Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

4 тактный двигатель: подробно разбираем устройство и принцип работы, а так же отличие от двухтактного

4 тактный двигатель: подробно разбираем устройство и принцип работы, а так же отличие от двухтактного

Четырехтактный двигатель – самая распространенная модель двигателя внутреннего сгорания для автомобилей и не только. Двухтактные ДВС сегодня применяются, но сфера их использования ограничена некоторыми видами мототехники, микро- и малолитражных автомобилей, снегоходов, катеров и т. п. Широко применяется как бензиновый (обычно карбюраторный), так и дизельный тип. Часто такой двигатель бывает двухцилиндровый, его тип обычно инжекторный.

  1. История четырехтактного двигателя
  2. Устройство четырехтактного ДВС
  3. Принцип работы
  4. Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС
  5. Рабочий цикл
  6. Масло для четырехтактного двигателя
  7. Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей
  8. Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного
  9. Индикаторная диаграмма 4 х тактного дизельного двигателя

История четырехтактного двигателя

Началом истории самого популярного ДВС считаются 70-е годы 19 века, тогда первую рабочую модель такого мотора представил немецкий инженер и предприниматель Николаус Отто. Его работы были основаны на трудах предшественников, пытавшихся найти альтернативу паровой машине.

В начале 19 века французский изобретатель Филипп Лебон создал агрегат, в котором благодаря его же открытиям, горючая смесь загоралась в цилиндре двигателя, а не в топке. В середине века в Бельгии был создан двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который затем усовершенствовал Отто. Его четырехтактный движок обладал более высоким КПД, был экономичней и не превосходил предшественника по размерам.

Отто не оценил перспектив своего изобретения, и не прислушался к своему сотруднику – Готлибу Даймлеру, который предложил создать на основе четырехтактного двигателя автомобиль. Даймлер ушел из команды Отто и через несколько лет такой автомобиль все-таки создал. Попутно добавил в него несколько своих идей. Например – вставил в цилиндры трубки накаливания.
Во второй половине 19 века был изобретен карбюратор, а конце века к нему добавили форсунку.

С тех пор кардинально четырехтактный ДВС переделывать не пришлось. Основная сфера современных изобретений – газораспределительная система, конструктивные модификации – OHV, SV или OHC (аббревиатуры означают расположение клапанов и распредвала), а также варианты системы смазки («сухой» картер).

Устройство четырехтактного ДВС

Современный двигатель по сути не отличается от прототипов, поэтому проще всего его функционирование показать на примере одноцилиндрового ДВС.

Конструктивно он состоит из:

  • Цилиндра.
  • Поршня.
  • Клапанов впуска и выпуска.
  • Свечи зажигания.
  • Коленчатого вала.
  • Шатуна.

Принцип работы

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя. Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой. Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Рабочий цикл

Последовательность тактов выглядит так:

  • Такт впуска. За счет вращения коленвала поршень из самой верхней точки идет в самую нижнюю, кулачки распредвала открывают клапан на впуск. Через него всасывается смесь.
  • Такт сжатия. Коленвал толкает поршень вверх, впускной клапан закрывается, выпускной остается закрытым. Температура и давление в цилиндре растут.
  • Такт расширения. Перед завершением сжатия, свеча зажигания воспламеняет смесь. Топливо сгорает, смесь расширяется и двигает поршень. Связанный с поршнем шатун передает вращательный момент коленвалу. При расширении газы проделывают работу, поэтому ход коленвала называется рабочим. Угол «недоворота» коленвала, который еще не довел поршень до максимальной верхней точки называется углом опережения зажигания (фазой газораспределения). Это делается, чтобы смесь успевала сгореть к моменту достижения поршнем нижней точки. Для повышения эффективности ДВС надо регулировать угол при повышении оборотов. Эти углы регулируются электронной системой автомобиля.
  • Такт выпуска. При достижении поршнем самой нижней точки, сила давления вытесняет выхлопные газы из цилиндра через открывшийся выпускной клапан. После достижения поршнем верхней точки выпускной клапан вновь закрывается, рабочий цикл повторяется.

Масло для четырехтактного двигателя

Масла делятся на два типа – для двигателей с воздушным и водяным охлаждением. Температура поршней в моторах с воздушным охлаждением гораздо выше, чем в случае с водяным, поэтому первые более требовательны к маслу.

Хотя в зимний период техника с воздушным охлаждением четырехтактного двигателя используется реже (в основном садовая и сельскохозяйственная техника, мотоциклы, моторные лодки и т.д используются летом), вопрос для ее владельцев стоит достаточно остро. Зимой актуально масло для квадроциклов, снегоходов и т.д.

Главное, и летом и зимой – это характеристики, позволяющие маслу сразу после запуска двигателя создать защитную пленку на механизмах. 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 степенью вязкости и шириной диапазона температур, при которых конкретные марки масла можно применять. Число перед литерой W указывает на предел температуры, при которой масло густеет. Число после означает предельную температуру эффективного использования этого масла. Бывают всесезонные масла, например, 10w30. Аббревиатура SAE обозначает международный стандарт, по которому классифицируются моторные масла.

ВАЖНО! Зимние масла обладают самой низкой вязкостью, это SAE 0W, SAE 15W и другие. Летние более вязкие: SAE 20, SAE 30, SAE 50. Применяемое масло должно соответствовать показателям, указанным в спецификации к технике.

Высоковязкие масла, например, Sae 30 или Sae 40 ориентированы на летний период, а низковязкие (5W30 или близкие к нему) на зимний. Зимние масла летом будут ускоренно испаряться и не обеспечат смазку. Летние масла будут быстро густеть при низких температурах, осложняя работу мотора.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Понижающий редуктор – устройство, которое должно понижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных брендов, которые производят такие двигатели, обычно мощностью порядка 15лс – японская «Хонда» и китайский «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензотриммерах). Среди популярных двигателей с редукторами – «Чемпион» и его аналог, «Патриот Гарден».

ВАЖНО! Редукторы делятся на два типа: разборные и неразборные. Их действие одинаково. Второй вариант дешевле, но если возникнет неисправность, потребуется его замена. Разборный дороже, но в случае необходимости надо заменять только поломавшуюся запчасть. Обычно он ставится на сопоставимую по стоимости технику.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

ХарактеристикаЧетырехтактный двигательДвухтактный двигатель
МощностьМеньшая мощность из-за большего количества тактов. Наддув дает дополнительную мощность.При одинаковых оборотах, диаметре цилиндра и хода поршня мощность (теоретически) в 2 раза больше. На практике, из-за механических потерь – примерно в 1,5 раза.
Эксплуатационные качестваБольший эксплуатационный ресурс. Процесс ремонта может протекать сложнее, должен осуществляться с использованием сложного оборудования.Простота конструкции, ремонта. Отсутствие сложных устройств: карбюратора, клапанов. Преимущество по показателю равномерности вращения коленвала. Меньший эксплуатационный ресурс из-за более высокой температурной нагрузки на поршневой механизм.
ЭкономичностьНизкий, по сравнению с двухтактным расход топлива и масла. Более высокие затраты на ремонт.Высокие затраты мощности на продувочный насос, недостаточная очистка цилиндра от выхлопных газов. Минус – высокий расход топлива и масла, которое приходится заливать в топливо.
ВесБольше двухтактного.Меньший вес за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
РазмерБольше двухтактного.Меньший размер за счет отсутствия крупногабаритных сложных деталей.
ЦенаВыше двухтактного.Ниже четырехтактного.
Сфера примененияДвигатели средней и большой мощности, в том числе стационарные. Используются как двигатель под инверторный генератор. Популярна их установка на снегоходы «Рысь» и «Тайга», мотороллеры «Муравей».Плавсредства, сельскохозяйственная и мототехника, малолитражные автомобили.
Читать еще:  Что такое балансировка ротора эл двигателя

Таким образом, четырехтактные двигатели дороже сопоставимых по объему двухтактных и сложнее в эксплуатации. В тоже время они имеют больший срок эксплуатации и более экономичны. Четырехцилиндровый 4 тактный двигатель часто ставится на автомобили и тракторы, на инвертор-генераторы.

ВАЖНО! При выборе двигателя стоит рассчитать планируемый срок его эксплуатации. Если это техника для сельскохозяйственных работ, хорошо будет сделать расчет – за какой срок вложения могут окупиться.

Принципиальная схема, основные детали и определяющие параметры двигателя. Основные показатели действительного цикла двс различных типов


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Дайте определения понятиям: двигатель внутреннего сгорания (ДВС), действительный цикл ДВС.

1.2. Перечислите основные механизмы и системы ДВС, укажите их назначение.

