Что называется тактом в работе двигателя: Что называется тактом в работе двигателя?

Содержание

Рассмотрим основной принцип работы двухтактного двигателя на примерах

Двигатель внутреннего сгорания работает по давно изученным принципам. Мы будем рассматривать поршневые моторы, поскольку роторные, и прочие экзотические агрегаты, преобразующие энергию горения в кинетическую, не так распространены.

Для лучшего понимания процесса, определимся с техническими терминами:

  • Рабочий цикл двигателя – цепочка чередующихся процессов, в результате которых энергия сгорания топлива трансформируется во вращение колес (при использовании в транспортном средстве)
  • Впуск – наполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха (в бензиновых моторах) или воздухом в дизельных моторах
  • Сжатие – спрессовывание топливной смеси в цилиндре
  • Рабочий ход – расширяющиеся газы, после воспламенения горючей смеси, стремительно гонят поршень вниз
  • Выпуск – проветривание полости цилиндра от порции отработанных газов.

В ходе рабочего цикла, процессы следуют в строго определенном порядке. Каждый из них называется тактом. С механической точки зрения, такт – это движение поршня от одной мертвой точки до второй. В зависимости от конструкции мотора, тактов может быть два или четыре.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного?

За каждый поворот коленвала на 180° совершается два такта (разные, в зависимости от типа двигателя). Отработка процесса двухтактного ДВС осуществляется за один оборот, а четырехтактного – за два оборота коленвала. Непонятно? Рассмотрим вопрос подробнее.

Важно! Есть пассивные и активные такты. Точнее активный цикл один – рабочий ход. Остальные движения цилиндра происходят по инерции маховика, закрепленного на оси мотора. Это касается одноцилиндрового мотора, каждый следующий цилиндр работает со сдвигом по фазе, и тяжелый маховик более не нужен. Поэтому его роль выполняет шестерня, за которую цепляется стартер.

Современный мотор достаточно сложен с инженерной точки зрения. Процессы обеспечиваются различными вспомогательными механизмами, их работа должна быть синхронизирована. Кроме того, компоненты двигателя имеют определенную массу, соответственно присутствует инерция.

Трущиеся детали замедляются сопротивлением. Это замедляет процесс и отбирает дополнительную мощность. Все поправки надо учитывать при проектировании мотора.

Запрограммировать алгоритм управления сложно, условия эксплуатации постоянно меняются. Если последовательность смены циклов даст сбой – произойдет потеря мощности или остановка двигателя. Поэтому для бесперебойной работы нужно так много приспособлений вокруг пары: поршень, цилиндр.

Логика подсказывает, что при меньшем количестве тактов, управление можно сделать проще. Именно поэтому инженеры по-прежнему развивают направление двухтактных ДВС.

Чтобы понять разницу между двухтактным и четырехтактным двигателем, рассмотрим организацию работы последнего.

Особенностью конструкции четырехтактных моторов является разделение клапанов на входе и выходе.

Впуск

По инерции, поршень движется вниз, создавая вакуум в камере сгорания. В этот момент через открытый впускной клапан в полость проникает готовая топливовоздушная смесь.

Сжатие

Поршень (опять же по инерции) движется к высшей точке. Оба клапана герметичны, горючая смесь сжимается. Это первое применение хорошей компрессии. Смесь не проникает в картер.

Рабочий ход

Искра свечи, происходит взрыв. Стремительно расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Это второе применение компрессии. Чем она выше, тем больше энергии от взрыва будет передано на коленвал.

Важно! После прохождения верхней мертвой точки, шатун поршня занимает опережающее положение на коленвале, поэтому не происходит обратного вращения. Сила давления ускоряет вал мотора, сообщая полезный крутящий момент.

Выпуск

Поршень (снова по инерции) движется к верхней мертвой точке. В открытый выпускной клапан выдавливаются отработанные газы. При достижении максимальной высоты, поршень готов к всасыванию очередной порции воздушной смеси.

Эта схема работы двигателя характерна для одноцилиндрового мотора. При многоцилиндровой компоновке (собственно, другой на автомобилях практически нет), каждый следующий поршень сообщает крутящий момент, замещая инерцию маховика.

Поэтому коленвал вращается более равномерно. А в каждом отдельно взятом цилиндре, рабочий цикл происходит именно так.

Четырехтактный двигатель работает тише, ровнее.
Система смазки отделена от топливной системы – улучшена экология. При этом мотор уступает в мощности двухтактнику аналогичного объема, поскольку на один рабочий цикл приходится два оборота коленвала.

Принцип работы двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проста и сложна одновременно. Простота заключается в отсутствии огромного количества дополнительных элементов: таких, как газораспределительный механизм с приводом от коленвала, система смазки с насосом, дополнительные кольца не поршне.

С другой стороны – двухтактники имеют сложную архитектуру блока цилиндров. Сложную не в плане сборки, а в плане конструирования. Система впуска/выпуска должна быть спроектирована с виртуозной точностью, иначе половина энергии сгоревшего топлива буквально вылетит в трубу.

Принцип действия двухтактного двигателя по циклам

Собственно их всего два, следуя названию конструкции: сжатие и рабочий ход. На самом деле работа двухтактного двигателя намного сложнее, и реально разбивается на четыре процесса. Однако в рамках принятых стандартов, они объединяются.

