Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Категория:

   Ремонт тракторов и автомобилей

Публикация:

   Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Читать далее:

   Кривошипно-шатунный механизм

Параметры и рабочий процесс четырехтактного двигателя

Совокупность процессов, периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя, называется рабочим циклом. В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Тактом называется часть рабочего цикла, происходящего за один ход поршня. Ходом поршня называется путь, проходимый им от одной мертвой точки до другой. Мертвыми точками называются положения поршня, в которых он изменяет направление движения на обратное. Различают верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ).

Рис. 1. Положения поршня и параметры цилиндра двигателя: а — положение поршня в BMT и объем камеры сгорания Vc, б— положение поршня в НМТ и рабочий объем цилиндра Vf, в— полный объем цилиндра V

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Объем, освобождаемый поршнем при движении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется литражом. Объем над поршнем, находящемся в ВМТ, называется объемом камеры сгорания Сумма рабочего объема и объема камеры сгорания называется полным объемом цилиндра Vn.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия. При увеличении степени сжатия повышаются экономичность и мощность двигателя. Однако повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Степень сжатия в карбюраторных двигателях находится в пределах от 6 до 10, а в дизельных — от 14 до 21.

Мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя при сгорании топлива, называется индикаторной, а снимаемая с коленчатого вала — эффективной. Последняя на 15—25% меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе, приведение в движение его механизмов и совершение вспомогательных тактов.

Рабочий цикл четырехтактного одноцилиндрового двигателя осуществляется следующим образом.

Рис. 2. Схемы рабочего цикла четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — коленчатый вал, 2 — шатун, 3 — поршневой палец, 4 — поршень, 5 — свеча зажигания, 6 — впускной клапан, 7 — выпускной клапан

Первый такт — впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре создается разрежение до 0,07—0,08 МПа, под действием которого через открывающийся впускной клапан в цилиндр поступает горючая смесь (в карбюраторном двигателе) или воздух (в дизельном двигателе). В цилиндре она смешивается с оставшимися в нем от предыдущего рабочего цикла отработавшими

газами и образует рабочую смесь с температурой 100—130 °С.

Второй такт — сжатие. Поршень движется вверх, оба клапана закрыты, происходит сжатие рабочей смеси до 0,8—1,2 МПа в карбюраторных двигателях (в дизельных до 3,0—3,5 МПа) и повышение ее температуры до 300—480° С (в дизельных до 600—700 °С).

В конце такта сжатия в дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается через форсунку под давлением 10—20 МПа дизельное топливо, которое, смешиваясь с воздухом, образует рабочую смесь.

Третий такт — рабочий ход (расширение). В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется (электрической искрой в карбюраторных двигателях и от сжатия в дизельных) и быстро сгорает (скорость горения 0,001—0,002 с). При этом температура повышается до 2000—2500 °С (в дизельных до 1800—2000° С), а давление возрастает до 3,5—4,0 МПа (в дизельных до 5—8 МПа). Сила давления газов перемещает поршень от ВМТ к НМТ и передается от поршня через поршневой палец и шатун на коленчатый вал, создавая на нем крутящий момент.

Четвертый такт — выпуск. Поршень вновь движется к ВМТ и под давлением 0,11—0,12 МПа выталкивает отработавшие газы, имеющие температуру 800—1000 °С, в атмосферу через открытый выпускной клапан, после чего цикл повторяется.

Из рассмотренного рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается в течение только одного такта — рабочего хода, остальные же три такта являются вспомогательными и на их осуществление затрачивается энергия, накопленная маховиком.

Для получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми.

Рабочий цикл четырехтактного дизельного двигателя

Как осуществляется рабочий цикл в одноцилиндровом четырехтактном дизельном двигателе?

При вращении коленчатого вала (рис.4, а) поршень движется от ВМТ к НМТ, объем в цилиндре увеличивается, давление уменьшается до 0,075-0,090 МПа. В это время с помощью газораспределительного механизма открывается впускной клапан (выпускной закрыт) и в цилиндр поступает чистый воздух. Осуществляется такт впуска. На индикаторной диаграмме (рис.4, д) линия ra. Коленчатый вал повернется на 180°. Воздух соприкасается с нагретыми стенками цилиндра и нагревается до 70-110°С.

