Двухтактный дизельный двигатель принцип работы: Двухтактный дизель — будущее лёгкой авиации

Содержание

Двухтактный дизельный двигатель — Two-stroke diesel engine

Дизельный двигатель двухтактного является двигатель дизельный , который работает путем объединения то , что , как правило , четыре цикла — потребление, сжатие, сгорание и выхлопные только в два штрихов (один оборот) двигателя. Он был изобретен Хьюго Гюльднером [ де ] в 1899 году.

Во всех дизельных двигателях используется воспламенение от сжатия — процесс, при котором топливо впрыскивается после сжатия воздуха в камере сгорания, что приводит к самовоспламенению топлива . Напротив, в бензиновых двигателях используется цикл Отто , а в некоторых современных высокоэффективных двигателях — цикл Аткинсона , в котором топливо и воздух смешиваются перед входом в камеру сгорания, а затем воспламеняются свечой зажигания .

История

По словам разработчика первого работающего дизельного двигателя Имануэля Лаустера [ де ] , Дизель никогда не намеревался использовать двухтактный принцип для дизельного двигателя. Считается, что Хьюго Гюльднер изобрел двухтактный дизельный двигатель. Он спроектировал первый действующий двухтактный дизельный двигатель в 1899 году и убедил компании MAN , Krupp и Diesel профинансировать строительство этого двигателя по 10 000 фунтов стерлингов каждый. Двигатель Гюльднера имел рабочий цилиндр 175 мм и продувочный цилиндр 185 мм; у обоих был ход 210 мм. Указанная выходная мощность составляла 12 л.с. (8826 Вт). В феврале 1900 года этот двигатель впервые заработал своим ходом. Однако с его фактической выходной мощностью всего 6,95 л.с. (5112 Вт) и высоким расходом топлива 380 г · л.с.

−1 · ч ⁻¹ (517 г · кВт ⁻¹ · ч ⁻¹ ), он не оказался успешным. ; Проект двухтактного дизельного двигателя Гюльднера был заброшен в 1901 году.

В 1908 году компания MAN Nürnberg предложила поршневые двухтактные дизельные двигатели одностороннего действия для морского применения, первый поршневой двигатель двустороннего действия от MAN Nürnberg был изготовлен в 1912 году для электростанции. В 1913/1914 году в сотрудничестве с Blohm + Voss в Гамбурге компания MAN Nürnberg построила первый поршневой двухтактный двигатель двустороннего действия для морского применения. Во время Первой мировой войны компания MAN Nürnberg построила шестицилиндровый поршневой двухтактный дизельный двигатель двустороннего действия с номинальной мощностью 12400 л.с. (9120 кВт). В 1919 году компания MAN перевела свой отдел двухтактных дизельных двигателей из Нюрнберга в Аугсбург.

Чарльз Ф. Кеттеринг и его коллеги, работавшие в General Motors Research Corporation и дочерней компании GM Winton Engine Corporation в 1930-х годах, продвинули искусство и науку о технологии двухтактных дизельных двигателей, чтобы получить двигатели с гораздо более высокими отношениями мощности к массе и диапазоном мощности. чем современные четырехтактные дизели. Первое мобильное применение двухтактных дизельных двигателей было связано с дизельными обтекаемыми моделями в середине 1930-х годов, а продолжающиеся разработки привели к созданию улучшенных двухтактных дизелей для локомотивов и морских судов в конце 1930-х годов. Эта работа заложила основу дизелизации железных дорог в 1940-х и 1950-х годах.

Два удара

Двухтактные двигатели внутреннего сгорания механически проще четырехтактных , но более сложны в термодинамических и аэродинамических процессах, согласно определениям SAE . В двухтактном двигателе четыре «цикла» теории двигателя внутреннего сгорания (впуск, сжатие, зажигание, выпуск) происходят за один оборот, 360 механических градусов, тогда как в четырехтактном двигателе они происходят за два полных оборота, 720 механические градусы. В двухтактном двигателе в любой момент времени во время работы двигателя выполняется более одной функции.

Впуск начинается, когда поршень находится около нижней мертвой точки . Воздух поступает в цилиндр через отверстия в стенке цилиндра ( впускных клапанов нет ). Все двухтактные дизельные двигатели требуют для работы искусственного вытяжного воздуха, и для заправки цилиндра воздухом будет использоваться вентилятор с механическим приводом или турбокомпрессор . На ранней стадии всасывания заряд воздуха также используется для вытеснения любых оставшихся продуктов сгорания от предыдущего рабочего такта, этот процесс называется продувкой .

Когда поршень поднимается, всасываемый воздух сжимается. Вблизи верхней мертвой точки впрыскивается топливо, что приводит к сгоранию из-за чрезвычайно высокого давления заряда и тепла, создаваемого сжатием, которое перемещает поршень вниз. По мере того, как поршень движется вниз в цилиндре, он достигает точки, в которой выпускное отверстие открывается для удаления газов сгорания под высоким давлением. Однако в большинстве современных двухтактных дизельных двигателей используются расположенные сверху тарельчатые клапаны и однопоточная продувка . Продолжительное движение поршня вниз откроет отверстия для впуска воздуха в стенке цилиндра, и цикл начнется снова.

В большинстве двухтактных двигателей EMD и GM (например, Detroit Diesel ) очень немногие параметры регулируются, а все остальные фиксируются механической конструкцией двигателей. Отверстия для продувки открыты от 45 градусов перед BDC до 45 градусов после BDC (этот параметр обязательно симметричен относительно BDC в двигателях с поршневыми портами). Остальные регулируемые параметры связаны с выпускным клапаном и синхронизацией впрыска (эти два параметра не обязательно симметричны относительно ВМТ или, если на то пошло, НМТ), они установлены для максимального выхлопа газов сгорания и максимального впуска наддувочного воздуха. Один распределительный вал управляет выпускными клапанами тарельчатого типа и насос-форсункой , используя три лепестка: два лепестка для выпускных клапанов (либо два клапана на самых маленьких двигателях, либо четыре клапана на самом большом, и третий лепесток для насос-форсунки).

Специально для двухтактных двигателей EMD ( 567 , 645 и 710 ):

Рабочий такт начинается в ВМТ ([0 °]; впрыск топлива опережает ВМТ на 4 ° [356 °], так что впрыск топлива будет завершен в ВМТ или очень скоро после этого; топливо воспламеняется так же быстро, как и впрыск) , после рабочего хода выпускные клапаны открываются, тем самым значительно снижая давление и температуру газа сгорания и подготавливая цилиндр к продувке для продолжительности рабочего хода 103 °.
Продувка начинается 32 ° позже, в НМТ-45 ° [135 °], и заканчивается в НМТ + 45 ° [225 °], для продувки продолжительностью 90 градусов; задержка на 32 ° при открытии продувочных отверстий (ограничение длины рабочего хода) и задержка на 16 ° после закрытия продувочных отверстий (тем самым инициируя такт сжатия) максимизируют эффективность продувки, тем самым максимизируя выходную мощность двигателя при минимизации расход топлива двигателя.
К концу продувки все продукты сгорания вытесняются из цилиндра, и остается только «наддувочный воздух» (продувка может осуществляться с помощью воздуходувок Рутса для впуска наддувочного воздуха при температуре немного выше окружающей среды или собственного турбо-компрессора EMD, который действует как нагнетатель во время запуска и как турбонагнетатель в нормальных условиях эксплуатации, а также для подачи наддувочного воздуха при значительно превышении температуры окружающей среды, и который обеспечивает 50-процентное увеличение максимальной номинальной мощности по сравнению с двигателями с наддувом Рутса того же рабочего объема) .

Ход сжатия начинается на 16 ° позже, при НМТ + 61 ° [241 °], для продолжительности хода сжатия 119 °.
В двигателях с EFI насос-форсунка с электронным управлением по-прежнему приводится в действие механически; количество топлива, подаваемого в насос-форсунку плунжерного типа, контролируется блоком управления двигателем (в локомотивах, блоком управления локомотивом), а не традиционным регулятором Woodward PGE или эквивалентным регулятором двигателя, как с обычными насос-форсунками.

Специально для двухтактных двигателей GM ( 6-71 ) и связанных с ними дорожных / внедорожных / морских двухтактных двигателей:

При этом используются те же основные соображения (двигатели GM / EMD 567 и GM / Detroit Diesel 6-71 были спроектированы и разработаны в одно и то же время и одной и той же командой инженеров и инженеров).
В то время как некоторые двигатели EMD и Detroit Diesel используют турбонаддув, только такие двигатели EMD используют систему турбонаддува; в таких двигателях Detroit Diesel используется обычный турбокомпрессор, в некоторых случаях с промежуточным охлаждением, за которым следует обычный вентилятор Рутса, поскольку система турбокомпрессора была бы слишком дорогостоящей для этих очень дорогостоящих и высококонкурентных приложений.

Известные производители

Burmeister & Wain (входит в состав MAN Diesel с 1980 г.), дизельные двигатели двойного действия для морских силовых установок с 1930 г., также производятся судостроителями по лицензии.

Detroit Diesel , однопоточные двигатели для грузовиков и внедорожников, автобусов и стационарных автомобилей
Doxford , оппозитные поршневые тихоходные судовые дизельные двигатели.
Электромоторные дизельные , однопоточные дизельные двигатели для морских, железнодорожных и стационарных применений
Фэрбенкс-Морс , дизельные двигатели с оппозитными поршнями для судового и стационарного применения. Увеличенная нелицензионная копия авиадвигателя Junkers Jumo 205 .
Foden , серия FD дизельных двигателей для грузовых автомобилей, морской и промышленной энергетики.
Юнкерс , патент от 1892 года, противопоставил поршневую конструкцию стационарным, судовым и автомобильным (с одним коленчатым валом) двигателям, позднее использовался в самолетах с двойным коленчатым валом (Junkers Jumo 205).
Grey Marine , однопоточные дизельные двигатели для судостроения
MAN Diesel & Turbo , дизельные двигатели с крейцкопфом для морских силовых установок
Mitsubishi Heavy Industries , дизельные двигатели крейцкопфа для морских силовых установок
Двухтактные дизельные двигатели Napier & Son , Napier Deltic и Napier Culverin с оппозитными поршнями, однопоточные с продувкой и продувкой. Начиная с лицензионной производной Junkers Jumo 205 .
Rootes Group , двигатель Commer TS3 для грузовиков
Wärtsilä , дизельные двигатели с крейцкопфом для морских силовых установок

Библиография

Процитированные работы

дальнейшее чтение

Примечания

Ссылки

Рабочий цикл 2-х тактного дизеля

Рис.2 Диаграмма рабочего цикла двухтактного дизеля:

А – продувочное окно; Б – выпускное окно; 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – форсунка

Работа двухтактных дизелей невозможна без продувки, которая обеспечивается нагнетателем. Поэтому весь цикл проходит при давлении выше атмосферного.

1-й такт – продувка и сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ. В цилиндр поступает воздух от нагнетателя. Через открытые продувочные (впускные) и выпускные окна происходит продувка цилиндра (очистка от отработавших газов) с одновременным наполнением свежим воздухом. После закрытия выпускных окон воздух сжимается и нагревается (Р=36 кг/ ; t=700°С). В конце такта (за 10 — 25° до ВМТ по углу поворота коленчатого вала) происходит впрыск и воспламенение топлива. При этом давление и температура газов в цилиндре резко возрастают (Р=90 — 100 кг/ ; t=1800°С).

2-й такт – рабочий ход и выпуск. Поршень движется от ВМТ к НМТ и совершает работу. В начале такта идет догорание топлива и давление остается постоянным. Далее объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов понижаются. В конце открываются выпускные окна и происходит свободный выпуск отработавших газов. После открытия продувочных (впускных) окон начинается продувка.

Дизель 10Д100

Рис.3 Общий вид дизеля 10Д100:

1 – турбокомпрессоры; 2, 4, 8, 9 – люки; 3 – воздухопровод; 5 – воздухоохладитель; 6 – отсек топливной аппаратуры; 7 – тяговый генератор; 10 – поддизельная рама; 11, 12 – водяные насосы; 13 – главный масляный насос; 14 – объединенный регулятор дизеля; 15 – выпускные патрубки

Основные характеристики

Круговая диаграмма

Круговая диаграмма показывает распределение фаз рабочего цикла дизеля в зависимости от угла поворота кривошипа нижнего коленчатого вала (НКВ). Отсчет градусов ведется от ВМТ.