Сжатие

Такт 1. Процесс 1

Поршень по инерции движется вверх. Поступившая через вентиляционое отверстие (2) топливная смесь (новый заряд) выталкивает остатки выхлопных газов через выпускной коллектор (1).

В надпоршневой камере (I) есть некоторое разделение нового заряда и выхлопа. В это же время, через впускной клапан (3) в кривошипную камеру (II) нагнетается очередная порция бензиновой смеси.

Одновременно пары масла, оседают на механизмах, производя их смазку ( масло в 2-х тактных двигателях добавляется в топливо, о классификации смазки читайте тут).

Как только верхняя часть поршня перекроет выпускное окно (1), смесь начинает сжиматься, вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Такт 1. Процесс 2

На свече зажигания вспыхивает искра, топливовоздушная смесь взрывается, поршень получает толчок и стремительно движется вниз.

Важно! Понятия «вверх», «верхняя мертвая точка», «вниз», «нижняя мертвая точка» — достаточно условны. Цилиндры могут располагаться горизонтально (оппозитники «Порше» и мотоцикла «Днепр») или даже вверх ногами (самолетный двигатель типа «звезда»).

Напор газов сохраняется до момента открытия выпускного отверстия (1).

Рабочий ход

Такт 2. Процесс 4

В открытый выпуск устремляются отработанные газы. Грамотно рассчитанная аэродинамика позволяет даже создать небольшое разрежение. Тем не менее, часть выхлопа остается в цилиндре.

Важно! В этот момент энергия сгорания смеси уже не действует. Все движение происходит по инерции.

В это время, поршень сжимает подготовленный свежий заряд топливной смеси, повышая давление в кривошипной камере (II). Одновременно перекрывается клапан (3).
Такт 2. Процесс 4

Поршень продолжает опускаться. Когда освободится перекрытое продувочное отверстие (2), топливная смесь под давлением устремится в надпоршневую камеру (I). Далее снова зависимость от аэродинамики.

Грамотно спроектированная форма камеры и поршня, не позволяет смешиваться свежему заряду и выхлопным газам. Однако на деле, потери готовой смеси неизбежны. Этот процесс еще называют продувкой.

Как видно из принципа работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, система продувки и поступления свежего заряда топливной смеси играет важную роль. Можно организовать интеллектуальную систему открывающихся клапанов, даже под электронным управлением.

Но тогда теряется смысл двухтактного цикла. Да и конструкция выйдет дороже четырехтактника.

Поэтому инженеры идут по пути аэродинамики, иногда пользуясь небольшими хитростями:

  • Нагнетатель типа «Рутс»
    Два ротора создают подпорное давление в картере, используя этот объем в качестве ресивера. Устройство двухтактного двигателя подразумевает герметичность, так что система отлично работает. Одновременно роторный нагнетатель работает в качестве запорного клапана, не пропуская смесь обратно во впускной тракт при работе механизма.
  • Применение клапана или золотника, перекрывается только впускное отверстие. Привод обычно механический, связанный с коленвалом. При смене оборотов автоматически меняется фаза открывания клапана. Самая распространенная схема – секторный дисковый золотник.
  • Геометрия. Меняя взаимное расположение впускных и выпускных отверстий, можно добиться различной скорости потоков.При хорошо продуманной схеме, выхлопные газы будут выходить раньше, чем до выпускного отверстия дойдет свежий заряд топлива.
  • Особая форма камеры сгорания. Это чистой воды аэродинамика. На верхнем своде камеры сгорания, и (или) на плоскости цилиндра, отформовываются специальные дефлекторы. С их помощью создаются доброкачественные завихрения, разделяющие впускной и выпускной потоки. Система очень эффективна, однако зависит от числа оборотов.

Технология нашла применение в силовых установках большой мощности, работающих на малых постоянных оборотах. Например, корабельные дизеля, в которых коленвал имеет прямую связь (без трансмиссии) с гребным валом. Тяга регулируется лопастями винта с переменным углом атаки.

Да, на судах с большим водоизмещением применяется двухтактный дизельный двигатель. Принцип работы аналогичен бензиновому двухтактнику.

Разве что при использовании турбонаддува, клапанная система имеет особую конструкцию, для регулирования фаз в зависимости от оборотов. Цилиндр, разумеется не один, как в примере.

Вывод:
Понимание того, как работает двухтактный двигатель, пригодится при подборе лодочного мотора или газонокосилки. При покупке автомобиля выбираем только вид топлива.

Глава 3

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

На мотоциклах устанавливаются двигатели внутреннего сгорания. Процесс
сгорания топлива происходит непосредственно внутри цилиндра двигателя,
в отличие от паровой машины, у которой сжигание топлива производят в
специальной топке. Топливом служит

Рис. 4. Схема передачи усилия от кривошипного механизма к ведущему колесу:
1 — поршень; 2 — шатун; 3 — коленчатый вал; 4 — цепь передней передачи;
5 — цепь главной передачи; 5 — заднее колесо

бензин. В цилиндр двигателя из особого прибора — карбюратора поступают
пары бензина с воздухом, представляющие горючую смесь. Цилиндр герметически
закрыт головкой. Внутри цилиндра передвигается поршень, который сжимает
горючую смесь. В головку цилиндра ввернута запальная свеча. От искры сжатая
горючая смесь воспламеняется. При сгорании паров бензина горючая смесь
превращается в газообразные продукты сгорания. При этом выделяется большое
количество тепла, продукты сгорания нагреваются до высокой температуры,
вследствие чего сильно повышается их давление на днище поршня, на стенки
и головку цилиндра. Под действием давления расширяющихся продуктов сгорания
поршень совершает поступательное движение.
Поршень (рис. 4) посредством шатуна соединен с коленчатым валом, от которого
крутящий момент через силовую передачу передается на ведущее колесо мотоцикла.

