимизацией опций центробежного сцепления и передачи.

 

 

 

Конструкция агрегата

Устройство 4 тактного двигателя выглядит таким образом: распредвал размещен в крышке цилиндра и приводится в действие с помощью ведущего колеса, вмонтированного на коленчатом вале. В устройстве 4 тактного двигателя распределительный вал способен открывать и закрывать впускной и выпускной клапан, но лишь один из них, а какой конкретно – зависит от расположения поршня. Помимо этого, на распределительном вале расположены кулачки, с помощью которых приводятся в действие коромысла клапанов.

После своего срабатывания коромысла начинают воздействовать на один из двух клапанов, что приводит к его открытию. Стоит отметить, что между клапаном и регулировочным винтом должен быть узкий промежуток (его еще называют тепловым зазором) – во время нагрева происходит расширение металла, поэтому в случае неимения или слишком маленького размера зазора клапаны не смогут полностью закрыть каналы впуска и выпуска. Зазор при клапане выпуска должен быть большего размера, чем у клапана впуска, поскольку газы выхлопа более горячие, нежели горючая смесь, и, соответственно, это приводит к тому, что клапан выпуска нагревается больше клапана впуска.

Вот и все описание устройства 4 тактного двигателя.

Работа 4 тактного двигателя

Как уже было сказано, работа 4 тактного двигателя состоит из двух оборотов коленвала или, еще можно сказать, четырех тактов поршня.

Работа 4 тактного двигателя происходит таким образом:

1. (впуск). Поршень продвигается в нижнюю сторону, что приводит к открытию клапана впуска. В итоге горючая смесь оказывается в цилиндре, куда она попадает из карбюратора. По достижению поршнем нижнего положения совершается закрытие клапана впуска.
2. (сжатие). Поршень передвигается в верхнюю сторону, что провоцирует сжимание горючей смеси. После того, как поршень приближается к верхней мертвой точке, совершается возгорание сжатого поршнем бензина.
3. (расширение). Происходит возгорание бензина, в результате которого он сгорает – это приводит к растяжению горючих газов и, соответственно, к движению поршня вниз (два клапана оказываются закрытыми).
4. (выпуск). По инерции коленчатый вал продолжает кругооборот вокруг своей оси, а поршень – продвигаться вверх. Вместе с этим происходит открытие клапана выпуска, откуда выхлопные газы попадают в трубу. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки, совершается закрытие клапана впуска.

По окончанию работы 4 тактного двигателя четыре такта проходят заново.

Функционирование двухтактного агрегата

Хоть и статья не об этом, однако стоит коротко описать функционирование двухтактного двигателя с целью сравнить их. Как становится понятно из наименования, функционирование такого мотора проходит только через два такта.

 

 

1. Поршень продвигается наверх, что приводит к сжатию горючей смеси, после которого (без достижения верхней мертвой точки) она воспламеняется. По достижению поршнем верхней мертвой точки открываются окна впуска в стене цилиндра, из-за чего горючая смесь перетекает в кривошипную камеру.
2. Под действием растягивающихся газов поршень продвигается в нижнюю сторону. Пребывая в нижнем положении, поршень открывает окна впуска и выпуска. Газы попадают в трубу выхлопа, а на их месте оказывается горючая смесь.

Как работает 4-тактный двигатель

Чтобы привести ваше оборудование в действие, двигатель с верхним расположением клапанов выполняет повторяющийся четырехэтапный процесс, описанный ниже.

Элемент, обеспечивающий работу двигателей внутреннего сгорания

• Воздух
• Топливо
• Сжатие
• Искра

Шаг 1: Ход всасывания

Воздух и топливо попадают в небольшой двигатель через карбюратор. Работа карбюратора состоит в том, чтобы подавать смесь воздуха и топлива, которая обеспечивает правильное сгорание.Во время такта впуска открывается впускной клапан между карбюратором и камерой сгорания. Это позволяет атмосферному давлению нагнетать топливовоздушную смесь в канал цилиндра, когда поршень движется вниз.

>> Проблемы с производительностью? Узнайте, как устранить неполадки при ремонте карбюратора и очистить / обслужить карбюраторы двигателя малого объема.

Шаг 2: Ход сжатия

Сразу после того, как поршень переместится в нижнюю точку своего хода (нижняя мертвая точка), в отверстии цилиндра находится максимально возможная воздушно-топливная смесь.Впускной клапан закрывается, и поршень возвращается обратно в отверстие цилиндра. Это называется тактом сжатия процесса 4-тактного двигателя. Топливно-воздушная смесь сжимается между поршнем и головкой блока цилиндров.

Шаг 3: Рабочий ход

Когда поршень достигает вершины своего хода (верхней мертвой точки), он будет в оптимальной точке для воспламенения топлива и получения максимальной мощности для вашего внешнего силового оборудования. В катушке зажигания создается очень высокое напряжение.Свеча зажигания обеспечивает сброс этого высокого напряжения в камеру сгорания. Тепло, создаваемое искрой, воспламеняет газы, создавая быстро расширяющиеся перегретые газы, которые заставляют поршень возвращаться в отверстие цилиндра. Это называется рабочим ходом .