Рис.4 Диаграмма фаз газораспределения дизеля 10Д100

Фаза	Продолжи-тельность	Угол поворота НКВ
ВМТ
Рабочий ход	124º
Начало открытия выпускных окон нижним поршнем		124º
Свободный выпуск газов	16º
Начало открытия продувочных окон верхним поршнем		140º
Продувка и заполнение цилиндра чистым воздухом	96º
Закрытие выпускных окон		236º
Наддув	8º
Закрытие продувочных окон		244º
Сжатие воздуха	106º
Начало подачи топлива		350º
Подача и воспламенение топлива	10º
ВМТ		360º

Поддизельная рама

Рис.5 Поддизельная рама:

1 – забор масла; 2 – слив масла из фильтра тонкой очистки; 3 – забор масла насосом; 4 – слив масла из вспомогательных агрегатов; 5 – верхний лист для установки блока дизеля; 6 – сетки; 7 – трубка масломерной рейки; 8 – горловина для заливки масла; 9 – опоры для пружин; 10, 12 – отверстие и труба подачи воды к воздухоохладителям; 11 – платики установки рамы; 13 – поддон (маслосборник) рамы; 14 – забор масла маслопрокачивающим насосом

Служит для установки блока дизеля и тягового генератора.

К двум продольным вертикальным листам рамы сверху и снизу приварены горизонтальные листы. Нижние листы являются опорными для установки картера на настильный лист рамы тепловоза, а верхние – для установки блока дизеля. Со стороны генератора горизонтальные листы усилены накладками, а также к ним приварены опоры для пружин, которые служат амортизаторами для тягового генератора. Продольные вертикальные листы связаны между собой двумя сварными поперечными балками коробчатого сечения.

Снизу к раме приварен поддон, который служит маслосборником. В поддон вварен коллектор для подвода масла к масляному насосу. Для увеличение жесткости внутри поддона приварены поперечные перегородки, а спереди и сзади торцевые стенки. Масло в поддон заливают через горловину с фильтрующей сеткой и крышкой. Для слива масла в дне поддона имеется труба. Уровень масла измеряют рейкой, проходящей через трубку. Сверху поддона на уголках крепятся съемные сетки. Они предохраняют масло от засорения и служат пеногасителями.

Задняя часть рамы имеет форму вилки. На ней четырьмя болтами с каждой стороны укрепляют тяговый генератор.

Поддизельную раму со стороны управления через опорные лапы прикрепляют к раме тепловоза четырьмя болтами с мощными цилиндрическими пружинами. Со стороны генератора поддизельная рама прикреплена четырьмя болтами к настильному листу рамы тепловоза.

Блок цилиндров

Является основной частью дизеля – его остовом. В нем расположены все основные детали и узлы.

Блок представляет собой коробчатую конструкцию, сваренную из стальных вертикальных и горизонтальных листов. Вертикальные листы
(16 мм) разделяют его на 12 отсеков: отсек управления, 10 отсеков цилиндров и отсек вертикальной передачи. Горизонтальными листами ( 25 и 22 мм) блок делится на 5 отсеков: отсек верхнего коленчатого вала, отсек воздушного ресивера; отсек топливных насосов, отсек выпускных коллекторов и отсек нижнего коленчатого вала.

В отсеке управления расположены все механизмы управления топливными насосами и приводные шестерни кулачковых валов. Отсек закрыт крышкой.

На торце блока со стороны отсека управления в верхней части укреплен кронштейн для установки двух турбокомпрессоров. Внизу – выпускные патрубки и опорная плита для установки водяных и масляного насосов и их приводы.

На торце блока со стороны тягового генератора в верхней части установлен воздушный нагнетатель с редуктором и воздухоохладители. В нижней – корпус уплотнения коленчатого вала и валоповоротный механизм.

Отсек верхнего коленчатого вала сверху закрыт крышкой, которая крепится к блоку шпильками. В крышке имеется 10 люков для осмотра верхнего коленчатого вала, его подшипников и кулачковых валов.

Рис.6 Блок дизеля:

1 – ниши для выпускных коллекторов; 2 – отсек управления; 3 – отсек верхнего коленчатого вала; 4 – место установки воздухоохладителя; 5 – люк в отсеке вертикальной передачи; 6 – люки в отсеке топливной аппаратуры; 7 – люки в отсеке воздушного ресивера; 8 – люки в отсеке нижнего коленчатого вала; 9 – опоры нижних коренных подшипников

В отсеке воздушного ресивера с левой и правой стороны имеется по 5 люков, закрытых крышками. Через эти люки осматривают верхние поршни, кольца, втулки цилиндров, очищают продувочные окна. На двух крышках с обеих сторон установлены предохранительные клапаны на 2,5 кг/см².

В отсеке топливных насосов имеются люки для монтажа и осмотра топливной аппаратуры.

Ниже справа и слева вдоль блока имеются ниши, в которые устанавливаются выпускные коллекторы. Через эти ниши перед монтажом выпускных коллекторов устанавливают выпускные коробки. Ниши для выпускных коллекторов закрыты плитами жесткости. В плитах вырезаны люки для постановки и снятия крышек люков выпускных коллекторов и термопар.

В отсеке нижнего коленчатого вала с обеих сторон расположены по 10 люков для осмотра нижнего коленчатого вала и его подшипников, а также для выемки нижних поршней. На всех крышках этих люков с левой стороны установлены предохранительные клапаны на 0,5 кг/см².

Цилиндровая втулка (гильза)

Рис.7 Втулка цилиндра (гильза):

1 – выпускная коробка; 2 – адаптер; 3,4,; 5,6,8,9,10,11 – уплотнительные кольца; 7 – рубашка охлаждения; А – продувочные окна; Б – отверстие для отвода охлаждающей воды; В – отверстия для адаптеров; Г – отверстия для входа охлаждающей воды; Д – выпускные окна

Служит для направления движения поршней и образует камеру сгорания для сжигания топлива. Отлита из специального чугуна. Внутренняя поверхность подвергается хонингованию, а затем для лучшей прирабатываемости и защиты от коррозии фосфатированию.

Втулка в верхней части имеет прямоугольный фланец, которым четырьмя шпильками (по две с каждой стороны) ее прикрепляют к блоку. Между отверстиями для шпилек во фланце сделано по одному отверстию с резьбой под рымы для выпрессовки и выемки втулки.

Ниже равномерно по окружности расположены 16 продувочных (впускных) окон. Вход воздуха происходит под углом для получения завихрения.

Это улучшает очистку цилиндра от отработавших газов и смешивание топлива с воздухом.

В средней части втулки на ее наружной стороне отлиты продольные ребра, служащие для посадки рубашки охлаждения. В нижней части рубашка фиксируется стопорным кольцом. Для уплотнения между цилиндровой втулкой и рубашкой снизу и сверху ставят по два резиновых уплотнительных кольца в канавки, проточенные на посадочных поясках втулки. Для надежного уплотнения в этих местах на пояски наносят клей ГЭН-150. Во втулке и рубашке имеется два отверстия для адаптеров форсунок и одно отверстие для адаптера индикаторного крана. На наружной поверхности втулки и рубашки в верхней части проточены канавки для резиновых уплотнительных колец, предохраняющих от просачивания масла, попадающего от верхнего порщня.

В нижней части втулки имеется 10 выпускных окон по 5 с каждой стороны. Эта часть втулки входит в выпускную коробку, в которой она свободно перемещается при изменении температуры. Чтобы не допустить пропуска газов, на нижней части цилиндровой втулки проточены канавки для резиновых уплотнительных колец.

Сверху втулка охлаждается воздухом, поступающим из ресиверов. Средняя часть втулки нагревается наиболее интенсивно и поэтому охлаждается водой, которая подводится через два отверстия в нижней части рубашки, расположенные друг напротив друга, а отводится через одно отверстие в верхней части с левой стороны. Нижняя часть втулки охлаждается через стенку выпускной коробки циркулирующей там водой.

При работе дизеля внутренняя часть втулки смазывается масляным туманом, образующимся при разбрызгивании масла вращающимися частями дизеля.

Адаптеры

Рис.7 Адаптер:

1 –втулка нажимная; 2 – гайки; 3 – шпилька; 4 – фланец; 5 – корпус; 6 – кольцо резиновое; 7 – кольцо медное

Служат для установки форсунок и индикаторного крана.

Адаптер состоит из корпуса и фланца, соединенных шпильками. Полый корпус вворачивается в стенку цилиндровой втулки. Во втулке корпус уплотняется медным кольцом, а в рубашке – резиновым. Резиновое кольцо поджимается к бурту корпуса нажимной втулкой, гайкой и контргайкой.

Форсунки и индикаторные краны устанавливаются в центральную расточку корпуса адаптера и крепятся с помощью двух фланцев.

Выпускная система

Рис.8 Выпускная система:

1 – дренажное отверстие; 2 – ловушка; 3,5 – пробки; 4 – крышка смотрового люка; 6 – кран; 7 – компенсатор; 8 – кожух; 9 – выпускные патрубки; 10 – выпускные коллекторы

Служит для удаления отработавших газов. Включает выпускные коробки, выпускные коллекторы, выпускные патрубки и компенсаторы.

Выпускная коробка представляет собой отливку из чугуна прямоугольной формы, имеющую в середине цилиндрическое отверстие для цилиндровой втулки, а с боков наклонные каналы для выпуска газов.

Нижняя часть коробки имеет кольцевой установочный бурт с шестью отверстиями с резьбой для крепления к нижнему горизонтальному листу отсека выпускных коллекторов ( из отсека НКВ). Перед окончательным закреплением болтов выпускные коробки устанавливают по линейке так, чтобы их наружные боковые поверхности с левой и правой сторон находились в одной плоскости, так как плоскости коробок соединены с обеих сторон с плоскостями двух выпускных коллекторов.

Внутри стенок выпускной коробки внизу и вверху имеются полости, сообщающиеся между собой. В эти полости через нижние окна в боковых плоскостях коробок поступает вода из нижней части выпускных коллекторов. Она охлаждает стенки выпускной коробки и стенки нижней части цилиндровой втулки и выходит через верхние окна в верхнюю часть выпускных коллекторов.

Выпускные коллекторы образованы внутренними и наружными кожухами, между которыми проходит охлаждающая вода. Кожухи представляют собой прямоугольные коробки (листовая сталь 3 мм), приваренные к стальной плите (25 мм). В плите против каждого канала выпускной коробки прорезано прямоугольное отверстие, через которое газы проходят внутрь коллектора. Внутренний канал коллектора со стороны генератора закрыт торцовым листом, а со стороны отсека управления имеет прямоугольный фланец.

В плите над каждым отверстием для газов и под ним прорезаны прямоугольные отверстия, совпадающие с окнами для прохода воды в боковых стенках выпускных коробок. Наружный кожух соединен с внутренним фланцами крышек и распорками, предупреждающими деформацию.

Каждый коллектор соединен с боковыми плоскостями выпускных коробок шпильками через поронитовые прокладки, покрытые ГЭН-150. На шпильки навернуты закрытые гайки. Кроме отверстий для шпилек в плите имеется 12 отверстий с резьбой для пробок. При разборке эти пробки выворачивают и вворачивают болты, которыми отрывают пригоревший коллектор от выпускных коробок.

В наружном и внутреннем кожухах против окон плиты вырезаны люки, в которые вварены фланцы с отверстиями для болтов крышек. Крышки двойные с заложенным внутрь асбестом. В крышки люков с левой стороны по ходу тепловоза вварены гнезда термопар.

Сверху коллектора против каждого цилиндра вварены фланцы для подвода воды к рубашкам охлаждения цилиндровых втулок. В нижней части коллектора между люками девятого и десятого цилиндров приварены две бонки с отверстиями. Верхнее проходит в газовую полость. Нижнее – в водяную полость и служит для установки штуцера с вентилем (используется при спуске воды из коллектора).

Торцовые фланцы выпускных коллекторов соединены через поронитовые прокладки с фланцами выпускных патрубков. Во фланцах установлены термоболты для контроля за температурным режимом.

Выпускные патрубки имеют двойные стенки. Между стенками поступает охлажденная вода от водяного насоса. Внутренний канал патрубка служит для прохода отработавших газов. Снизу на выпускных патрубках имеется по два штуцера с пробками. Через один сливается вода, через другой – несгоревшее топливо. В верхней части приварены штуцера, к которым присоединены трубки для отвода воды или пара в коллектор горячей воды.

Компенсаторы представляют собой стальные сильфоны и служат для компенсации линейных размеров при изменении температуры. В них установлены решетки для предотвращения попадания в турбокомпрессоры осколков поршневых колец.

Коленчатые валы

Рис.9 Коленчатые валы:

а – верхний; б – нижний; 1 – шпилька; 2 – гайка; 3 – шестерня;
4,5,6 – фланцы; 7 – направляющее кольцо; С — каналы

Преобразуют возвратно-поступательное движение поршней во вращательное и являются наиболее нагруженной частью дизеля. На них действуют силы давления газов при сгорании топлива в цилиндре, силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс и вращающих моментов.