Механизмы и системы двигателя

Мотоциклетный двигатель состоит из ряда механизмов и систем. Для приготовления
горючей смеси и подачи ее в цилиндр служит
система питания.
Механизм, преобразующий поступательное движение поршня во вращательное
движение коленчатого вала, называется кривошипно-шатунным.
Для управления впуском в цилиндр горючей смеси и выпуском из цилиндра
отработавших газов служит механизм газораспределения.
Получение в цилиндре в нужный момент электрической искры, необходимой
для воспламенения рабочей массы, обеспечивается системой зажигания.
Нормальная работа трущихся деталей зависит от действия с и-
с т е м ы смазки.
Наконец очень высокая температура, развиваемая в цилиндре при сгорании
рабочей смеси, требует непрерывного охлаждения двигателя, что достигается
действием системы охлаждения.

Основные определения, связанные с работой двигателя

Движение поршня в цилиндре ограничено двумя крайними положениями, которые
называются мертвыми точками.
Крайнее положение поршня, при котором расстояние его от оси вала двигателя
является наибольшим, называется верхней мертвой точкой, сокращенно в.
м. т. (рис. 5), а другое крайнее положение поршня, при котором расстояние
его от оси вала двигателя является наименьшим, называется нижней мертвой
точкой (н. м. т.).
Расстояние по оси цилиндра между мертвыми точками называется ходом поршня.
Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на половину оборота
(180°). Два хода поршня соответствуют полному обороту коленчатого вала
(360°).
Объем, освобождаемый поршнем в цилиндре при перемещении поршня от в.
м. т. к н. м. т., называется рабочим объемом цилиндра. Он выражается
в кубических сантиметрах. В одноцилиндровом двигателе рабочий объем
цилиндра составляет рабочий объем двигателя. В двухцилиндровом (многоцилиндровом)
двигателе рабочий объем двигателя состоит из суммы рабочих объемов цилиндров.
Чем больше рабочий объем при прочих равных условиях, тем больше мощность
двигателя.
При положении поршня в в. м. т. над ним в головке цилиндра остается
пространство, называемое камерой сжатия.
Пространство над поршнем при
его положении в н. м. т. называется полным объемом цилиндра. Оно состоит
из суммы рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия.
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется
степенью сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшился
объем рабочей смеси в цилиндре при сжатии ее поршнем. С увеличением
степени сжатия увеличивается мощность двигателя.
В цилиндре периодически повторяются последовательные процессы, во время
которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
На протяжении одного рабочего цикла происходит наполнение цилиндра рабочей
смесью, сжатие ее, сгорание, сопровождающееся расширением газов и удалением
продуктов сгорания из цилиндра. Совокупность этих процессов составляет
рабочий цикл двигателя.
Часть рабочего цикла, происходящая в цилиндре за один ход поршня, называется
тактом.
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания может совершиться за четыре
или за два такта. В соответствии с этим двигатели называются четырехтактными
или двухтактными. На мотоциклах применяются как те, так и другие двигатели.
Свежий заряд горючей смеси, смешавшись с остатками отработавших газов,
образует рабочую смесь.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех последовательно
чередующихся тактов, что соответствует двум оборотам коленчатого вала
(рис. 6). Такты носят названия, соответствующие тем процессам, которые
происходят в цилиндре двигателя, а именно: такт впуска, такт сжатия,
такт расширения и такт выпуска.
Такт впуска. Во время этого такта поршень 2 движется вниз, в цилиндре
/ образуется разрежение, и горючая смесь всасы-вается в цилиндр через
открытый впускной клапан 6. Выпускной клапан 5 в это время закрыт. Следовательно,
во время первого такта горючая смесь наполняет цилиндр и, смешиваясь
с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.
Такт сжатия. При дальнейшем вращении коленчатого вала 4 поршень движется
вверх, оба клапана закрыты и рабочая смесь сжимается в камере сжатия.
Сжатая рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, которая
проскакивает между электродами запальной свечи 8 внутри цилиндра, в
то время когда поршень находится возле в. м. т. Клапаны в это время
закрыты.