Рис.4. Рабочий цикл и индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя:
а – впуск; б – сжатие; в – расширение; г – выпуск; д – индикаторная диаграмма.

При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень достигнет НМТ и поменяет направление движения, Впускной клапан закрывается, выпускной останется закрытым. Поршень движется от НМТ к ВМТ и сжимает чистый воздух (рис.4, б), объем его в цилиндре уменьшается, а давление и температура повышаются. К концу сжатия давление увеличивается до 3,5-4,0 МПа, температура – до 600-700°С. На индикаторной диаграмме линия az. В точке с через форсунку в цилиндр под высоким давлением впрыскивается дизельное топливо в мелко распыленном виде. Соприкоснувшись с нагретым воздухом, оно быстро испаряется, образуется горючая смесь, которая самовоспламеняется. В точках zz’ давление увеличивается до 6,0-8,0 МПа, а температура – до 1700—2000°С. Поршень меняет направление движения и движется от ВМТ к НМТ под давлением расширяющихся газов (рис.4, в). Происходит такт рабочего хода, при котором тепловая энергия преобразуется в механическую, а возвратно-поступательное движение поршня – во вращательное движение коленчатого вала и в виде крутящего момента передается через трансмиссию на колеса автомобиля. Коленчатый вал повернется на 180°. На индикаторной диаграмме линия z’b.

С опусканием поршня в цилиндре объем над поршнем увеличивается, а давление газов к концу расширения уменьшается до 0,35-0,45 МПа. В этот момент открывается выпускной клапан и отработавшие газы устремляются в атмосферу. Поршень, дойдя до НМТ, начинает двигаться к ВМТ, вытесняя отработавшие газы из цилиндра. Происходит такт выпуска (рис.4, г). Давление газов в цилиндре уменьшается к концу выпуска до 0,120-0,105 МПа, а температура – до 650-600°С. Коленчатый вал повернется на 180°. На индикаторной диаграмме линия br.

Таким образом, в дизельном двигателе полезной работе соответствует площадь (рис.4, д), ограниченная линией Fzz’bF, отрицательной работе (потерям) – линия aFra.

Какие недостатки имеет одноцилиндровый четырехтактный двигатель?

Из работы одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного или дизельного двигателя видно, что рабочий цикл в таком двигателе совершается за два оборота коленчатого вала, из которых только пол-оборота он поворачивается за счет энергии расширяющихся газов, остальные полтора оборота, необходимые для выполнения вспомогательных тактов (впуск, сжатие, выпуск), совершаются за счет кинетической энергии маховика, накапливаемой при такте расширения. Отсюда возникает неравномерность вращения коленчатого вала, что требует увеличения массы маховика и в конечном итоге размеров и массы двигателя, снижая тем самым полезную грузоподъемность автомобиля. Поэтому на современных автомобилях одноцилиндровые четырехтактные двигатели не устанавливаются.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Рабочие циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания»

вал, давление, двигатель, диаграмма, коленчатый, поршень, цилиндр

Смотрите также:

Описание деталей четырехтактного двигателя

— saVRee

Краткое введение

Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания (ВС) используются уже более 100 лет, и с тех пор их конструкция существенно не изменилась. Каждый из тактов четырехтактного двигателя используется для одной стадии цикла сгорания , т. е. имеется один такт для каждого из всасывания , сжатия , мощности и выхлопа  стадий. Он называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания , потому что четыре такта соответствуют одному циклу сгорания . Один ход определяется как максимальное расстояние, на которое перемещается поршень при движении от верхней части цилиндра до нижней части цилиндра или наоборот. Например, когда поршень перемещается от нижней части цилиндра к верхней, это называется ходом. Точно так же, если поршень движется от верхней части цилиндра к нижней, это также называется ходом.

По сравнению с двухтактными двигателями четырехтактные двигатели имеют больше компонентов и весят больше, но они более эффективны. Четырехтактные двигатели могут работать на различных видах топлива, включая бензин/бензин , дизель , газ ( метан ) и биомасла (чтобы назвать несколько типов топлива).

Анимация четырехтактного двигателя

Компоненты четырехтактного двигателя

Конструкции четырехтактных двигателей различаются, поэтому количество и тип компонентов, используемых в каждой конструкции, также различаются. Например, 9В двигателях 0003 с общей топливной рампой используются другие детали двигателя по сравнению с двигателями без общей топливной рампы.