На дизеле установлены два коленчатых вала, отлитых из высокопрочного чугуна, отличающихся друг от друга длиной и конструкцией концевых частей. На переднем конце НКВ крепится антивибратор с удлиненной ступицей, шестерня эластичного провода насосов (водяных и масляного) и вилка карданного соединения. На заднем конце расположены фланцы для крепления конической шестерни вертикальной передачи и ведущего диска дизель-генераторной муфты. На переднем конце ВКВ крепится шестерня привода кулачковых валов топливных насосов. На заднем конце расположены фланцы для крепления конической шестерни вертикальной передачи и муфты привода торсионного вала редуктора нагнетателя второй ступени. Нижний вал опережает верхний по углу поворота на 12º.

Каждый вал имеет 12 коренных и 10 шатунных шеек. Шатунные шейки смещены относительно друг друга на 36º в соответствии с порядком работы цилиндров и совместно со щеками образуют кривошипы. Для облегчения валов коренные и шатунные шейки выполнены полыми.

Смазка из системы поступает к коренным подшипникам через штуцеры в крышках ВКВ и в опорах НКВ, а затем по сверлениям в щеках кривошипов к шатунным подшипникам.

Коренные подшипники

Рис. Вкладыши коренных подшипников:

а —

Коленчатые валы имеют 12 коренных подшипников: 11 подшипников являются опорными (воспринимают радиальные нагрузки) и один опорно-упорный (воспринимает как радиальные, так и осевые нагрузки). Опорно-упорный подшипник стоит на 11-й шейке у фланца крепления конической шестерни вертикальной передачи.

Каждый подшипник состоит из двух половинок – вкладышей. Вкладыши изготавливают из бронзы и внутреннюю поверхность заливают баббитом (0,5 0,2 мм). С наружной стороны вкладышей имеется несквозное отверстие под штифт для правильной установки и фиксации от проворота. Между собой вкладыши также фиксируются штифтами. Один вкладыш опорно-упорного подшипника имеет бурты, которые охватывают опоры. Вкладыши в средней части несколько толще, поэтому с боков образуются зазоры (на масло) 0,15…0,23 мм, в котором находится масло для улучшения смазки подшипников.

Условно вкладыши разделяются на рабочие – бесканавочные (верхние у ВКВ и нижние у НКВ) и нерабочие – канавочные. Бесканавочные вкладыши НКВ и ВКВ конструктивно отличаются, что связано со способом подвода смазки. У рабочего вкладыша ВКВ с наружной стороны имеется дугообразная канавка, по краям которой просверлены два отверстия для прохода смазки внутрь подшипника.

Вкладыши маркируются со стороны управления НЧ10ВД(Г), где

НЧ – условное буквенное обозначение дизеля

10 – десятая опора

В – верхний коленчатый вал

Д – дно (нижний)

Г – гора (верхний

Вкладыши имеют восемь градаций – номинал (0) и семь ремонтных размеров. Толщина номинального вкладыша d₀ = 19 мм. Каждая градация +0,25 мм.

Поршни

Образуют камеру сгорания и передают усилие от давления газов на шатуны. Нижние поршни передают коленчатому валу около 70% мощности.

Каждый поршень состоит из стакана, вставки и двух опорных плит (верхней и нижней).

Рис.10 Поршень:

1 – стакан; 2 – маслосъемные кольца с прорезями для прохода масла;3 – маслосъемное кольцо без прорезей; 4 – стопорное кольцо; 5 – нижняя опорная плита; 6,16 – комплекты прокладок; 7 – бронзовая втулка;8 – поршневой палец; 9 – вставка; 10 – ползушка; 11 – пружина; 12,17 – компрессионные кольца; 13 – верхняя опорная плита; 14 – винт; 15 – ступенчатый штифт; 18 – болт

Стакан отливается из специального чугуна. Сложная форма днища обеспечивает лучшее перемешивание топлива с воздухом. Форма днища верхнего поршня является зеркальным отражением нижнего. На внутренней поверхности днища имеются концентричные незамкнутые ребра, образующие каналы для прохода охлаждающего масла. Этими ребрами стакан опирается на вставку. Наружное кольцевое ребро соединено с цилиндрической частью стакана радиальными ребрами жесткости. На наружной поверхности стакана в верхней части выполнены четыре канавки, а в нижней части три канавки для установки уплотнительных (компрессионных) и маслосрезывающих колец.

Головка поршня имеет два конуса, что позволяет избежать задира поршней, и хромируются для повышения жаростойкости. Юбка поршня покрывается слоем полуды для лучшей прирабатываемости к зеркалу цилиндра. Юбка нижнего поршня удлинена за счет специальных козырьков.

Вставка отлита из чугуна и в сборе с плитами и регулировочными прокладками фиксируется в стакане стопорным кольцом. Верхняя плита крепится к вставке винтами и имеет запрессованный ступенчатый штифт, который фиксирует стакан, плиту и вставку в определенном положении. Под верхней плитой установлены прокладки для регулирования линейной величины камеры сжатия. Нижняя плита фиксируется штифтом и двумя болтами. Прокладки служат для регулирования зазора между плитой и стопорным кольцом.

В вертикальной расточке вставки установлена и поджата пружиной алюминиевая ползушка, которая притирается к сферической поверхности верхней головки шатуна. В двух расточках, выполненных перпендикулярно оси поршня, запрессованы бронзовые втулки, служащие опорой для поршневого пальца. Поршневой палец стальной пустотелый диаметром 82 мм свободно вращается во втулках, а его осевое смещение ограничено специальными приливами на внутренней стороне юбки.

Каждый поршень имеет четыре компрессионных и три маслосрезывающих кольца. Первое и третье компрессионные кольца на нижнем и первое на верхнем поршне имеют прямые замки, отлиты из высокопрочного чугуна и по наружной поверхности хромированы. На этой поверхности имеются канавки, заполненные дисульфидом молибдена для лучшей прирабатываемости. Второе и четвертое кольца на нижнем и три на верхнем поршне изготовлены из специального чугуна, покрыты слоем полуды, имеют косые замки, а для приработки скосы в 1º с двух сторон и запрессованный бронзовый поясок. Маслосрезывающие кольца изготавливают из специального чугуна и покрывают полудой. Два нижних кольца имеют 12 прорезей для прохода масла и косые замки. У верхнего замок ступенчатый, прорезей нет.

Шатуны

Рис.11 Шатун:

1 – стержень; 2 – корончатая гайка; 3 – болт; 4 – штифт; 5 – крышка;6,7 – вкладыши; 8 — втулка

Преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и передают усилие от поршня на коленчатый вал.

Шатуны изготовлены из стали 40ХФА. Состоят из стержня двутаврового сечения и двух головок – верхней и нижней. Конструкция верхнего и нижнего шатунов одинакова, но стержень нижнего шатуна длиннее на 102,2 мм. В стержне шатуна просверлены два косых канала, которые соединены с продольным, совпадающим с кольцевой канавкой в средней части верхней головки шатуна. Диаметр продольного канала у нижнего шатуна больше. Это вызвано необходимостью подачи большего количества масла для охлаждения к нижнему поршню как к более нагруженному.

В верхнюю головку шатуна запрессована втулка, состоящая из двух втулок: внешней стальной и внутренней бронзовой, соединенных двумя горизонтальными штифтами. В обеих втулках просверлены восемь радиальных отверстий, совпадающих с кольцевой канавкой в бронзовой втулке, которая по внутренней поверхности имеет поперечные косые канавки для смазки пальца по всей длине. Сферическая поверхность верхней головки шатуна притерта совместно с ползушкой поршня.

Нижняя головка шатуна разъемная. В ней установлены два бронзовых вкладыша, залитые баббитом, — рабочий бесканавочный и нерабочий канавочный (в крышке). С обеих сторон рабочего вкладыша имеются небольшие канавки и косые каналы, совпадающие с соответствующими косыми каналами в шатуне. По краям вкладышей фрезеруются выемки для выхода масла на всю ширину подшипника. С наружной стороны нерабочего вкладыша имеется несквозное отверстие под штифт, фиксирующий вкладыш от проворота. Крышка крепится двумя болтами, которые в средней части имеют пояски, обеспечивающие точность сборки.

Вертикальная передача

Служит для передачи части мощности от верхнего коленчатого вала к нижнему, защиты при заклинивании одного из них и обеспечения опережения нижнего коленчатого вала по отношению к верхнему на 12º.

Состоит из двух больших и двух малых конических шестерен со спиральными зубьями, двух вертикальных валов, вращающихся в подшипниках верхнего и нижнего корпусов, торсионного вала, ступицы, шлицевой втулки и муфты.

Большие шестерни крепятся призонными болтами к фланцам коленчатых валов. Малые шестерни посажены на шпонках на нижний и верхний вертикальные валы. Каждый вал вращается в роликовом и двух радиально-упорных шариковых подшипниках. Наружные кольца шариковых подшипников зажимаются фланцами. Под фланцы крепления корпусов к блоку дизеля ставят стальные прокладки для регулировки бокового зазора между зубьями шестерен.

Нижний вертикальный вал выполнен пустотелым и имеет внутренние шлицы. Торсионный вал своими нижним и верхним концами соединен со шлицевыми частями нижнего вала и шлицевой втулки. Муфта болтами присоединена к ступице, посаженной на шпонке на конусную часть верхнего вала и закрепленной на нем гайкой со стопорной планкой. В ней установлена шлицевая втулка. Соединение нижнего и верхнего валов обеспечивается за счет натяга и шпонки.

Шестерни смазываются струями масла из сопел с калиброванными отверстиями, связанных трубками с нижним и верхним масляными коллекторами. Подшипники верхнего корпуса смазываются маслом, стекающим с шестерен. К подшипникам нижнего корпуса масло подводится через штуцер ввернутый во фланец.

Рис.12 Вертикальная передача:

1 – нижний корпус; 2,17,20,27 – гайки; 3 – торсионный вал; 4,10 – болты;
5,24 – радиально-упорные шариковые подшипники; 6 – проставочное кольцо; 7 – регулировочное кольцо; 8 – малая коническая шестерня; 9 – большая коническая шестерня; 11,25 – роликовые подшипники; 12 – регулировочная прокладка; 13 – распорная втулка; 14 – верхний вал; 15 – верхний корпус; 16,23 – нажимные фланцы; 18 – ступица; 19 – конический штифт; 21 – шлицевая муфта; 22 – шлицевая втулка; 26 – нижний вал

Антивибратор

Служит для устранения явления резонанса крутильных колебаний путем изменения частоты собственных колебаний нижнего коленчатого вала.

Рис.13 Антивибратор:

1 – ступица; 2,4,6,7, – пальцы; 3 – груз; 5 – болты крепления стопорных планок; 8 – втулка в отверстии груза; 9 – планка стопорная; а,б – канавки; в – каналы радиальные; г – выточка кольцевая; д — канал

Рис. Схема работы маятникового антивибратора:

1 – ступица; 2 – пальцы; 3 – груз

Так как коленчатый вал является сложной системой, то он имеет несколько частот собственных колебаний. Установлено, что опасные (критические) крутильные колебания будут возникать при следующих частотах вращения: 330, 470, 550 и 825 об/мин.

Антивибратор состоит из ступицы с тремя неподвижными дисками. Между дисками расположены 8 грузов в виде секторов (4 с одной стороны и 4 с другой) массой 10,34 кг каждый. Грузы насажены на 16 пальцев разного диаметра (4 комплекта по 4 пальца одинакового диаметра). Поэтому зазоры между пальцами и отверстиями в грузах разные (от 3,75 мм до 20,7 мм). Осевое перемещение пальцев ограничено стопорными планками. Отверстия в неподвижных дисках и в грузах защищены от износа вставными втулками.

Каждый груз свободно (с зазором) посажен на два пальца одинакового диаметра. Грузы, расположенные друг против друга по диаметру, имеют одинаковы размер пальцев. Таким образом, имеется 4 пары грузов с разной величиной перемещения в соответствии количеством критических частот вращения коленчатого вала. Каждая пара гасит критическую частоту вращения одного из порядков.

Когда вал вращается с частотой ниже или выше критической, грузы под действием центробежных сил перемещаются от центра в крайнее положения на величину зазора между пальцами и отверстиями. При работе вала на критической частоте одна пара грузов, рассчитанная для гашения этих резонансных колебаний, придет в действие. При увеличении частоты вращения грузы в силу инерции будут стремиться сохранить прежнюю частоту, а, следовательно, отставать на некоторый угол и препятствовать закручиванию вала. При уменьшении частоты вращения частота вращения грузов будет опережать частоту вращения вала и препятствовать закручиванию вала в другую сторону.

Дизель-генераторная муфта

Рис. Дизель-генераторная муфта:

1 – диск ведомый; 2 – набор пластин; 3 – диск ведущий; 4,6,7,9 – болты;
5,8 — сухари

Соединяет нижний коленчатый вал дизеля с якорем тягового генератора.