Рис. 6. Схема рабочего цикла четырехтактного двигателя:
1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — коленчатый вал; 5 —выпускной
клапан; 6 — впускной клапан; 7 — головка цилиндра; 8 — запальная свеча

Такт расширения. При сгорании рабочей смеси образуются газы, температура
и давление которых значительно возрастают. Газы с силой толкают вниз
поршень, который посредством шатуна вращает коленчатый вал.
Такт выпуска. Сгоревшая рабочая смесь образует отработавшие газы, которые
выталкиваются из цилиндра в атмосферу через открытый выпускной клапан
при движении поршня вверх. Впускной клапан при этом закрыт.
Таким образом, при четырехтактном цикле три такта (первый, второй и
четвертый) являются вспомогательными, во время же третьего такта газы,
расширяясь, давят на поршень, совершая полезную работу. Поэтому ход
поршня, соответствующий такту расширения, называют рабочим ходом. По
четырехтактному циклу работают двигатели мотоциклов М-72, М-72Н, М-72М,
М-77, М-52 и М-53.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактном двигателе рабочий цикл состоит из двух тактов, что соответствует
одному обороту коленчатого вала. При четырехтактном цикле весь рабочий
процесс происходит над поршнем;при двухтактном цикле рабочий процесс происходит
как над поршнем, так и под ним с использованием пространства, заключенного
в картере.
Вместо впускного и выпускного клапанов в цилиндре двухтактного двигателя
имеются окна, которые перекрываются поршнем пои движении. Окно / (рис.
7) — впускное; через него поступает горючая смесь из карбюратора в картер.
Окно 5 вместе с соединен-выпускной трубой служит для выпуска отработавших
газов но 8 рабочая смесь из картера поступает в цилиндр Это окно называется
продувочным. При движении поршня вверх окна закрываются и над поршнем
происходит сжатие рабочей смеси ра-•уда поступившей. Подходя к верхнему
положению, поршень 2 гкрывает окно /, через которое в картер 10 засасывается
горючая

Рис. 7. Схема рабочего цикла двухтактного двигателя. Движение
поршня вверх: 1 —впускное окно; 2 — поршень; 3 — коленчатый вал; 4—
продувочный канал; 5 — выпускное окно; в — цилиндр; 7 — головка цилиндра;
8 — продувочное окно; 9 — шатун; 10 — картер; 11 — перепускное окно;
12 —запальная свеча

Рис. 8. Схема рабочего цикла двухтактного двигателя. Движение поршня
вниз:
1— впускное окно; 2 — поршень; 3 — коленчатый вал; 4 —• продувочный
канал; 5 — выпускное окно; 6 — цилиндр; 7 — головка цилиндра; 8 — продувочное
окно; 9 — шатун; 10 — картер; // — перепускное окно; 12 — запальная
свеча

смесь благодаря образовавшемуся в нем разрежению. В в. м. т. сжатая
рабочая смесь воспламеняется от электрической искры. Продукты сгорания,
расширяясь, с силой толкают вниз поршень, который посредством шатуна
9 вращает коленчатый вал. При движении поршня вниз (рис. 8а) закрывается
впускное окно / и горючая смесь в картере сжимается, так как картер
герметичен. В нем происходит предварительное сжатие горючей смеси. В
конце движения поршня вниз открывается выпускное окно 5, через которое
удаляются из цилиндра отработавшие газы. Вслед за выпускным окном открывается
продувочное окно 8 (рис. 86),через которое предварительно сжатая горючая
смесь поступает из картера в цилиндр 6, одновременно выталкивая из него
остатки отработавших газов. Этот процесс называется п родувкой.
Поршень, пройдя н. м. т., начинает двигаться вверх, закрывает сначала
продувочное окно, а затем выпускное, и рабочий цикл повторяется снова
в той же последовательности. Из картера в цилиндр горючая смесь попадает
через перепускное окно 11 в картере и продувочный канал 4 (рис. 7).
Таким образом, в течение первого такта над поршнем происходит сжатие
рабочей смеси в цилиндре, а под поршнем — впуск горючей смеси в картер.
В течение второго такта над поршнем в цилиндре происходит расширение,
выпуск отработавших газов, а также продувка, а под поршнем — сжатие
горючей смеси в картере и перепуск ее в цилиндр.

Типы продувок

На современных отечественных мотоциклетных двухтактных двигателях применяется
возвратная двухканальная продувка (рис.9).

Двухканальной она называется потому, что в цилиндре имеются два продувочных
окна, соединенные с картером двумя каналами 1. Продувочные окна расположены
по обе стороны выпускного окна 2 (рис. 9, а). На некоторых двигателях
применяются также трехканальная и четырехка-нальная продувки. Возвратной
она называется потому, что свежий заряд смеси, ударившись о противоположную
стенку цилиндра 3,поднимается вверх, а затем выталкивает отработавшие
газы, возвращаясь к выпускному окну и образуя петлю. Требуемое направление
струй горючей смеси и отработавших газов достигается соответствующим
наклоном и формой продувочных каналов. На двигателе
мотоцикла ИЖ-56 и К-175 имеются два выпускных окна (рис.9, б).
Известен и другой вид продувки — прямоточный. При такой
продувке в цилиндре 5 движутся два поршня 1 в противоположные
стороны. Продувочные 2 и выпускные 3 окна выполнены в противо-

Рис. 10. Схема двигателя с прямоточной продувкой:
а — два поршня в одном цилиндре (мотоцикл ГК-1), б—П-образная схема
продув. ки (мотоцикл Н-100), в — Л-образная схема продувки (мотоцикл
С2Б): 1— поршень; 2 — продувочное окно; 3 — выпускное окно; 4 — картер;
5 — цилиндр