Шаг 4: ход выпуска

Когда поршень снова достигает нижней мертвой точки, выпускной клапан открывается. По мере того, как поршень движется обратно по каналу цилиндра, он выталкивает отработавшие газы сгорания через выпускной клапан и из систем выпуска.Когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и процесс 4-тактного двигателя повторяется.

Когда-либо повторение цикла требует двух полных оборотов коленчатого вала, в то время как двигатель создает мощность только во время одного из четырех тактов. Чтобы машина продолжала работать, ей нужен маховик небольшого двигателя. Рабочий ход создает импульс, который толкает маховик за счет инерции, удерживая его и коленчатый вал во время тактов выпуска, впуска и сжатия.

2-тактный / 4-тактный — мотоцикл

В чем разница между 2-тактными и 4-тактными двигателями?

Топливо для двухтактного двигателя содержит небольшое количество масла. Это называется «2-тактным», потому что всего одно движение поршня вверх и вниз — 2 хода — выполняет полный цикл впуска, сжатия, сгорания и выпуска. Впускные или выпускные клапаны не используются, а вместо этого используются небольшие отверстия, называемые продувочными портами в стенке цилиндра, для втягивания воздуха и удаления выхлопных газов.Поскольку сгорание происходит при каждом обороте коленчатого вала в 2-тактном двигателе, этот формат обеспечивает большую мощность, чем 4-тактный двигатель, и мощность имеет более мгновенную подачу. Это некоторые причины, по которым двухтактные двигатели давно используются на многих различных типах мотоциклов.
Тем не менее, озабоченность по поводу более экологичных характеристик возросла, и теперь 4-тактные двигатели стали нормой, потому что они по своей природе имеют лучшую экономию топлива и меньше дыма выхлопных газов. По состоянию на 2019 год только двухтактные мотоциклы Yamaha выпускаются для соревнований по закрытому маршруту, а некоторые модели предназначены для экспорта.Тем не менее, двухтактные продукты Yamaha имеют простую, легкую конструкцию и сравнительно легкие в обслуживании, а их высокая надежность делает их популярными во многих регионах. Сегодня двухтактные снегоходы Yamaha используются для передвижения по ледяной и холодной окружающей среде России, а наши двухтактные подвесные моторы широко используются в Африке для рыбной ловли. И многие энтузиасты мотоциклов продолжают любить двухтактные двигатели за их резкое и захватывающее ощущение ускорения.
Что касается 4-тактных двигателей, они работают на бензине без подмешивания масла, а поршень поднимается и опускается два раза за каждый цикл сгорания, поэтому он называется «4-тактный».Однако для 4-тактных двигателей требуются клапаны для впуска и выпуска, которые должны работать с высокой точностью, что делает этот тип двигателя более сложным, тяжелым и имеет другие недостатки. Но они обеспечивают стабильную подачу мощности, хорошую топливную эффективность, более чистые выбросы и многое другое. Вот почему почти все двухколесные автомобили, от больших мотоциклов до маленьких скутеров, используют четырехтактные двигатели.

Четырехтактный двигатель — Energy Education

Рис. 1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа сделана), 4: выхлоп. ^[1]

Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (на многих мотоциклах используется двухтактный двигатель). Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два цикла поршня (или четыре хода поршня). Справа (рис. 1) изображен четырехтактный двигатель, а ниже приводится дальнейшее объяснение процесса.

1. Ход всасывания: Поршень движется вниз к основанию, это увеличивает объем, позволяя топливно-воздушной смеси попасть в камеру.
2. Ход сжатия: Впускной клапан закрывается, и поршень перемещается по камере вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь. В конце этого хода свеча зажигания обеспечивает сжатое топливо энергией активации, необходимой для начала горения.
3. Power Stroke: Когда топливо достигает конца сгорания, тепло, выделяющееся при сгорании углеводородов, увеличивает давление, которое заставляет газ давить на поршень и создавать выходную мощность.
4. Такт выпуска: Когда поршень достигает дна, выпускной клапан открывается. Оставшийся выхлопной газ выталкивается поршнем по мере его движения вверх.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топлива (химическая энергия) в механическую энергию, в которой только 15% будет использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). ^[2] Одним из способов повышения термодинамической эффективности двигателей является повышение степени сжатия. Это соотношение представляет собой разницу между минимальным и максимальным объемом в камере двигателя (на рисунке 2 обозначены как ВМТ и НМТ). Более высокое соотношение позволит входить большей топливно-воздушной смеси, вызывая более высокое давление, что приводит к более горячей камере, что увеличивает тепловой КПД. ^[2]

Цикл Отто

Рисунок 2. Реальный процесс отто-цикла, который происходит в четырехтактном двигателе. ^[3] Рисунок 3. Идеальный цикл Отто. ^[4]

Диаграмма давление-объем (PV-диаграмма), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в четырехтактном двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на Рисунке 2 (реальный цикл Отто) и Рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент в любом двигателе, который использует этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1).Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, объясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Далее описывается, что происходит на каждом этапе фотоэлектрической диаграммы, когда сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества, изменяет движение поршня:

Реальный шаг цикла от 0 до 1 (идеальный цикл — зеленая линия): Именуется фазой всасывания , поршень опускается вниз, чтобы позволить объем в камере увеличиваться, чтобы он мог «всасывать» «топливно-воздушная смесь.С точки зрения термодинамики это называется изобарическим процессом.

