Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного
В наше время невозможно представить повседневную жизнь без двигателей внутреннего сгорания. Они используются повсеместно, от транспорта до вашей газонокосилки. Поршневые агрегаты, не зависимо от того, что есть аналоги, признаны и среди создателей, и среди потребителей. Они, пропорционально числу тактов, необходимых для рабочего оборота коленчатого вала, делятся на двухтактные и четырёхтактные. Два оборота равны одному обороту коленвала. Если говорить о топливе, то есть как бензиновые, так и дизельные модели.
Что касается четырёхтактного варианта, то он устанавливается в средства передвижения, а двухтактный встречается в конструкциях, где главную роль играют вес и габариты.
Почему ДВС разделяются на 2-тактные и 4-тактные
Самым явным отличием является режим возгорания горючей смеси. Это можно отследить визуально и по звуку, так как двухтактный мотор звучит громко и гулко, а четырёхтактному свойственен спокойный и равномерный звук.
Вариативность моторов зависит от впуска горючего и вывода отработки. Если в двухтактном двигателе горючая смесь проходит и выходит через окна в стенках, то в четырёхтактный этот процесс происходит посредством клапанов. Следовательно, найти четырёхтактный двигатель можно по устройству механизма клапанов, так как над головкой блока цилиндров прикреплена коробка распредвала со шкивом. Плюс к этому у нижнего распредвала протягиваются штоки привода клапанов к клапанной коробке.
Помимо вышесказанного, патрубки четырёхтактного мотора находятся на вершине цилиндра. А вот у второго вида патрубок один (выпускной) и находится внизу цилиндра. Случается и такое, что на вершине двухтактника находится только контакт свечи.
Особенности работы двухтактника
Упоминалось ранее, что главным отличием этих двух двигателей выступает режим возгорания. Полезный процесс двухтактника включает две фазы: сжатие рабочего хода и его расширение. Если в четырёхтактниках впуск топлива и выпуск газов производится поочерёдно по тактам, то двухтактные двигатели совершают это вместе с сжатием и расширением. Поршень меняет своё положение из нижней позиции в верхнюю мёртвую позицию. После перекрытия воздушной заслонки, через которую горюче-воздушная смесь проникает в цилиндр и затем в отсек для выхода отработавших газов, она начинает сжиматься. Параллельно, кривошипная камера восстанавливает разрежение, которое потребляет топливо порционно. Когда поршень подходит к ВМТ (верхней мёртвой точке), образуется искра свечи, которая воспламеняет смесь. Как следствие, образуются газы, перемещающие поршень вниз и крутящие коленвал.
Давление в самой кривошипной камере значительно повышается, за счёт чего и сжимается жидкая смесь. Газы отработки выходят в глушитель, когда уплотнитель поршня касается воздушной заслонки. Дальнейшие сдвиги открывают заслонку, и горючая смесь из-за давления попадает в цилиндр. Цикл возобновляется заново, когда поршень снова переходит в НМТ (нижнюю мёртвую точку).
Схема работы четырёхтактника
Суть механизма четырёхтактного двигателя заключается в увеличенном числе фаз и задействовании клапанов. Таким образом, рабочий цикл 4-тактного карбюраторного двигателя проходит в 4 этапа: помимо сжатия и расширения, есть ещё впуск и выпуск. Вместе с впуском поршень переходит из ВМТ в НМТ. В это время кулачки распредвала обеспечивают попадание топливной жидкости в цилиндр.
Возвратный ход поршня сжимает жидкость и поднимает её температуру. Перед самим сжатием свечи образуют искру, которая поджигает смесь. Та сгорает и выдаёт горючий газ, опускающий поршень вниз. Когда он оказывается в нижней позиции, открывается выпускной клапан. Через него поднимающийся вверх поршень выталкивает газы из цилиндра. Так протекает третий такт – выпуск. По достижению ВМТ клапан закрывается, а весь цикл повторяется сначала.
Какой из двигателей мощнее
Если рассматривать равные по размеру и частоте вращения вала цилиндры, то теоретическая мощность 2-тактного двигателя выше мощности 4-тактного в 2 раза. Это обусловлено тем, что количество рабочих циклов двухтактника больше. Но если брать во внимание то, что ход поршня для расширения используется не полностью, а остаточные газы хуже освобождаются из цилиндра и доля производимой мощности уходит на продувку, то фактически мощность выше примерно на 60%.
Разница в расходе топлива
Несмотря на то, что удельная и литровая мощности четырёхтактного двигателя меньше, чем у двухтактного, он более экономичен. Дело в том, что горюче-воздушная смесь устраняет газы отработки из цилиндра. В итоге некоторое количество горючего оказывается в выхлопных каналах и выходит с газами отработки.
Принцип смазки
Эти два образца двигателя отличаются по особенностям смазки. 2т двигатели требуют соединения моторного масла и бензина в конкретных соотношениях 1 к 50. Масло смазывает подшипники коленвала и шатуна во время циркуляции и сгорает вместе с топливом. Продукты сгорания выводятся вместе с газами отработки.
Существует два метода смешать бензин и масло. Один это перемешивание непосредственно перед тем, как залить в бак, второй – подача по-отдельности, при которой жидкости смешиваются уже в патрубке. Для раздельной подачи мотор оснащён масляным бачком. При этом трубопровод соединяется с насосом и получает точное количество необходимого масла.
Раздельная подача уменьшает дымность, снижает уровень нагара и уменьшает расход масла.
Четырёхтактные двигатели не требуют смешивания – бензин и масло подаются отдельно. Такие моторы имеют стандартную систему смазки, которая включает в себя: насос, клапаны, специальные фильтры, трубопроводы. Вместо масляного бачка может быть задействован картер двигателя.
Детали имеют свои продукты износа, и для очистки масла применяются специальные фильтры. Если температура масла подскакивает выше нормы, устанавливают охлаждающие радиаторы.
Различия в масле
Кардинальное отличие между смазкой одного и второго мотора заключается в том, что масло для двухтактника разбавляется бензином и в итоге сгорает вместе со смесью. Если рассматривать четырёхтактный вариант, то в нем избегается всеми мерами попадание масла в камеры, предназначенных для сгорания топлива. Выводом из этого получается то, что для четырёхтактного агрегата используется масло, которое располагает полным спектром смазывающих свойств на протяжении продолжительного времени, а для второго важно чтобы после масла не оставалась сажа и оно полностью сгорало в сумме с горючим.
В итоге двухтактный и четырёхтактный двигатели во многом различны, как в принципе работы, так и особенностях использования. Задавайте возникшие вопросы в комментариях и делитесь своим мнением.
Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного, принцип работы двухтактного двигателя
Двигатель внутреннего сгорания функционирует по давно изученному принципу. Стоит более подробно рассмотреть работу поршневого мотора, так как роторные и другие необычные аппараты, которые преобразуют энергию горения в кинетическую распространены в меньшей степени. В чём состоит основное отличие двухтактного двигателя от 4- х тактного? Самое главное отличие заключено в режиме воспламенения горючей смеси, что можно легко понять по воспроизводству звуков. Двухтактный мотор в большинстве случае воспроизводит пронзительный, а также довольно громкий звук, тогда как в четырёхтактном происходит более спокойное и размеренно звучание.
- Принцип работы 2-х тактного двигателя
- Что означает такт?
- Процесс работы четырёхтактного двигателя
- Как происходит процесс функционирования двухтактного устройства
- Отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного
- Какой тип мотора стоит покупать?
- Сколь стоит ремонт оборудования и замена комплектующих?
- Какой мотор стоит выбрать
- Двигатель двухтактный особенности:
- Чаще всего разница главным образом также заключена в назначении устройства и его топливной общей эффективности. В двигателе двухтактного типа процесс зажигания воспроизводится при каждом совершении оборота коленчатого вала, именно по этой причине по показателю мощности они в несколько раз превосходят четырёхтактные, в которых имеется особая смесь, идущая главным образом через обороты.
- Четырёхтактные моторы намного тяжелее и тратят наибольшее количество энергии. В большинстве случаев их используют на автомобилях и особой технике, в то время как на остальном оборудовании таком, как мотороллеры, газонокосилки, а также лёгкие разновидности катеров, в большинстве случаев можно заметить более компактные двухтактные разновидности устройств.
- А вот бензиновый генератор, к примеру, можно легко найти как двухтактной, так и четырёхтактной разновидности. Двигатель в скутере также может заключать в себе совершенно любой двигатель. Принцип функционирования такого оборудования главным образом заключает в себя одни и те же процессы, отличие будет заключено лишь в способе и эффективности общего преобразования энергии.
Что означает такт?
Процесс переработки топлива в обеих моделях моторов может происходить при помощи последовательного выполнения всех четырёх разновидностей процессов, которые по-другому именуются тактами. Скорость, с который производится главная работа двигателя через три такта проходит — это именно то, в чём состоит главное отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного.
Первый такт —это осуществление впрыска. В это время поршень начинает совершать движение по примеру цилиндра, а впускной клапан начинает открываться, чтобы запустить в себя воздушно-топливную смесь и доставить её в саму камеру сгорания. После будет происходить процесс сжигания. В это время выпускной клапан закрывается обратно, а поршень продолжает двигаться по цилиндру вверх, сжимая в это все газы, которые имеются внутри. Такт рабочего хода происходит тогда, когда зажигается вся смесь.
В это время искра от свечи начинает восполнять все сжатые в себе газы, что провоцирует взрыв, энергия которого производит выталкивание поршня вниз в начальную позицию. Последним тактом будет считаться выпуск: поршень будет достигать верхней точки по цилиндру, а выпускной клапан открываться снова, позволяя всем выхлопным газам выйти из общей камеры сгорания, чтобы можно было осуществить процесс ещё раз. Возвратно-поступательные движения в поршне вращают коленчатый вал, крутящий момент в это время передаётся на рабочие детали в оборудовании. Так может происходить процесс преобразования энергии сгорания топлива в поступательное движение.
Процесс работы четырёхтактного двигателя
В обычном четырёхтактном устройстве зажигание смеси начинается при каждом втором обороте вала. Процесс вращение вала может привести к воздействию более сложной формы механизмов, которые помогут пользователю добиться выполнения последовательных тактов.
Открытие как впускных, так и выпускных клапанов может происходить благодаря кулачковому валу, который раз за разом нажимает на коромысла. Процесс возвращения клапана в закрытое начальное положение выполняется под воздействием пружины. Чтобы не потерять компрессии, стоит сделать так, чтобы клапан начал как можно плотнее прилегать к головке блока цилиндров.
Как происходит процесс функционирования двухтактного устройства
Теперь стоит более подробно рассмотреть процесс работы двигателя с двумя тактами, а также различить его особенности от четырёхтактного. В двухтактном двигателе все четыре действия происходят за один оборот вала, в процессе хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а после снова вверх. Выпуск лишних газов (то есть продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конечном счёте этого процесс происходит воспламенение всей смеси, а полученная энергия производит толчок поршня вниз. Такое строение устраняет особую нужду в использовании клапанов в самом устройстве.
На месте клапанов можно найти сразу несколько отверстий камеры сгорания. В тот момент когда поршень при помощи движения сгорания будет перемещён в нижнюю точку, то выпускной клапан откроется, позволяя при этом устраниться всем отработанным газам, таким действием камера станет снова полностью пустой. Во время движения вниз в цилиндре происходит образование разряжения, при помощи которого через расположенный в нижней области выпускной клапан внутрь втягивается определённая смесь воздуха, а также дополнительного воздуха.
Во время движения поршня вверх он начинает перекрывать все каналы и способен сжимать находящиеся внутри цилиндра газы. В это время срабатывается свеча зажигания, а после весь охарактеризованный выше процесс происходит по-новому. Важно отметить то, что в двигателях такого формата процесс зажигания смеси может происходить во время каждого последующего оборота. Что помогает извлекать из них большее количество мощности, по крайней мере, за определённый отрезок времени.
Отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного
Двухтактные двигатели лучше всего будут использовать в устройствах, в которых нужны быстрые и резкие всплески всей энергии, а не равномерный процесс работы на протяжении всего долго времени. К примеру, гидроцикл разгоняется намного быстрее, чем в простом грузовике с четырёхтактным. Но при этом он нужен для совершения кратковременных поездок, в то время как сам грузовик способен проехать расстояние равное сотням километров, до того времени, как ему понадобится отдохнуть.
Невысокая длительность функционирования двухтактного механизма будет компенсироваться низким соотношением его веса к показателю мощности: такие разновидности двигателей в большинстве случаев весят намного меньше, именно по этой причине могут быстрее запускаться и достигают наивысшего показателя своей эффективности, а также могут достигнуть максимального показателя рабочей температуры.
Для осуществления их перемещения в другую точку также затрачивается намного меньшее значение энергии.
Какой тип мотора стоит покупать?
В большинстве случаев четырёхтактные двигатели способны работать лишь в одном положении. Это может быть связано со сложностью двигающихся механизмов, а также конструкций масляного поддона.
Такой тип поддона, который обеспечивает дальнейшую смазку двигателя, чаще всего имеется лишь в четырёхтактных устройствах и обладает наибольшим показателем важности для рабочего процесса. У двухтактного двигателя чаще всего не имеется никакого дополнительного поддона, именно по этой причине их можно использовать почти в любом положении без возможности выплёскивания масляной жидкости либо прерывания процессов смазки оборудования. Для таких типов оборудования, как бензопилы, циркулярные пилы, а также другие инструменты персонального назначения, такой показатель гибкости считается довольно важным.
Топливная результативность, а также значение для окружающей среды.
В большинстве случаев становится понятно, что компактные, а также быстрые двигатели в приборах намного быстрее загрязняют окружающее пространство и потребляют большой показатель топлива. В нижней точки движения поршня, когда камера сгорания полностью наполняется горючей смесью, некоторое число топлива полностью теряется, попадая при этом в пустой канал.
Это можно легко увидеть, если рассмотреть подвесной лодочный мотор. Можно увидеть вокруг него разноцветные масляные пятна. Именно по этой причине двигатели такого типа считаются не очень эффективными и загрязняют окружающий воздух. И хотя четырёхтактные модели обладают большим весом и медленной производительностью, но при этом
Сколь стоит ремонт оборудования и замена комплектующих?
Меньшие по габаритам устройства в большинстве случаев считаются наиболее дешёвыми, как с точки зрения первоначального приобретения, так и при дальнейшем техническом обслуживании. Но при этом они рассчитываются на более длительное время работы. Хотя существуют и некоторые выходы за рамки, но чаще всего они не предназначены для долгой эксплуатации в течение больше чем двух часов и рассчитаны на очень небольшой отрезок времени использования.
Отсутствие разделённой системы смазки также может привести к тому. Что даже в наиболее качественном моторе такого вида будет очень быстро происходить износ, а после он придёт в негодность по причине повреждения движущейся детали.
Отчасти по причине отсутствия смазки в бензин, который нужен для осуществления заливки в двухтактный двигатель скутера, к примеру, стоит добавить некоторое количество специализированного масла. Это может привести к дополнительной затрате времени и денег, а также может стать причиной выхода из строя оборудования (если вы когда-нибудь забудете подлить новую порцию масла). Мотор четырёхтактного типа чаще всего требует от потребителя минимального ухода и обслуживания.
Какой мотор стоит выбрать
Четырёхтактный двигатель основные особенности:
- Совершается один ход рабочего на каждые два оборота коленчатого вала.
- Для его работы потребителю приходится применять тяжёлые маховики для компенсации вибрации, которая может развиваться во время работы двигателя по причине неравномерного процесса распределения крутящегося момента, так как процесс воспламенения горючей смесью будет происходить лишь при каждом втором обороте.
- Большая масса двигателя.
- Строение всего двигателя будет наиболее сложным по причине усложнения механизма клапаном.
- Высока цена за прибор.
- Невысокий показатель механического КПД по причине совершения сильного трения между несколькими деталями.
- Более высокий показатель работы при помощи полного удаления отобранных газов и процессу впрыскивания наиболее свежего раствора.
- Более низкий показатель рабочей амплитуды.
- Совершение водяного охлаждения.
- Меньшее количество расхода энергии и полноценный процесс горения топлива.
- Занимает значительное место на рабочей зоне.
- Сложная система осуществления смазки.
- Низкий уровень шума.
- Процесс распределения газа при помощи клапанного механизма.
- Высокий показатель тепловой эффективности.
- Низкий уровень потребления масла.
- Наименьший процесс износа движущихся и взаимодействующих друг с другом деталей и механизмов
- Может быть установлен в автобусах, грузовиках и другом автотранспорте.
Двигатель двухтактный особенности:
- Один такт рабочего хода совещается на каждом обороте коленчатого вала.
- Следует использовать лёгкий меховик и двигатель начнёт функционировать довольно сбалансировано и размеренно, так как в это время крутящийся момент будет распределён намного равномернее по причине того, что процесс воспламенения в горючей смеси будет проходить во время каждого оборота.
- Вес двигателя будет намного выше.
- Строение двигателя представлено проще, благодаря отсутствию в нём клапанного механизма.
- Стоимость у двухтактного заметно ниже.
- Высокий показатель механического КПД по причине уменьшения трения, что обусловлено числом деталей.
- Воздушное охлаждение.
- Высокая рабочая амплитуда.
Двухтактные и четырехтактные двигатели | Crowley Marine
добавлено
обновлено
Разделы:
- Различия
- Резюме
- Проверьте свои знания!
Четырехтактный двигатель
Все поршни сжигают топливо с выделением энергии в виде тепла и давления.
Давление, создаваемое воспламенением воздушно-топливной смеси, перемещает поршень вперед и назад в цилиндре, который перемещает шатун и вызывает вращение коленчатого вала.
4-тактные двигатели могут использовать карбюратор, который смешивает воздух и топливо в надлежащем соотношении.
Однако в более новых 4-тактных двигателях вместо карбюраторов используются топливные форсунки.
Обычно каждый цилиндр имеет собственную топливную форсунку и, как правило, располагается рядом с впускным клапаном.
Иллюстрация четырехтактного двигателя
- Впускной клапан
- Топливно-воздушная смесь
- Выпускной клапан
- Свеча зажигания
- Рабочий ход
- Поршень
- Картер
Четырехтактный цикл
Такт впуска: Когда поршень движется вниз по цилиндру, впускной клапан открывается, всасывая свежий заряд воздуха и топлива. Как только поршень достигает своей нижней точки, впускной клапан закрывается, задерживая топливо в цилиндре.
Такт сжатия: когда поршень движется вверх по цилиндру, он сжимает топливно-воздушную смесь, и возникает искра.
Рабочий ход: искра воспламеняет топливно-воздушную смесь и создает огромное давление в цилиндре, заставляя поршень двигаться вниз. Это будет сила, которая вращает коленчатый вал и, в конечном итоге, приводит в движение гребные винты лодки.
Такт выпуска: как только поршень достигает дна цилиндра, открывается выпускной клапан, и поршень движется вверх, выталкивая избыточный газ из цилиндра
Двухтактный двигатель
В отличие от 4-тактного двигателя, в этом двигателе используются лепестковые клапаны. Эти язычковые клапаны имеют способность изгибаться, пропуская топливно-воздушную смесь, но не выпуская ее наружу.
Каждый цилиндр двухтактного двигателя имеет свой отдельный картер, в котором вращается коленчатый вал.
Картер каждого цилиндра изолирован от атмосферы так же, как и другие цилиндры и картеры. В отличие от 4-тактного, 2-тактный, когда его поршни совершают движение вверх внутри цилиндра, создает вакуум в нижней части картера, который втягивает воздушно-топливную смесь через карбюратор мимо язычкового клапана в коленчатый вал.
Иллюстрация двухтактного двигателя
Двухтактный цикл:
Как только поршень совершает ход вниз, он сжимает эту смесь внутри картера, и создаваемое давление затем закрывает язычковый клапан. Затем, как только поршень оказывается в нижней части цилиндра, он открывает впускное отверстие стенки цилиндра. Все это делается с помощью прохода, который соединяет впускной порт с картером, который называется впускным или передаточным портом.
Давление топливно-воздушной смеси в картере нагнетает смесь в цилиндр. Это выполняет ту же задачу, что и такт впуска на 4-тактном двигателе. Когда поршень снова поднимается, он перекрывает отверстия и запирает топливный воздух в цилиндре.
Поршень сжимает смесь внутри в верхней части цилиндра. Затем свеча зажигания воспламеняет смесь и увеличивает давление внутри цилиндра, заставляя поршень внутри цилиндра двигаться вниз, что в конечном итоге обеспечивает мощность для вращения коленчатого вала.
По мере того, как поршень снова приближается к нижней части цилиндра, отработанное воздушно-топливное топливо должно выходить через выпускное отверстие. Эти порты расположены ближе к верхней части цилиндров, чем впускные, поэтому поршень обнажает их первыми. Это позволяет выхлопным газам быстрее выходить из цилиндра.
Теперь, когда поршень обнажает впускные каналы, давление внутри картера выталкивает свежий заряд в цилиндр. Этот заряд помогает вытеснить оставшиеся выхлопные газы из цилиндра. Кроме того, когда поршень начинает еще один ход вверх, он сначала закрывает впускные каналы, вытесняя больше выхлопных газов, прежде чем поршень закроет выпускной канал.
Преимущество двухтактного двигателя в том, что он выполняет две работы одновременно. В то время как поршень сжимает смесь внутри цилиндра, он также втягивает свежий заряд воздуха и топлива в картер. Когда смесь в цилиндре воспламеняется, это отталкивает поршень обратно вниз, а также сжимает смесь в картере, готовясь заменить отработавшие выхлопные газы в цилиндре свежим зарядом.
Два популярных метода очистки двухтактных двигателей
Продувка — это процесс выталкивания отработавших газов из цилиндра и всасывания свежего воздуха или топливно-воздушной смеси для следующего цикла. Этот процесс необходим для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.
Поперечный поток или с перекрестным нагнетанием:
— Впускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах цилиндра. Верхняя часть поршня имеет купол дефлектора, который отклоняет свежий заряд вверх к верхней части цилиндра. Этот свежий заряд выталкивает выхлопные газы через поршень и выходит через выпускные отверстия.
С контурным наддувом:
— В двигателе с контурным наддувом, или, как его часто называют, с контурным наддувом, впускные каналы расположены вокруг отверстия цилиндра. Проходы во впускные отверстия имеют такую форму, чтобы направлять поступающий заряд к верхней части и центру цилиндра
Самая большая разница между ними заключается в том, что они по-разному направляют поток поступающего заряда.
Двигатели с перекрестным наддувом в основном зависят от формы купола дефлектора поршня, тогда как двигатели с циркуляционным наддувом зависят главным образом от формы впускных каналов.
Смазка
Еще одно принципиальное отличие четырехтактного двигателя от двухтактного – смазка. В большинстве четырехтактных двигателей используется масляная система под давлением, в которой масло проходит через весь двигатель, в отличие от двухтактного двигателя, где вы не можете использовать картер для смазки, так как он занят перекачкой воздуха и топлива в цилиндры. Таким образом, чтобы обойти это затруднительное положение, нужно смешать топливо с маслом в правильном соотношении.
Отличия
Резюме
Четырехтактные двигатели
:
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех ходов поршня за два оборота коленчатого вала.
• Такт впуска – когда поршень движется вниз, впускной клапан открывается, всасывая в цилиндр свежий заряд топлива/воздуха. Впускной клапан закрывается, когда поршень достигает нижней точки хода.
• Такт сжатия – поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь. Смесь воспламеняется, когда поршень приближается к верхней части цилиндра.
• Рабочий ход – давление расширяющихся газов толкает поршень вниз.
• Такт выпуска – когда поршень приближается к нижней части цилиндра, открывается выпускной клапан
, и поршень движется вверх, вытесняя выхлопные газы из цилиндра.
В большинстве четырехтактных двигателей используется масляная система под давлением с насосом для распределения масла по внутренним компонентам.
Двухтактные двигатели:
Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух ходов поршня за один оборот коленчатого вала. Ход поршня вверх:
• Всасывает свежую топливно-воздушную смесь через лепестковые клапаны в картер.
• Закрывает впускное и выпускное отверстия.
• Сжимает скопившуюся топливно-воздушную смесь в цилиндре.
Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Поршень начинает свой ход вниз и:
• Закрывает пластинчатые клапаны.
• Сжимает топливо/воздух в картере.
• Открывает выпускное отверстие, позволяя выхлопным газам выходить из цилиндра.
• Открывает впускные отверстия, позволяя сжатой топливно-воздушной смеси поступать в цилиндр.
В последних моделях подвесных двигателей Evinrude® используется непосредственный впрыск.
Многие двухтактные двигатели требуют смешивания масла с топливом для смазки внутренних компонентов.
Проверьте свои знания!
Нажмите на ссылку ниже, чтобы пройти тест и проверить свои знания!
Викторина по 2-тактным и 4-тактным двигателям
2-тактные и 4-тактные двигатели
Двигатель — это устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу. В зависимости от того, как происходит это преобразование энергии и его расположения по отношению к самому двигателю, у нас есть двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего сгорания. Опять же, в двигателях внутреннего сгорания у нас есть несколько классификаций, но важная из них основана на его рабочих циклах, то есть двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель. В этом руководстве мы сосредоточимся на этих двух типах двигателей, то есть на двухтактных двигателях и четырехтактных двигателях, узнаем об их конструкции и работе, а также сравним двухтактные и четырехтактные двигатели по некоторым важным параметрам.
Схема
Краткое описание двигателей внутреннего сгорания
Прежде чем мы начнем с двухтактных и четырехтактных двигателей и сравним двухтактные и четырехтактные двигатели по важным параметрам двигателя, давайте быстро рассмотрим, что именно такое двигатель, а также что такое двигатель внутреннего сгорания.
Большинство двигателей, которые у нас есть, технически являются «тепловыми двигателями», поскольку они преобразуют тепловую энергию (обычно от сгорания топлива, то есть химическую энергию в тепловую энергию) в механическую работу. В двигателях внешнего сгорания сгорание топлива происходит вне основных частей двигателя (цилиндра). Паровой двигатель является лучшим примером двигателя внешнего сгорания.
В случае двигателя внутреннего сгорания сгорание топлива происходит внутри цилиндра. Все наши автомобильные и генераторные двигатели относятся к этому типу. Отношение мощности к массе очень меньше в случае двигателей внутреннего сгорания. Это позволило производить относительно небольшие двигатели с приличной выходной мощностью, которые мы можем использовать в наших автомобилях.
С момента их первой разработки во второй половине 19 -го -го века двигатели внутреннего сгорания всегда вызывали интерес у инженеров и ученых. Двигатели внутреннего сгорания первого поколения (их разработал Ж.-Ж.Э. Ленуар в середине 1800-х гг.) имели КПД 4-5%.
Пару лет спустя Николаус Август Отто и Ойген Ланген разработали улучшенную версию двигателя Ленуара с КПД до 11%. Этот двигатель Отто-Лангена позже стал двигателем «цикла Отто», который представляет собой не что иное, как двигатель с искровым зажиганием (все современные бензиновые/бензиновые двигатели).
Все эти двигатели технически являются четырехтактными. В 1880-х годах разработка более легких и механически простых двухтактных двигателей ускорилась. Чтобы еще больше повысить эффективность двигателя Отто, Рудольф Дизель начал работать над топливом, а также над тем, как двигатель сжимает топливо.
Это дизельный двигатель, использующий дизельное топливо, где он может воспламенять топливо с высокой степенью сжатия (без искр). В отличие от двигателей с циклом Отто, которым для воспламенения топлива требуется искра, двигатели с «дизельным циклом» просто работают на сжатии топлива для его воспламенения.
Как двигатель с циклом Отто (бензиновые/бензиновые двигатели, в которых сгорание происходит при постоянном объеме воздуха/топлива с использованием искрового зажигания), так и двигатель с искровым зажиганием (SI) и дизельный двигатель (двигатели на дизельном топливе, в которых сгорание происходит при постоянном давлении воздуха /fuel, использующий сжатие этой смеси для воспламенения топлива) или двигатель с воспламенением от сжатия (CI) доступны как для 2-тактных, так и для 4-тактных двигателей.
Но что такое двухтактный или четырехтактный двигатель? Как мы можем сравнить двухтактные и четырехтактные двигатели? Каковы их преимущества и недостатки? Давайте узнаем сейчас.
Есть много вещей, которые нужно узнать о двигателях внутреннего сгорания, таких как их части, терминология, работа, классификация, типы и многое другое. Поскольку в этом руководстве основное внимание уделяется двухтактным и четырехтактным двигателям, мы решили не вдаваться в подробности этих тем. Но, если вам интересно, мы можем сделать серию руководств по двигателям внутреннего сгорания.
Что такое четырехтактный двигатель?
Прежде чем понять, что такое 4-тактный двигатель или 2-тактный двигатель, давайте сначала посмотрим, что такое такт. Мы знаем, что двигатель состоит из цилиндра и поршня, который движется вверх и вниз в этом цилиндре (опять же, это очень общее изображение внутренностей двигателя).
Ход — это расстояние, которое проходит поршень между верхним и нижним пределами в любом направлении в цилиндре. Это расстояние является важным параметром работы двигателя наряду с другими размерами, такими как диаметр цилиндра (диаметр цилиндра), площадь поршня и отношение хода к диаметру цилиндра.
Теперь, когда мы знаем, что такое удар, мы перейдем к четырехтактному двигателю. Чтобы двигатель работал правильно, он должен следовать строгому и последовательному циклу операций. Это относится как к двигателям SI, так и к двигателям CI.
Четырехтактный двигатель завершает свой рабочий цикл за четыре такта или два оборота коленчатого вала. Каждый такт поворачивает коленчатый вал на 180° или пол-оборота. Таким образом, четырехтактный цикл завершает вращение коленчатого вала на 720° или два полных оборота.
Каков рабочий цикл четырехтактного двигателя? Цикл операций в идеальном 4-тактном двигателе имеет следующие четыре такта:
- Ход впуска (или всасывания, или всасывания)
- Ход сжатия
- Мощность (или расширение) Ход
- Такт выпуска
Изображение
Четырехтактные двигатели SI и CI следуют этому циклу операций, но их реализация немного отличается (поскольку SI использует свечу зажигания для воспламенения топлива, а CI использует только сжатие для воспламенения топлива). Одним из важных отличий является степень сжатия. В двигателях CI он значительно выше, чем в двигателях SI.
Есть и другие отличия в отдельных штрихах, и мы увидим их в работе.
Работа четырехтактного двигателя
Чтобы понять работу четырехтактного двигателя, вам просто нужно понять цикл работы и то, что происходит при каждом такте.
Такт впуска
Этот такт начинается, когда поршень находится в ВМТ (верхняя мертвая точка — когда поршень находится в крайнем верхнем положении во время своего движения, это называется ВМТ) и собирается двигаться вниз.
В это время впускной клапан открывается, а выпускной закрывается. Если двигатель имеет карбюратор, то всасывание поршня вызывает всасывание смеси топлива и воздуха в цилиндр. В случае механизма впрыска топлива форсунка, управляемая компьютером, будет распылять топливо.
Это верно для двигателя SI. В случае двигателя CI всасывание всасывает только воздух. Поршень достигнет НМТ (нижняя мертвая точка — когда поршень находится в самом нижнем положении во время своего движения, это называется НМТ), и в конце такта впуска впускной клапан закрывается.
Такт сжатия
В этом такте поршень перемещается от НМТ к ВМТ и при этом сжимает топливовоздушную смесь (в случае двигателя SI) или только воздух (в случае двигателя CI), который забирается во время такта впуска. В такте сжатия впускной и выпускной клапаны остаются закрытыми.
В конце такта сжатия, т. е. когда поршень возвращается в ВМТ (или близко к ней), свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь (в случае двигателя SI) или впрыскивает топливо (в случае двигателя КИ).
Это действие приведет к сжиганию топлива и производству тепловой энергии при температуре до 2000°C и выше. Из-за природы топлива в двигателе с воспламенением (которое является дизельным топливом), когда топливо вступает в контакт со сжатым воздухом, оно начинает гореть.
Рабочий ход
Благодаря высокому давлению, создаваемому в конце такта сжатия за счет сжигания топлива, поршень движется к НМТ. Даже в этом такте оба клапана (впускной и выпускной) остаются закрытыми. Двигатель вырабатывает мощность только в этом такте.
По мере движения поршня от ВМТ к НМТ давление и температура в цилиндре постепенно снижаются.
Такт выпуска
В конце рабочего такта выпускной клапан открывается, и поршень начинает двигаться от НМТ к ВМТ в такте выпуска. В этом процессе он выталкивает сгоревшие газы из цилиндра через выпускной клапан. Когда поршень находится вблизи ВМТ, выпускной клапан закрывается, а впускной открывается, снова начиная такт впуска.
Применение 4-тактного двигателя
Четырехтактные двигатели чаще всего используются в автомобилях. Вы можете найти небольшие 4-тактные двигатели мощностью от 30 до 60 кВт (от 40 до 80 л.с.) при 4500 об / мин в мопедах, скутерах и мотоциклах.
В легковых автомобилях, автобусах и грузовиках также используются 4-тактные двигатели чуть большей мощности мощностью 90 кВт и более.
Помимо автомобилей, вы также можете найти четырехтактные двигатели в мобильных генераторах, самолетах, насосных агрегатах, строительных машинах, электроинструментах, воздушных компрессорах, буровых установках, тракторах и т. д.
Что такое двухтактный двигатель?
Если вы наблюдаете за работой четырехтактного двигателя, становится ясно, что из четырех тактов только один такт (рабочий) производит мощность, а также есть два непроизводительных такта в виде впуска и выпуска удары. В результате двигатель вырабатывает полезную мощность на каждые два оборота коленчатого вала.
Что, если бы мы могли каким-то образом изменить это расположение, не меняя положения поршня, и получить рабочий ход для каждого оборота коленчатого вала?
Это та же самая идея, которую придумал Дугалд Клерк, шотландский инженер, и начал работать над новым типом двигателя, который позже стал двухтактным двигателем.
Двухтактный двигатель завершает свой рабочий цикл всего за два такта или один оборот коленчатого вала. Два такта — это сжатие и мощность. Но если нет тактов впуска и выпуска, как двигатель будет получать топливо/воздух и как он будет откачивать сгоревшие газы?
2-тактный двигатель имеет простую конструкцию. Он использует воздушно-топливную смесь, сжатую в картере, для выполнения процесса впуска, и когда сжатое топливо поступает в цилиндр, сгоревшие газы низкого давления выходят через выпускное отверстие.
Работа двухтактного двигателя
Конструкция двухтактного двигателя относительно проста по сравнению с четырехтактным двигателем. Они также имеют высокое отношение мощности к весу с небольшим количеством движущихся частей. Но как работает двухтактный двигатель? Давайте посмотрим сейчас.
Одной из самых простых и популярных конструкций двухтактных двигателей является двигатель с продувкой картера. В этой конструкции нижняя поверхность поршня и часть картера под цилиндром действуют как продувочный насос.
Во время такта сжатия, когда поршень движется от НМТ к ВМТ, подпружиненный впускной клапан в картере всасывает топливно-воздушную смесь из-за снижения давления в картере.
В конце такта сжатия происходит воспламенение топлива (либо от свечи зажигания, либо просто за счет сжатия). Теперь давление запускает рабочий ход, и когда поршень движется от ВМТ к НМТ, воздушно-топливная смесь в картере сжимается.
Ближе к концу рабочего такта поршень разблокирует выпускное отверстие, и продукты сгорания выйдут из цилиндра. По мере того, как поршень движется вниз во время рабочего такта, он также разблокирует порт передачи, который отвечает за поступление смеси сжатого воздуха и топлива в картере в цилиндр (поскольку поршень движется вверх в начале следующего такта сжатия). .
Применение двухтактного двигателя
Когда-то маленькие двухтактные двигатели использовались в основном для мопедов, скутеров, мотоциклов, газонокосилок, а двигатели немного большего размера для моторных лодок и судовых двигателей.
Но из-за их высокого расхода топлива, потери топлива в процессе очистки и общего загрязнения, производство двухтактных двигателей практически прекратилось.
Сравнение: 2-тактные и 4-тактные двигатели
Теперь давайте посмотрим на сравнение 2-тактных и 4-тактных двигателей. Мы взяли некоторые важные аспекты двигателя и сравнили их как для двухтактных, так и для четырехтактных двигателей.
4-тактный двигатель | Двухтактный двигатель |
Имеет четырехтактный рабочий цикл. | Имеет только двухтактный цикл работы. |
Четыре такта: впуск, сжатие, рабочий и выпускной. | Его ходы: Сжатие и Сила. |
Для завершения рабочего цикла этого двигателя требуется два оборота коленчатого вала, т. е. четыре такта. | Этому двигателю требуется только один оборот коленчатого вала, чтобы завершить рабочий цикл, т. е. два такта. |
Поскольку полезная мощность вырабатывается один раз за каждые два оборота коленчатого вала, он немного тяжелый и громоздкий для аналогичной мощности двухтактного двигателя. | В случае двухтактного двигателя один оборот коленчатого вала означает один рабочий такт, т.![]() |
Кроме того, продолжая вышеизложенное, если есть два двигателя одинакового размера (один 4-тактный, а другой 2-тактный), то четырехтактный двигатель производит меньшую мощность. | Когда вы берете двигатель аналогичного размера в качестве 4-тактного двигателя, 2-тактный двигатель будет производить больше мощности. |
Четырехтактные двигатели обычно имеют клапаны (впускные и выпускные) | Двухтактные двигатели имеют порты (некоторые двигатели имеют выпускные клапаны). |
Из-за большого веса и распределительного вала, управляющего клапанами, их стоимость значительно выше. | Они легкие и не требуют никаких клапанных механизмов. Следовательно, стоимость ниже. |
Общий тепловой КПД четырехтактных двигателей высок, поскольку большая часть топлива воспламеняется в цилиндре. | Двухтактные двигатели обычно имеют низкий тепловой КПД.![]() |
Из-за неравномерного движения поршня и коленчатого вала двигателю необходим тяжелый маховик. | Движение поршня и коленчатого вала в двухтактном двигателе равномерное. Следовательно, вам нужен легкий маховик. |
Из четырех тактов только один является тактом выработки мощности. Это означает, что вам требуется меньше смазки и охлаждения. | Один из двух тактов является рабочим тактом в двухтактных двигателях. Следовательно, вам нужна более качественная смазка и охлаждение. |
Из-за большего времени индукции объемная эффективность больше. | Объемный КПД меньше из-за меньшего времени индукции. |
Четырехтактные двигатели обычно имеют водяное охлаждение. Следовательно, износ деталей двигателя меньше. | Двухтактные двигатели, напротив, имеют воздушное охлаждение. В результате износ двигателя высок. |
Требуется меньше смазки, и она обычно помещается в картер.![]() | Эти двигатели требуют большего количества смазки, и мы обычно добавляем смазочное масло в топливо при заправке. |
Четырехтактные двигатели являются предпочтительным выбором для двигателей, требующих высокой эффективности, таких как мотоциклы (и другие двухколесные транспортные средства), автомобили, автобусы, грузовики, самолеты, генераторы, тракторы и т. д. | Двухтактные двигателикогда-то были популярны в недорогих и легких автомобилях, таких как мопеды, скутеры и мотоциклы. Большие дизельные варианты используются для движения судов. В настоящее время очень трудно найти двухтактные двигатели в основных приложениях. |
Заключение
Двигатели внутреннего сгорания являются неотъемлемой частью современных автомобилей, электроинструментов и электростанций. Основная классификация двигателей внутреннего сгорания основана на количестве тактов (или числе оборотов коленчатого вала), которое совершает двигатель.