положных концах цилиндра. Один поршень управляет открытием и закрытием
продувочных окон 2, а другой — выпускных 3.
Течение рабочей смеси все время происходит в одном прямолинейном направлении
(рис. 10). На рекордно-гоночном мотоцикле Н-100 * также прямоточная
продувка, но схема ее несколько иная, П-образная (рис. 10, б), с двумя
цилиндрами и общей камерой сжатия. Л-образная схема (рис. 10, б) тоже
с двумя цилиндрами и общей камерой сжатия, применена на двигателях гоночных
мотоциклов С1Б, С2Б и СЗВ.
Эти схемы относятся к прямоточной продувке, так как впуском управляет
один поршень, а выпуском — второй и рабочая смесь движется из одного
цилиндра в другой в одном направлении.
К преимуществам прямоточной продувки относятся лучшая очистка цилиндра
от отработавших газов, лучшее наполнение свежим зарядом и хорошее смесеобразование.
Однако этот тип продувки значительно усложняет конструкцию двигателя.

Определение тактов двигателя – Автомобильный инженер

6 комментариев

/ Подача воздуха и топлива, Двигатель, Особенности двигателя, Избранные статьи, Технология, Особенности технологии / Автор

Ромен Николя

Принцип 4-тактного двигателя

В 4-тактном двигателе ходы поршня (перемещение от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке или наоборот) необходимы для завершения рабочего цикла.

Такт впуска (от ВМТ до НМТ): свежая смесь в двигателе с искровым зажиганием или свежий воздух в дизеле подается в цилиндр через впускные клапаны, которые могут открываться с небольшим опережением до ВМТ и закрываться с определенную задержку после НМТ, чтобы максимизировать индуцированную массу.

Такт сжатия (от НМТ до ВМТ): свежая смесь в двигателе СИ или свежий воздух в дизеле сжимается при закрытых клапанах. Ближе к концу такта сжатия сгорание инициируется искровым зажиганием (двигатель с искровым зажиганием) или впрыском топлива (дизельный двигатель).

Рабочий ход (от ВМТ до НМТ): горячие газы расширяются, толкая поршень вниз и совершая над ним работу, в пять раз (или более) превышающую работу, совершаемую поршнем в такте сжатия. Ближе к концу рабочего такта выпускные клапаны могут начать открываться, и часть сгоревших газов выбрасывается из цилиндра благодаря перепаду давления.

Такт выпуска (от НМТ до ВМТ): поршень выталкивает оставшиеся сгоревшие газы. Ближе к концу такта выпуска впускные клапаны могут открыться, а вскоре после ВМТ выпускной клапан может закрыться, это называется перекрытием. После этого можно начинать новый цикл.

Хотя цикл завершается за 4 такта за 2 оборота кривошипа, можно выделить 6 рабочих фаз, поскольку во время одного такта могут происходить разные фазы:

  • Впуск
  • Сжатие
  • Горение
  • Расширение
  • Выхлоп (Продувка)
  • Выхлоп (объемный)

Следует отметить, что требуются 2 рабочие фазы для замены сгоревших газов свежей смесью.

2-тактный принцип

В двухтактном двигателе для полного рабочего цикла требуется всего два хода поршня (т. е. 1 оборот коленчатого вала).

Чтобы получить более высокую выходную мощность, два такта, используемые для газообмена, подавляются и заменяются процессом продувки. Процесс продувки определяется вытеснением сгоревших газов, когда поршень приближается к концу рабочего хода, посредством свежего заряда, находящегося под давлением.

В простейшей конструкции свежий заряд находится под давлением благодаря самому картеру, объем которого изменяется в зависимости от объема цилиндра, так что минимальный объем картера (а затем и максимальное давление) достигается, когда поршень находится в положении НМТ в главном цилиндре.

Возможна более компактная конструкция по сравнению с 4-тактным двигателем, поскольку впускной и выпускной клапаны могут быть заменены портами (отверстиями) в гильзе цилиндра, открытие и закрытие которых можно напрямую контролировать движением поршня.

Два такта следующие: Такт сжатия : после закрытия впускного и выпускного отверстий поршень сжимает заряд цилиндра (тем временем объем в картере увеличивается, втягивая свежий заряд в картер за счет разрежения). Ближе к концу такта сжатия сгорание инициируется искровым зажиганием (двигатель SI) или впрыском топлива (дизельный двигатель).

Рабочий ход : горячие газы расширяются, толкая поршень вниз. К концу этого такта выпускное отверстие открывается, и часть продуктов сгорания выбрасывается из цилиндра благодаря перепаду давления. После этого продувочные отверстия открываются, и свежий заряд под давлением вытесняет сгоревшие газы, так что новый цикл может начаться снова после того, как поршень достигнет НМТ.

Опять же, как и для 4-тактного двигателя, во время 2-тактного цикла происходит 6 различных фаз:

  • Очистка
  • Впуск
  • Сжатие
  • Горение
  • Расширение
  • Продувка

Однако для реализации такого цикла необходим клапан с регулируемым давлением на порте продувки. Если используются простые отверстия в стенках цилиндра, край впускного отверстия должен находиться ниже выпускного отверстия, чтобы обеспечить фазу продувки. Это может вызвать короткое замыкание части индуцированного свежего заряда в начале такта сжатия, поскольку выпускное отверстие остается открытым некоторое время после закрытия впускного отверстия.