Процессы с 1 по 2: На этом этапе поршень будет втянут, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, попавшую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда свеча зажигания встречает топливо, которое должно воспламениться.

Процессы 2–3: Здесь происходит возгорание из-за воспламенения топлива свечой зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением, которая имеет много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорическим процессом.

Процессы с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, которая толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры.Это также известно как силовой сток , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение, приводящее в действие машину или транспортное средство.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1 и выхлоп, фаза ): В процессе с 4 по 1 выпускной клапан открывается, и все отходящее тепло выводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[5] Затем происходит фаза выхлопа (этап от 0 до 1), когда оставшаяся в камере смесь сжимается поршнем для «выпуска» без изменения давления.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dc/4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
2. ↑ ^{2,0 2,1} Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, стр. 106.
3. ↑ Actual and Ideal Otto Cycle — Nuclear Power », Nuclear Power, 2018. [Online]. Доступно: https://www.nuclear-power.net/nuclear-engineering/thermodynamics/thermodynamic-cycles/otto-cycle-otto -двигатель / актуальный-и-идеальный-отто-цикл /.[Доступ: 22 июня 2018 г.].
4. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
5. ↑ И. Динчер и К. Замфиреску, Современные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press — это отпечаток Elsevier, 2014, стр. 266.

2-тактный Vs. 4-тактные двигатели: в чем разница?

Автомобильные двигатели трансформировались с годами, но остались две основные конструкции двигателей внутреннего сгорания с бензиновым двигателем: 2-тактный и 4-тактный.Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, знаете ли вы разницу между ними? Как они работают и что лучше? Прочтите, чтобы узнать ответы!

Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «инсульт»?

Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала необходимо ознакомиться с основами.

Во время цикла сгорания двигателя поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре.ВМТ — это его позиция, ближайшая к клапанам, а НМТ — это ее позиция, наиболее удаленная от них. Ход — это когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. Сгорание r evolution или сгорание c ycle — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и вытеснения выхлопных газов:

1. Впуск: Поршень движется вниз по цилиндру, позволяя смеси закипания и воздуха попасть в камеру сгорания
2. Компрессия: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах 900 10
3. Сгорание: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
4. Выхлоп: Поршень поднимается вверх по цилиндру, и выпускной клапан открывается

Разница между двухтактным и четырехтактным двигателем

Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от того, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в течение каждого цикла.

4-тактный:

В 4-тактном двигателе поршень совершает 2-тактный ход за каждый оборот: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается через каждые 4 такта поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, поскольку имеют отдельный отсек для масла.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает четырехтактный двигатель:

2-тактный:

В двухтактном двигателе весь цикл сгорания завершается всего одним ходом поршня: тактом сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива.Во время обратного хода выхлоп выпускается, и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается за каждые 2 такта поршня. Двухтактные двигатели также требуют предварительного смешивания масла с топливом.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает двухтактный двигатель:

За и против:

Итак, что «лучше»? Вот несколько плюсов и минусов обеих конструкций двигателей:

• Что касается эффективности, 4-тактный двигатель, безусловно, выигрывает.Это связано с тем, что топливо расходуется раз в 4 такта.
• Четырехтактные двигатели тяжелее; они весят на 50% больше, чем сопоставимый двухтактный двигатель.
• Обычно 2-тактный двигатель создает больший крутящий момент при более высоких оборотах, в то время как 4-тактный двигатель создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах.
• 4-тактный двигатель также намного тише, 2-тактный двигатель значительно громче и издает характерный пронзительный «жужжащий» звук.
• Поскольку двухтактные двигатели предназначены для работы с более высокими оборотами, они также имеют тенденцию к более быстрому износу; 4-тактный двигатель обычно более долговечный.При этом двухтактные двигатели более мощные.
• Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, что упрощает их ремонт. У них нет клапанов, а скорее порты. У четырехтактных двигателей больше деталей, поэтому они дороже и ремонт обходится дороже.
• Двухтактные двигатели требуют предварительного смешивания масла и топлива, а четырехтактные — нет.
• Четырехтактные более экологически чистые; в двухтактном двигателе сгоревшее масло также выбрасывается в воздух вместе с выхлопными газами.