Состоит из ведомого диска, который болтами соединен с якорем тягового генератора, и ведущего диска, соединенного болтами с фланце нижнего коленчатого вала дизеля. Между дисками установлен комплект из 80 стальных пластин толщиной 0,5-0,8 мм. Пластины при помощи одних болтов через сухари прижимаются к ведомому диску, а другими болтами через сухари – к ведущему диску. Болты вставлены в отверстия дисков и пластин плотно, а сухари в диски с большим зазором. Конструкция муфты допускает работу этих валов при небольшом несовпадении осей.

Рис. Расположение меток на ведущем диске муфты привода
тягового генератора

По наружному ободу ведущего диска нарезаны косые зубья, которые входят в зацепление с червячным винтом валоповоротного механизма. Окружность ведущего диска разградуирована на 360º и на ней нанесены 12 меток. Из них 10 от 1Т до 10Т соответствуют положениям кулачков распределительного вала – по ним устанавливают топливные насосы соответствующих цилиндров. Остальные две метки ВМТ Н1 и ВМТ В1 соответствуют внутренним мертвым точкам поршней первого цилиндра дизеля.

Валоповоротный механизм

Служит для проворота коленчатых валов вручную при осмотре, регулировке и т.д.

Валоповоротный механизм укреплен внизу на торцовой стенке блока дизеля со стороны тягового генератора. На неподвижном кронштейне установлен поворотный подвижный кронштейн с пружинами, в котором в бронзовых втулках вращается вал с червяком. На поворотном кронштейне и неподвижном кронштейне выполнены две пары совпадающих отверстий.

Во время работы дизеля подвижный кронштейн повернут (вверх) и укреплен стопорным штоком так, что червяк не входит в зацепление с зубчатым венцом ведущего диска дизель-генераторной муфты.

При установке валоповоротного механизма в рабочее положение поворотом кронштейна за вал червя вводится в зацепление с зубчатым венцом дизель-генераторной муфты и в этом положении удерживается штоком. Шток вводится в совпадающие отверстия кронштейнов и прижимается фиксатором.

Для предотвращения пуска дизеля при включенном валоповоротном механизме предусмотрена блокировка с электрической системой пуска. Чтобы ввести в зацепление червяк с зубчатым венцом муфты, необходимо вывести шток из отверстия, освободив удерживающий его фиксатор. При этом прекращается нажим штока на кнопку конечного выключателя. В результате чего разрывается электрическая цепь системы пуска, и дизель не может быть запущен.

Читайте также:

История дизельного двигателя / Интересное / Статьи / Еще / Обо всем

В 1890 году Рудольф Дизель развил теорию «экономичного термического двигателя», который благодаря сильному сжатию в цилиндрах значительно улучшает свою эффективность. Интересно, что в написанной им книге в качестве идеального топлива предлагалась каменноугольная пыль.

Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; а также большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Зато была открыта дорога к использованию в качестве топлива тяжелых нефтяных фракций.

23 февраля 1983 года в Имперском Патентном Бюро Дизелю был выдан патент №. 67207 «О разработке метода и конструкции двигателя внутреннего сгорания … нового, эффективного теплового двигателя». Вооружившись контрактами промышленников, Дизель начал работу над производством функционального образца своего двигателя.

Первый официально засвидетельствованный запуск двигателя с «компрессионным зажиганием» был осуществлён французским изобретателем Рудольфом Дизелем в 1897 году.

Разработку по достоинству оценили в тяжёлой промышленности и производстве грузового автотранспорта, где отмечали её непревзойдённую экономичность, а также высокий крутящий момент, что на тот момент и требовалось в сфере грузоперевозок.

Схема работы двухтактного дизельного двигателя

Мало кто знает, что принцип дизельного двигателя Рудольф Дизель позаимствовал от обычной зажигалки, используемой в то время. Принцип состоял в том, что в специальную емкость вставлялся фитиль и интенсивными движениями специального поршня поджигался.

Происходило это от того, что сжимаемый воздух нагревался до определенной температуры. Дизель просто добавил к этому форсунки и топливную аппаратуру.

Похожее по теме… Вечный двигательИдея создания механизма с замкнутым энергетическим циклом, способного производить полезную работу вечно, будучи лишь однажды приведенным в движение, будоражила у

После получения патента потребовалось еще много лет, чтобы создать функционирующую модель дизельного двигателя. За это время Линде потерял терпение и их пути разошлись.

Дизель смог убедить, в эффективности нового двигателя, Генриха фон Бенса, главу будущей компании MAN в Аугсбурге стать его новым спонсором.

Двухтактный дизельный двигатель впервые увидел свет практически одновременно с четырехтактным, созданным в том же году.

В 1895 году появился первый опытный образец, а уже в 1898 году первый дизельный двигатель заработал на спичечной фабрике в Германии и с этого момента на него возник большой спрос.

Эффективность и экономичность двигателя Дизеля заключалась в том, что он мог работать практически на любом топливе. Эксперименты и испытания привели к тому, что в качестве топлива, в то время, стали использовать керосин, кстати, очень распространенный в те годы.

Современные дизельные двигатели работают на топливе содержащем гораздо меньше серы и называемом дизельным.

Принцип действия дизельного двигателя

Вначале подается воздух, который в процессе сжатия нагревается до высоких температур (около 800 градусов по Цельсию) , затем в камеру сгорания под высоким давлением (10-30 МПа) подается топливо, после чего происходит его самовоспламенение.

Как работает дизельный двигатель и, самое главное, как происходит воспламенение топлива в камере сгорания, если у агрегата данного типа нет свечей зажигания?

Сперва воздух поступает в цилиндры.

В конце такта сжатия, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки, температура воздуха в камере сгорания достигает высоких значений (порядка 700-800 градусов) и затем в цилиндры впрыскивается дизельное топливо, которое воспламеняется самостоятельно, без искрового зажигания. Тем не менее, свечи в дизельном агрегате все-таки есть, но то – свечи накаливания, а не зажигания, которые нагревают камеру сгорания для облегчения запуска двигателя в холодное время.

Сам процесс воспламенения топлива всегда сопровождается высокими уровнем вибраций и шума, поэтому двигатели дизельного типа являются более шумными в сравнении с бензиновыми собратьями.

Подобный принцип работы дизеля позволяет использовать более доступные и дешевые (до недавнего времени ) виды топлива, снижая уровень затрат на его обслуживание и заправку.

Дизели могут иметь как 2, так и 4 рабочих такта (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск). Большинство автомобилей оснащено 4-х тактовыми дизельными двигателями.

Схема работы четырёхтактного дизельного двигателя

Бензиновый, или дизельный — что лучше?

Сравнение двух типов двигателей.

Бензиновый и дизельный двигатели – два наиболее часто используемых двигателя внутреннего сгорания. Несмотря на то, что их принципы работы схожи, эти двигатели имеют ряд интересных отличий и у каждого есть свои преимущества.

Принцип работы двухтактного двигателя

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) могут классифицироваться по разным признакам, но чаще всего в первую очередь говорят о количестве тактов, то есть ходов поршня, неважно, вверх или вниз, за один полный цикл работы. Каждые два такта дают один оборот коленчатого вала. За весь цикл только один такт будет рабочим, то есть переводящим тепловую энергию расширяющегося газа в механическую работу. Тактов за цикл может быть от двух до шести, но реально используются только двух- и четырёхтактные ДВС. С точки зрения удельной отдачи лидирует тот мотор, у которого плотность рабочих ходов на каждый оборот больше. Поэтому принцип работы двухтактного двигателя заслуживает рассмотрения хотя бы по этой причине.

Организация процессов в двухтактной схеме

В двухтактном двигателе отсутствует газораспределительный механизм. Точнее, его роль выполняется поршнем и особым образом конфигурированными впускными и выпускными каналами. А чтобы одновременно выполнять процессы впуска свежей смеси и её сжатие, а также очистки цилиндра от отработанных газов, используется не только надпоршневое пространство, но и объём картера двигателя, повышение и понижение давления в котором осуществляется нижней стороной поршня.

Во время первого такта поршень перекрывает продувочное окно в стенке цилиндра и начинает вытеснять продукты выхлопа через выпускное. По мере дальнейшего движения вверх выпуск также закрывается тем же поршнем, надпоршневой объём герметизируется, и начинается сжатие смеси. Заканчивается такт её поджиганием искрой в свече или самопроизвольно от нагрева при сжатии, если это двухтактный дизель (бывают и такие, например, в старых грузовиках, судовых двигателях или авиамоделях).

Второй такт сопровождается расширением горячих продуктов сгорания топлива, которые давят на поршень, совершая полезную работу. Давление под поршнем растёт, поскольку впускной клапан или золотник от карбюратора закрывается. Свежая смесь, набранная в картер при первом такте, сжимается, подготавливаясь к впрыску под давлением через продувочное окно в цилиндр.

Важную роль играет момент одновременного открытия выпускного окна и продувочного. Свежая смесь поступает в цилиндр, вытесняя отработанную. Этот процесс называется продувкой, и от её правильной организации во многом зависит отдача двигателя, его расход топлива и моментная характеристика.

Схем продувки несколько, их применяемость зависит от назначения двигателя, сейчас в основном применяется петлевая трёхканальная продувка, изобретённая немецким инженером Шнюрле, когда поступающая смесь выходит вертикально из двух каналов, отклоняется потоком из третьего, описывает петлю и выталкивает отработанные газы в глушитель. Это наиболее быстрый и эффективный способ очистки цилиндра.

В цилиндре неизбежно или остаётся часть бесполезных газов, или, наоборот, на выхлоп уходит какая-то доля несгоревшей смеси топлива с воздухом. Из-за этого падает топливная экономичность, с чем сражаются разработчики, настраивая схему продувки под все режимы. Особую роль при этом играет объём картера и конструкция клапана на впуске.

Достоинства и недостатки двухтактных двигателей

Зная, как работает двухтактный двигатель, уже можно предсказать чем он будет выгодно отличаться от четырёхтактного, а в чём безнадёжно проиграет. Основными плюсами такой конструкции стали:

простота и малое количество деталей, что позволяет создавать достаточно мощные моторы при малой массе;
наличие рабочего хода в каждом цилиндре при одном обороте коленчатого вала обеспечивает вдвое большую отдачу при том же рабочем объёме, то есть пространстве, описываемом поршнями за один ход;
широкий диапазон возможных оборотов двигателя при отдаче им максимальной мощности, что обусловило применение таких моторов как в качестве сверхтихоходных дизелей прямого привода винтов в судостроении, так и на гоночных мотоциклах, где обороты превышают десяток тысяч в минуту;
нет необходимости в тяжёлом маховике для запасания энергии на выполнение пассивных тактов;
отсутствует потребность в отдельной системе смазки с насосами, теплообменниками и фильтрацией;
дешевизна при изготовлении.

Но недостатков значительно больше:

низкая топливная экономичность из-за трудностей с полной очисткой цилиндров от выхлопных газов;
напряжённый тепловой режим, каждый второй такт нагревает поршни и цилиндры;
трудности с обеспечением экологичности, если совершенствовать двигатель в этом направлении, то он, скорее всего, станет сложнее четырёхтактного, придётся применять прямой впрыск и систему наддува;
необходимость смешивать масло с бензином, поскольку иначе его в картер не доставить, оно будет вымываться;
эффективность масел при их растворении в топливе снижается, что вынуждает для обеспечения долговечности использовать специальные двухтактные масла, но и это плохо помогает;
двухтактные двигатели работают шумно, поскольку они очень требовательны к низкому аэродинамическому сопротивлению выпускного тракта, что не позволяет совмещать мощность и экономичность с малошумностью;
дымный выхлоп из-за постоянного горения масла в цилиндрах.

Как видно, применение двухтактных двигателей возможно лишь в особых случаях, когда их немногочисленные достоинства особенно важны.

Перспективы

Постепенно двухтактники вытесняются более совершенными четырёхтактными двигателями даже из тех сфер, где они традиционно были вне конкуренции. Уже нельзя встретить двухтактный дизель на грузовике или новом теплоходе, да и в легкомоторной авиации, а главное, на мотоциклах они повсеместно заменяются на более экономичные и экологичные моторы с клапанным механизмом в головке блока.

Ситуацию не спасают даже самые современные технологии вроде прямого впрыска или роторных наддувов. А преимущество в массогабаритах на сегодняшнем уровне развития техники сходит на нет, новые материалы позволяют создавать компактные и надёжные конструкции газораспределительных механизмов. Можно сказать, что принцип работы двухтактного двигателя окончательно устарел, да и вообще двигатели внутреннего сгорания его ненадолго переживут. Будущее за другими способами получения механической энергии.