Компоненты четырехтактного двигателя

Нравится эта статья? Тогда обязательно ознакомьтесь с нашим видеокурсом «Двигатели внутреннего сгорания» ! Курс включает тест , руководство , и вы получите сертификат по окончании курса. Наслаждаться!

Компоненты

Общие четыре 9Компоненты двигателя с ходом 0003 включают:

1. Поршень
2. Соединительный стержень (шатун)
3. Подшипники скольжения
4. Коленчатый вал
5. Распредвал
6. Камера сгорания (гильза цилиндра)
7. Впускные клапаны и Выпускные клапаны
8. Толкатели
9. Коромысел
10. Топливные форсунки

Получите доступ к приведенной ниже 3D-модели, если вы хотите изучить все основные компоненты двигателя и некоторую терминологию двигателя. Компоненты двигателя и терминология

.

Приведенное ниже видео является выдержкой из нашего  Онлайн-видеокурс по основам двигателя внутреннего сгорания .

Как работают четырехтактные двигатели

Четырехтактному двигателю требуется четыре такта для завершения одного цикла сгорания . Ходы:

1. Всасывание (впуск)
2. Сжатие
3. Питание (зажигание)
4. Выхлоп

Еще один способ запомнить штрихи и их порядок — изменить формулировку на:

Ход 1 = Всасывание (всасывание)

Ход 2 = Сжатие (выжимание)

Ход 3 = Мощность (бах!)

9000 3 Такт 4 = Выпуск (удар)

Ниже приведен краткое описание того, что происходит на каждой стадии цикла сгорания:

Такт всасывания : Также известен как такт впуска или такта впуска. Поршень движется вниз, всасывая воздух в цилиндр через впускные клапаны.

Такт сжатия : Впускные клапаны закрываются, и поршень движется вверх, сжимая воздух в цилиндре. Топливо впрыскивается незадолго до того, как поршень достигает верхней части цилиндра.

Такт зажигания : Также известен как мощность или ход сгорания. Топливо воспламеняется, вызывая контролируемый взрыв. Сгорание топлива вызывает повышение давления и температуры внутри цилиндра, в результате чего поршень отталкивается от верхней части цилиндра.

Такт выпуска : Выхлопные газы выбрасываются из цилиндра, когда поршень движется вверх, снизу вверх цилиндра.

Как работают четырехтактные двигатели — Подробная информация

Более подробное рассмотрение того, что происходит на каждой стадии цикла сгорания, приведено ниже.

Ход всасывания

Ход всасывания всасывает воздух в гильзу цилиндра (камеру сгорания), когда поршень движется вниз в направлении нижняя мертвая точка (НМТ) . Когда поршень достигает НМТ , впускные клапаны закрываются, и поршень перемещается обратно вверх к верхней мертвой точке (ВМТ) ; это такта сжатия .

Четырехтактный двигатель с указанием ВМТ и НМТ

Такт сжатия

При движении поршня к ВМТ , воздух в цилиндре сжат ( объем уменьшается) и его температура и давление увеличивается. Незадолго до ВМТ в камеру сгорания впрыскивается топливо. Топливо воспламеняется и происходит управляемый взрыв .

График давления и объема

Рабочий ход

После зажигания начинается рабочий ход . Увеличение давления и температуры, создаваемое сгоранием , толкает поршень к НМТ. После достижения НМТ все топливо в камере сгорания сожжено, и двигатель готов к последнему такту. Другим термином для «рабочего хода» является «такт зажигания».

Такт выпуска

Такт выпуска является четвертым и последним тактом. Поршень движется от НМТ к ВМТ и выбрасывает выхлопные газы из камеры сгорания через выпускные клапаны. Как только поршень достигает ВМТ, впускные клапаны воздуха открываются, а выпускные клапаны через короткое время закрываются (существует некоторое перекрытие клапанов , чтобы обеспечить удаление всех выхлопных газов из камеры сгорания). Цикл сгорания завершен, так как выполнены все четыре такта.

Двигатели с искровым зажиганием и с воспламенением от сжатия

В бензиновых/бензиновых двигателях для зажигания используются свечи зажигания , в то время как в дизельных двигателях используется только тепло, выделяемое при сжатии. По этой причине бензиновые двигатели известны как двигатели с искровым зажиганием , а дизельные двигатели известны как двигатели с воспламенением от сжатия .

