Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель

В отличие от четырехтактного в двухтактном двигателе очистка рабочего цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом происходят только при движении поршня вблизи НМТ. При этом перезаряд цилиндра осуществляется воздухом, предварительно сжатым специальным компрессором, на привод которого тратится значительная часть энергии дизеля. В процессе газообмена в двухтактных двигателях некоторая часть воздуха неизбежно удаляется из цилиндра вместе с выпускными газами. Качество процесса газообмена (продувки) цилиндра в двухтактном двигателе значительно влияет на мощность и экономичность дизеля. Схемы газообмена (продувки) двухтактных дизелей представлены на рис. 6.7.

На рис. 6.8 показана работа двухтактного двигателя с прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена, конструкция которого имеет следующие особенности:

Рис. 6.7. Схемы газообмена (продувки) двухтактных дизелей: а — поперечно-щелевая; 6 — щелевая с частичным наддувом; в — прямоточная клапанно-щелевая; г — прямоточная щелевая при встречно движущихся поршнях; 1 — поршень; 2 — клапан; 3 — форсунка

* впускные окна расположены в нижней части цилиндра, и их высота составляет около 20 % хода поршня;

* выпускные клапаны размещаются в крышке цилиндра и открываются приводом от распределительного вала один раз за один оборот коленчатого вала;

* продувочный компрессор нагнетает воздух в ресивер. Воздух из ресивера очищает цилиндр от продуктов сгорания и наполняет его свежим зарядом.

Рабочий цикл совершается согласно диаграмме фаз газораспределения (рис. 6.9): фаза к-с — сжатие свежего заряда; с — впрыск топлива в цилиндр; с-т — воспламенение топлива в цилиндре, сгорание и расширение газов (рабочий ход); т

п — выпуск газов через открытые клапаны крышки цилиндра, п

Ъ — продувка; п — к — зарядка воздухом цилиндра; к — клапаны выпуска закрываются, начинается сжатие свежего заряда, и цикл повторяется. Рабочий цикл совершился за два такта или за один оборот коленчатого вала. Поэтому такой двигатель и называется двухтактным.

Из рассмотренного рабочего цикла двухтактного двигателя на индикаторной диаграмме видно, что на части хода поршня, когда происходит газообмен в цилиндре, полезная работа не совершается. Объем Кп, соответствующий этой части хода поршня, называется потерянным. Тогда действительный рабочий объем действительная степень сжатия

Рис. 6.8. Схема работы двухтактного двигателя с внутренним смесеобразованием и прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена и индикаторной диаграммой: а — подготовка рабочего хода; 6 — рабочий ход; первый такт: п-к — зарядка; к-с — сжатие; с — подача топлива и его воспламенение; второй такт: с-г — полное сгорание топлива; г-т — расширение; т-п — выпуск газов; п-Ь — продувка цилиндра; 1 — впускной патрубок; 2 — продувочный насос; 3 — поршень; 4 — выпускные клапаны; 5 — форсунка; 6 — выпускной патрубок; 7 — воздушный ресивер; 8 — впускное окно; Ун — рабочий объем; VI — действительный рабочий объем; Уп — потерянный объем; Р0 — атмосферное давление; г — точка максимального давления газов в цилиндре

Отношение потерянного объема Уа к геометрическому рабочему объему V/, представляет собой долю потерянного объема на процесс газообмена:

Рис. 6.9. Диаграмма фаз газораспределения двухтактного двигателя с клапанно-щелевой продувкой цилиндра (дизель 14Д40): п — начало открытия окон продувки; к — закрытие клапанов выпуска; с — начало подачи топлива насосом в цилиндр; т — начало открытия клапанов выпуска газов; Ъ — закрытие поршнем окон продувки; НМТ — положение поршня в нижней мертвой точке; ВМТ — положение поршня в верхней мертвой точке

В двухтактных двигателях у = 10. 38 %. Сравнение рабочих циклов четырех- и двухтактных двигателей показывает, что при одинаковых размерах цилиндров и частотах вращения коленчатого вала мощность двухтактного двигателя значительно больше. Учитывая увеличение числа рабочих циклов в два раза, следовало бы ожидать и двукратного увеличения мощности. В действительности мощность двухтактного двигателя увеличивается приблизительно в 1,5. 1,7 раза вследствие потери части рабочего объема, ухудшения очистки и наполнения, а также необходимости затраты мощности на приведение в действие продувочного насоса.

К преимуществам двухтактных двигателей следует отнести большую равномерность крутящего момента, так как полный рабочий цикл осуществляется при каждом обороте коленчатого вала (а не за два, как в четырехтактных). Этим объясняется более равномерный износ шеек коленчатого вала двухтактного дизеля в эксплуатации.

Существенным недостатком двухтактного процесса по сравнению с четырехтактным является малое время, отводимое на процесс газообмена. Следует учитывать, что очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение его свежим зарядом более совершенно происходит в четырехтактных двигателях. Кроме того, в двухтактном двигателе температурный уровень поршня, крышки, цилиндра и клапанов выше, чем в четырехтактном.

Теоретические вопросы форсировки двухтактных двигателей

Мослитр
Рокер

На форуме с 07.05.2006, cообщений 507
Москва

Теоретические основы форсировки двухтактных двигателей на примере двигателя типа B-50.

Писать буду долго, тк буду искать инфу и выдумывать.
Статья пишется для пионеров, поэтому буду разжовывать досконально.
Как допишу до конца, сотру эти строки.

Многие задаются вопросом, как повысить мощность двигателя. Но как это сделать? Вот, написано что надо пилить. Пошёл, распилил. Стало хуже. Как быть?

Эта статья создана, чтобы обьяснить новичку, что будет с двигателем, если сделать то-то и то-то.

Для начала рассмотрим работу двигателя в стандартном режиме:

Двигатель внутреннего сгорания преобразовывает химическую энергию топлива, сгорающего внутри рабочего цилиндра, в механическую работу. В цилиндр двигателя из специального прибора — карбюратора — засасывается горючая смесь, представляющая собой смесь воздуха с парами бензина. В цилиндре двигателя горючая смесь смешивается с остатками отработавших газов и образует рабочую смесь. Рабочая смесь сжимается поршнем и поджигается электрической искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи.

Читать еще:  Ваз 2114 как сливать охлаждающую жидкость двигателя

При сгорании рабочей смеси в цилиндре двигателя образуются газы, нагретые до высокой температуры (примерно 2000°С), и давление их значительно повышается. Газы, расширяясь, с большой силой давят на
днище поршня, стенки и головку цилиндра. Благодаря этому поршень совершает поступательное движение, которое посредством шатуна преобразовывается во вращательное движение коленчатого вала и через силовую передачу заставляет вращаться заднее колесо мопеда. Затем отработавшие газы, уходят из цилиндра, и процесс повторяется снова. Совокупность этих последовательных и периодически повторяющихся процессов преобразования химической энергии топлива в механическую работу составляет РАБОЧИЙ ЦИКЛ ДВИГАТЕЛЯ.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

При рассмотрении работы двигателя необходимо знать основные определения, связанные с его работой.

Верхней и нижней мертвыми точками называются крайние положения, которые занимает поршень при своем перемещении в цилиндре (рис. 6.)

Верхняя мертвая точка (в. м. т.) соответствует положению поршня, при котором расстояние его от оси коленчатого вала является наибольшим. Нижняя мертвая точка (н. м. т.) соответствует положению поршня, при котором расстояние его от оси коленчатого вала является наименьшим.

Ходом поршня S называется расстояние по оси цилиндра, проходимое поршнем от одной мертвой точки, до другой. Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на 180°. За два хода поршня коленчатый вал делает полный оборот (360°). Такт — это часть рабочего цикла, протекающего в цилиндре за один ход поршня.
Рабочий цикл двигателя происходит за один оборот коленчатого вала, т. е. за два хода поршня. В соответствии с этим двигатель называется двухтактным.
Объем, заключенный между головкой цилиндра и днищем поршня, когда он находится в верхней мертвой точке, называется объемом камеры сгорания или объемом камеры сжатия Vc, см3.
Объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от в. м. т. до н. м. т., называется рабочим объемом Vh. Для одноцилиндрового двигателя рабочий объем цилиндра составляет рабочий объем двигателя или так называемый литраж двигателя.
В двухтактных двигателях объем, освобождаемый поршнем при его перемещении от верхней мертвой точки до открытия выпускного окна цилиндра, называется полезным объемом V’h. Сумма рабочего объема и объема камеры сжатия составляет полный объем цилиндра. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия .
ε = (Vh+Vc)/Vc
В двухтактных двигателях кроме степени сжатия е различают еще действительную степень сжатия ε’, отнесенную к полезному объему, т. е.
ε’ = (V’h+Vc)/Vc

Вот, вы решили форсировать мотор. На что влияют те или иные действия:

1) Расточка поршневой.
Расточка поршневой даёт увеличение рабочего объёма, т.е. чем больше объём. тем больше смеси может засосать. Это увеличивает тягу двигателя без повышения оборотов (тк схема газораспределения двигателя остаётся прежней).

Тяга двигателя — способность резко ускоряться при открытии ручки газа, чем быстрее двигатель ускоряется, тем больше у него тяга. Тяга влияет на разгон.
Т.е. увеличив рабочий объём двигателя, мы получаем более быстрый разгон без увеличения максимальной скорости.
Но за счёт тяги можно увеличить максимальную скорость, увеличив ведущую или уменьшив ведомую звезду. При этом максимальная скорость возрастёт в ущерб разгону.

Каждый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет характеристику, имеющие разные показатели на разных оборотах. Они меняются с оборотами, — при малом числе оборотов мощность, то есть способность мотора производить полезную работу, невелика, с увеличением числа оборотов она возрастает, а при каких-то оборотах достигает максимума, за которыми уже падает.
Кривые имеют точки своего максимума при каком-то числе оборотов. Максимум крутящего момента соответствует ситуации, когда среднее эффективное давление в цилиндре наибольшее, — оно зависит от качества продувки цилиндра, наполнения его свежим зарядом смеси, от полноты сгорания, тепловых потерь.

Увеличение тяги на низах — повышение крутящего момента двигателя в режиме низких оборотов. Хорошая тяга на низах позволяет легко трогаться с места, быстро разгоняться, легко преодолевать подьёмы, ездить вдвоём, по пересечённой местности и тп.

Как повысить тягу на низах?

а)Установкой лепесткового клапана (ЛК). ЛК предотвращает обратный выброс смеси через открытое впускное окно, а на низах это особенно актуально, тк впускное окно открыто больший период времени.

б) Повышение высоты перепускных окон по отношению к выпускному окну позволяет сместить максимальный крутящий момент двигателя в режим более низких оборотов

Повышение максимальных оборотов — чем выше обороты, тем больше мощность. Это простой способ повысить максимальную скорость.
На двигателе В-50 в режиме высоких оборотов камера сгорания не успевает эффективно продуваться, тк в этом режиме окна открыты небольшой период времени.

Как повысить максимальные обороты?
а) Расточить выпускное окно —

Резонатор настроен под обороты определённой частоты, обычно на близкие к максимальным. Резонатор позволяет вернуть назад часть смеси, вылетевшей из цилиндра в выпускное окно при продувке.

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

Принцип работы ДВС. Рабочие циклы двигателя

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу их действия положено свойство газов расширяться при нагревании.

Рассмотрим принцип устройства и работы двигателя внутреннего сгорания, а также его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным.

Читать еще:  Что такое четыре такта у двигателя

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Принцип работы ДВС (для просмотра нажмите на кнопку иллюстрации)
Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ). Подробнее в статье как устроен двигатель внутреннего сгорания.

Впуск. По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

Сжатие. После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

Расширение или рабочий ход. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200 о С.

Выпуск. При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте ‘впуск’ в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта ‘сжатие’ воздух нагревается до 600 о С. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск. При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие. Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход. Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900 о С.

Выпуск. Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700 о С. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Более подробно про работу дизеля в статье Дизельные двигатели. Устройство и принцип работы.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3
Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Принцип работы 2-х тактного двигателя

В отличие от 4-х тактного двигателя в 2-х тактном двигателе все процессы, составляющие рабочий цикл (наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск) происходят за 2 такта, т.е. когда поршень совершает движение от ВМТ к НМТ и от НМТ к ВМТ, — всего за 1 оборот коленчатого вала (360° его поворота).

При движении поршня от ВМТ к НМТ объем между поршнем и головкой цилиндра увеличивается, а объем, состоящий из объема кривошипной камеры и объема под поршнем уменьшается. При движении поршня от НМТ к ВМТ объем в кривошипной камере увеличивается, а объем над поршнем уменьшается.

Читать еще:  Гольф 4 что за проводок от двигателя

Рассмотрим 1-й такт двигателя (в 2-х тактном двигателе такты специальных названий не имеют). Поршень движется от ВМТ к НМТ.

сначала нижняя кромка поршня перекрывает впускное окно, соединяющее источник свежей бензо-воздушной смеси (карбюратор) с кривошипной камерой;

затем верхняя кромка поршня открывает выпускное окно;

затем верхняя кромка поршня открывает перепускной канал.

При этом происходит следующее:

сжатие свежей смеси в кривошипной камере (после закрытия впускного окна);

догорание смеси и расширение газов (до открытия выпускного окна);

выпуск отработавших газов (после открытия выпускного окна до открытия перепускного канала);

выпуск отработавших газов и наполнение цилиндра сжатой свежей смесью из кривошипной камеры через перепускной канал (после открытия этого канала).

2-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом газораспределение происходит в обратном порядке: закрывается перепускной канал, закрывается выпускной канал и, наконец, открывается впускной канал.

Происходят следующие процессы:

до закрытия перепускного канала продолжается наполнение цилиндра;

до закрытия выпускного канала происходит частичный выброс свежего заряда из цилиндра;

после закрытия выпускного канала свежая смесь в цилиндре сжимается и при нахождении поршня вблизи ВМТ поджигается свечей зажигания;

после открытия впускного канала свежая смесь по ступает в кривошипную камеру под действием разре жения, образовавшегося там при движении поршня к ВМТ.

Процессы, происходящие в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, совершаются в следующей последовательности: наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск.

Некоторые из этих процессов могут быть совмещены во времени, например, наполнение и выпуск в 2-х тактных двигателях.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60. 70%.

Рассмотрим конструкцию ДВС, показанную на рисунке 1

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений

Теперь о принципе работы.

Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

Такт рабочего хода

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Далее цикл повторяется.

Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector