4-хтактный двигатель: принцип работы дизельного устройства и его основные циклы

Виды двигателей внутреннего сгорания

В зависимости от вида потребляемого топлива двигатели внутреннего сгорания (ДВС) различают по типам:

1. Карбюраторный бензиновый двигатель.
2. Дизель.
3. Бензиновый двигатель

Карбюраторные силовые агрегаты работают на бензине за счет принудительного зажигания. Принцип работы карбюраторных двигателей: топливо в расчетных количествах поступает в рабочий цилиндр после смешения с воздушными массами.

Дизели работают на дизельном топливе. Принцип действия: с помощью форсунок подаваемое дизельное топливо обогащается воздухом прямо в цилиндрах.

Газовый двигатель внутреннего сгорания использует газ пропан-бутан. Принцип работы газового двигателя заключается в предварительном смешивании газа с кислородом перед подачей его в цилиндр.

Принцип работы и основная характеристика

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) состоит из ряда процессов, при которых увеличивается мощность двигателя, воздействующая на коленчатый вал. Рабочий цикл состоит из нескольких этапов:

• цилиндр заполнен топливной смесью;
• смесь сжимается;
• топливная смесь воспламеняется;
• газы расширяются и цилиндр очищается.

В двигателе внутреннего сгорания поршень движется в одном направлении (вверх или вниз). Коленчатый вал делает один оборот за два цикла. Рабочий ход поршня – это такой ход, при котором совершается полезная работа и расширяются сгоревшие газы.

Двигатели, в которых цикл завершается за один оборот коленчатого вала или за два такта, называются двухтактными. Для четырехтактных агрегатов характерно завершение рабочего цикла за два оборота коленчатого вала или за четыре такта.

Основные характеристические показатели 4-тактного двигателя:

1. За счет движения рабочего поршня происходит газообмен.
2. Агрегат оснащен газораспределительным механизмом, позволяющим полости цилиндра переключаться на впуск и выпуск.
3. Происходит обмен газов в момент отдельного полуоборота коленчатого вала.
4. Зубчатые редукторы и ременно-цепная передача позволяют изменять моменты впрыска бензина, зажигания и привода ГРМ в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

История

Примерно в 1854-1857 годах итальянцы Феличе Матоцци и Эжен Барсанти создали аппарат, который, по имеющимся сегодня сведениям, напоминал четырехтактный двигатель. Изобретение итальянцев было утеряно и только в 1861 году Альфон де Роше запатентовал этот тип двигателя.

Первый пригодный для использования четырехтактный двигатель был создан немецким инженером Николаусом Отто. Четырехтактный цикл Отто был назван в его честь, а четырехтактный двигатель, в котором используются свечи зажигания, называется двигателем Отто.

Особенности работы 4-х тактного двигателя

В двухтактном двигателе смазка поршневых и цилиндровых пальцев, коленчатого вала, поршневых, подшипниковых и компрессорных колец производится заливкой масла в бензин. Коленчатый вал 4-тактного двигателя находится в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому нет необходимости смешивать топливо и добавлять масло. Все, что нужно сделать автовладельцу, это заправить топливный бак бензином.

Поэтому автовладельцу не нужно приобретать специальное масло, без которого не может работать двухтактный двигатель. Также при наличии четырехтактного двигателя на зеркале поршня и на стенках глушителя уменьшается количество нагара. Еще одним важным отличием является то, что в двухтактном двигателе горючая смесь выплескивается в выхлопную трубу, что обусловлено его конструкцией.

Правда, у четырехтактных двигателей есть и небольшие недостатки. Например, его рабочие моменты по регулированию теплового зазора клапанов не отличаются особо высоким качеством.

В чем особенность дизельных силовых агрегатов

Все двигатели внутреннего сгорания можно разделить на две группы по принципу смесеобразования:

1. Бензиновые (карбюраторные или инжекторные) и газовые: в которых топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр.
2. Дизель: топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя в дизельных силовых агрегатах немного отличается от бензинового. В камерах сгорания содержится кислород, который нагревается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. До достижения поршнем верхней мертвой точки в цилиндр впрыскивается жидкое дизельное топливо, которое распыляется форсунками мелкими каплями для более быстрой реакции с горячим воздухом.

четырехтактный дизельный двигатель внутреннего сгорания.

Мощные дизельные силовые агрегаты могут иметь несколько форсунок на цилиндр.

Многоцилиндровые модели

Чем больше цилиндров у четырехтактного двигателя, тем больше общий объем камер сгорания, поэтому силовые агрегаты автомобилей комплектуются несколькими цилиндрами. Чаще всего это число четное, чтобы гарантировать сбалансированность установки, но есть и трехцилиндровые модели.