1.3. Перечислите основные элементы кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и объясните их назначение.

1.4. Укажите назначение маховика в одно- и многоцилиндровом двигателе.

1.5. Перечислите основные элементы газораспределительного механизма (ГРМ) и объясните их назначение.

1.6. По каким признакам классифицируются ДВС ?

1.7. Дайте определения следующим основным конструктивным параметрам двигателя некоторым основным понятиям:

 полный объем цилиндра;

 рабочий объем цилиндра;

 объем камеры сгорания (КС)

 мёртвые точки КШМ;

 верхняя мёртвая точка (ВМТ);

 нижняя мёртвая точка (НМТ);

 ход поршня (как он связан с радиусом кривошипа?);

 фазы газораспределения (ФГР);

 4-х тактный и 2-х тактный ДВС.

2. ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ 4-Х ТАКТНОГО ДВС НА ПРИМЕРЕ ДВИГАТЕЛЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ (ДсИЗ)

2.1. Перечислите основные отличительные признаки ДсИЗ.

2.2. Дайте определения понятиям: «горючая смесь», «рабочая смесь», «остаточные газы».

2.3. Где приготавляется горючая смесь в ДВС с искровым зажиганием ?

2.4. Как осуществляется подача и дозирование топлива в карбюраторных ДВС? Перечислите основные элементы простейшего карбюратора, объясните их назначение и принцип действия карбюратора.

2.5. Как осуществляется подача и дозирование топлива ДВС с впрыскиванием топлива? Перечислите основные элементы системы впрыскивания с электронным управлением, объясните их назначение. Какой элемент системы впрыскивания в основном управляет подачей топлива?

2.6. Каким показателем оценивается состав смеси в ДВС? Дайте его определение. Укажите пределы его численного значения для ДсИЗ.

2.6. Что такое «индикаторная диаграмма»? Для чего она используется?

2.7. Перечислите процессы и такты ДВС с искровым зажиганием. Объясните их назначение и покажите их на индикаторной диаграмме.

2.8. В чем разница в понятиях «такт» и «процесс» применительно к действительному циклу ДВС? Как соотносятся между собой такты и процессы ДВС?

2.9. Когда начинают открываться и закрываются относительно мёртвых точек впускной и выпускной клапаны? Покажите эти моменты на индикаторной диаграмме. Чем вызывается необходимость опережения открытия и запаздывания закрытия впускных и выпускных клапанов? Объясните физическую сущность явлений, которые при этом происходят.

2.9. Когда основная часть отработавших газов покидает цилиндр 4-х тактного двигателя? Почему? Покажите этот участок на индикаторной диаграмме.

2.10. Когда основная часть свежего заряда поступает в цилиндр 4-х тактного двигателя? Покажите этот участок на индикаторной диаграмме. Под действием чего это происходит?

2.11. Перечислите периоды газообмена в 4-х такном ДВС и покажите их на развёрнутой индикаторной диаграмме процессов газообмена.

2.12. Какой основной показатель оценивает качество процесса наполнения ДВС? Дайте его определение.

2.13. Какой основной показатель оценивает качество очистки цилиндра ДВС от отработавших газов? Дайте его определение.

2.14. Как и почему отличаются параметры рабочего тела в цилиндре в конце такта впуска (ра, Та) от параметров смеси на входе в воздушный тракт ДсИЗ?

2.15. Укажите назначение процесса сжатия. Чем определяется (ограничивается) выбор величины степени сжатия для ДсИЗ? На какие выходные показатели ДВС влияет величина степени сжатия?

2.16. Как происходит воспламенение горючей смеси в ДсИЗ? Покажите начало процесса сгорания на индикаторной диаграмме. Какой характер носит процесс воспламенения в ДсИЗ?

2.17. Что происходит в процессе расширения? Как соотносятся между собой процесс и такт расширения?

2.18. Как и почему отличаются параметры рабочего тела в цилиндре в конце такта выпуска (рr, Тr) от параметров смеси на входе в воздушный тракт ДсИЗ?

2.19. Какой способ регулирования мощности в основном используется в ДВС с искровым зажиганием ? Каким образом он реализуется?

2.20. Какой термодинамический цикл является моделью ДВС с искровым зажиганием? От каких факторов зависит его КПД? Как отражается на КПД этого цикла уменьшение количества подводимой теплоты?

2.21. Перечислите основные отличия действительного цикла ДВС от термодинамического.

3. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ЦИКЛА ДИЗЕЛЯ

3.1. Перечислите основные отличительные признаки двигателя Дизеля.

3.2. Какими конструктивными параметрами отличается дизель от ДсИЗ?

3.3. Чем определяется (ограничивается) выбор величины степени сжатия для дизелей?

3.4. Почему величина степени сжатия для дизелей выше, чем у ДсИЗ? На какие выходные показатели ДВС влияет величина степени сжатия?

3.5. Как осуществляется подача топлива в дизелях ? Перечислите основные элементы системы топливоподачи разделённого типа.

3.6. За счёт чего и когда происходит образование смеси в дизелях?

3.7. Какую структуру имеет горючая смесь в дизеле?

3.8. Какие составы смеси и почему используются в дизелях?

3.9. Как происходит воспламенение горючей смеси в дизелях? Покажите начало процесса сгорания на индикаторной диаграмме. Как оно соотносится с моментом начала впрыскивания топлива? Какой характер носит процесс воспламенения в дизелях?

3.10. Какими показателями и параметрами отличается действительный цикл дизеля от соответствующего цикла ДВС с ИЗ?

3.11. Сравните между собой на номинальном режиме величины давлений и температур в характерных точках действительного цикла, а также величины некоторых параметров цикла для ДсИЗ (без наддува) и дизелей (без наддува); объясните причины отличия или сходства этих величин:

 коэффициент избытка воздуха;

 температуру и давление рабочего тела в конце такта впуска;

 величину подогрева свежего заряда во впускном трубопроводе;

 расчётные температуру и давление рабочего тела в конце такта сжатия;

 максимальные значения температуры и давление в камере сгорания в процессе сгорания;

 температуру и давление рабочего тела в конце такта расширения;

 температуру и давление в конце такта выпуска.

3.12. Какой способ регулирования мощности используется в дизелях ? Каким образом он реализуется ?

3.13. Какой термодинамический цикл является моделью ДВС, работающего по циклу дизеля? От каких факторов зависит его КПД? Как отражается на КПД этого цикла уменьшение количества теплоты, подводимой при постоянном давлении?

4. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ЦИКЛА 2-Х ТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

4.1. В чём заключаются основные отличия 2-х тактного цикла от 4-х тактного?

4.2. Как осуществляется газообмен в 2-х тактных ДВС?

4.3. Назовите и укажите периоды газообмена в 2-х тактном ДВС.

4.4. Как выглядит круговая диаграмма фаз газораспределения для 2-х тактных ДВС?

4.5. Что такое «действительная» и «геометрическая» степень сжатия? Как они соотносятся между собой?

4.6. Какие виды продувки в основном применяются в 2-х тактных двигателях? В чём их преимущества и недостатки?

4.7. Чем отличаются индикаторные диаграммы 2-х тактного и 4-х тактного двигателя?

4.8. В чём заключаются преимущества и недостатки 2-х тактного ДВС по сравнению с 4-х тактным ?

4.9. Укажите области применения 2-х тактных ДВС.

5. ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО ЦИКЛА ДВС С НАДДУВОМ

5.1. Объясните назначение наддува.

5.2. Как осуществляется наддув?

5.3. В чём отличия действительного цикла с наддувом от действительного цикла безнаддувного ДВС?

5.4. Какие виды наддува Вы знаете?

5.5. Что такое турбонаддув и в чём его преимущества?

5.6*. Как влияет наддув на показатели экономичности и эффективности действительного цикла и на параметры рабочего тела в характерных точках цикла?

5.7*. Как отличаются коэффициент избытка воздуха, коэффициент наполнения и степень сжатия двигателя с наддувом от таких же параметров безнаддувного двигателя ? Объясните причины этих отличий?

6. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВС (основные определения)

Дайте определение следующих понятий:

 среднее индикаторное и cреднее эффективное давление;

 удельный индикаторный и удельный эффективный расход топлива;

Читать еще:  Горит лампа неисправности двигателя на форд фокусе

 высшая и низшая теплота сгорания топлива;

 коэффициент избытка воздуха;

 индикаторная и эффективная работа;

 индикаторная и эффективная мощность;

 индикаторный и эффективный крутящий момент;

 индикаторный, эффективный и механический КПД;

 коэффициент остаточных газов;

 среднее давление механических потерь;

7. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВС (физический смысл)

7.1. Какие показатели характеризуют экономичность и работоспособность действительного цикла двигателя ?