Сведения о 3D-модели

Эта 3D-модель показывает каждый этап Цикл четырехтактного двигателя. Синий указывает на всасывание и сжатие, а красный указывает на расширение (мощность) и выпуск. Все клапаны и другие компоненты правильно синхронизированы, чтобы показать весь четырехтактный процесс.

Дополнительные ресурсы

http://www.animatedengines.com/otto.html

https://en.wikipedia.org/wiki/four-stroke_engine

Four Shark Enter Работа и преимущества

Что такое четырехтактный двигатель?

Четырехтактный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания и тип машины мощностью . Слово Ход означает максимальное биение или максимальное движение, которое может достичь поршень. Таким образом, четырехтактный двигатель означает, что двигатель работает с помощью четырех различных тактов или четырех различных процессов поршня для совершения двух оборотов, тогда как; Два хода за один оборот.

Четырехтактный двигатель является наиболее популярным и используемым типом двигателя в настоящее время; он славится своей эффективностью и несколькими другими параметрами. Он используется в каждом автомобиле, включая двухколесные автомобили, такие как велосипеды, четырехколесные автомобили, такие как автомобили , фургоны и даже грузовики , используемые для перевозки товаров. Кроме того, четырехтактные двигатели используются в генераторах и электростанциях .

Содержание

Что такое инсульт?

Ход – максимальное перемещение поршня в одном направлении; это означает, что если поршень движется сверху вниз, то это называется One Stroke . В четырехтактном двигателе максимальное верхнее или максимальное перемещение поршня вверх можно назвать верхней мертвой точки (кратко ВМТ), , а максимальное движение поршня вниз можно назвать нижней мертвой точки (кратко НМТ).

Что такое процесс?

Процесс — это завершение определенной задачи за определенный период времени в соответствии с определенными правилами. Итак, здесь поршень не движется автоматически без какого-либо действия; ему нужен определенный процесс для его движения. Таким образом, мы можем сказать, что каждый такт в 4-тактном двигателе может быть достигнут с помощью процесса. Итак, можно сказать, что в четырехтактном двигателе будет четыре такта и четыре процесса .

Значит, можно сказать, что поршень движется от Верхняя мертвая точка — Нижняя мертвая точка с помощью процесса, и это движение называется Ход . В то же время вещь, которая помогает в достижении гребка, называется Процесс . Оба взаимосвязаны и являются важными моментами в 4-тактном двигателе.

Детали двигателя:

Четырехтактный двигатель состоит из множества частей и компонентов, но вот основные и важные части.

• Блок цилиндров: Это корпус для всех частей и компонентов четырехтактного двигателя.
• Впускной/всасывающий клапан: Используется для всасывания воздуха из атмосферы в четырехтактный двигатель.
• Выпускной/выпускной клапан: Используется для подачи газов из системы .
• Поршень: Помогает выполнять операции четырехтактного двигателя.
• Шатун: Это соединительная часть поршня и коленчатого вала.
• Искровой воспламенитель/топливная форсунка: Для выполнения операции сгорания в 4-тактном двигателе.
• Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение.

Работа четырехтактного двигателя:

Итак, как было сказано ранее; Четырехтактный двигатель работает с помощью четырех тактов или четырех процессов, чтобы совершить два оборота . Есть четыре разных штриха и четыре ответственных за их работу процесса. их

1. Такт всасывания/впуска и процесс всасывания/впуска
2. Такт сжатия и процесс сжатия
3. Рабочий ход и процесс зажигания
4. Такт выпуска/нагнетания и процесс выпуска

четыре удара и четыре процесса в Four Ходовой двигатель в деталях.

Нажмите на изображение, чтобы посмотреть видео о работе четырехтактного двигателя

Ход всасывания/впуска и процесс всасывания/впуска:

Слово всасывание – это процесс всасывания жидкостей (газов или жидкостей) в

.0003 система . Процесс всасывания воздуха в систему называется процессом всасывания/всасывания . Из-за процесса всасывания поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку, что называется тактом всасывания/впуска .

Ход — это не что иное, как движение, поэтому в дизельном двигателе и бензиновом двигателе изменений не будет, но процесс будет различаться.