Классификация многоцилиндровых автомобильных двигателей:

• В ряд: на коленчатом валу параллельно друг другу;
• V-образный – два ряда цилиндров на коленчатом валу, расположенных под углом;
• Форма VR: аналогична предыдущей, но имеет меньший угол развала (около 15).

Рядный двигатель внутреннего сгорания в разрезе.

Чтобы многоцилиндровый двигатель работал плавно, ходы разных цилиндров должны чередоваться в определенной последовательности и через равные промежутки времени. Примерный порядок работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания:

Таблица приведена для примера. Порядок работы цилиндров индивидуален для каждой модели силового агрегата, точные цифры можно найти в документации автомобиля.

Порядок работы цилиндров на ВАЗ-2109.

Какой двигатель мощнее 2 тактный или 4 тактный

В отличие от 4-тонного двигателя, у которого один такт происходит за два оборота коленчатого вала, 2-тонный двигатель производит один такт при каждом обороте коленчатого вала. Это означает, что двухтактный двигатель должен (теоретически) иметь вдвое больший объем в литрах (отношение мощности к объему двигателя), чем четырехтактный. Но на практике распространенность составляет всего 1,5-1,8 раза. Происходит это из-за неправильного использования хода поршня при расширении, наихудшего механизма вывода выхлопных газов из цилиндра, затрат части энергии на продувку и других явлений, связанных с отличительными особенностями газообмена в 2-х тактных двигателях двигатели.

От чего зависит мощность четырехтактного ДВС

Тут вроде все понятно: мощность поршневого двигателя в основном определяется:

1. объем цилиндра;
2. степень сжатия рабочей смеси;
3. частота вращения

Также увеличить мощность четырехтактного двигателя можно за счет увеличения производительности тактов впуска и выпуска, за счет увеличения диаметра клапанов (особенно впускных).

Точно так же максимальная мощность получается при максимальном заполнении цилиндров, для чего используются турбины для нагнетания воздуха внутрь цилиндра. В результате повышается давление в цилиндре, а, следовательно, значительно возрастает КПД двигателя.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для приложений, требующих быстрых, резких скачков мощности, а не постоянной работы в течение длительных периодов времени. Например, двухтактный водный мотоцикл разгоняется быстрее, чем четырехтактный грузовик, но предназначен для коротких поездок, в то время как грузовик может проехать сотни миль, прежде чем ему понадобится перерыв. Двухтактные двигатели компенсируют свой короткий срок службы низким удельным весом: эти двигатели обычно весят намного меньше, поэтому они быстрее запускаются и быстрее достигают рабочей температуры. Им также требуется меньше энергии для движения.

Расход топлива 2т и 4т

Превосходя четырехтактный двигатель по литрам и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему по экономичности. Выталкивание отработавших газов в нем осуществляется топливовоздушной смесью, поступающей в цилиндр из камеры коленчатого вала. При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с выхлопными газами и не производя полезной работы.

Конструкция агрегата

Распределительный вал четырехтактного двигателя расположен в головке блока цилиндров. Он приводится в движение ведущим колесом, закрепленным на коленчатом валу. Распределительный вал открывает и закрывает один из клапанов: выпускной или впускной, в зависимости от расположения поршня. На распределительном валу также расположены кулачки, приводящие в движение коромысла.

Коромысел после активации начинают воздействовать на конкретный клапан и открывать его. Важно, чтобы между регулировочным винтом и клапаном был тепловой зазор (узкое пространство). При нагревании металл расширяется, поэтому, если места слишком мало или его нет, клапаны не могут полностью закрыть выпускной и впускной каналы.

Впускной клапан должен иметь меньший зазор, чем выпускной, потому что выхлопные газы горячее смеси. Следовательно, впускной клапан нагревается меньше, чем выпускной.

Работа двигателя

Как уже отмечалось, работа четырехтактного двигателя состоит из четырех ходов поршня или двух оборотов коленчатого вала.

Этапы работы :

1. Вход. Поршень движется вниз, открывая впускной клапан. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, впускной клапан закрывается.
2. Сжатие. Поршень движется вверх, вызывая сгорание горючей смеси. При приближении к верхней точке воспламеняется сжатый бензин.
3. Расширение. Бензин воспламеняется и горит. В результате топливные газы растягиваются и поршень движется вниз. В этом случае два клапана закрыты.
4. Вырваться на свободу. Коленчатый вал по инерции продолжает двигаться вокруг своей оси, а поршень движется вверх. При этом открывается выпускной клапан и выхлопные газы поступают в трубу. Когда клапан проходит мертвую точку, впускной клапан закрывается.