Процесс продувки представляет собой ахиллесову пяту двухтактного двигателя, поскольку в его простейшей компоновке с простыми портами в стенках цилиндра часть свежего заряда будет поступать непосредственно в выпускной порт, вызывая высокий расход топлива и выбросы углеводородов в двигатель СИ.

По этим причинам использование двухтактных двигателей SI было ограничено маломощными двигателями общего назначения (такими как газонокосилки, пильные цепи, подвесные моторы для движения лодок…), где минусы считались приемлемыми из-за высокой простоте, дешевизне и высокой удельной мощности этих двигателей.

2-тактные двигатели также используются для больших дизелей для морских и стационарных применений (диаметр около 1 метра), где они обычно предпочтительнее 4-тактных из-за чрезмерно высоких термомеханических нагрузок, которые должны выдерживать клапаны (нагрузка увеличивается с клапаном). диаметр, который пропорционален диаметру цилиндра).

В настоящее время нет примеров применения двухтактных двигателей в автомобилестроении.

Ромен Николя мнение:

Базовые двухтактные и четырехтактные двигатели имеют почти противоположные характеристики. Тем не менее, некоторые исследования продолжаются, чтобы использовать преимущества одного типа и применять его к другому типу двигателя, например, с непосредственным впрыском для двухтактного двигателя. Считаете ли вы, что 2-тактные двигатели появятся в автомобильной промышленности для нестандартных нужд, таких как увеличение запаса хода для серийных гибридов? Как вы думаете, будут ли недостатки двухтактных двигателей преодолены, чтобы занять место в двигателе внутреннего сгорания сегодня?

Stroke Любой двигатель — инструкции

Для крутящего момента: чем больше, тем лучше

Видео по теме

Нам нужен крутящий момент, и ничто так не помогает, как огромные кубы и большая рука. Поглаживание доставляет и то, и другое. Обычные комбинации Chevy 383 и Ford 347 принесли поглаживания в массы, но поглаживание может быть более творческим, чем просто купить комплект и собрать его вместе. Увеличьте ход коленчатого вала, и вам придется иметь дело с такими вещами, как высота сжатия поршня, и в этот момент вы могли бы также подумать о более длинных шатунах, и, пока вы это делаете, почему бы не сделать все возможное с блоком с высокой декой? В этой истории мы поделимся подробностями обо всех этих аспектах вашей вращающейся сборки, чтобы вы могли понять внутренности вашего нового двигателя из ящика с большим дюймом или чтобы вы могли построить свой собственный короткий блок дома. Благодаря сегодняшнему ассортименту шатунов, шатунов, поршней и блоков самодельный ходер наконец-то стал практичным.

Во-первых, определения

Высота колодки блока: Это расстояние от центральной линии коленчатого вала до верхней части поверхности колоды (обработанная плоская часть, к которой крепятся болтами головки цилиндров). Для размещения кривошипов с ходом и более длинных шатунов некоторые блоки двигателей вторичного рынка доступны с большей высотой деки, чем стандартные; например, стандартная высота деки Chevy 454 составляет 9 800 дюймов, хотя блоки с высотой деки 10 200 дюймов обычно доступны в таких компаниях, как World Products. Высота настила блока может быть уменьшена путем фрезерования (или «декинга») блока. Ход поршня: общее расстояние, пройденное поршнем при движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Он определяется диаметром окружности, которую проходят шатунные шейки коленчатого вала при вращении кривошипа. Полный ход можно рассчитать как удвоенное расстояние от центральной линии коленчатого вала до центральной линии одной шатунной шейки. Увеличение хода увеличивает рабочий объем каждого цилиндра и увеличивает рабочий объем двигателя; уменьшение хода уменьшает рабочий объем и рабочий объем двигателя. При расчете комбинаций ударников вы часто будете иметь дело с кривошипным «броском», который составляет половину хода.

Диаметр цилиндра: Хотя это и не совсем относится к теме хода поршня, расточка (увеличение цилиндров) всегда учитывается при сборке двигателя. Отверстие определяется как диаметр цилиндра; чем больше отверстие, тем больше объем цилиндра. Диаметр цилиндра и ход поршня — единственные две характеристики двигателя, влияющие на рабочий объем в кубических дюймах.

Длина шатуна: Расстояние между центром отверстия под поршневой палец (маленький конец) и отверстием в шейке шатуна (большой конец) шатуна. Шатуны на вторичном рынке доступны в нескольких нестандартных длинах. Например, 6-дюймовые шатуны являются обычной заменой оригинальных 5,7-дюймовых шатунов Chevy 350.

Высота сжатия поршня: Расстояние от центра поршневого пальца до верхней части головки поршня, не включая тарелки или купола поршня. Для более длинного хода и более длинных шатунов требуется меньшая высота сжатия поршня, чтобы удерживать поршень в пределах высоты платформы блока цилиндров; меньший ход и короткая длина штока позволяют увеличить высоту сжатия поршня.

Зазор поршневой палубы: Расстояние от головки поршня (не включая тарелок или куполов) до поверхности палубы блока цилиндров. Серийные двигатели часто имеют зазор поршневой платформы в диапазоне от 0,050 до 0,010 дюйма под декой или «в отверстии». Двигатели с высокими характеристиками часто обрабатываются так, чтобы иметь нулевой зазор на платформе, а в некоторых случаях зазор на платформе положительный, или «вне отверстия», на целых 0,010.