Двухтактные двигатели обычно используются в небольших приложениях, таких как автомобили с дистанционным управлением, инструменты для газонов, бензопилы, лодочные моторы и внедорожники. Четырехтактные двигатели используются во всем: от картингов, газонокосилок и мотоциклов, вплоть до типичного двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Вам решать, какой движок вы предпочитаете и для чего.

В Berryman Products мы стремимся предоставлять быстрое индивидуальное обслуживание и производить продукцию, соответствующую высочайшим стандартам качества, надежности и экологической ответственности.Посетите наш веб-сайт и страницу в Facebook для получения точной информации и качественных продуктов, необходимых для решения наиболее распространенных проблем с автомобилем.

2-тактные и 4-тактные двигатели

Большинство небольших ручных газонокосилок и садовых инструментов используют 2-тактные двигатели (Рисунок 1), а в большинстве более крупных машин, таких как садовые тракторы и садовые тракторы, используются 4-тактные двигатели (Рисунок 2) .

Газонокосилки доступны с любым типом двигателя. В чем различия и почему двухтактные двигатели чаще используются на небольших инструментах?

2-тактный или 2-тактный?
Большинство людей используют термины «2-тактный» или «4-тактный» для описания двух типов двигателей.Эта общепринятая терминология, хотя и понятна, неверна. Каждый поршневой двигатель внутреннего сгорания работает по «циклу» из пяти функций: впуск, сжатие, зажигание, сгорание и выпуск. В двухтактном двигателе все пять функций цикла выполняются всего за два хода поршня (или за один оборот коленчатого вала). В 4-тактном двигателе для выполнения пяти функций требуется четыре хода поршня (или два оборота коленчатого вала).

2-тактные двигатели
2-тактные двигатели не смазываются из бачка в картере; они используют масло, смешанное с бензином, для смазки компонентов двигателя (рис. 3).Большая часть этого масла не сжигается в двигателе и выбрасывается с выхлопными газами, что увеличивает выбросы и дым.

Соотношение мощности и веса двухтактных двигателей выше, чем у большинства четырехтактных двигателей, поэтому двухтактные двигатели преобладают в ручных приложениях, таких как воздуходувки и триммеры струн.

Обычно 2-тактные двигатели развивают более высокую скорость, чем 4-тактные двигатели, и на это приходится большая часть более высокой мощности на фунт. Кроме того, в небольших 2-тактных двигателях вместо клапанов используются впускные и выпускные отверстия, что позволяет сэкономить на весе и стоимости клапанного механизма.Загрязнение свечей зажигания чаще встречается в двухтактных двигателях из-за наличия масла в топливе, поэтому может потребоваться более частая замена свечей зажигания.

Тот факт, что двухтактные двигатели смазываются маслом в бензине и не имеют картера, делает их более удобными для работы под разными углами.

4-тактные двигатели
4-тактные двигатели смазываются маслом в картере, поэтому масло не смешивается с бензином. На небольших двигателях, таких как те, которые используются в газонокосилках, язычок в нижней части штока поршня разбрызгивает масло в цилиндр; На более мощных двигателях, таких как те, которые используются на садовых тракторах, масляный насос распределяет масло под давлением через масляный фильтр.

Четырехтактные двигатели обычно необходимо поддерживать горизонтально, чтобы обеспечить надлежащую смазку, поэтому они часто не подходят для использования с некоторыми ручными инструментами.

Смеси масел для 2-тактных двигателей
Различные производители двигателей рекомендуют разные соотношения масел в смеси для своих двигателей. Если у вас более одного двухтактного двигателя и они не одной марки, возможно, вам придется хранить отдельные топливно-масляные смеси для машин. Типичное соотношение составляет от 32: 1 (бензин: масло) до 50: 1. Вы можете купить небольшие емкости с маслом, которые предварительно отмерены, чтобы обеспечить нужное количество масла на галлон бензина при заданном рекомендуемом соотношении смеси, но покупка масла в больших количествах может быть более экономичной.

Еще одна проблема заключается в том, что у вас могут возникнуть проблемы с поиском небольшого контейнера, предварительно отмеренного для требуемого вам соотношения, если вы не вернетесь к дилеру. Большинство хозяйственных магазинов, садовых центров, дисконтных магазинов и т. Д. Имеют только одно или два соотношения. Не думайте, что небольшая емкость с маслом для двухтактных двигателей, которую вы купите в дисконтном магазине, даст правильное соотношение для вашего двигателя; проверьте соотношение на этикетке. Если у вас нет подходящей предварительно отмеренной емкости, полезно знать, сколько масла вам нужно для требуемого соотношения.