7.2. Как расходуется энергия, вводимая в цилиндр двигателя с топливом? (Энергетический баланс двигателя).

7.3. Какие виды потерь учитывает индикаторный КПД в 4-х тактном и 2-х тактном двигателе?

7.4. Какие виды потерь учитывает эффективный КПД?

7.5. Какие составляющие включает в себя понятие «механические или внутренние потери» в 4-х тактном и 2-х тактном ДВС?

7.6. Что такое индикаторная работа двигателя за цикл? Покажите ее графическую интерпретацию на индикаторной диаграмме. Как определить среднее индикаторное давление по индикаторной диаграмме?

7.7. От каких факторов зависит механический КПД двигателя?

7.8. Покажите на индикаторной диаграмме работу, затрачиваемую на газообмен за один цикл. Какой КПД и почему учитывает эти затраты в 4-х тактном и 2-х тактном двигателе?

7.9. Чем ограничивается верхний предел степени сжатия для двигателей с искровым зажиганием (ДсИЗ) и дизелей?

7.10. Какие соотношения или значения параметров характерны для режима холостого хода? (Среднее индикаторное давление, среднее эффективное давление, среднее давление механических потерь, индикаторная, эффективная мощности и мощность механических потерь, удельный индикаторный и удельный эффективный расходы топлива, индикаторный, эффективный и механический КПД).

7.11*. Как влияет величина степени сжатия на экономические, энергетические и экологические показатели ДсИЗ и дизелей?

7.12. Когда основная часть отработавших газов покидает цилиндр 4-х тактного двигателя ? Когда основная часть свежего заряда поступает в цилиндр 4-х тактного двигателя ?

7.13*. Что такое явление дозарядки и обратного выброса ? Какими причинами они вызываются ? Какие факторы на них влияют ? Как отличаются фазы газораспределения быстроходных и тихоходных двигателей ? Как отражается влияние принятых фаз газораспределения на коэффициент наполнения на различных скоростных режимах?

7.14. Какие показатели характеризуют степень форсированности двигателя, его надежность и долговечность?

7.15. Что такое экологические показатели двигателей?

7.16. Какие токсичные (вредные) компоненты отработавших газов Вы знаете? В чем их вредность? Какие условия способствуют их образованию*? В каких единицах измеряется содержание вредных веществ в отработавших газах?

7.17. Укажите основные источники шумового излучения ДВС. В чём вредность воздействия шумового излучения ДВС на водителя-оперетора? Какие показатели акустических свойств ДВС Вы знаете?

8. СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРОВ ДВС РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

8.1. Сравните между собой на номинальном режиме следующие показатели и параметры ДсИЗ без наддува и безнаддувных дизелей и объясните причины или различия или сходства показателей:

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление;

 удельные индикаторный и эффективный расходы топлива;

коэффициент избытка воздуха;

 индикаторный и эффективный КПД;

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление;

 максимальное давление сгорания;

 максимальную среднюю температуру в камере сгорания в процессе сгорания;

 коэффициент остаточных газов;

 температуру остаточных газов;

 температуру рабочего тела в конце впуска;

 величину подогрева свежего заряда во впускном трубопроводе;

 температуру и давление рабочего тела в конце процесса сжатия;

 температуру и давление рабочего тела в конце процесса расширения.

8.2. Сравните между собой на номинальном режиме следующие показатели и параметры 2-х тактных и 4-х тактных (безнаддувных) дизелей и объясните причины или различия или сходства показателей:

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление;

 удельные индикаторный и эффективный расходы топлива;

 индикаторный и эффективный КПД;

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление.

8.3. Сравните между собой на номинальном режиме следующие показатели и параметры безнаддувных дизелей и дизелей с турбонаддувом и объясните причины или различия или сходства показателей:

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление;

 удельные индикаторный и эффективный расходы топлива;

коэффициент избытка воздуха*;

 индикаторный и эффективный КПД*;

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление;

 максимальное давление сгорания;

 максимальную среднюю температуру в камере сгорания в процессе сгорания;

 температуру рабочего тела в конце впуска*;

 величину подогрева свежего заряда во впускном трубопроводе*;

 температуру и давление рабочего тела в конце процесса сжатия.