Что делать с этой информацией

При рассмотрении хода двигателя первое, что нужно уяснить, это общая комбинация хода кривошипа (половина хода), плюс длина штока, плюс высота сжатия поршня, плюс зазор на платформе поршня. должна равняться высоте платформы блока цилиндров. Исключение составляют случаи, когда двигатель имеет положительный зазор платформы поршня, и в этом случае зазор платформы поршня равен величине, превышающей высоту платформы блока цилиндров. Каждый из перечисленных элементов может варьироваться в зависимости от производительности двигателя, которую вы ищете. Вот как.

Выберите свой ход

Первым шагом обычно является определение того, каким будет ход кривошипа, и, поскольку приоритетом в этой истории является максимальный крутящий момент, мы сосредоточимся на получении максимально возможного хода. Это будет определяться объемом картерного пространства в блоке цилиндров, поскольку длинный ход может вызвать задевание противовесов кривошипа днищу цилиндров или направляющим масляного поддона. Блоки цилиндров вторичного рынка с более широкими направляющими поддона и дополнительными зубцами зазора могут быть решением, хотя в некоторых случаях тщательное шлифование может обеспечить необходимое пространство. Например, блок Chevy 350 со стандартным ходом 3,480 дюйма обычно может соответствовать ходу до 3,800 с небольшим шлифованием. Отливки из мелких блоков вторичного рынка, такие как Dart Iron Eagle, имеют разнесенные направляющие поддона (требующие уникального масляного поддона), чтобы соответствовать ходу до 4,125. Еще одна проблема с более длинным ходом во многих двигателях с V-образной конфигурацией — это взаимодействие шатунов с распределительным валом, особенно с шатунами с громоздкой большой головкой, такими как алюминиевые шатуны. Многие стальные стержни вторичного рынка имеют низкий профиль или притертые стержневые болты для зазора, или кулачок с небольшим основанием (доступный у большинства производителей для двигателей, где это требуется) может быть решением. Для любителей экстремального хода некоторые блоки цилиндров вторичного рынка доступны с приподнятым расположением распредвала для обеспечения зазора кривошипа. Стандартная высота кулачка в малом Chevy, составляющая 4,521 дюйма, может быть увеличена до 4,9 дюйма.12 дюймов; для этих блоков доступны более длинные цепи ГРМ и более короткие толкатели.

Регулировка компрессионной высоты

После выбора хода кривошипа необходимо определить комбинацию длины штока и компрессионной высоты поршня. Если вы собираетесь использовать шатуны стандартной длины, поршневой палец должен быть поднят (т. е. высота сжатия уменьшена) на ту же величину, что и половина увеличения хода. На обычном примере рассмотрим Chevy 383 с ходом поршня 3,750, оригинальными 5,7-дюймовыми шатунами, высотой блочной деки 90,025, и целевая высота сжатия поршня 0,025 дюйма ниже деки. Вот как можно определить требуемую высоту сжатия поршня.

Высота деки — (ход/2 + длина штока + зазор поршневой деки) = высота сжатия

9,025 — (3,75/2 + 5,7 + 0,025) = 1,425

требуется для этого 383 комбо. Обратите внимание, что обычно используемая высота сжатия приклада 350 составляет 1,560; новая высота 1,425 подняла поршневой палец на 0,135 дюйма, что составляет ровно половину прироста при переходе с 3,48 до 3,75 дюйма. В результате положение поршня в ВМТ идентично тому, которое было до увеличения хода поршня.

Эту же формулу можно использовать, если вы решите использовать шатуны длиннее стандартных. В этом случае поршневой палец должен быть поднят на ту же величину, на которую увеличилась длина штока. Например, если вы использовали 383, описанный выше, но заменили его на 6000-дюймовые штоки, высота сжатия поршня должна быть на 0,300 дюйма меньше, потому что 6000-дюймовые штоки на 0,300 дюйма длиннее, чем 5700-дюймовые штоки. Это означает, что компрессионная высота будет уменьшена с 1,425 (для стержней 5700 дюймов) до 1,125 (для стержней 6000 дюймов). Вы можете получить тот же ответ, используя приведенную выше формулу. В любом случае, вы можете видеть, что либо более длинный ход поршня, либо более длинные штоки, либо и то, и другое требуют уменьшения высоты сжатия поршня.

В поисках самых длинных шатунов

Другой сценарий заключается в том, что вы знаете желаемый ход, высоту деки и высоту сжатия стандартных поршней, которые хотите использовать. В этом случае вы хотите найти самые длинные доступные стержни, которые подходят. Вот как.

Предположим, у вас есть блок World Products Motown с высотой платформы 9,025 дюйма. Вы будете использовать большой ход 4000 дюймов, и хотя блок может быть расточен до 4200, вы собираетесь ехать 4165, поэтому вам не нужны нестандартные поршни. (4,165×4,000 дает вам 436 ci.) В каталоге JE говорится, что обычные 4,165-дюймовые поршни доступны с высотой сжатия 1,000, 1,062, 1,100, 1,125 и 1,425 дюйма. Обычные шатуны от Eagle или Scat имеют размер 5700, 6000, 6125 или 6200 дюймов.