Четырехтактный цикл

— обзор

13.18 Цикл Отто

Циклы внешнего сгорания газа Стерлинга и Эрикссона изначально были разработаны для борьбы с опасными котлами высокого давления первых паровых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания Ленуара был проще, меньше по размеру и использовал более удобное топливо, чем любой из этих двигателей, но имел очень низкий тепловой КПД. Брайтону удалось повысить тепловой КПД двигателя внутреннего сгорания, обеспечив процесс сжатия перед сгоранием с использованием двухпоршневой техники Стирлинга и Эрикссона с отдельной камерой сгорания.Но конечной целью разработки коммерческих двигателей внутреннего сгорания было объединить все основные процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения (мощности) и выпуска в одном поршневом цилиндре. Это было окончательно достигнуто в 1876 году немецким инженером Николаусом Августом Отто (1832–1891). Основные элементы модели ASC цикла Отто показаны на рисунке 13.48. Он состоит из двух изохорных процессов и двух изоэнтропических процессов.

Рисунок 13.48. Стандартный цикл воздуха Отто.

После нескольких лет экспериментов Отто наконец построил успешный двигатель внутреннего сгорания, который позволил всем основным процессам протекать в пределах одного поршневого цилиндра. Термодинамический цикл двигателя Отто требовал четырех тактов поршня и двух оборотов коленчатого вала, но он работал плавно, был относительно тихим и очень надежным и эффективным. Двигатель Отто имел немедленный успех, и к 1886 году было продано более 30 000 экземпляров. Они стали первым серьезным конкурентом паровой машины на рынке двигателей малого и среднего размера.

Первоначально двигатель Отто использовал осветительный газ (метан) в качестве топлива, но к 1885 году многие двигатели с циклом Отто уже были преобразованы в двигатели, работающие на жидких углеводородах (бензине). Разработка гениального карбюратора с поплавковой подачей для испарения жидкого топлива в 1892 году немцем Вильгельмом Майбахом (1847–1929) ознаменовала начало автомобильной эры. Немецкому инженеру Карлу Фридриху Бенцу (1844–1929) обычно приписывают создание в 1885 году первого практичного автомобиля с низкооборотным двигателем цикла Отто, работающим на жидком углеводородном топливе.Он использовал тепло выхлопных газов двигателя для испарения топлива перед его подачей в двигатель.

Кто изобрел цикл «Отто»?

Николаус Отто не знал, что четырехтактный двигатель внутреннего сгорания был запатентован в 1860-х годах французским инженером Альфонсом Эженом Бо де Роша (1815–1893). Однако Рошас на самом деле не строил и не тестировал двигатель, который он запатентовал. Поскольку Отто был первым, кто фактически сконструировал и эксплуатировал двигатель, цикл назван в его честь, а не в честь Роша.

В 1878 году шотландский инженер Дугальд Клерк (1854–1932) разработал двухтактную версию цикла Отто, производящую один оборот коленчатого вала за термодинамический цикл (это было похоже на двигатель Ленуара, но с предварительным сжатием).В 1891 году Клерк продолжил разработку концепции наддува двигателя внутреннего сгорания. Это увеличило тепловой КПД двигателя за счет дальнейшего сжатия индукционного заряда перед зажиганием.

Хотя двухтактный двигатель Клерка по своей природе был менее экономичен, чем четырехтактный двигатель Отто, он давал более равномерную выходную мощность (что важно только для одно- или двухцилиндровых двигателей) и имел почти вдвое большую мощность по сравнению с массой. передаточное отношение двигателя Отто. Двухтактный двигатель с циклом Отто (он никогда не стал известен как цикл Клерка) стал успешным в качестве небольшого и легкого двигателя для лодок, газонокосилок, пил и т. Д.

Тепловой КПД цикла Отто определяется как

(ηT) Otto = (W˙out) netQ˙H = Q˙H− | Q˙L | Q˙H = 1− | Q˙L | Q˙ H

, где из рисунка 13.48 | Q˙L | = m˙ (u2s − u3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s).

Тогда тепловой КПД Otto hot ASC составляет

(ηT) Ottohot ASC = 1 − u2s − u3u1 − u4s

Для Otto hot ASC , таблица C.16a или C.16b в термодинамических таблицах для сопровождения современной инженерной термодинамики используются для определения значений удельных внутренних энергий.Поскольку процессы от 1 до 2 s и от 3 до 4 s являются изэнтропическими, мы используем столбцы v _r в этих таблицах, чтобы найти

v3v4s = vr3vr4 = v2sv1 = vr2vr1 = CR

где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия. Если температура и давление на входе ( T ₃ и p ₃ ) известны, мы можем найти u ₃ и v _{r 3} из таблицы.Затем, если мы знаем степень сжатия (CR), мы можем найти

vr4 = vr3CR и vr2 = vr1 × CR

Теперь мы можем найти u _{4 s} и T _{4 s} из таблиц. Однако, чтобы найти u ₁ , T ₁ , u _2s и T _2s , нам необходимо знать больше информации о системе. Следовательно, теплота сгорания ( Q _H / м = Q˙H / м˙), максимальное давление ( p ₁ ) или максимальная температура ( T ₁ ) в цикле обычно дается полный анализ.