По каким формулам можно определить:

 среднее индикаторное и среднее эффективное давление (базовые формулы);

 индикаторную и эффективную мощность (базовые формулы);

 индикаторный, эффективный и механический КПД (базовые формулы);

 удельный эффективный и удельный индикаторный расходы топлива;

 коэффициент избытка воздуха;

 коэффициент наполнения (базовая формула);

Устройство двигателя квадроцикла

Современные квадроциклы оснащаются двухтактными и четырехтактными двигателями. Как правило, двухтактные двигатели устанавливаются на легкие, детские и подростковые модели, а четырехтактные — на утилитарные и мощные спортивные квадроциклы. Двигатели всех квадроциклов CFMOTO четырехтактные. Рассмотрим принцип работы 4-тактных двигателей и их преимущества перед 2-тактными.

Преимущества четырехтактных двигателей

  • Экономичный расход топлива. Двухтатники более высокооборотистые, чем четырехтактники, и потребляют больше топлива.
  • Низкий уровень шума — четырехтактники работают гораздо тише.
  • Комфорт при езде. Принцип работы позволяет уменьшить вибрации и сократить количество выхлопных газов.
  • Долговечность. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, смазка картера в масляной ванне надежнее и эффективнее, чем смазка маслом, которое поступает вместе с топливом. Во-вторых, особенности конструкции 4-тактного двигателя существенно снижают количество нагара на рабочей поверхности поршня и цилиндра.

Принцип работы

Название говорит само за себя — последовательность работы двигателя делится на четыре такта:

  1. Впуск
    Поршень движется вниз, открывается впускной клапан. Так в цилиндр попадает смесь бензина и воздуха. Затем клапан закрывается, а поршень доходит до нижней мертвой точки.
  2. Сжатие
    В момент, когда оба клапана закрыты, поршень направляется вверх. Сжатое топливо зажигается свечой на несколько миллиметров ниже верхней мертвой точки.
  3. Расширение
    Далее начинается рабочий ход: газы начинают быстро расширяться. Они давят на поршень, заставляя его двигаться вниз. В этот момент оба клапана закрыты.
  4. Выпуск
    Коленчатый вал начинает вращаться по инерции, а поршень снова направляется вверх, открывая выпускной клапан. Газы, которые образовались как результат горения топлива, выходят через выхлопную трубу. Когда поршень достигает верхней точки, выпускной клапан закрывается, и весь процесс повторяется сначала.

Запуск двигателя квадроцикла

Рассмотрим пошаговую последовательность действий по запуску двигателя на квадроцикле и отметим некоторые особенности эксплуатации.

  1. Нажмите педаль тормоза.
  2. Проверьте выключатель электропитания двигателя — он должен находится в положении «⟳».
  3. Переведите ключ в замке зажигания в положение «⟳».
  4. Переведите селектор выбора режима трансмиссии в положение нейтраль – «N». На панели приборов должен загореться соответствующий индикатор. Если этого не произошло, обратитесь к официальному дилеру. Двигатель может быть запущен на любой передаче, но рекомендуется запускать его на нейтрали или на парковочном тормозе.
  5. Убедитесь, что курок газа не нажат.
  6. Нажмите кнопку запуска двигателя. Если двигатель спустя несколько секунд не запустится, отпустите кнопку, подождите некоторое время и повторите попытку. Для сохранения заряда АКБ каждый цикл запуска должен занимать минимально не более 10 секунд. Если аккумуляторная батарея разряжена, ее необходимо снять и зарядить.
  7. Перед началом движения двигатель необходимо прогреть, пока он не станет устойчиво работать на оборотах холостого хода.

Как видите, ничего сложного в работе четырехтактного двигателя нет, все последовательно и просто. Однако эксперты CFMOTO не советуют вмешиваться в работу двигателя самостоятельно. Если вам необходимо ТО или ремонт квадроцикла, обратитесь в ближайший дилерский центр CFMOTO в вашем городе.

Устройство автомобиля –
«Необычные двигатели внутреннего сгорания»

Другой цикл

В начале ХХ века тихие бесклапанные моторы устанавливались на многие престижные модели. К примеру, под капотом этого шикарного “Daimler Double Six 40/50” стоял именно такой двигатель.

“Mazda Millenia/Xedos 9” – один из немногих массовых автомобилей, который оснащался двигателем Аткинсона.

ОБЫЧНЫЙ 4-тактный двигатель работает по циклу, изобретенному еще в 1876 году немецким инженером Николаусом Отто: в цилиндре при определенных условиях попеременно происходят определенные процессы – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. В 1886 году эту схему попытался усовершенствовать британский инженер Джеймс Аткинсон.