Конструктивные и эксплуатационные отличия четырехтактных двухтактных бензиновых двигателей

Основное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного обусловлено разными механизмами газообмена, а именно: отводом выхлопных газов и подачей топливовоздушной смеси в цилиндр.

Процессы наполнения и очистки цилиндра в четырехтактном двигателе происходят с помощью специального газораспределительного механизма, открывающего и закрывающего рабочий цикл в определенное время.

Очистка и заправка цилиндров в двухтактном двигателе производятся одновременно с расширением и сжатием, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндров есть два отверстия – прокачное или впускное и выпускное. Топливная смесь поступает через выпускной патрубок, а выхлопные газы выходят.

Основные отличия двухтактных и четырехтактных двигателей:

1. Литр силы. В четырехтактном двигателе на каждые два оборота коленчатого вала приходится один такт. Поэтому по идее двухтактный двигатель должен иметь в два раза больше литров мощности, чем четырехтактный. Но на практике превышение примерно в 1,8 раза, что связано с использованием поршня при расширении хода, а также наличием худшего механизма освобождения цилиндра от выхлопных газов, и большими затратами на снятие части мощности.
2. Расход топлива. Двухтактный двигатель превосходит четырехтактный по удельной мощности и литрам, но уступает по экономичности. Выхлопные газы вытесняются топливно-воздушной смесью, поступающей в цилиндр из шатунно-коленчатой ​​камеры. Часть топливной смеси поступает в выхлопные каналы и удаляется с отработавшими газами.
3. Для двухтактных и четырехтактных двигателей принцип смазки двигателя существенно отличается. Для двухтактных моделей характерна необходимость смешивания бензина с моторным маслом в определенных пропорциях. Смесь масла, воздуха и топлива циркулирует в поршневой и коленчатой ​​камерах, смазывая коленчатый вал и шатунные вкладыши. При воспламенении топливной смеси мельчайшие капельки масла сгорают вместе с бензином. Продукты сгорания выходят вместе с отработавшими газами.

Бензин смешивается с маслом двумя способами. Это может быть как простая смесь, которая проводится перед заливкой топлива в бак, так и отдельная трансмиссия. Во втором случае масляно-топливная смесь образуется во впускном патрубке, расположенном между цилиндром и карбюратором.

Двигатель в последнем случае снабжен маслобаком с патрубком, соединенным с плунжерным насосом. Насос подает масло на вход в том количестве, которое необходимо. От того, как расположена ручка подачи «газа», зависит производительность насоса. Поток масла больше, чем больше топлива подается. Более совершенной является раздельная система смазки для двухтактного двигателя. Отношение бензина к маслу может достигать 200:1. Это приводит к меньшему расходу масла и меньшему количеству дыма. Такая система используется, например, на современных скутерах.

В четырехтактных двигателях бензин и масло не смешиваются, а подаются раздельно, поэтому двигатели имеют классическую систему смазки, состоящую из фильтра, масляного насоса, патрубка и клапанов. В качестве масляного резервуара может выступать картер двигателя («мокрый» картер смазки) или отдельный резервуар («сухой» картер).

В первом случае насос всасывает масло из поддона, направляет его во впускную полость, а затем по каналам к деталям шатунно-коленчатой ​​группы, к подшипникам коленчатого вала и к газораспределительному механизму.

В случае смазки с «сухим» картером масло заливают в бочку. Оттуда с помощью насоса он достигает поверхностей трения. Часть масла, поступающего в картер, откачивается дополнительным насосом и возвращается в бак.

Для очистки масла от различных продуктов износа в двигателе установлен фильтр. Также при необходимости установите фильтры охлаждения, так как температура масла при работе может сильно повышаться.

Где применяется

четырехтактные двигатели широко используются в нашей повседневной жизни. Его мощность напрямую зависит от объема и количества цилиндров. Устанавливают двигатели внутреннего сгорания на автомобили и самолеты, тракторы, тепловозы. Они также используются на кораблях морского и речного флота.

Электротехники также обратили внимание на 4-тактные силовые агрегаты. Применяются для питания стационарных и аварийных электрогенераторов, устанавливаемых в местах, где невозможно или экономически нецелесообразно проводить линии электропередач. Также такие генераторы устанавливаются на объектах, где невозможно отключить электроснабжение (больницы, банки, воинские части и т.д.).

