ВНИМАНИЕ! Если Вам ПО ТЕЛЕФОНУ предложили перевести деньги на КИВИ-КОШЕЛЁК, то это означает, что к нашим номерам подключились мошенники!!! Будьте внимательны!

2 тактный двигатель принцип работы


Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей

При выборе силового оборудования необходимо уделить особое внимание типу двигателя. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный.

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на использовании такого свойства газов, как расширение при нагревании, которое осуществляется за счет принудительного воспламенения горючей смеси, впрыскиваемой в воздушное пространство цилиндра.

Зачастую можно услышать, что 4-х тактный двигатель лучше, но чтобы понять, почему, необходимо более подробно разобрать принципы работы каждого.

Основными частями двигателя внутреннего сгорания, независимо от его типа, являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы, отвечающие за охлаждение, питание, зажигание и смазку деталей.

Передача полезной работы расширяющегося газа осуществляется через кривошипно-шатунный механизм, а за своевременный впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспре6деления.

Четырехтактные двигатели - выбор компании Honda

Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя.  Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели. Компания Honda уже многие годы представляет свои четырехтактные двигатели на рынке силовой техники и добилась высочайших результатов, при этом их качество и надежность ни разу не подвергались сомнению. Но всё же, давайте рассмотрим принцип работы 2х и 4х тактных двигателей.

Принцип работы двухтактного двигателя

Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: сжатие и рабочий ход.

Сжатие. Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно, после чего газ, находящийся в цилиндре, начинает сжиматься. При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем сжатии.

Рабочий ход. После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой. При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Дальнейшее движение поршня приводит к сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания.

Основным недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает принести пользу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты, что приводит к частичному выбросу горючей смеси в атмосферу. Еще идёт постоянный расход масла, так как 2х тактные двигатели работают на смеси бензина и масла. Очередное неудобство - в необходимости постоянно готовить топливную смесь. Главными преимуществами двухтактного двигателя остаются его меньшие размеры и вес по сравнению с 4х тактным аналогом, но размеры силовой техники позволяют использовать на них 4х тактные двигатели и испытывать намного меньше хлопот в ходе эксплуатации. Так что уделом 2х тактных моторов осталось различное моделирование, в частности, авиамоделирование, где даже лишних 100г имеют значение. 

Принцип работы четырехтактного двигателя

Работа четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов.

Во время впускного этапа поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, и в полость цилиндра поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь.

При сжатии поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.

Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня от ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи. Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан.

Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые поршнем, движущимся от НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.

За счет применения системы клапанов четырехтактные двигатели внутреннего сгорания более экономичны и экологичны - ведь выброс неиспользованной топливной смеси исключен. В работе они значительно тише, чем 2х тактные аналоги, и в эксплуатации намного проще, ведь работают на обычном АИ-92, которым вы заправляете свою машину. Нет необходимости в постоянном приготовлении смеси масла и бензина, ведь масло в данных двигателях заливается отдельно в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление. Вот именно поэтому компания Honda производит только 4х тактные двигатели и достигла в их производстве колоссальных успехов.

Почему 2-тактные главные двигатели используются на 4-тактных судах?

При постройке корабля на верфи самым важным двигателем, который должен быть выбран, является основной движитель. Как двухтактные, так и четырехтактные двигатели широко доступны на рынке, но для большого торгового судна, идущего в океан, двухтактный двигатель чаще используется в качестве основного двигателя и имеет гораздо лучший рынок.

Даже с широким спектром преимуществ, которые предлагает 4-х тактный двигатель, такие как компактный размер установки, гораздо более высокие обороты или скорость и т. Д., 2-х тактный двигатель затмевает мало, но имеет существенные преимущества.

Некоторые важные причины, по которым 2-тактные двигатели более популярны, чем 4-тактные двигатели в качестве основного двигателя на судах