Для Otto холодный ASC ,

| Q˙L | = m˙ (u2s − u3) = m˙cv (T2s − T3) и Q˙H = m˙ (u1 − u4s) = m˙cv (T1 − T4s).

Тогда

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T2s − T3T1 − T4s = 1− (T3T4s) (T2s / T3−1T1 / T4s − 1)

Процесс с 1 по 2 с и процесс с 3 по 4 s изоэнтропичны, поэтому

T1 / T2s = T4s / T3 = (v1 / v2s) 1 − k = (v4s / v3) 1 − k = (p1 / p2s) (k − 1) / k = ( p4s / p3) (k − 1) / k

Поскольку T1 / T4s = T2s / T3,

(13.30) (ηT) Ottocold ASC = 1 − T3 / T4s = 1 − PR (1 − k) / k = 1 − CR1 − k

, где CR = v3 / v4s — степень изоэнтропического сжатия, а PR = p4s / p3 — степень изоэнтропического давления.

Поскольку T3 = TL, но T4s T ₁ и T ₃ ). Поскольку цикл Отто требует процесса сгорания с постоянным объемом, его можно эффективно проводить только в пределах поршневого цилиндра или другого устройства с фиксированным объемом с помощью почти мгновенного процесса быстрого сгорания.

Пример 13.14

Изэнтропическая степень сжатия бензинового двигателя с циклом Отто новой газонокосилки составляет 8.От 00 до 1, а температура входящего воздуха составляет T ₃ = 70,0 ° F при давлении p ₃ = 14,7 фунт / кв. Определить

а.

Температура воздуха в конце такта изоэнтропического сжатия T _{4 с} .

б.

Давление в конце такта изоэнтропического сжатия перед воспламенением p _{4 s} .

с.

Тепловой КПД двигателя Otto cold ASC.

Решение

a.

Степень изоэнтропического сжатия для двигателя с циклом Отто определяется как

CR = v3v4s = (T3T4s) 11 − k

, откуда мы получаем

T4s = T3CR1 − k = T3 × CRk − 1 = (70,0 + 459,67 R ) (8,00) 0,40 = 1220 R

б.

Для цикла Отто изоэнтропическое давление и степени сжатия связаны соотношением PR = CR ^k , где PR = p4s / p3 и CR = v ₃ / v _{4 s} .Тогда

p4s = p3CRk = (14,7 фунтов на кв. Дюйм) (8,00) 1,40 = 270. psia

c.

Уравнение (13.30) дает тепловой КПД холодного ASC Отто как

(ηT) Ottocold ASC = 1 − T3T4s = 1 − PR1 − kk = 1 − CR1 − k = 1− (8,00) 1−1,40 = 0,565 = 56,5%

Упражнения

40.

Если газонокосилка в Примере 13.14 остается на улице в холодный день, когда температура T ₃ понижается с 70,0 ° F до 30,0 ° F, определите новый температура в конце такта изоэнтропического сжатия.Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : T _{4 s} = 1130 R.

41.

Если зазор газонокосилки в Примере 13.14 уменьшается так, что степень сжатия увеличивается с 8,00 до 8,50 до 1, определите новое давление в конце такта изоэнтропического сжатия. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : p _{4 s} = 294.1 фунт / кв. Дюйм.

42.

Если максимальная температура в цикле ( T _{4 с} ) составляет 2400 R, определите тепловой КПД цикла Отто hot ASC этого двигателя. Предположим, что все остальные переменные не изменились. Ответ : ( η _T ) _{Otto hot ASC} = 52,8%.

Фактическая диаграмма давление-объем для двигателя, работающего на газовом или паросиловом цикле, называется индикаторной диаграммой , ¹⁰ , а замкнутая площадь равна чистой реверсивной работе, производимой внутри двигателя.Среднее эффективное давление (мэп) поршневого двигателя — это среднее чистое давление , действующее на поршень во время его перемещения. Значение , обозначенное (или реверсивным) рабочим выходом (WI) из поршня, представляет собой чистую положительную площадь, ограниченную индикаторной диаграммой, как показано на рисунке 13.49, и равно произведению mep и смещения поршня, V̶2− V̶1 = π4 (Диаметр отверстия) 2 (Ход), или

(13,31) (WI) out = mep (V̶2 − V̶1)

Рисунок 13.49. Соотношение среднего эффективного давления (mep) и индикаторной диаграммы.