Порядок работы

4-тактный двигатель внутреннего сгорания на сегодняшний день является наиболее распространенным силовым агрегатом. Он работает по так называемому циклу Отто, который состоит из четырех последовательных циклов.

Ход – это один полный ход поршня, во время которого коленчатый вал совершает два оборота по часовой стрелке.

Работу 4-тактного силового агрегата проще всего описать, обратившись к простейшей конструкции, которая состоит из:

1. собственно цилиндр;
2. поршень
3. два клапана (впускной и выпускной);
4. свеча зажигания;
5. коленчатый вал;
6. шатун.

Классический двигатель внутреннего сгорания отличается от такого механизма только большим количеством цилиндров, работа которых определенным образом синхронизирована.

В простейшем одноцилиндровом двигателе внутреннего сгорания они выполняются последовательно:

• 1 ход: аспирация или аспирация.

Все начинается с поршня в самом верхнем положении (верхняя мертвая точка). А коленвал проворачивается на пол-оборота (0-180 градусов), выталкивая поршень в нижнее положение (нижняя мертвая точка).

За счет этого действия в верхней части цилиндра создается разрежение и открывается впускной клапан. Он полностью открывается в тот момент, когда поршень достигает нижнего уровня. За счет возникающего разрежения часть горючей смеси (воздух + пары бензина) засасывается в цилиндр. При смешении горючей смеси с продуктами сгорания предыдущего цикла в цилиндре образуется рабочая смесь.

Примечание: В дизельном двигателе топливная смесь образуется непосредственно в цилиндре. Сначала всасывается порция воздуха, который в процессе сжатия нагревается до температуры воспламенения, а затем, до достижения поршнем верхнего положения, впрыскивается жидкое топливо в виде капли. Процесс сгорания происходит только во время впрыска топлива.

• 2-й бар: компрессия или компрессия

Он начинается, когда поршень движется вверх от нижнего уровня к верхнему уровню. В это время коленчатый вал снова проворачивается на ½ оборота (180-360 градусов).

При этом впускной и выпускной клапаны закрываются, за счет чего рабочая смесь начинает сжиматься.

В этом такте давление и температура в цилиндре повышаются примерно до 1,8 МПа и 600 °С соответственно.

• 3-й цикл: расширения или рабочая гонка

В момент достижения максимального значения сжатия происходит воспламенение свечи зажигания, искра которой воспламеняет и сжигает рабочую смесь. В этом такте температура и давление в цилиндре достигают 2500 °С и 5 МПа. Повышенная температура и давление заставляют поршень двигаться вниз. А шатун, соединяющий поршень и коленчатый вал, сообщает последнему вращательное действие, и делает следующий пол-оборота.

Именно в этом цикле тепловая энергия превращается в механическую и совершается полезная работа. Далее открывается выпускной клапан за счет того, что поршень движется вниз, что обеспечивает удаление выхлопных газов. Когда поршень достигает нижнего уровня, клапан полностью открыт. Падение давления до 0,65 МПа сопровождается падением температуры до 1200°С°.

• 4 удара: релиз

Поршень находится на нижнем уровне и под действием вращения коленчатого вала (180-360 градусов) движется вверх, выталкивая выхлопные газы через открытый выпускной клапан.

В результате температура в цилиндре падает до 500°С, а поршень находится в верхнем положении. Так как избавиться от выхлопных газов вообще не представляется возможным, остаточное давление в цилиндре поддерживается на уровне 0,1 МПа, а оставшийся газ участвует в следующем цикле.

Работа двигателя происходит за счет многократного повторения 4-тактного цикла.

Такт впуска

При первом попадании производится допуск. В этот самый момент поршень начинает движение вниз из верхней мертвой точки. В результате в цилиндре создается вакуум. При этом впускной клапан открывается. Топливная смесь всасывается в полость цилиндра. Когда поршень достигает своего нижнего положения, впускной клапан закрывается, и фаза впуска полностью завершается.

Сжатие топливной смеси

Это вторая половина. Здесь поршень движется вверх и клапаны полностью закрыты. В этот момент топливовоздушная смесь сжимается и нагревается. Это необходимо для более эффективного сгорания смеси.

Рабочий ход поршня

Поршень не достигает крайнего верхнего положения. В бензиновых агрегатах — от свечи, а в дизельных — от сжатия, происходит воспламенение топливной смеси. Дымовые газы очень резко расширяются, сила воздействует на поршень и идет вниз. Так работает четырехтактный двигатель.