Процесс всасывания в дизельном двигателе:

В дизельном двигателе двигатель будет всасывать (или всасывать) только сжатый воздух в качестве источника. За счет этого всасываемого воздуха поршень будет перемещаться из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Процесс всасывания в бензиновом двигателе:

В бензиновом двигателе двигатели всасывают (или всасывают) топливно-воздушную смесь в качестве источника. За счет впуска топливовоздушной смеси поршень переместится из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Ход сжатия и процесс сжатия:

Слово сжатие — это действие по сжатию молекул (уменьшение объема системы). Это означает, что поршень будет сжимать источники впуска (воздух или топливовоздушную смесь) от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки. Итак, процесс сжатия источника называется Процесс сжатия , а перемещение хода от НМТ к ВМТ называется Ход сжатия .

Процесс сжатия в дизельном двигателе:

В дизельном двигателе поршень будет сжимать топливно-воздушную смесь , поэтому этот процесс называется процессом сжатия .

Процесс сжатия в бензиновом двигателе:

В бензиновом двигателе поршень сжимает воздух , поэтому этот процесс называется процессом сжатия .

Рабочий ход и процесс воспламенения:

Как следует из названия, рабочий ход предназначен для производства энергии с помощью воспламенения (огонь). Поршень будет находиться в верхней мертвой точке, а топливо или искра вызовет возгорание в верхней части и в результате поршень переместится в НМТ. Это движение от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке называется Рабочий ход , а процесс генерирования мощности называется Процесс зажигания .

Процесс зажигания в дизельном двигателе:

В дизельном двигателе сжатый воздух всасывается в систему и содержит Топливный инжектор вверху. Как только процесс сжатия завершится, система достигнет высокой температуры атмосферы, чтобы вызвать само пламя.

Итак, теперь, чтобы разжечь огонь, топливная форсунка будет выпускать топливо в виде мельчайших частиц. Поскольку система готова к разжиганию огня, как только топливо будет выпущено, огонь будет произведен и сожжет топливо. За счет этого двигатель приобретет большую мощность и в результате поршень переместится из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку.

Процесс зажигания в бензиновом двигателе:

Как и дизельный двигатель, бензиновый двигатель не состоит из топливных форсунок. Вместо этого бензиновые двигатели состоят из искровых воспламенителей , которые выпускают искры для процесса зажигания. Сначала бензиновые двигатели будут всасывать топливовоздушную смесь, а в конце процесса сжатия система приобретет достаточную температуру для поддержания процесса воспламенения. Как только сжатие закончится, искровой воспламенитель произведет искра и в результате происходит сгорание. Благодаря этому сгоранию будет вырабатываться мощность, и в результате поршень переместится из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку. Процесс сгорания воздушно-топливной смеси называется Ignition Process .

Такт выпуска/выпуска и процесс выпуска:

Теперь процесс сгорания завершен, и топливо будет преобразовано в газы. Как известно, поршень находится в нижней мертвой точке. Чтобы отправить сгоревшие газы наружу, поршень будет двигаться от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке, что мы можем сказать E xhaust Процесс и движение поршня называется Exhaust Stroke.

Итак, процесс выхлопа в дизельных и бензиновых двигателях одинаков.

Примечание: Поскольку выработка энергии как в дизельных, так и в бензиновых двигателях может быть достигнута только за один рабочий ход (или рабочий процесс), и как эти четыре такта могут быть достигнуты без какой-либо внешней силы?

Ответ здесь.

Конечно, мощность генерируется только за один такт, но генерируемая мощность не используется полностью для рабочего такта, вместо этого двигатель сохраняет часть мощности в Маховик . Маховик представляет собой вращающийся компонент, закрепленный на конце коленчатого вала. Всякий раз, когда мощность превышает потребление, этот маховик будет накапливать эту дополнительную мощность и использовать ее для следующего процесса или тактов.

Вот как могут быть достигнуты такт всасывания/процесс, такт сжатия/процесс и такт выпуска/процесс.

Читайте также

• Преимущества четырехтактного двигателя перед двухтактным.
• Что такое двухтактный двигатель, работа двухтактного двигателя – детали и преимущества.

Преимущества четырехтактного двигателя:

Преимущества четырехтактного двигателя

• Эффективность четырехтактного двигателя высока.