Вам также будет интересно почитать:

Дизельный двигатель Википедия

Ди́зельный дви́гатель^[1] (в просторечии — дизель) — поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха^[2]. Применяется в основном на судах, тепловозах, автобусах и грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях, а к концу XX века стал распространен и на легковых автомобилях. Назван по имени изобретателя. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен Рудольфом Дизелем в 1893 году.

Спектр видов топлива для дизельных двигателей весьма широк, включая все фракции нефтеперегонки (от керосина до мазута) и ряд продуктов природного происхождения (например, рапсовое и подсолнечное масла), которые также могут использоваться в качестве биодобавок^[3]^[4]. Дизельный двигатель может с определённым успехом работать и на сырой нефти.

История

В 1824 году Сади Карно формулирует идею цикла Карно, утверждая, что в максимально экономичной тепловой машине нагревать рабочее тело до температуры горения топлива необходимо «изменением объёма», то есть быстрым сжатием. В 1890 году Рудольф Дизель предложил свой способ практической реализации этого принципа. Он получил патент на свой двигатель 23 февраля 1892 года^[5] (в США в 1895 году^[6]), в 1893 году выпустил брошюру. Ещё несколько вариантов конструкции были им запатентованы позднее^[7]. После нескольких неудач первый практически применимый образец, названный дизель-мотором, был построен Дизелем к началу 1897 года, и 28 января того же года он был успешно испытан. Дизель активно занялся продажей лицензий на новый двигатель. Несмотря на высокий КПД и удобство эксплуатации по сравнению с паровой машиной, практическое применение такого двигателя было ограниченным: он был больше и тяжелее паровых машин того времени.

Первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или лёгких нефтепродуктах. Интересно, что первоначально в качестве идеального топлива он предлагал каменноугольную пыль — Германия при больших запасах угля не имела нефти. Эксперименты же показали невозможность использования угольной пыли в качестве топлива — прежде всего из-за высоких абразивных свойств как самой пыли, так и золы, получающейся при сгорании; также возникали большие проблемы с подачей пыли в цилиндры.

Инженер Экройд Стюарт (англ.)русск. ранее высказывал похожие идеи и в 1886 году построил действующий двигатель (см. полудизель). Он предложил двигатель, в котором воздух втягивался в цилиндр, сжимался, а затем нагнетался (в конце такта сжатия) в ёмкость, в которую впрыскивалось топливо. Для запуска двигателя ёмкость нагревалась лампой снаружи, и после запуска самостоятельная работа поддерживалась без подвода дополнительного тепла. Экройд Стюарт не рассматривал преимущества работы от высокой степени сжатия, он просто экспериментировал с возможностями исключения из двигателя свечей зажигания, то есть он не обратил внимания на самое большое преимущество — топливную эффективность.

Независимо от Дизеля в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге инженером Густавом Тринклером был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления», то есть дизельный двигатель в его современном виде с форкамерой, который назвали «Тринклер-мотором». При сопоставлении двигателей постройки «Дизель-мотора» и «Тринклер-мотора» русская конструкция, появившаяся на полтора года позднее немецкой и испытанная на год позднее, оказалась гораздо более совершенной и перспективной. Использование гидравлической системы для нагнетания и впрыска топлива позволило отказаться от отдельного воздушного компрессора и сделало возможным увеличение скорости вращения. «Тринклер-моторы» не имели воздушного компрессора, а подвод тепла в них был более постепенным и растянутым по времени по сравнению с двигателем Дизеля. Российская конструкция оказалась проще, надёжнее и перспективнее немецкой^[8]. Однако под давлением Нобелей и других обладателей лицензий Дизеля работы над двигателем в 1902 году были прекращены.

В 1898 году Эммануил Нобель приобрёл лицензию на двигатель внутреннего сгорания Рудольфа Дизеля. Двигатель приспособили для работы на нефти, а не на керосине. В 1899 году Механический завод «Людвиг Нобель» в Петербурге развернул массовое производство дизельных двигателей. В 1900 году на Всемирной выставке в Париже дизельный двигатель получил Гран-при, чему способствовало известие, что завод Нобеля в Петербурге наладил выпуск двигателей, работавших на сырой нефти. Этот двигатель получил в Европе название «русский дизель»^[9]. Выдающийся русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции — с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой.^[10]

В настоящее время для обозначения ДВС с воспламенением от сжатия используется термин «двигатель Дизеля», «дизельный двигатель» или просто «дизель», так как теория Рудольфа Дизеля стала основой для создания современных двигателей этого типа. В дальнейшем около 20—30 лет такие двигатели широко применялись в стационарных механизмах и силовых установках морских судов, однако существовавшие тогда системы впрыска топлива с воздушными компрессорами не позволяли применять дизельные двигатели в высокооборотных агрегатах. Небольшая скорость вращения, значительный вес воздушного компрессора, необходимого для работы системы впрыска топлива сделали невозможным применение первых дизельных двигателей на автотранспорте.

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, устройство, которое широко применяется и в наше время. Он же создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Востребованный в таком виде высокооборотный дизельный двигатель стал пользоваться всё большей популярностью как силовой агрегат для вспомогательного и общественного транспорта, однако доводы в пользу карбюраторных двигателей (традиционный принцип работы, лёгкость и небольшая цена производства) позволяли им пользоваться большим спросом для установки на пассажирских и небольших грузовых автомобилях: с 50-х — 60-х годов XX века дизельный двигатель устанавливается в больших количествах на грузовые автомобили и автофургоны, а в 70-е годы, после резкого роста цен на топливо, на него обращают серьёзное внимание мировые производители недорогих маленьких пассажирских автомобилей.

В дальнейшие годы происходит рост популярности дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей, не только из-за их экономичности и долговечности, но также из-за меньшей токсичности выбросов в атмосферу. Все ведущие европейские производители автомобилей в настоящее время имеют модели с дизельным двигателем.

Дизельные двигатели применяются также на железной дороге. Локомотивы, использующие дизельный двигатель — тепловозы — являются основным видом локомотивов на неэлектрифицированных участках, дополняя электровозы за счёт автономности. Тепловозы перевозят до 40 % грузов и пассажиров в России, они выполняют 98 % маневровой работы^{[источник не указан 3945 дней]}. Существуют также одиночные автомотрисы, дрезины и мотовозы, которые повсеместно используются на электрифицированных и неэлектрифицированных участках для обслуживания и ремонта пути и объектов инфраструктуры. Иногда автомотрисы и небольшие дизель-поезда называют рельсовыми автобусами.

В России в 2007 году почти весь грузовой автотранспорт и автобусный парк работал на дизельном двигателе и только незначительная часть грузовиков и средних автобусов — на бензиновом двигателе^[11].

Принцип работы

Четырёхтактный цикл

Работа четырёхтактного дизельного двигателя.

1-й такт. Впуск. Соответствует 0°—180° поворота коленвала. Через открытый приблизительно на 345—355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190—210° клапан закрывается. При этом до 10—15° поворота коленвала одновременно открыт и выхлопной клапан. Время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.
2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух от 16 (в тихоходных двигателях) до 25 (в быстроходных) раз.
3-й такт. Рабочий ход, расширение. Соответствует 360°—540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парáх. Наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, а продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном двигателе — величина постоянная и зависящая только от особенностей данной конкретной конструкции двигателя. Сгорание топлива в дизельном двигателе происходит, таким образом, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки, начинаясь вблизи ВМТ. Из этого следуют два важных вывода:
- Процесс горения длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода. Это приводит к тому, что рабочий процесс протекает при постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Так как горение продолжается при постоянном давлении при любых условиях, а время инициации постоянно, изменение момента впрыска (аналогично изменению момента зажигания у карбюраторного двигателя) в процессе работы дизеля не требуется.
- Соотношение топливо/воздух в цилиндре может существенно отличаться от стехиометрического, причём очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объёма камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей, (на сленге железнодорожников «тепловоз даёт медведя́»).

У двигателей с аккумуляторной топливной системой (Common Rail) за счет возможности управлять открытием форсунки независимо от работы ТНВД появляется возможность оптимизировать процесс впрыска и сгорания топлива за счет многоимпульсной подачи. Суть заключается в следующем:

- Примерно за 20-40° до ВМТ в цилиндр впрыскивается небольшая порция топлива (5-30 % от основной цикловой подачи) — предвпрыск, что позволяет сформировать начальный фронт пламени. В результате температура и давление газов в цилиндре плавно повышаются, что способствует лучшему сгоранию основной порции топлива и снижает ударные нагрузки на детали двигателя. Предвпрыск стал повсеместно применяться на двигателях стандарта Евро-3, а начиная с Евро-4 предвпрыск может быть и многостадийным;
- Примерно за 2-7° до ВМТ начинается подача первой части основной порции топлива, при этом процесс протекает как в обычном дизеле с механически ТНВД за исключением того, что не происходит резкого повышения давления в цилиндре (оно уже повысилось при начале сгорания предваряющей порции топлива), поэтому двигатель работает с меньшим шумом;
- Затем подача топлива на некоторое время прекращается и происходит его более полное сгорание;
- Подается вторая часть основной порции топлива, за счет разделения подачи на две части удается обеспечить с одной стороны более полное сгорание, а с другой — больший период времени работы цилиндра при постоянном давлении. В результате снижается токсичность отработавших газов, двигатель развивает больший крутящий момент при меньших ударных нагрузках и производит меньше шума. Разделение основной подачи топлива на две части стало применяться на двигателях стандарта Евро-4;
- Наконец незадолго до открытия выпускного клапана подается небольшая завершающая порция топлива — поствпрыск, которая догорает уже в выпускном коллекторе и турбокомпрессоре. В результате этого обеспечивается с одной стороны эффективное дожигание частиц сажи, а с другой — повышение мощности турбокомпрессора, особенно на частичных режимах работы двигателя, что сглаживает эффект «турбоямы». Поствпрыск стал активно применяться на двигателях стандарта Евро-5 и выше.

Таким образом многоимпульсная подача топлива существенно улучшает практически все характеристики дизеля и позволяет приблизить его удельную мощность к бензиновым двигателям, а при наличии турбонаддува высокого давления — превзойти её. По этой причине с развитием систем Common Rail дизельные двигатели на легковых автомобилях становятся все более популярными.

4-й такт. Выпуск. Соответствует 540°—720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, выталкивая отработавшие газы из цилиндра через открытый на 520—530° выхлопной клапан.

Далее цикл повторяется.

В зависимости от конструкции камеры сгорания, существует несколько типов дизельных двигателей:

С неразделённой камерой: камера сгорания выполнена в поршне, а топливо впрыскивается в надпоршневое пространство. Главное достоинство — минимальный расход топлива. Недостаток — повышенный шум («жесткая работа»), особенно на холостом ходу. В настоящее время ведутся интенсивные работы по устранению указанного недостатка. Например, в системе Common Rail для снижения жёсткости работы используется (зачастую многостадийный) предвпрыск (что описано выше).
С разделённой камерой: топливо подаётся в дополнительную камеру. В большинстве дизельных двигателей такая камера (она называется вихревой либо предкамерой) связана с цилиндром специальным каналом так, чтобы при сжатии воздух, попадая в оную камеру, интенсивно завихрялся. Это способствует хорошему перемешиванию впрыскиваемого топлива с воздухом и более полному сгоранию топлива. Такая схема долго считалась оптимальной для лёгких двигателей и широко использовалась на легковых автомобилях. Однако, вследствие худшей экономичности, последние два десятилетия идёт активное вытеснение таких двигателей двигателями с нераздельной камерой и с системами подачи топлива Common Rail.

Двухтактный цикл

Принцип работы двухтактного дизельного двигателя Продувка двухтактного дизельного двигателя: внизу — продувочные окна, выпускной клапан вверху открыт

Кроме вышеописанного четырёхтактного цикла, возможно использование двухтактного цикла.

Такты сжатия и рабочий ход двухтактного цикла аналогичны таковым в четырёхтактном цикле, но несколько укорочены, а газообмен в цилиндре осуществляется в едином процессе — продувке, занимающей сектор между концом рабочего хода и началом сжатия.

При рабочем ходе поршень идёт вниз, через открывающиеся выпускные окна (в стенке цилиндра) или через выхлопные клапаны удаляются продукты горения, несколько позднее открываются впускные окна, цилиндр продувается свежим воздухом из воздуходувки — осуществляется продувка. Когда поршень поднимается, все окна закрываются. С момента закрытия впускных окон начинается сжатие. Перед достижением поршнем ВМТ из форсунки распыляется воспламеняющееся топливо. Происходит расширение — поршень идёт вниз и снова открывает все окна и т. д.