Выпуск отработанных газов

После того, как поршень выполнил свою полезную работу, он находится в самом нижнем положении. Теперь нужно удалить выхлопные газы из полости цилиндра. Это делается через выпускной клапан. Газы выбрасываются из цилиндра в момент подъема поршня.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя

Рассмотрим подробнее каждый шаг цикла.

Такт впуска

Поршень 4 движется от ТМТ к Нмт, над ним создается разрежение в полости цилиндра 1. Впускной клапан 6 открыт, цилиндр через впускной патрубок 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под действием перепада давления в цилиндр поступает воздух. Проходя через карбюратор, воздух распыляет топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет нмт, в это время впускной клапан закрыт.

Такт сжатия

При дальнейшем вращении коленчатого вала 10 поршень перемещается из НМТ в ВМТ В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, за счет чего поршень сжимает рабочую смесь в цилиндре. На такте сжатия компоненты рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи зажигания 5 возникает электрическая искра, от которой воспламеняется рабочая смесь. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество тепла, повышается давление и температура газов.

Такт выпуска

При приближении поршня к бвт открывается выпускной клапан 3 и выхлопные газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выхлопную трубу 2. Затем поршень перемещается из бвт в вмт (рисунок г) и выталкивает выхлопные газы из цилиндра.

Затем рабочий цикл повторяется.

Изображение. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:
а — такт впуска; б — такт сжатия; в — ход расширения; г — ход отпускания; 1 — цилиндр, 2 — выхлопная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — свеча искрового зажигания; 6 — впускной клапан; 7 — впускной патрубок; 8 — карбюратор; 9 — шатун; 10 — коленчатый вал.

Такт расширения

Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается от ТМТ к Нмт (рисунок в) и с помощью шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.

Такты в дизельных ДВС

Порядок или алгоритм в дизелях отличается только тем, что в момент сжатия в полость цилиндра подается только воздух. Дизельное топливо подается в камеру только в конце такта сжатия топлива форсунками.

Такт впуска на дизеле

При движении поршня вниз газораспределительный механизм открывает впускной клапан. Некоторое количество воздуха поступает в камеру сгорания. Температура в цилиндре около 80 градусов. В дизелях система питания существенно отличается от таковой в бензиновых двигателях с карбюратором. Например, гидравлическое сопротивление в них меньше, а давление немного повышено.

Такт сжатия в дизельном двигателе

На этом этапе работы поршень в камере сгорания движется вверх к ВМТ. Оба клапана в двигателе автомобиля находятся в закрытом состоянии. В результате работы поршня воздух в цилиндре сжимается. Степень сжатия в дизеле выше, чем в бензиновых, а давление внутри цилиндра может достигать 5 МПа. Сжатый воздух сильно нагревается. Температура может достигать 700 градусов. Это необходимо для воспламенения топлива. В дизелях он подается через форсунки, установленные в каждом цилиндре. Зимой используются свечи накаливания. Они предварительно нагревают холодную смесь. Это облегчает запуск двигателя зимой. Но такая система есть не на всех автомобилях.

Такт расширения газов в дизельном двигателе

Когда поршень дизеля еще не достиг верхней точки примерно на 30 градусов на коленчатом валу, ТНВД подает топливо высокого давления в цилиндр через форсунку. Значение 18 МПа необходимо для того, чтобы топливо могло мелко распыляться и распределяться по всему объему цилиндра.

Также топливо воспламеняется под действием высоких температур и быстро сгорает. Поршень перемещается в самую нижнюю точку. Температура внутри баллона в это время составляет около 2000 градусов. В конце цикла температура падает.

Выпуск в дизельном двигателе

На этом этапе выпускной клапан открыт, поршень движется в верхнюю точку. Продукты сгорания принудительно удаляются из цилиндра. Затем они идут к выпускному коллектору. После этого включается каталитический нейтрализатор. Газы, которые проходят через него при высокой температуре, очищаются. Чистый и безвредный газ уже выбрасывается в атмосферу. В автомобилях с дизельным двигателем дополнительно устанавливается сажевый фильтр. Это также способствует очистке газа.

Отличия двухтактного и четырехтактного двигателя

Среди основных отличий, как уже было сказано, выделяется иная система газообмена.

Двигатель внутреннего сгорания имеет для этого специальный газораспределительный механизм, отвечающий за открытие и закрытие клапанов в нужный момент цикла.