Во-первых, определите, сколько места у вас есть в пределах высоты платформы блока для комбинации штока и поршня; для этого вычтите половину хода из высоты настила блока. В данном случае это 9,025 дюйма минус 2 дюйма, что равно 7,025 дюйма. Таким образом, добавление высоты сжатия поршня и длины штока покажет вам зазор поршня, которого вы достигнете. Вот формула:

(высота деки — ход/2) — (высота сжатия поршня + длина штока) = зазор деки

(9,025 — 4/2) — (1 + 6) = 0,025

В этом случае единственным выбором будут 6000-дюймовые шатуны и поршни с компрессионной высотой 1 дюйм. Любая другая комбинация создает зазор между поршневой декой либо слишком малым (слишком далеко от отверстия), либо слишком большим (слишком далеко от отверстия). В других случаях не забывайте, что блок можно отшлифовать, чтобы уменьшить зазор поршневой платформы до приемлемой величины — величина, которую можно отфрезеровать, полностью зависит от используемого блока.

Использование высоты деки в ваших интересах

В приведенном выше сценарии максимальная длина штока и высота сжатия поршня были ограничены высотой деки блока. Именно поэтому на вторичном рынке для автомобилей Chevy и Mopar доступны блоки с высокими бортами. У GM есть алюминиевый смолл-блок с декой 9,525 (на полдюйма выше стандартной), а высота Dart составляет 9,325. С высотой деки 9,325 в нашем примере комбинации диаметра цилиндра и хода поршня 4,165×4,00 можно было бы использовать более длинные шатуны и поршни 6,200 с большей высотой сжатия 1,125 для зазора деки поршня 0,000. Делай математику. Это весело.

Другие вещи, которые следует учитывать

Комбинируйте и сочетайте: До сих пор мы использовали очень распространенные примеры для простоты, но настоящее удовольствие — это поиск комбинаций ударников для необычных двигателей. Путем офсетной шлифовки коленчатого вала (описанного на иллюстрации в другом месте этой статьи) вы можете увеличить ход любого двигателя. Вы также можете обработать шатунные шейки по размеру тех, что используются в более распространенных двигателях, чтобы вы могли получить шатуны вторичного рынка, и, возможно, более распространенный шатун также можно сузить, чтобы он соответствовал вашему кривошипу, если это необходимо. Заказные поршни могут быть изготовлены практически для чего угодно.

Компрессионная высота по сравнению с пакетом колец: В приведенном выше описании мы не рассматривали практичность очень малых компрессионных высот поршня. Когда эта спецификация составляет всего 1 дюйм, часто требуются узкие поршневые кольца или кольцевые кнопки над поршневым пальцем. Также может потребоваться, чтобы кольца располагались ближе к верхней части поршня, чем вам может понадобиться для закиси азота или использования на выносливость. Небольшая высота поршня означает меньший вес, что хорошо, но это также может привести к потере необходимой вам надежности. Иногда разумен компромисс в пользу меньшего хода или более коротких стержней.

Зазор между поршнем и кривошипом: В некоторых случаях с длинным ходом, короткими штоками и большой высотой сжатия поршня юбки поршня могут мешать противовесам кривошипа. Юбку можно урезать по размеру, но вы также можете переосмыслить комбинацию. Зазор между поршнем и головкой: при определении зазора в днище поршня не забывайте о расстоянии от днища поршня до головки цилиндра, указанном производителем шатуна.

Передаточные отношения шатунов: Передаточное отношение шатунов — это длина шатуна, деленная на ход, и это показатель угловатости шатуна в двигателе. Более длинные стержни имеют более высокое передаточное отношение (1,6:1 и выше) и меньшую угловатость, чем низкое передаточное отношение (1,4:1), наблюдаемое в приложениях со сверхдлинным ходом. Влияние передаточного числа стержня на производительность — тема гораздо более глубокая, чем можно было бы охватить, даже если бы мы потратили на попытки весь журнал. Достаточно сказать, что многие производители двигателей считают самые длинные шатуны лучшими шатунами, но современное мнение таково, что более короткие шатуны могут иметь больший крутящий момент при низких оборотах. Если вы выберете передаточное отношение менее 1,6: 1, начните думать о более мощных шатунах вторичного рынка.

Степень сжатия:

Наконец, любое увеличение рабочего объема без соответствующего увеличения площади сгорания приведет к увеличению степени сжатия, и это должно быть решено путем настройки купола или тарелки поршня и камеры сгорания головки блока цилиндров для нужное вам соотношение. Так что в этом выпуске есть целая история именно об этом. Как удобно.

Trending Pages
  • Rivian R1T 2023 года, производительность двухмоторного двигателя Первый тест: та же картинка
  • Дополнительный аккумулятор обеспечивает 2024 GMC Hummer EV в 3 раза большую дальность полета Integra Type R против Honda Civic Type R 2023 года: круг Полный комплект
  • 2024 Volkswagen Atlas First Drive: больше американского для американцев

Рекомендованные истории MotorTrend

358-дюймовый малоблочный Chevy Trans-Am Mill выдает 662 л.с. и вращается до 7800 об/мин !

Стивен Рупп |

HOT ROD Drag-Weekers вторглись на национальную трассу 66 NHRA

Майкл Галими |

Прямое подключение Grudge Race возвращается в «Ночи убийц» на Вудворд-авеню!

Майкл Галими|