  • Выбор топлива : Цены на топливо поднялись до небес, и более качественное топливо повышает стоимость на эксплуатацию судна. Двухтактный двигатель может сжигать низкосортное топливо и, следовательно, снизить эксплуатационные расходы судна.
  • КПД : Тепловая и двигательная эффективность двухтактного двигателя значительно выше, чем у четырехтактного двигателя.
  • Мощность : в настоящее время большинство 2-тактных двигателей представляют собой двигатели с большим рабочим ходом, которые производят большую мощность. Следовательно, они имеют высокий коэффициент мощности к весу по сравнению с 4-тактным двигателем.
  • Больше груза : Судно может перевозить больше веса и, следовательно, больше груза с помощью двухтактных двигателей из-за высокого соотношения мощности и веса.
  • Надежность : Двухтактные двигатели более надежны в эксплуатации по сравнению с четырехтактными двигателями.
  • Меньше технического обслуживания : требования к техническому обслуживанию двухтактного двигателя значительно меньше, чем у четырехтактного двигателя.
  • Управление направлением движения : Прямой запуск и реверсирование легче с двухтактным двигателем.
  • Без редуктора : Поскольку двухтактные двигатели являются низкоскоростными, нет необходимости в редукторе или редукторе, как это требуется для высокоскоростных четырехтактных двигателей.

Тем не менее, простота маневрирования двухтактного двигателя меньше, чем у четырехтактного, и первоначальная стоимость установки двухтактной силовой установки также намного выше, чем стоимость эксплуатации и технического обслуживания. 4-х тактного двигателя. В двухтактном двигателе количество, сэкономленное на высококачественном топливе, может компенсировать все другие недостатки, а также снизить все эксплуатационные расходы судна.

Вы также можете прочитать: Что такое локальное или аварийное маневрирование на корабле?

Теги: морской двигатель Морские двигатели

.

Понимание цикла - дизельный двухтактный цикл

Если вы прочитали, как работают двухтактные двигатели, вы узнали, что одно большое различие между двухтактными и четырехтактными двигателями - это мощность, которую может развить двигатель. Свеча зажигания срабатывает в двухтактном двигателе в два раза чаще - один раз за каждый оборот коленчатого вала, а не один раз за каждые два оборота в четырехтактном двигателе. Это означает, что двухтактный двигатель способен производить вдвое больше мощности, чем , чем четырехтактный двигатель того же размера.

В статье о двухтактном двигателе также объясняется, что цикл бензинового двигателя, в котором газ и воздух смешиваются и сжимаются, на самом деле не идеально подходит для двухтактного подхода. Проблема заключается в том, что некоторое количество несгоревшего топлива вытекает при каждой перезарядке цилиндра воздушно-топливной смесью. (Подробнее см. Как работают двухтактные двигатели.)

Оказывается, что дизельный подход, который сжимает только воздух, а затем впрыскивает топливо непосредственно в сжатый воздух, намного лучше соответствует двухтактному циклу.Поэтому многие производители больших дизельных двигателей используют этот подход для создания двигателей большой мощности.

На рисунке показана компоновка типичного двухтактного дизельного двигателя:

В верхней части цилиндра обычно находятся два или четыре выпускных клапана, которые открываются одновременно. Также имеется инжектор дизельного топлива (показан выше желтым цветом). Поршень удлинен, как в бензиновом двухтактном двигателе, так что он может действовать как впускной клапан. В нижней части хода поршня поршень открывает отверстия для впуска воздуха.Входящий воздух находится под давлением турбокомпрессора или нагнетателя (светло-синий). Картер двигателя герметичен и содержит масло, как в четырехтактном двигателе.

Двухтактный дизельный цикл работает следующим образом:

  1. Когда поршень находится на вершине своего хода, цилиндр содержит заряд сильно сжатого воздуха. Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр инжектором и сразу же воспламеняется из-за тепла и давления внутри цилиндра.Это тот же процесс, который описан в разделе «Как работают дизельные двигатели».
  2. Давление, создаваемое сгоранием топлива, ведет поршень вниз. Это , рабочий ход .
  3. Когда поршень приближается к нижней части своего хода, все выпускные клапаны открываются. Выхлопные газы выбрасываются из цилиндра, сбрасывая давление.
  4. Когда поршень выдвигается, он открывает отверстия для впуска воздуха. Воздух под давлением заполняет цилиндр, вытесняя остаток выхлопных газов.
  5. Выхлопные клапаны закрываются, и поршень начинает двигаться вверх, снова закрывая впускные отверстия и сжимая свежий заряд воздуха. Это такт сжатия .
  6. Когда поршень приближается к вершине цилиндра, цикл повторяется с шагом 1.

Из этого описания вы можете увидеть большую разницу между дизельным двухтактным двигателем и бензиновым двухтактным двигателем: в дизельной версии цилиндр заполняет только воздух, а не газ и воздух, смешанные вместе.Это означает, что дизельный двухтактный двигатель не страдает ни от одной из экологических проблем, от которых страдает бензиновый двухтактный двигатель. С другой стороны, дизельный двухтактный двигатель должен иметь турбонагнетатель или нагнетатель, а это значит, что вы никогда не найдете двухтактный дизельный двигатель на цепной пиле - это просто будет слишком дорого.