В двухтактном двигателе как процесс наполнения камеры сгорания, так и ее очистка осуществляются совместно с тактом сжатия и расширения. Для этого в баллоне имеются специальные технологические отверстия для поступления смеси и выброса газов. В агрегатах такой конструкции отсутствует механизм газораспределения, что делает эти моторы намного проще и легче.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель

Двигатели такой конструкции очень распространены. Их можно встретить не только на автомобилях, но и на мотоциклах, скутерах, тракторах, толкачах. Китай производит литровые двигатели, которые используются для работы с толкающими тракторами.

Одним из основных преимуществ таких двигателей внутреннего сгорания является очень малое отношение площади камеры сгорания к объему. Это дает минимальные потери тепловой энергии. КПД у таких моторов очень высокий.

Устройство аналогично многоцилиндровым двигателям. Здесь нет ничего нового.

Все те же четыре рабочих цикла.

Этот четырехтактный двигатель предназначен для использования в грузовых мотоциклах, мопедах, скутерах.

Капризы одноцилиндровых моторов

Во время работы двигателя возникают очень высокие температуры. Детали, работающие в парах трения, необходимо периодически охлаждать и хорошо смазывать. Пространства между узлами необходимо промывать для удаления продуктов износа. Кроме того, хорошее масло прекрасно отводит тепло от наиболее интенсивно работающих поверхностей.

Также следует позаботиться о хорошей дополнительной системе охлаждения. В мотоциклах и скутерах охлаждение обычно воздушное.

Проблема с продувкой

Чем выше обороты коленчатого вала, тем больше мощность. Но, в конструкции двухтактных двигателей есть такая особенность: чем быстрее начинает двигаться поршень, тем хуже сгорает камера сгорания цилиндра, так как подвод выхлопных газов и выпускные окна остаются открытыми очень долго.

Продувка камеры – это удаление газов и впрыск топлива в цилиндр из картера. Топливо начинает засасываться в картер при движении поршня вверх. Затем при опускании поршня закрывается впускной канал и открывается выпускной, через который подается новая порция топлива и выбрасываются газы предыдущей отработавшей топливной смеси (см рисунок выше, в середине).

Такая простая конструкция двухтактного двигателя избавляет от необходимости установки газораспределительного механизма (ГРМ), продувочного насоса, клапанов и узла смазки.

Прокачка на холостом ходу двухтактного двигателя (ХХ) производится иначе. На холостом ходу прокачка производится открытием заслонки на небольшой угол. Такая продувка не качественная, поэтому на холостом ходу многие наверняка замечали, что двигатель бензопилы или газонокосилки работает не стабильно. Что касается бензопилы, например, Echo (Эхо), то всасывающий патрубок необходимо вытянуть наполовину.

Одноцилиндровый двухтактный двигатель имеет контурный слив, то есть щелевой. В нижней части баллона в стенке имеется специальный паз, по которому происходит газораспределение. На такте сжатия и рабочем такте, т е когда поршень поднят, впускной и выпускной каналы должны быть закрыты.

Продувка контура: это объем перед поршнем (цилиндр под поршнем) является продувочным насосом. Такая конструкция позволяет изготавливать двигатели наименьших габаритов.

Как увеличить тягу

Тяга двухтактных двигателей зависит от открытия дроссельной заслонки. При резком увеличении оборотов двигателя увеличивается тяга. Отсюда следует, что для уменьшения времени разгона двигателя внутреннего сгорания необходимо увеличить рабочий объем цилиндра.

При работе двигателя на малых оборотах качественная тяга увеличивает приемистость, увеличивает скорость разгона — ускорение.

Тягу также можно увеличить, заменив клапаны специальными клапанами и отрегулировав их так, чтобы они оставались открытыми дольше, чем обычные клапаны.

Как повысить мощность

Как и 4-тактные двигатели, 2-тактные двигатели можно модернизировать, можно сделать так называемый чип-тюнинг.

• Расширьте выпускное отверстие, чтобы выхлопные газы могли полностью выйти.
• Улучшает эффект обдува. Прокачка – это удаление отработавших газов и заполнение рабочего объема цилиндра новой порцией топливной смеси. Вы должны убедиться, что топливо впрыскивается через впускное отверстие в камеру сгорания. Если топливо не поступает в камеру сгорания в необходимом объеме, топливо будет скапливаться в картере. Поэтому для качественного заполнения топливом рабочей части цилиндра требуется увеличение диаметра выпускного окна (выброса отработавших газов).
• На карбюраторе можно использовать вихревой диффузор. Вихревой диффузор также называют нулевым диффузором. Благодаря этому диффузору в цилиндр будет поступать больше топлива за более короткий промежуток времени.
• Установите на глушитель специальный резонатор, подходящий по оборотам для конкретного двигателя. Резонатор обеспечивает возврат несгоревшей топливной смеси в цилиндры. Это эффективно, когда в цилиндре происходит неполное сгорание смеси.