Продувка является слабым звеном двухтактного цикла. Время продувки, в сравнении с другими тактами, невелико и увеличить его невозможно, иначе будет падать эффективность рабочего хода за счёт его укорочения. В четырёхтактном цикле на те же процессы отводится половина цикла. Полностью разделить выхлоп и свежий воздушный заряд тоже невозможно, поэтому часть воздуха теряется, выходя прямо в выхлопную трубу. Если же смену тактов обеспечивает один и тот же поршень, возникает проблема, связанная с симметрией открывания и закрывания окон. Для лучшего газообмена выгоднее иметь опережение открытия и закрытия выхлопных окон. Тогда выхлоп, начинаясь ранее, обеспечит снижение давления остаточных газов в цилиндре к началу продувки. При закрытых ранее выхлопных окнах и открытых — ещё — впускных осуществляется дозарядка цилиндра воздухом, и, если воздуходувка обеспечивает избыточное давление, становится возможным осуществление наддува.

Окна могут использоваться и для выпуска отработавших газов, и для впуска свежего воздуха; такая продувка называется щелевой или оконной. Если отработавшие газы выпускаются через клапан в головке цилиндра, а окна используются только для впуска свежего воздуха, продувка называется клапанно-щелевой (11Д45, 14Д40, ЯАЗ-204, −206).

Каждый цилиндр ПДП-двигателей содержит два встречно-противоположно движущихся поршня; каждый поршень управляет своими окнами — один впускными, другой выпускными (система Фербенкс-Морзе — Юнкерса — Корейво). Дизельные двигатели этой системы семейства Д100 использовались на тепловозах ТЭ3, ТЭ10, танковые двигатели 4ТПД, 5ТД(Ф) (Т-64), 6ТД (Т-80УД), 6ТД-2 (Т-84), в авиации — на бомбардировщиках Junkers (Jumo 204, Jumo 205).

В двухтактном двигателе рабочие ходы происходят вдвое чаще, чем в четырёхтактном, но из-за наличия продувки и укорочения рабочего хода двухтактный двигатель мощнее такого же по объёму четырёхтактного не в два, а максимум в 1,6—1,7 раз.

Ранее двухтактные дизели были широко распространены на всех видах транспорта по причине высокой удельной мощности при небольшом числе оборотов, которое ограничивалось как несовершенством моторных материалов (например, поршни дизелей приходилось делать чугунными), так и несовершенством коробок передач (прямозубые с малыми передаточными числами), тяговых генераторов (недостаточная прочность ротора и ненадежная работа коллекторно-щеточных узлов на высоких оборотов). Однако по мере совершенствования как самих моторов, так и приводимых ими агрегатов, более выгодной является форсировка двигателей за счет повышения числа оборотов, чего добиться на двухтактных двигателях достаточно сложно. Поэтому высокооборотистые четырёхтактные дизели уже к 1960-м годам вытеснили двухтактные сначала в автомобильном транспорте, затем на тепловозах, а потом и на судах среднего тоннажа и в стационарных установках. И лишь на больших морских судах с непосредственным (безредукторным) приводом гребного винта, ввиду удвоения количества рабочих ходов на одних и тех же оборотах двухтактный цикл оказывается особенно выгодным при невозможности повысить частоту вращения. Кроме того, двухтактный двигатель технически проще реверсировать. В результате с 1980-х годов в двухтактном исполнении выпускаются только особо тихоходные (50 — 200 об/мин) двигатели, имеющие мощность 15 000 до 100 000 л. с.

В связи с тем, что организовать продувку вихревой камеры (или предкамеры) при двухтактном цикле сложно, двухтактные двигатели строятся только с неразделёнными камерами сгорания, размещёнными обычно в поршне.

Варианты конструкции

Крейцкопфный (слева) и тронковый (справа) двигатели. Номером 10 о

Как работает двухтактный бензиновый двигатель » Изобретения и самоделки

www.newphysicist.com
Двухтактный бензиновый двигатель: Модель

Как двухтактный бензиновый двигатель работает? Теперь подопечные изучают физику такого двигателя очень просто и легко. Я создал модель, чтобы объяснить его физику. Как и анимация, модели могут также играть важную роль в эффективном обучении людей принципам работы.

Товары для изобретателей. 🔥 Перейти в магазин. Ссылка.

Двухтактная модель бензинового двигателя

После просмотра вышеприведенного видео ваш опыт в обучении в значительной степени станет другим. Правильно? Если вы не смотрели видео, сначала посмотрите, а затем продолжайте чтение.

Никогда не ожидайте, что это рабочий вид реального двигателя. Это модель, сделанная из материалов, которые доступны вокруг нас, но в ней есть почти все необходимые компоненты, присутствующие в реальном двигателе.

В этой статье я поделюсь своим опытом создания двухтактной модели бензинового двигателя. Чтобы эффективно объяснить физику, мне нужно было сделать проект прозрачным. Поэтому я купил кусок стекловолокна и разрезал его на два одинаковых размера для поддержки.
Резка стекловолокна

Эти части из стекловолокна являются рамой, на которой закреплены другие компоненты. Поэтому мне пришлось зафиксировать подшипник в центре обеих частей из стекловолокна. У меня не было дырокола. Вместо этого я использовал сверло, чтобы сделать отверстие размером с подшипник на стекловолокно.

Нужно сделать отверстия

Делаю отверстия для подшипника

Следующим шагом является создание рукоятки. Вы знаете, кривошип – самая важная и хитрая часть двигателя. Механизм с поршневым кривошипом – это то, что преобразует линейное движение поршня во вращательное движение. Таким образом, я должен был ясно представить эту идею и некоторое время думал об этом. Какой материал подходит для изготовления рукоятки? Фанера, термопластик, дерево … много разных видов материалов. Внезапно в голову пришел Мультивуд. Мой друг сказал мне, Multiwood очень легко резать и придавать форму. В то же время он прочный, водо- и огнестойкий. Круто .. Это правильный выбор.

Пиление Multiwood

Делаю кривошип

Единственная проблема с мульти-деревом – это «Пыль». Это вредно для ваших легких. На момент съемки видео меня это не беспокоило. После просмотра видео мой друг предупредил меня об опасности вдыхания древесной пыли. Поэтому я предлагаю своим читателям использовать фильтр или закрыть лицо перед тем, как резать древесину с помощью угловой шлифовальной машины. Или по возможности избегайте угловых шлифовальных машин. В этом случае, формируя кусок дерева в кривошипе, форма очень сложна с ножовкой.
Делаю кривошип

Шток поршня

Я использовал multi-wood для изготовления шатунов, шатунов или поршней. Сейчас самое время сделать мотыги в центре фигур. У меня не было сверла 5 мм, поэтому я пошел рядом, поблизости сварочный цех, которым управляет мой друг.
Cверлим

Любители пера могут ненавидеть меня. Я использовал три идентичных типа ручки для коленчатого вала. Сверлить и завинчивать действительно интересно, мне это нравится. Вы? Вы можете думать, что этот парень сумасшедший … Нет. Я люблю делать сумасшедшие вещи.

Соединительный коленчатый вал

Наш проект практически завершен. Кривошип и поршень являются наиболее важными компонентами двигателя. Итак, могу сказать, что наш проект выполнен на 50 процентов. Как я уже говорил, поршень, шток поршня, кривошип, и коленчатый вал являются ключевыми частями, которые преобразуют движение поршня вниз и вверх. В качестве поршня я использовал крышку банки.
Рукоятка и поршень

Картер и цилиндр являются еще одной неотъемлемой частью двигателя. Это неподвижные части, внутри которых движется поршень и кривошип. Я использовал прозрачные пластиковые бутылки для создания корпуса и цилиндра. Прозрачность является нашим главным соображением по поводу производительности.
Картер и цилиндр

Соединяя компоненты вместе

Модель готова

Соединить все компоненты вместе очень легко, если у нас есть четкое представление о выходе. Вы можете видеть, что каждый движущийся компонент внутри двухтактный бензиновый двигатель хорошо виден через стеклопластиковую раму и пластиковый картер. Еще одна интересная вещь, которую стоит отметить, это то, что в проект я включил зажигание с автоматическим кулачковым приводом. Вот почему вы видите свет (силовой ход), когда деталь достигает вершины.
Модель двухтактного бензинового двигателя

Большое спасибо за просмотр видео и чтение моего опыта.

Как работает модель

Термин «ход» относится к максимальному вертикальному движению поршня внутри цилиндра, причем один ход – это полное опускание поршня до нижней мертвой точки (BDC), а другой – его движение до верхних мертвой точки (ВМТ). Это движение вызвано вращением коленчатого вала, к которому поршни соединены посредством шатунов.

Каждый двигатель имеет цикл, который определяется как комбинация всасывания, сжатия, удара и удара, которая приводит к тому, что поршни завершают такты впуска, сжатия, детонации и выпуска. четырехтактный двигатель выполняет четыре полных движения поршней, чтобы завершить цикл двигателя. Тогда как в двухтактных двигателях все процессы завершаются в 2 движения поршня.

Чтобы выполнить цикл двигателя наполовину от числа ходов до обычного четырехтактного двигателя, ориентация цилиндра должна измениться. В обычном четырехтактном цилиндре у вас есть впускной и выпускной клапаны, которые открываются и закрываются при вращении распределительного вала.

При двухтактной установке отверстия обрабатываются в самом цилиндре и открываются или герметизируются вертикальным движением поршня. Их всего два – впускной и выпускной – вместе со свечой зажигания, расположенной в головке блока цилиндров.

Компоненты

Поршень. В двигателе поршень используется для передачи расширяющей силы газов механическому вращению коленчатого вала через шатун. Поршень способен это сделать, потому что он плотно закреплен внутри цилиндра с помощью поршневых колец, чтобы минимизировать зазор между цилиндром и поршнем!

Коленчатый вал – коленчатый вал – это деталь, которая может преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное движение.

Шатун – Шатун передает движение от поршня к коленчатому валу.

Противовес – Противовес на коленвале используется для уменьшения вибраций из-за дисбаланса во вращающемся узле.

Впускной и выпускной порты – Позволяет вводить свежий воздух с топливом и выходить из отработавшей топливовоздушной смеси из цилиндра.

Свеча зажигания – Свеча зажигания подает электрический ток в камеру сгорания, которая зажигает топливовоздушную смесь, что приводит к резкому расширению газа.

Как работает двухтактный бензиновый двигатель?

Когда поршень двухтактного двигателя поднимается при сжатии, его нижняя сторона создает частичный вакуум в картере. Открывается впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, геркон или дисковый клапан), что позволяет воздуху поступать в картер через карбюратор.

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра запускает сжатую смесь. Как и в четырехтактном режиме, смесь горит, и ее химическая энергия превращается в тепловую энергию, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм. Это давление ведет поршень вниз по каналу, вращая коленчатый вал.

Когда поршень продолжает движение вниз по каналу, он начинает открывать выпускное отверстие в стенке цилиндра. Когда отработанный газообразный продукт сгорания выбрасывается через этот порт, нисходящий поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, захваченную под ним в картере.

По мере того, как поршень опускается больше, он начинает открывать два или более портов для свежей зарядки, которые соединены с картером двигателя короткими трубопроводами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера втекает в цилиндр через отверстия для свежего заряда (или «переноса»). Эти отверстия и головка поршня имеют форму и направлены на минимизацию прямой потери свежего заряда в выпускной канал. Даже в лучших дизайнах есть некоторые потери, но простота имеет свою цену! Этот процесс заполнения цилиндра при одновременном выталкивании остатка выхлопного газа из выпускного отверстия называется «очисткой».

Пока поршень находится рядом с нижней мертвой точкой, смесь продолжает перемещаться из картера двигателя через порты переноса в цилиндр.

СМАЗКА

Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно перекачивается через картер двигателя, нецелесообразно смазывать поршень и коленчатую рукоятку перекачиваемым циркулирующим маслом – она будет сметена смесью, врывающейся внутрь и наружу. Поэтому мы должны либо смешать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыскивать его в подшипники с помощью крошечного дозирующего насоса. Тот факт, что масла так мало, требует, чтобы в таких простых двухтактных двигателях использовались подшипники качения, потребность в которых в масле очень мала.

Двухтактные дизельные двигатели очищаются чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, предотвращая любые потери. Некоторые двухтактные двигатели, очищенные от картера, делают то же самое, и называются «DI», или двухтактный режим прямого впрыска. Они могут быть сделаны как экономичные и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

fb.ru

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.

Понимание цикла — двухтактный цикл дизельного двигателя

Если вы прочитали «Как работают двухтактные двигатели», то узнали, что одно большое различие между двухтактными и четырехтактными двигателями — это количество мощности, которое двигатель может производить. Свеча зажигания срабатывает в два раза чаще в двухтактном двигателе — один раз на каждый оборот коленчатого вала, по сравнению с одним разом на каждые два оборота в четырехтактном двигателе. Это означает, что двухтактный двигатель имеет потенциал для выработки в два раза большей мощности , чем четырехтактный двигатель того же размера.