показал выходную мощность (W˙I) — это чистая (реверсивная) мощность, развиваемая внутри всех камер сгорания двигателя, содержащего n цилиндров, и составляет

(13,32) (W˙I) вне = mep (n) (V̶2 − V̶1) (N / C)

, где N — частота вращения двигателя, а C — количество оборотов коленчатого вала на рабочий ход ( C = 1 для двух -тактный цикл и C = 2 для четырехтактного цикла).Фактическая выходная мощность двигателя , измеренная динамометром, называется выходной мощностью тормоза (Вт˙Б), а разница между указанной мощностью и мощностью торможения известна как мощность трения (т. Е. Мощность рассеивается на внутреннем трении двигателя) W˙F, или

(W˙I) out = (W˙B) out + W˙F

, следовательно, механический КПД двигателя η _м просто ( см. таблицу 13.2)

(13,33) ηm = W˙actualW˙reversible = (W˙B) out (W˙I) out = 1 − W˙F (W˙I) out

Из уравнения.(13.31) можно записать

mep = (WI) out / (V̶2 − V̶1) = ((WI) out / ma) / v2 − v1 = [(W˙I) out / m˙a] / (v2 −v1)

, где m _a и m˙a — масса воздуха в цилиндре и массовый расход воздуха в цилиндре, соответственно. ASC (т.е. реверсивный или указанный, см. Таблицу 13.2) тепловой КПД любого двигателя внутреннего или внешнего сгорания теперь можно записать как

(ηT) ASC = (W˙out) reversibleQ˙in = (W˙1) outQ˙fuel = (W˙1) out / m˙aQ˙fuel / m˙a

, где Q˙in = Q˙fuel — теплотворная способность топлива.Объединение этих уравнений дает

mep = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙a) v2 − v1 = (ηT) ASC (Q˙fuel / m˙fuel) (A / F) (v2 − v1)

где A / F = m˙a / m˙fuel — соотношение воздух-топливо в двигателе. Теперь

v2 − v1 = v1 (v2 / v1−1) = RT1 (CR − 1) / p1

, поэтому уравнение. (13.32) становится

(13.34) (W˙1) out = (ηT) ASC (Q˙ / m˙) топливо (DNp1 / C) (A / F) (RT1) (CR − 1)

где D = n (V̶2 − V̶1) = π4 (Диаметр цилиндра) 2 × (Ход) × (Количество цилиндров) — общий рабочий объем поршня двигателя. Уравнение (13.34) позволяет нам определить выходную мощность идеального двигателя внутреннего сгорания без трения, и, когда доступны фактические данные динамометрических испытаний, уравнение.(13.33) позволяет определить механический КПД двигателя.

Пример 13,15

Шестицилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с циклом Отто имеет полный рабочий объем 260, ³ и степень сжатия от 9,00 до 1. Он работает на бензине с удельной теплотворной способностью 20,0 × 10 ³ Британских тепловых единиц / фунт-метр, и это топливо, впрыскиваемое с массовым соотношением воздух-топливо от 16,0 до 1. Во время динамометрического испытания давление и температура на впуске оказались равными 8,00 psia и 60.0 ° F, в то время как двигатель выдавал 85,0 л. С. На торможении при 4000 об / мин. Для холодного ASC Отто с k = 1,40 определите

a.

Холодный ASC тепловой КПД двигателя.

б.

Максимальное давление и температура цикла.

с.

Указанная выходная мощность двигателя.

г.

Механический КПД двигателя.

e.

Фактический тепловой КПД двигателя.

Решение

a.

Из уравнения. (13.30), используя k = 1,40 для холодного ASC,

(ηT) Ottocold ASC = 1 − CR1 − k = 1−9,00−0,40 = 0,585 = 58,5%

b.

Из рисунка 13.48 a ,

Q˙H = Q˙fuel = (m˙cv) a (T1 − T4s) = m˙fuel (A / F) (cv) a (T1 − T4s)

и

T1 = Tmax = T4s + (Q˙ / m˙) топливо (A / F) масса (cv) a

Поскольку процесс с 3 по 4 s является изоэнтропическим, уравнение. (7.38) дает

T4s = T3CRk − 1 = (60,0 + 459.67) (9,00) 0,40 = 1250 R

Тогда

Tmax = 20,0 × 103 Btu / lbm топлива (16,0 lbm air / lbm fuel) [0,172 Btu / (lbm air · R)] + 1250 R = 8520 R

Поскольку процесс 4 с до 1 изохорический, уравнение состояния идеального газа дает

pmax = p1 = p4s (T1 / T4s)

и, поскольку процесс 3–4 с изоэнтропен,

T4s / T3 (p4s / p3) (k − 1) / k

или

p4s = p3 (T4s / T3) k / (k − 1) = (8,00 psia) (1250 R520 R) 1,40 / 0,40 = 172 psia

, тогда

pmax = (172 фунтов на кв. дюйм) [(8520 R) / 1250 R] = 1170 фунтов на квадратный дюйм

c.

Уравнение (13.34) дает указанную мощность как

| W˙I | out = (0,585) (20,0 × 103 БТЕ / фунт) (260 дюймов3 / об) (4000 об / мин) (1170 фунт-сила / дюйм2) / 2 (16,0) [0,0685 БТЕ / (фунт · м · R)] (8520 R) (9,00-1) (12 дюймов / фут) (60 с / мин) = (132,00 ft⋅lbf / s) (1 л.с. 550 фут · фунт-сила / с) = 241 л.с.

d.

Уравнение (13.33) дает механический КПД двигателя как

ηm = (W˙B) out (W˙I) out = 85,0 л.с. 241 л.с. = 0,353 = 35,3%

e.