Чтобы часть цилиндра под поршнем наполнилась полностью, необходимо осмотреть впускной и выпускной каналы, в отверстиях могут быть царапины, царапины, сколы. Такие мелкие дефекты влияют на скорость движения топлива и газов.

Для лучшего эффекта повышения мощности можно отфрезеровать, а затем отшлифовать головку блока цилиндров (стык).

Уменьшать массу деталей двигателя не рекомендуется, так как из-за увеличения разности противовесов, нарушения центра тяжести может увеличиться конечное биение маховика и коленчатого вала.

Особенности работы системы смазки четырехтактного мотора

В конструкцию четырехтактного силового агрегата входит масляный поддон с картером, в котором смазывающая жидкость постоянно находится на определенном уровне. С помощью масляного насоса смазка двигателя поступает в систему и распределяется по внутренним поверхностям стенок цилиндров.

Тонкая пленка масла значительно снижает силу трения соприкасающихся движущихся частей. Маслосъемные кольца бережно отводят моторное масло из камеры сгорания.

За счет меньших нагрузок, испытываемых 4-тактным двигателем, обеспечивается планомерная подача смазки в необходимых объемах к поверхностям трения рабочих деталей и узлов. Благодаря этому ресурс двигателя значительно увеличивается. Полную замену моторного масла следует производить один раз в сезон.

Во избежание возможной утечки моторного масла из ДВС при работе силового агрегата необходимо периодически измерять количество смазывающей жидкости в картере двигателя специальным маслоизмерительным щупом.

В современные модели автомобилей производители устанавливают специальные контрольные датчики, которые проверяют уровень смазки машины и сразу сообщают водителю о необходимости полной замены смазки.

Масло для четырехтактного двигателя

Масла делятся на два типа: для двигателей с воздушным и водяным охлаждением. Температура поршней в двигателях с воздушным охлаждением намного выше, чем в случае с двигателями с водяным охлаждением, поэтому первые более требовательны к маслу.

Хотя четырехтактные двигатели с воздушным охлаждением в зимнее время используются реже (в летнее время используют в основном сельскохозяйственную и садовую технику, мотоциклы, моторные лодки и т д.), проблема для их владельцев достаточно серьезная. Зимой актуально масло для квадроциклов, снегоходов и т.д.

Главное и летом, и зимой – это характеристики, позволяющие маслу создавать защитную пленку на механизмах сразу после запуска двигателя. Это важно, даже если двигатель новый или бывший в употреблении, но в идеальном состоянии. Сравнительный анализ разных марок показывает, что масло может быть минеральным или синтетическим.

Разница между летними и зимними маслами определяется классом вязкости и шириной температурного диапазона, в котором можно использовать конкретные марки масел. Цифра перед буквой W указывает предельную температуру, при которой масло загустевает. Следующее число указывает предельную температуру эффективного использования этого масла. Есть масла на все сезоны, например 10w30. Аббревиатура SAE представляет собой международный стандарт, по которому классифицируются моторные масла.

ВАЖНЫЙ! Зимние масла имеют наименьшую вязкость, это SAE 0W, SAE 15W и другие. Более вязкое летнее – SAE 20, SAE 30, SAE 50. Используемое масло должно соответствовать показателям, указанным в технических характеристиках.

Высоковязкие масла, например, Sae 30 или Sae 40 ориентированы на летний период, а маловязкие (5W30 или близкие) – на зимний. Летом зимние масла быстро испаряются и не обеспечивают смазки. Летние масла будут быстро густеть при низких температурах, что усложнит работу двигателя.

Вспомогательные системы

Поскольку 4-тактный двигатель сложнее 2-тактного, для правильной работы ему необходимы вспомогательные системы:

• Газораспределение: регулирует подачу топливной смеси и выпуск выхлопных газов с помощью впускных и выпускных клапанов.
• Смазка – подает в двигатель масло, которое снижает силу трения механических деталей, охлаждает механизм и отводит продукты сгорания.
• Подача топлива — Система подачи топлива из бензобака в цилиндры. В старых бензиновых моделях топливная смесь создается в карбюраторе, а в инжекторных двигателях топливо впрыскивается непосредственно через форсунки.
• Зажигание (в бензиновых агрегатах) — система поочередно подает ток от распределителя на каждую свечу зажигания, а оттуда — в камеры сгорания. На некоторых моделях автомобилей (например, ВАЗ 2106) в распределителе установлен конденсатор для увеличения напряжения, подаваемого на свечи.
• Охлаждение – дополнительный водяной контур, отводящий лишнее тепло от двигателя.
• Выхлопная система: очищает выхлопные газы и удаляет их в атмосферу.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания BMW M57.