В статье о двухтактном двигателе также объясняется, что цикл бензинового двигателя, в котором газ и воздух смешиваются и сжимаются вместе, на самом деле не идеально подходит для двухтактного подхода. Проблема в том, что часть несгоревшего топлива вытекает каждый раз, когда цилиндр заправляется топливовоздушной смесью. (Подробности см. В разделе «Как работают двухтактные двигатели».)

Объявление

Оказывается, дизельный подход, который сжимает только воздух, а затем впрыскивает топливо непосредственно в сжатый воздух, намного лучше подходит для двухтактного цикла.Поэтому многие производители больших дизельных двигателей используют этот подход для создания двигателей большой мощности.

На рисунке показана компоновка типичного двухтактного дизельного двигателя:

В верхней части цилиндра обычно находятся два или четыре выпускных клапана, которые открываются одновременно. Также имеется инжектор дизельного топлива (показан желтым наверху). Поршень удлиненный, как в бензиновом двухтактном двигателе, поэтому он может действовать как впускной клапан. В нижней части хода поршня поршень открывает отверстия для забора воздуха.Всасываемый воздух сжимается турбонагнетателем или нагнетателем (голубой). Картер герметичен и содержит масло, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный дизельный цикл выглядит так:

Когда поршень находится на пределе своего хода, в цилиндре находится заряд сильно сжатого воздуха. Дизельное топливо впрыскивается форсункой в цилиндр и немедленно воспламеняется из-за тепла и давления внутри цилиндра.Это тот же процесс, который описан в «Как работают дизельные двигатели».
Давление, создаваемое сгоранием топлива, перемещает поршень вниз. Это с рабочим ходом .
Когда поршень приближается к нижней части своего хода, все выпускные клапаны открываются. Выхлопные газы устремляются из цилиндра, сбрасывая давление.
По мере того, как поршень выдвигается вниз, он открывает отверстия для впуска воздуха. Сжатый воздух заполняет цилиндр, вытесняя остатки выхлопных газов.
Выпускные клапаны закрываются, и поршень начинает двигаться обратно вверх, снова закрывая впускные отверстия и сжимая свежий заряд воздуха. Это такт сжатия .
Когда поршень приближается к верхней части цилиндра, цикл повторяется с шага 1.

Из этого описания вы можете увидеть большую разницу между дизельным двухтактным двигателем и бензиновым двухтактным двигателем: в дизельной версии цилиндр заполняет только воздух, а не смешанные вместе газ и воздух.Это означает, что двухтактный дизельный двигатель не страдает ни одной из экологических проблем, характерных для бензинового двухтактного двигателя. С другой стороны, двухтактный дизельный двигатель должен иметь турбонагнетатель или нагнетатель, а это значит, что на бензопиле вы никогда не встретите двухтактный дизель — это было бы слишком дорого.

Недостатки двухтактных двигателей — Принципы работы двухтактных двигателей

Теперь вы можете видеть, что двухтактные двигатели имеют два важных преимущества перед четырехтактными двигателями: они проще и легче, и они производят примерно вдвое больше мощности.Так почему в легковых и грузовых автомобилях используются четырехтактные двигатели? Есть четыре основных причины:

Двухтактные двигатели служат не так долго, как четырехтактные. Отсутствие специальной системы смазки означает, что детали двухтактного двигателя изнашиваются намного быстрее.
Масло для двухтактных двигателей дорогое, и вам нужно около 4 унций его на галлон газа. Вы бы сжигали около галлона масла каждые 1000 миль, если бы вы использовали двухтактный двигатель в машине.
Двухтактные двигатели расходуют топливо неэффективно, поэтому вы получите меньше миль на галлон.
Двухтактные двигатели производят много загрязнения — на самом деле настолько, что вы, вероятно, не увидите их слишком долго. Загрязнение происходит из двух источников. Первый — это сгорание масла. Масло делает все двухтактные двигатели до некоторой степени задымленными, а сильно изношенный двухтактный двигатель может выделять огромные облака маслянистого дыма. Вторая причина менее очевидна, но ее можно увидеть на следующем рисунке:

Каждый раз, когда в камеру сгорания загружается новый заряд воздуха / топлива, часть его выходит наружу через выхлопное отверстие.Вот почему вы видите масляный блеск вокруг любого двухтактного лодочного мотора. Утечка углеводородов из свежего топлива в сочетании с вытекшим маслом представляет собой настоящий беспорядок для окружающей среды.

Эти недостатки означают, что двухтактные двигатели используются только в тех случаях, когда двигатель используется не очень часто и важно фантастическое соотношение мощности к массе.

Тем временем производители работают над уменьшением и облегчением четырехтактных двигателей, и вы можете видеть, что эти исследования выходят на рынок в различных новых продуктах для судоходства и ухода за газонами.

Для получения дополнительной информации о двухтактных двигателях и связанных темах перейдите по ссылкам ниже.

Статьи по теме HowStuffWorks

Еще отличные ссылки

marinediesels.co.uk История двухтактных дизельных двигателей и введение

Меню 4-тактный двигатель 2-тактный двигатель 2-тактный двигатель крейцкопфа продувка Охлаждение Смазка Система топливного масла Система запуска воздуха

Основы

2-тактный Дизельный цикл

**** Выпадающее меню DHTML на основе JavaScript, созданное NavStudio.(OpenCube Inc. — http://www.opencube.com) ****

Вы можете удивиться, узнав, что самый большой дизельный используемые двигатели работают по двухтактному принципу.Если у тебя есть опыт работы с двухтактным бензиновым двигателем вы узнаете, что это вызывает больше загрязнения, чем четырехтактный бензиновый двигатель. Это потому, что масло смешивается с бензином для смазки. подшипники коленчатого вала, и большое количество несгоревшей смеси бензин / масло / воздух выбрасывается в атмосферу. Чтобы узнать больше о 2-тактном двигателе цикл бензинового двигателя нажмите здесь .

Двухтактный дизельный двигатель не смешивает топливо или масло с Воздух для горения.Подшипники коленчатого вала смазываются под давлением. масло так же, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный цикл называется так потому, что он занимает два хода поршень для завершения процессов, необходимых для преобразования энергии топлива в работу. Поскольку двигатель совершает возвратно-поступательное движение, это означает, что поршень должен двигаться вверх и вниз по цилиндру, и поэтому коленчатый вал должен вращаются один раз.

1. Коленчатый вал вращается по часовой стрелке, а поршень двигаясь вверх по цилиндру, сжимая заряд воздуха. Поскольку энергия передается в воздух, его повышение давления и температуры. К тому времени, как поршень приближение к верхней части цилиндра (известное как верхняя мертвая точка или ВМТ) давление более 100 бар и температура более 500 ° C

2. Непосредственно перед ВМТ топливо впрыскивается в цилиндр топливная форсунка. Топливо «распыляется» на крошечные капли. Поскольку они очень маленькие, эти капли очень сильно нагреваются. быстро и начинает гореть, когда поршень проходит через ВМТ. В расширяющийся газ из топлива, горящего в кислороде, заставляет поршень вниз по цилиндру, проворачивая коленчатый вал. Именно во время этого инсульта эта рабочая энергия вкладывается в двигатель; во время восходящего ход поршня, двигатель должен делать работу.

3. Когда поршень движется вниз по цилиндру, полезная расходуется энергия от горящего топлива. Примерно через 110 после ВМТ выпускной клапан открывается и горячий выхлопной газ (состоящий в основном из азота, углекислого газа, водяного пара и неиспользованный кислород) начинают покидать баллон.

4. Примерно через 140 минут после ВМТ поршень обнаруживает набор порты, известные как порты мусора. В цилиндр поступает сжатый воздух. через эти порты и выталкивает оставшийся выхлопной газ из цилиндр в процессе, известном как «продувка».

The поршень проходит мимо нижней мертвой точки и начинает движение вверх по цилиндр, закрывающий продувочные отверстия. Затем выпускной клапан закрывается и начинается сжатие

Двухтактный цикл также можно проиллюстрировать на диаграмма.

1-2 сжатие

2-3 впрыска топлива

3-4 Мощность

4-5 Продувка выхлопных газов

5-6 Уборка

6 — 1 очистка поста

1.примерно 110 BTDC

2. около 10 BTDC

3. около 12 ATDC

4. около 110 ATDC

5. около 140 ATDC

6. около 140 BTDC

В 2-тактном створно-поршневом двигателе боковая тяга, вызванная угловатостью шатун передается на гильзу юбкой поршня или стволом.Поэтому он известен как двухтактный поршневой двигатель со стволом. Юбка Поршень также служит для герметизации отверстий для продувочного воздуха, когда двигатель находится в ВМТ. Это предотвращает повышение давления продувочного воздуха в картере.

В этом заключается недостаток двигателя этого типа: хотя он имеет малая габаритная высота, смазочное масло разбрызгивается из картера в Смазка вкладыша может попасть в пространство для продувки, вызывая обрастание и риск пожара из мусора.Также существует вероятность появления лайнера и износ юбки поршня, позволяющий воздуху попадать в картер. Это может обеспечить кислород, необходимый для взрыва картера в случае возникновения горячей точки. Картер масло должно иметь присадки, которые могут справиться с загрязнениями от продуктов горение, и кислоты, образующиеся при горении из-за серы в топливо.

Эта двухтактная конструкция обычно используется только для меньших нижних приводимые в действие двухтактные двигатели — примерно до 5000 кВт для двигателя V16 с Диаметр цилиндра 280 мм и ход 320 мм.

Дизели Детройта производят двухтактные поршневые двигатели со стволом, как и Wichmann и General Motors. Компания Sulzer производила модель, которая иногда встречается в море, как и Бронс. Чертеж их типа GV в разрезе двигатель показан ниже.

Конструктивное исполнение двухтактного дизельного двигателя

32/40.Четырехтактный дизельный двигатель

32/40 Четырехтактный дизельный двигатель MAN Diesel & Turbo Ответственный подход к передовым технологиям MAN Diesel & Turbo — ведущий мировой разработчик и производитель двигателей с низкой и средней частотой вращения

Дополнительная информация Пресс-релиз Страница 2/9
Копенгаген, 07/0 Технологии MAN Diesel & Turbo повышают эффективность WHR и TCS-PTG повышают эффективность больших двигателей MAN Diesel & Turbo представила мировую премьеру газового двигателя MAN B&W ME-GI в Копенгагене
Дополнительная информация Турбокомпрессор TCA.Эталон
Турбокомпрессор TCA Эталон MAN Diesel & Turbo Стремление к совершенству турбокомпрессоров MAN Diesel & Turbo — ведущий мировой разработчик и производитель больших турбонагнетателей для выхлопных газов с низким и
Дополнительная информация ТАРИФНЫЙ КОД и обновления стандарта
КОД ТАРИФА и обновленный стандарт Нет КОД HS AHTN КОД ОПИСАНИЕ ТИПА ПРОДУКТА СТАНДАРТЫ ИДЕНТИФИКАЦИЯ 7207 Полуфабрикаты из чугуна или нелегированной стали, содержащие по массе менее 0.25% от
Дополнительная информация РЕГУЛИРОВКА ПРИВОДНОГО ВАЛА
Руководящие указания по выравниванию гребного вала УКАЗАТЕЛЬНЫЕ ЗАПИСКИ ПО ВЫРАВНИВАНИЮ ТЯГОВОГО ВАЛА, АПРЕЛЬ 2006 г. (обновлено в феврале 2014 г., см. Следующую страницу) Американское бюро судоходства, учрежденное законом Законодательного собрания №
Дополнительная информация МАГИСТРАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
СТЕПЕНЬ МАГИСТРАЦИИ Конечноэлементный анализ цилиндра стиральной машины Диссертация по прикладной механике Годовая магистерская программа Выполненная: весенний семестр, уровень 2010 г. Авторский руководитель Экзаменатор:
Дополнительная информация Руководство по обслуживанию поршневых насосов PVM
Поршневые насосы PVM Руководство по обслуживанию PVM018 / 020 PVM045 / 050 PVM057 / 063 PVM074 / 081 PVM098 / 106 PVM131 / 141 Содержание Запасные части Описание насоса… 3 Базовый насос Типы органов управления работой насоса Обозначение детали …
Дополнительная информация Европейское агентство авиационной безопасности
Европейское агентство по авиационной безопасности EASA TYPE-CERTIFICATE DATA SHEET: E.070 Выпуск: 05 Дата: 16 ноября Тип: GE Aviation Чешские турбовинтовые двигатели серии M601 / H80 Модели: M601D M601D-1 M601D-2 M601D-11
Дополнительная информация Будущее автоматизации двигателей
Будущее автоматизации двигателя MAN Diesel & Turbo Ответственное отношение к технологиям MAN Diesel & Turbo — ведущий мировой разработчик и производитель низко- и среднеоборотных двигателей, количество наших электростанций составляет
Дополнительная информация ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВС)
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВС) В двигателе внутреннего сгорания передача тепла рабочей жидкости происходит внутри самого двигателя, обычно за счет сгорания топлива с кислородом воздуха.Во внешнем
Дополнительная информация Адрес для корреспонденции
Международный журнал передовых инженерных технологий E-ISSN 0976-3945 Научно-исследовательская статья РАЗРАБОТКА НИЗКИХ СТОИМОСТНЫХ ТАБЛИЦ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРОВ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ C. S. Sanghvi
Дополнительная информация 21. — 22. 11. 2012, Пльзень, Чехия, ЕС
ТЕХНОЛОГИЯ PRO-BEAM — ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Вацлав ХОШЕК a, Филип ВРАБЛУК a, Уве КЛАУС b, Павел СТОЛАЙ a a ECOSOND s.r.o., Черчаны, Чешская Республика, ЕС, [email protected] b pro-beam AG & Co.KgaA, Нойкирхен,
Дополнительная информация Радиально-поршневые насосы типа R и RG
Радиально-поршневые насосы типа R и RG Рабочее давление p max = 700 бар Расход Q max = 91,2 л / мин (при 1450 об / мин) Геометрический рабочий объем V g max = 64,2 см 3 / об. 1. General Моторные насосы и гидросил
Дополнительная информация Плавающий.Дизельные электростанции
Плавающие дизельные электростанции MAN Diesel & Turbo Ответственный подход к передовым технологиям MAN Diesel & Turbo — ведущий мировой разработчик и производитель низко- и среднеоборотных двигателей. Наше участие
Дополнительная информация Моделирование криволинейных поверхностей
Моделирование цилиндрических и криволинейных теоретических представлений контурных линий цилиндров Экструдированные поверхности Поворотные поверхности и вырезы Форма профиля Ось вращения Поверхности по траектории и вырезы Форма профиля Кривые траектории
Дополнительная информация Оптимизация конструкции плоских балок
Оптимизация конструкции плоских балок NSCC29 R.Abspoel 1 1 Отдел проектирования конструкций, Делфтский технологический университет, Делфт, Нидерланды РЕФЕРАТ: В проектировании стальных пластинчатых балок высокая степень
Дополнительная информация Азимутальные подруливающие устройства. движители
Роллс-Ройс Азимута — мировой лидер в поставке азимутов. По азимуту пропеллер вращается на 360 вокруг вертикальной оси, поэтому блок обеспечивает тягу, управляемость и позиционирование на
единиц. Дополнительная информация ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Q.1. Найдите общую площадь и объем прямоугольного твердого тела (кубоида) размером 1 м на 50 см на 0,5 м. 50 1 Отв. Длина куба l = 1 м, Ширина куба, b
Дополнительная информация ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
THOMAS — G-FLEX GFLEX TECH SPEC ПОДКЛЮЧЕНИЕ ИННОВАЦИЙ ЙОХАННЕСБУРГ ТЕЛ: +27 11 794 7594 КЕЙПТАУН ТЕЛ: +27 21 556 5258 ПОЛОКВАНЕ ТЕЛ: 015 298 9142 ПРОЕКТИРОВЩИК, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ И ДИСТРИБЬЮТОР ТРУБОПРОВОДА 9000 Дополнительная информация
Как оптимизировать корпус лодки
Оптимизация формы корпуса с помощью Computational Fluid Dynamics Орельен Друэ, Эрван Жакен, Пьер-Мишель Гилчер Обзор Контекстное программное обеспечение Оптимизация выпуклой носовой части Заключения / перспективы Страница 2 HydrOcean
Дополнительная информация Принципы работы двигателя
Двигатели внутреннего сгорания ME 422 Yeditepe Üniversitesi Принципы работы двигателей Проф.Д-р Джем Сорушбай Информация Проф. Cem Soruşbay İstanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi Otomotiv Laboratuvarı
Дополнительная информация Направляющие профильные LLR
Профильные рельсовые направляющие LLR Содержание Теперь бренд SKF означает больше, чем когда-либо прежде, и значит больше для вас как для уважаемого клиента. SKF сохраняет лидирующие позиции в качестве эталона качественных подшипников на протяжении всего периода
Дополнительная информация AB 500-2 и AB 600-2
AB 500-2 и AB 600-2 Раздвижные плиты VÖGELE AB 500-2 / AB 600-2 Максимальная ширина укладки — AB 500-2: 8.5 м — AB 600-2: 9,5 м Базовая ширина — AB 500-2: 2,55 м — AB 600-2: Версии стяжки TV, TP1, TP2 VÖGELE AB 500-2
Дополнительная информация Вращающееся оборудование, драйверы
ПРАВИЛА КЛАССИФИКАЦИИ КОРАБЛЕЙ / Скоростных, легких и морских надводных судов ЧАСТЬ 4 ГЛАВА 3 НОВОСТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И СИСТЕМЫ ГЛАВНЫЙ КЛАСС Вращающиеся машины, водители ЯНВАРЬ 2009 г. Эта глава
Дополнительная информация Линейная динамика с Abaqus
Линейная динамика с Abaqus 2016 Об этом курсе Цели курса По завершении этого курса вы сможете: Извлекать собственные моды с определенной частотой. Определять, количество извлеченных
Дополнительная информация Принципы работы четырехтактного бензинового двигателя
Четырехтактный двигатель (также известный как четырехтактный ) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в котором поршень совершает четыре отдельных хода, которые составляют один термодинамический цикл.Под ходом подразумевается полный ход поршня по цилиндру в любом направлении. Четыре отдельных штриха называются:
.
ВПУСК : этот ход поршня начинается в верхней мертвой точке. Поршень опускается от верхней части цилиндра к нижней части цилиндра, увеличивая объем цилиндра. Смесь топлива и воздуха нагнетается атмосферным (или большим) давлением в цилиндр через впускной канал.
СЖАТИЕ : при закрытых впускных и выпускных клапанах поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, сжимая воздух или топливно-воздушную смесь в головку блока цилиндров.
МОЩНОСТЬ : это начало второго оборота цикла. Пока поршень находится близко к верхней мертвой точке (ВМТ), смесь сжатого воздуха и топлива в бензиновом двигателе воспламеняется от свечи зажигания в бензиновых двигателях или воспламеняется из-за тепла, выделяемого при сжатии в дизельном двигателе. Возникающее в результате сгорания сжатой топливно-воздушной смеси давление заставляет поршень вернуться в нижнюю мертвую точку (НМТ).
ВЫПУСК : во время хода выпуска поршень снова возвращается в верхнюю мертвую точку, когда выпускной клапан открыт.В результате отработанная топливно-воздушная смесь вытесняется через выпускной (е) клапан (ы).
Принципы проектирования и инженерные принципы
Ограничения выходной мощности
Четырехтактный цикл
A: Впуск
B: Компрессия
C: Мощность
D: Выпуск
1 = ВМТ
2 = НЗМ
Максимальная мощность, вырабатываемая двигателем, определяется максимальным количеством всасываемого воздуха.Количество мощности, генерируемой поршневым двигателем, зависит от его размера (объема цилиндра), будь то двухтактная или четырехтактная конструкция, объемного КПД, потерь, соотношения воздух-топливо, теплотворной способности топлива. , 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 поршневого кольца, 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 стыка стенки 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 мощности i
Двухтактные и четырехтактные дизельные двигатели
Для изучения двухтактных и четырехтактных дизельных двигателей.
ЦЕЛЬ: Изучить двухтактные и четырехтактные дизельные двигатели.
АППАРАТ: Модель двухтактного и четырехтактного дизельного двигателя.
ТЕОРИЯ: Двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую, известен как тепловой двигатель.
Принцип работы четырехтактного дизельного двигателя.
Есть четыре штриха как:
1. Ход всасывания
2. Ход сжатия
3. Ход расширения
4. Ход выпуска
1. Ход всасывания: Этот ход начинается с положения поршня в верхней мертвой точке. Входное значение открыто, а выходное значение закрыто.Движение поршня вниз создает в цилиндре вакуум, за счет которого воздух втягивается в цилиндр. Движение поршня обеспечивается либо стартером, либо движением маховика.
2. Ход сжатия: Этот ход начинается с поршня в точке B.D.C. должность. Входы и выхлоп закрыты.
Воздух, всасываемый во время такта всасывания, сжимается, когда поршень движется вверх. За несколько градусов до завершения такта сжатия в сжатый воздух впрыскивается очень мелкая струя дизельного топлива.Топливо самовозгорается.
Цикл двигателя CI
3. Ход расширения: Впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми. Тепловая энергия, выделяемая при сгорании топлива, приводит к повышению давления газов. Этот высокий рост давления приводит в движение поршень вниз, тем самым производя некоторую полезную работу. Этот ход называется силовым.
4. Такт выпуска: Этот ход начинается с поршня в точке B.Положение постоянного тока. Впускное значение остается закрытым, а выпускное — открытым. Движение поршня вверх выталкивает сгоревшие газы из цилиндра через выпускной клапан. В конце такта выпуска выпускной клапан также закрывается.
Четырехтактные двигатели завершают один цикл, который может повторяться снова для выработки мощности.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2-ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
1. 1 ^st Ход — Когда поршень начинает подниматься из своего B.В положении постоянного тока он закрывает передаточный и выпускной каналы. Воздух, который уже находится в цилиндре, сжимается. Одновременно с движением поршня вверх в картере двигателя создается разрежение. Как только впускное отверстие открывается, свежий воздух всасывается в картер двигателя. Зарядка продолжается до тех пор, пока картер и пространство в цилиндре под поршнем не заполнятся воздухом.
2. 2 ^nd Stroke — Незадолго до завершения такта сжатия в сжатый воздух (который имеет очень высокую температуру) впрыскивается очень мелкая струя дизельного топлива.Топливо самовозгорается.
Двухтактный двигатель CI
Давление действует на головку поршня из-за сгорания воздуха, и поршень толкается вниз, создавая некоторую полезную мощность. Движение поршня вниз сначала закроет впускное отверстие, а затем сжимает воздух, уже всосанный в картер двигателя.
Как раз в конце рабочего хода поршень одновременно открывает выпускной канал и передаточный канал.Расширенные газы начинают выходить через выхлопное отверстие, и в то же время свежий воздух, который уже сжат в картере двигателя, устремляется в цилиндр через передаточное отверстие, и цикл повторяется снова.

Двухтактный дизельный двигатель — Two-stroke diesel engine

История

Два удара

Известные производители

Библиография

Процитированные работы

дальнейшее чтение

Примечания

Ссылки

Рабочий цикл 2-х тактного дизеля

История дизельного двигателя / Интересное / Статьи / Еще / Обо всем

Принцип действия дизельного двигателя

Бензиновый, или дизельный — что лучше?

Похожие публикации

Принцип работы двухтактного двигателя

Организация процессов в двухтактной схеме

Достоинства и недостатки двухтактных двигателей

Перспективы

Дизельный двигатель Википедия

История

Принцип работы

Четырёхтактный цикл

Двухтактный цикл

Варианты конструкции

Как работает двухтактный бензиновый двигатель » Изобретения и самоделки

Как работает модель

Компоненты

Как работает двухтактный бензиновый двигатель?

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Применение

Что такое такт?

Понимание цикла — двухтактный цикл дизельного двигателя

Недостатки двухтактных двигателей — Принципы работы двухтактных двигателей

Статьи по теме HowStuffWorks

Еще отличные ссылки

marinediesels.co.uk История двухтактных дизельных двигателей и введение

Конструктивное исполнение двухтактного дизельного двигателя

32/40.Четырехтактный дизельный двигатель

Пресс-релиз Страница 2/9

Турбокомпрессор TCA.Эталон

ТАРИФНЫЙ КОД и обновления стандарта

РЕГУЛИРОВКА ПРИВОДНОГО ВАЛА

МАГИСТРАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Руководство по обслуживанию поршневых насосов PVM

Европейское агентство авиационной безопасности

Будущее автоматизации двигателей

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВС)

Адрес для корреспонденции

21. — 22. 11. 2012, Пльзень, Чехия, ЕС

Радиально-поршневые насосы типа R и RG

Плавающий.Дизельные электростанции

Моделирование криволинейных поверхностей

Оптимизация конструкции плоских балок

Азимутальные подруливающие устройства. движители

ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ

Как оптимизировать корпус лодки

Принципы работы двигателя

Направляющие профильные LLR

AB 500-2 и AB 600-2

Вращающееся оборудование, драйверы

Линейная динамика с Abaqus

Принципы работы четырехтактного бензинового двигателя

Поток через впускное / выпускное отверстие

Двухтактные и четырехтактные дизельные двигатели

Для изучения двухтактных и четырехтактных дизельных двигателей.

Добавить комментарий Отменить ответ