,

Двухтактный двигатель - Energy Education

Рисунок 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания [1]

Как следует из названия, двухтактный двигатель требует только двух поршневых движений (один цикл) для выработки энергии. [2] Двигатель способен вырабатывать мощность после одного цикла, потому что выброс и прием газа происходят одновременно, [3] , как показано на рисунке 1. Существует клапан для такта впуска, который открывается и закрывается из-за для изменения давления.Кроме того, из-за его частого контакта с движущимися компонентами, топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что позволяет плавно перемещаться.

В целом двухтактный двигатель содержит два процесса:

  1. Ход сжатия: Входное отверстие открывается, воздушно-топливная смесь поступает в камеру, и поршень движется вверх, сжимая эту смесь. Свеча зажигания зажигает сжатое топливо и начинает рабочий ход.
  2. Рабочий ход: Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло уходит.

Тепловая эффективность этих бензиновых двигателей будет варьироваться в зависимости от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топливной (химической) энергии в механическую энергию, при которой только 15% будет использоваться для перемещения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). [4]

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, имеют возможность использовать топливо более низкого качества и более экономичны. [2] Следовательно, более легкие двигатели обеспечивают более высокое отношение мощности к весу (большая мощность при меньшем весе). Однако им не хватает маневренности, возможной в четырехтактных двигателях, и они требуют большей смазки. Это делает двухтактные двигатели идеальными для судов (необходимо перевозить много груза) [2] , мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные идеально подходят для автомобилей, таких как легковые и грузовые автомобили.

Цикл Отто

Рисунок 2. Реальный цикл отто для двухтактного двигателя. [5] Рисунок 3. Идеальный цикл Отто для бензинового двигателя. [6]

Диаграмма объема давления (PV-диаграмма), которая моделирует изменения в топливно-воздушной смеси, испытываемые давлением и объемом в любом бензиновом двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения автомобиля или машины (отсюда и причина того, что это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на рисунке 2 (реальный цикл Отто) и на рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент любого двигателя, использующего этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливовоздушной смеси (как показано на рисунке 1).Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, поясняется ниже) и от электрического наддува при запуске двигателя.

Далее описывается, что происходит во время каждого шага на PV-диаграмме, в которой сгорание рабочей жидкости - бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества, изменяет движение поршня:

Идеальный цикл - зеленая линия: Обозначается как фаза впуска , двухтактный двигатель не проходит через эту фазу.Это связано с тем, что четырехтактные двигатели начинаются с втянутого поршня, поэтому его необходимо втягивать для впуска топливовоздушной смеси. Тем не менее, двухтактный двигатель может сразу приступить к заправке топливовоздушной смесью, как это видно из процесса 1-2.

Процесс 1 до 2: Во время этой фазы открывается впускной канал, и поршень вытягивается, чтобы он мог сжимать топливовоздушную смесь, которая попала в камеру. Сжатие приводит к небольшому увеличению давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит.С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, зажигание зажигания происходит при попадании топлива в свечу зажигания.

Процесс 2 до 3: Это место, где происходит сгорание из-за воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, в результате чего камера с высоким давлением имеет большое количество тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой сток , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.

Фиолетовая линия (Процесс 4 к 1): В процессе 4 к 1 все отходящее тепло выводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. [7] Однако в двухтактном двигателе нет фазы выхлопа, поэтому цикл начинается снова (с 1 по 2), позволяя сжимать новую смесь топлива и воздуха.

для дальнейшего чтения

Ссылки

  1. File «Файл: Двухтактный Engine.gif - Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[Accessd: 17 мая - 2018].
  2. 2,0 2,1 2.2 E. Alturki, "Сравнение и применение четырехтактных и двухтактных морских двигателей", Международный журнал инженерных исследований и применений, вып. 07, нет. 04, стр. 49-56, 2017.
  3. ↑ C. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007
  4. Wolf Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Нортон и Компания, 2012, с. 106.
  5. ↑ http://www.citethisforme.com
  6. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https: // ru.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
  7. ↑ I. Dinçer и C. Zamfirescu, Усовершенствованные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press является отпечатком Elsevier, 2014, с. 266.
,

Смотрите также