Наконец, фактический тепловой КПД двигателя может быть определен по формулам.(7.5) и (13.33) как

(ηT) Ottoactual = (W˙B) outQ˙fuel = (ηm) (W˙I) outQ˙fuel = (ηm) (ηT) Ottocold ASC = (0,353) (0,585 ) = 0,207 = 20,7%

Упражнения

43.

Если у двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, степень сжатия увеличится до 10,0: 1, какова будет его новая тепловая эффективность Otto cold ASC? Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : ( η _T ) _{Отто холодно ASC} = 60.2%.

44.

Найдите p _max и T _max для двигателя с циклом Отто, описанного в примере 13.15, когда степень сжатия уменьшена с 9,00 до 8,00 до 1. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. . Ответ : p _max = 1040 psia и T _max = 8460 R.

45.

Определите мощность, указанную в примере 13.15, если рабочий объем двигателя увеличился с 260.в ³ до 300. в ³ . Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : (W˙I) _из = 280. л.с.

46.

Определите механический КПД двигателя цикла Отто в Примере 13.15, если фактическая тормозная мощность составляет 88,0 л.с. вместо 85,0 л.с. Предположим, что все остальные переменные остаются неизменными. Ответ : η _м = 36,3%.

Предыдущий пример показывает, что анализ холодного ASC Отто обычно предсказывает термический КПД, который намного превышает фактический тепловой КПД.Типичные двигатели с циклом Отто IC имеют фактический рабочий тепловой КПД в диапазоне 15-25%. Большая разница между тепловым КПД холодного АСК (который содержит по крайней мере один изоэнтропический процесс) и фактическим тепловым КПД обусловлена ​​влиянием второго закона термодинамики за счет большого количества тепловых и механических необратимостей, присущих этому типу поршневого поршня. -цилиндровый двигатель. Для повышения фактического теплового КПД необходимо уменьшить тепловые потери при сгорании и количество движущихся частей в двигателе.

Какой двигатель внутреннего сгорания самый маленький?

Модель авиадвигателя Cox Tee Dee .010 (рис. 13.50) имеет самый маленький двигатель внутреннего сгорания, когда-либо производившийся. Этот удивительный маленький двигатель весит чуть меньше унции и работает со скоростью 30 000 об / мин. Топливо представляет собой 10–20% касторового масла плюс 20–30% нитрометана, смешанного с метанолом. С отверстием 0,237 дюйма (6,02 мм) и ходом 0,226 дюйма (5,74 мм) он имеет выходную мощность около 5 Вт.

Рисунок 13.50. Двигатель Cox Tee.

В чем разница между двухтактным и четырехтактным мотоциклетным двигателем?

Чтобы упростить ситуацию, обычно мотоциклы с двухтактными двигателями больше не производятся, поскольку они не соответствуют экологическим законам многих стран и не имеют права ездить в городах, и спор между двумя типами двигателей ведется. больше подходит для внедорожников, таких как мотоциклы для бездорожья.

Четырехтактный двигатель, как следует из названия, имеет поршень, который совершает четыре хода (или два оборота коленчатого вала) для завершения одного полного цикла; впуск, сжатие, мощность и ход выпуска.Это означает, что когда поршень движется вниз от верха цилиндра к низу, он снижает давление внутри цилиндра. Это пониженное давление втягивает смесь топлива и воздуха в цилиндр через впускной канал. Затем поршень снова поднимается вверх, сжимая топливно-воздушную смесь, после чего искра воспламеняет топливо и воздух. Получающееся сгорание — это то, что толкает поршень обратно вниз в так называемом «рабочем ходе». Наконец, поршень поднимается вверх и выталкивает дымовые газы.Двухтактные двигатели работают за счет объединения большего количества функций в одном поршневом движении; во время движения поршня вверх (сжатие смеси воздух / топливо / масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер втягивается свежая смесь воздуха / топлива / масла. Во время движения поршня вниз (рабочий ход) смесь свежего воздуха / топлива / масла сжимается и течет через одно или несколько промывочных отверстий в камеру сгорания, вымывая сгоревшие газы через нее за счет движения вниз открывшегося поршня, выхлопное отверстие.После этого следует новый ход сжатия. По сути, один полный цикл в двухтактном двигателе требует одного полного оборота коленчатого вала или двух тактов поршня, тогда как в четырехтактном двигателе поршень должен совершить четыре такта или два полных оборота коленчатого вала.

Так что лучше? Это полностью зависит от предпочтений гонщика. Двухтактные двигатели обычно более шумные и производят больше выхлопных газов, но также производят большую мощность по сравнению с их весом, чем четырехтактные двигатели, что делает их популярными для гонок.Четырехтактные двигатели, будучи более тяжелыми и производящими меньшую мощность на единицу веса, как правило, работают более плавно, выделяют меньше выхлопных газов и, как правило, служат дольше.