Читать еще:  Давление масла в двигателе ваз 11113

На первый взгляд его двигатель мало отличался от прародителя – тот же порядок тактов, схожий принцип работы… Однако на самом деле различий было немало. К примеру, за счет специального коленвала со смещенными точками крепления Аткинсону удалось снизить потери на трение в цилиндре и поднять степень сжатия мотора.

Также в подобных двигателях другие фазы газораспределения. Если на обычном ДВС впускной клапан закрывается практически сразу по прохождении поршнем нижней мертвой точки, то в цикле Аткинсона такт впуска значительно длиннее – клапан закрывается лишь на полпути поршня к верхней мертвой точке, когда в цикле Отто уже вовсю идет такт сжатия.

Что это дало? Самое главное – лучшее наполнение цилиндров благодаря снижению так называемых насосных потерь. Не вдаваясь в технические подробности, лишь скажем, что в результате двигатель Аткинсона примерно на 10% эффективнее (и экономичнее) обычного ДВС.

Однако на серийных автомобилях моторы, действующие по схеме Аткинсона, до последнего времени не встречались. Дело в том, что такой двигатель может правильно работать и выдавать хорошие показатели лишь на высоких оборотах. А на холостых он, наоборот, норовит заглохнуть. Чтобы решить проблему наполнения цилиндров на малых оборотах, на подобные моторы приходится устанавливать механические нагнетатели (такую схему иногда не совсем верно еще называют “двигатель Миллера”), что еще больше усложняет и удорожает конструкцию. К тому же потери на привод компрессора практически сводят на нет преимущества необычного мотора.

Поэтому серийные массовые автомобили с двигателями Аткинсона можно пересчитать по пальцам одной руки. Характерный пример – “Mazda Xedos 9/Millenia”, которая выпускалась с 1993-го по 2002 год и оснащалась 210-сильным 2,3-литровым V6.

Зато в чистом виде моторы Аткинсона оказались очень подходящими для гибридных моделей вроде знаменитого “Toyota Prius” или новейшего “Mercedes-Benz” S-класса, который вскоре пойдет в серийное производство. Ведь на малых скоростях такие машины передвигаются в основном на электротяге, а бензиновый двигатель подключается только при разгоне или при больших нагрузках. Эта схема, с одной стороны, позволяет нивелировать врожденные недостатки мотора Аткинсона, а c другой – максимально использовать его положительные качества.

Бесшумные золотники

Благодаря высокой экономичности моторы, работающие по циклу Аткинсона, сегодня все чаще используются на гибридных автомобилях вроде “Toyota Prius”.

МЕХАНИЗМ газораспределения – один из самых сложных и шумных в традиционном двигателе. Поэтому многие изобретатели пытались полностью избавиться от него или хотя бы существенно модернизировать.

Пожалуй, самой успешной альтернативной конструкцией стал мотор, созданный американским инженером Чарльзом Найтом в начале ХХ века. Привычных клапанов и их громоздкого привода в этом двигателе не было – их заменили специальные золотники в виде двух гильз, размещенных между цилиндром и поршнем. С помощью оригинального привода золотники перемещались вверх-вниз и в необходимый момент открывали окна в стенке цилиндра, через которые внутрь поступала свежая горючая смесь и удалялись в атмосферу выхлопные газы.

Такой мотор был сложен в изготовлении и достаточно дорог, зато он отличался очень тихой, практически бесшумной по меркам того времени работой. Поэтому многие компании, выпускавшие представительские автомобили, стали устанавливать двигатели Найта на свои модели. Покупатели готовы были переплачивать ради высокого комфорта. В начале прошлого века подобные моторы использовали такие известные фирмы, как “Daimler”, “Mercedes-Benz”, “Panhard-Levassor”..

Однако первоначальный восторг от бесшумной работы двигателей Найта вскоре сменился разочарованием. Конструкция оказалась ненадежной, к тому же отличалась повышенным потреблением бензина и масла из-за высокого трения между золотниками и стенками цилиндра, которое в разы возрастало при увеличении оборотов коленвала. Поэтому позади автомобилей с такими моторами всегда вился характерный сизый дымок.