От правильного давления в системе смазки зависит качество работы и срок службы двигателя, поэтому рекомендуется не только полагаться на манометр в салоне, но и периодически проводить замеры манометром вручную.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Редуктор представляет собой устройство, предназначенное для снижения скорости с высокой скорости с низким крутящим моментом до низкой скорости с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных марок, выпускающих такие двигатели, обычно мощностью около 15 л.с., японская Honda и китайский Lifan (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензиновых косилках). Популярные мотор-редукторы включают Champion и его аналог Patriot Garden».

ВАЖНЫЙ! Редукторы делятся на два типа: разборные и неразборные. Его действие такое же. Второй вариант дешевле, но при возникновении неисправности его придется заменить. Складной дороже, но при необходимости необходимо заменить только сломанную запчасть. Обычно ставится на сборную сопоставимой стоимости.

Индикаторная диаграмма 4 х тактного дизельного двигателя

Эксплуатационные показатели в сравнении

Сравнивая двухтактный двигатель и четырехтактный, разницу между ними можно увидеть не только в устройстве, но и в производительности. Сравнить их можно по следующим показателям:

• литровая емкость;
• удельная мощность;
• экономическая эффективность;
• уважение к окружающей среде;
• шум;
• рабочий ресурс;
• простота обслуживания;
• масса;
• цена.

Литр – это мощность, извлекаемая из одного литра объема цилиндра. Теоретически он должен быть в два раза больше на два удара. Однако в реальности эта цифра составляет 1,5-1,8. Сказывается неполное использование рабочего хода газов, затраты энергии на продувку, неполное сгорание и потери топлива.

Четырехтактники на мотоциклах

Да, эти двигатели очень популярны у хороших и серьезных производителей мотоциклов. Основное отличие заключается в дизайне. Если в автомобилях двигатель спрятан под капотом и его конструкция особо не разрабатывалась, то в мире мотоциклов большое значение имеет внешний вид силового агрегата.

Двухцилиндровый, четырехтактный мотоциклетный двигатель уже более 15 лет в моде, представлен сегодня множеством моделей самого разного объема. Эти двигатели можно отличить по характерному звуку.

Однако среди мотоциклистов особой популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые агрегаты. Эти двигатели немного опережают двигатели внутреннего сгорания в автомобилях. Например, четырехклапанная конструкция недавно получила признание в автомобильной промышленности. А на мотоциклах используется с 70-х годов.

Для мотоцикла более актуален четырехтактник. Поэтому эти двигатели внутреннего сгорания более экономичны, эффективны и экологичны, чем двухтактные агрегаты. Таковы преимущества этих двигателей в мотоциклах. Кроме того, мотоциклетные двигатели предназначены для работы на высоких скоростях. Максимальная мощность возникает на скорости до 14-16 тысяч у современных моделей.

Новые технологии по старому принципу

С момента изобретения четырехтактного двигателя его постоянно совершенствовали.

Многие новинки попали в механизм ГРМ. Например, сейчас количество клапанов на цилиндр может быть до 5. Современные производители также используют специальные системы изменения фаз газораспределения.

Произошли изменения в системе питания. Современные двигатели уже не используют карбюратор, форсунки и везде электронику.

Для улучшения наполнения воздухом камер сгорания применяют системы наддува. Это позволяет увеличить мощность при небольшом объеме, а также снизить расход топлива.

Но при всем этом принцип работы двигателя внутреннего сгорания остается прежним.

Четыре такта: недостатки и достоинства

Главное и «жирное» достоинство таких агрегатов — экономичность. К тому же они не слишком шумные.

Использование вместе с ними катализаторов позволяет снизить токсичность выхлопных газов.

Еще одним преимуществом является, конечно же, высокая надежность. Ресурс может доходить до миллиона километров, и это далеко не предел. Ремонт четырехтактного двигателя не должен производиться так часто.

Из недостатков: сложная конструкция, дорогое производство, корректность в эксплуатации. Эти агрегаты обязательно нуждаются в качественном топливе и масле. Самостоятельно провести ремонт практически невозможно.

Чтобы эти двигатели никогда не попадали в беду, «заправляйте» их только качественным бензином. И тогда они будут работать долго, надежно и исправно. Конструкция, которая не менялась столько лет, является показателем надежности и экономичности.