Эпоха двигателей Найта закончилась в 30-е годы, когда на рынке появились моторы с усовершенствованным клапанным механизмом газораспределения, который почти избавился от чрезмерной шумности. Тем не менее в наши дни то и дело появляются сообщения о различных опытных вариантах бесклапанных двигателей, так что не исключено, что в будущем мы еще увидим такие моторы на серийных машинах.

Переменная степень сжатия

СТЕПЕНЬ сжатия – одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше этот параметр, тем выше максимальная мощность, экономичность и КПД бензинового мотора. Однако бесконечно увеличивать степень сжатия нельзя – в цилиндрах будет происходить детонация, то есть взрывное, неконтролируемое сгорание рабочей смеси, приводящее к повышенному износу деталей и механизмов.

Еще острее эта проблема стоит при создании двигателей с наддувом, которые в последнее время получают все большее распространение. Дело в том, что детали таких моторов работают в более жестких условиях, поэтому они сильнее нагреваются, и риск появления детонации выше. Так что степень сжатия приходится снижать. При этом соответственно падает и эффективность двигателя.

В идеале степень сжатия должна плавно меняться в зависимости от режима работы мотора. Для получения максимальной отдачи ее надо увеличивать, когда нагрузка на двигатель невелика, а затем по мере роста сопротивления движению постепенно уменьшать.

Первые проекты моторов с изменяемой степенью сжатия появились еще во второй половине ХХ века, однако сложность конструкции пока не позволяет широко использовать на массовых моделях. Тем не менее над совершенствованием этой схемы работают многие автопроизводители.

К примеру, SAAB в 2000 году представил опытный рядный 5-цилиндровый мотор SVC (“Saab Variable Compression”), который за счет изменяемой степени сжатия при скромном рабочем объеме 1,6 л выдает приличные 225 л.с. Шведский двигатель по горизонтали разделен на две части, шарнирно соединенные друг с другом с одной стороны. В нижней находятся коленвал, шатуны и поршни, а верхняя объединяет в едином моноблоке цилиндры и их головки. Специальный гидропривод может слегка наклонять моноблок, варьируя степень сжатия от 14 единиц на холостых оборотах до 8 – на высоких, когда в работу включается приводной компрессор. Такая конструкция оказалась эффективной, но очень дорогой, поэтому вскоре после премьеры проект SVC закрыли до лучших времен.

По мнению специалистов, более жизнеспособной выглядит другая схема. Такой двигатель практически неотличим от обычного, за исключением оригинального кривошипно-шатунного механизма. Коленвал здесь связан с поршнем через специальное коромысло. Оно, в свою очередь, закреплено на специальном валу, который может поворачиваться с помощью электро- или гидропривода. При наклоне коромысла меняется положение поршня в цилиндре, а значит, и степень сжатия. Преимущества такой компоновки в относительной простоте – в принципе ее можно создать на основе практически любого мотора.

Таким образом, современные технологии уже позволяют построить двигатель с переменной степенью сжатия. Осталось только решить проблему высокой стоимости таких проектов..

Не тот гибрид

Возможно, в недалеком будущем мы увидим на автомобилях концерна GM двигатели, сочетающие в себе преимущества как дизельных, так и бензиновых моторов.

НА СОВРЕМЕННЫХ автомобилях в основном применяются два типа двигателей – бензиновые и дизельные. Первые отличаются высокой мощностью, вторые – хорошей тяговитостью и экономичностью.

Сейчас многие автопроизводители работают над созданием мотора, который совместил бы в себе оба эти достоинства. В принципе конструкция обычных бензиновых агрегатов уже стала очень похожей на дизель: непосредственный впрыск топлива позволил поднять степень сжатия до 13-14 единиц (против 17-19 у дизельных вариантов).

На экспериментальных моделях степень сжатия еще выше – 15-16 единиц. Однако для постоянного самовоспламенения смеси этого не всегда достаточно. Поэтому при запуске двигателя, а также при высоких нагрузках топливо поджигается обычной свечой. При равномерном движении она отключается, и мотор переходит на “дизельный” режим работы, потребляя минимум топлива. Контролирует всю систему электроника, которая следит за условиями движения и при их изменении дает соответствующие команды исполнительным механизмам. По словам разработчиков, подобные двигатели весьма экономичны и практически не загрязняют окружающую среду. Однако уже сейчас ясно, что стоимость автомобилей с такими моторами будет достаточно высокой. Найдут ли они свое место на рынке, пока сказать сложно.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector