Турбонаддув на двухтактный двигатель: ✅ Двухтактный ДВС принцип работы

Содержание

принцип действия, устройство, плюсы и минусы

Современный дизельный двигатель - это эффективное устройство с высоким КПД. Если раньше дизеля ставились на сельскохозяйственную технику (тракторы, комбайны и т. п.), то в настоящее время ими оснащаются обычные городские автомобили. Конечно, у кого-то дизель ассоциируется с черным дымом из выхлопной трубы. Некоторое время так и было, но сейчас система выпуска отработавших газов модернизировалась, и такого неприятного последствия практически нет. Давайте рассмотрим двухтактные дизели и их особенности.

Немного общей информации

Ключевой особенностью дизельного двигателя является его повышенный КПД. Обусловлено это в большей степени топливом, которое на 15 % эффективнее. Если взглянуть на топливо на молекулярном уровне, то здесь мы увидим длинную цепочку углеродов. Благодаря этому на выходе КПД дизельного горючего несколько выше, нежели бензина.

Принцип действия классического дизельного мотора заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма (КШМ) в механическую работу. Ключевое отличие от ДВС работающего на бензине заключается в способе приготовления и воспламенения топливно-воздушной смеси.

В дизеле образование смеси происходит непосредственно в камере сгорания. Соответственно при максимальном давлении происходит воспламенение смеси. Хорошо это или плохо, мы разберемся несколько позже, а сейчас рассмотрим самое интересное.

Двухтактный дизельный двигатель

Подобный тип мотора в настоящее время имеет небольшое распространение, как и роторно-поршневой двигатель. Состоит из газовой турбины, которая необходима для преобразования тепловой энергии в механическую и нагнетателя. Принцип действия последнего заключается в повышении мощности за счет увеличения давления. Как следствие - снижается расход горючего.

Цилиндры в двигателе располагаются напротив друг друга в горизонтальном положении. Собственно, почему двухтактные двигатели носят такое название? Обусловлено это тем, что цилиндры работают всего в один оборот коленчатого вала. То есть получается два такта.

Рабочий цикл двухтактного дизеля выглядит следующим образом. Когда поршень опускается в свою нижнюю точку, то цилиндр наполняется воздухом. В определённый момент времени открывается выпускной клапан и через него выходят газы. В это же время через нижние окна в цилиндры поступает воздух.

Принцип действия двухтактного дизеля

Примечательно то, что в подобных ДВС используется два вида продувки: оконная и клапанно-щелевая. Когда окна цилиндров используются для впуска и выпуска – то это оконная система. Если выпуск налажен через специальный клапан в цилиндре, а впуск через окна, значит система клапанно-щелевая. Такой способ продувки и очистки наиболее оптимален. Связано это с тем, что не весь воздух остается в цилиндре. Некоторая его часть выходит за пределы мотора. Так называемая прямоточная система очистки обеспечивает оптимальное удаление продуктов сгорания из цилиндров.

Двухтактный дизельный двигатель может работать довольно длительное время. Это обусловлено меньшим количеством механических действий внутри цилиндра. Так поршень начинает свое движение из нижней мертвой точки. В это время закрывается впускной клапан и окна. Следовательно, начинается процесс сжатия. Форсунка располагается у верхней мертвой точке. Топливо воспламеняется от горячего воздуха. При движении поршня вниз продукт горения расширяется.

Клапанно-щелевая продувка

Существенного повышения КПД мотора можно добиться только когда воздух проходит вдоль оси цилиндра. Если на первых двухтактных моторах применялась кольцевая продувка, которая не давала должного результата, то в дальнейшем использовалась только клапанно-щелевая. Благодаря такой системе удалось свести к минимуму объём не продуваемых областей в цилиндре. Система позволила немного раньше закрывать выпускной клапан. Такой подход существенно сократил потери свежего заряда и улучшил наддув. Сегодня клапанно-щелевая продувка используется на судах и военной технике.

Преимущества двухтактного мотора

Первый подобный двигатель был представлен миру тогда же, когда и классический дизельный 4-тактный ДВС. Относительно недавно появились 2-тактные бензиновые двигатели. Ключевая особенность - небольшая масса. Тут можно говорить о снижении веса на 40-50 % от классического дизеля с турбиной. Довольно важная характеристика для современного автомобиля, когда разработчики пытаются как можно больше снизить массу авто.

Еще одно преимущество заключается в том, что устройство двухтактного дизеля несколько проще своего собрата. Меньшее количество запчастей делают обслуживание несколько проще и дешевле. Хотя с последним можно и поспорить ведь далеко не все сталкивались с таким типом моторов. Такой силовой агрегат можно реконструировать и ремонтировать с минимальным количеством инструмента. По сути, это упрощенный вариант двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, наличие нагнетателя позволяет существенно экономить горючее. Примерно 40-50 % дизтоплива сохраняется благодаря двухтактной конструкции. Конечно, все моторы имеют свои плюсы и минусы. В некоторых случаях более важны недостатки, так как именно они ограничивают повсеместное применение.

О слабых сторонах

Опять же, если перечислять все недостатки списком, то на память придет роторный ДВС. Дело в том, что тут стоит выделить следующие минусы:

  • высокая стоимость обслуживания;
  • отсутствие запасных частей;
  • большая цена на двигатель.

Первый пункт обусловлен отсутствием мастерских, где готовы взяться за ремонт двухтактного дизеля. Это вполне естественно и логично ведь не так много производителей выпускают серийно подобные моторы, еще меньшее количество устанавливает их на автомобили. На обычной станции техобслуживания такой силовой агрегат если и сделают, то обойдется дорого.

Но обычно возникает сразу третий минус - нет необходимых запчастей. Точнее, они есть, но только под заказ. Ждать их можно как месяц, так и больше. Если в крупных городах и будет возможность отремонтировать такой ДВС и найти запчасти, то в глубинке это сделать вряд ли получится. Вот такие плюсы и минусы имеет данный дизель. Ну а сейчас рассмотрим еще несколько важных деталей.

Немного о системе смазки

Как мы уже разобрались, этот дизель имеет свои сильные и слабые стороны. Крайне важной деталью является система смазки. Она отвечает за эффективную работу трущихся деталей и их охлаждение, отмывание от нагара. Всем уже давно известно, что для этих целей используется моторное масло, рекомендованное производителем. В нашем случае все точно так же.

Несколько слов хотелось бы сказать о расходе смазочной жидкости. Тут экономии ждать не стоит. Обусловлено это добавлением смазки непосредственно в топливо для обеспечения нормальной работы трущихся деталей. Вполне логично, что расходоваться оно будет очень быстро, и его нужно будет регулярно добавлять. Более того, небольшое масляное голодание может вывести из строя двухтактные дизели очень быстро. По крайней мере, на порядок раньше обычного бензинового ДВС. Поэтому система смазки, скорее, слабая, нежели сильная сторона и об этом не нужно забывать.

Об экологичности

В последние годы инженеры постоянно стараются снизить количество вредных веществ, выбрасываемых выхлопной системой в атмосферу. Вопрос экологии стоит достаточно остро. Если в европейских странах уже давно введены экологические нормы, то в России все намного хуже. Что же касается дизелей в целом, то и они уже довольно давно используют специальные сажевые фильтры и малозольные масла, которые существенно уменьшают вредные выбросы в атмосферу.

В нашем же случае было сказано о том, что масло сгорает в камере. Это уже большой минус с точки зрения экологии. Кроме того, часть топливно-воздушной смеси не воспламеняется и вырывается наружу. Все это наряду с выпускной системой наносит серьезный вред атмосфере. Поэтому двухтактные дизели наиболее целесообразно применять в военной технике и авиации.

Авиационный дизель

Широкое распространение данные типы моторов получили в летной технике. Больше всего используют на легких самолетах. Высокая мощность при небольших габаритах - стали определяющими факторами при выборе силовых агрегатов для самолетов. Кроме того, наличие наддува и отсутствие зажигания сыграли только в лучшую сторону. Работа ДВС останавливается с подачей топливно-воздушной смеси.

Стоит отметить, что двухтактный судовой дизель не боится перепада температур. Более того, зачастую большой мороз является дополнительным охлаждением ДВС, что очень хорошо. Все это, наряду с использованием относительно недорогого горючего, делает этот дизель крайне популярным. Правда распространение ограничивается сложностью установки и обслуживания компрессора. Кроме того, в топливо нужно добавлять смазку, а это также обходится не дешево. В целом же для авиации это отличный вариант, что обусловлено вышеперечисленными факторами.

Повышенная тепловая нагрузка

Мы рассмотрели ключевые особенности данного мотора. К примеру, теперь вы знаете какой вес двигателя и в чем заключаются его сильные и слабые стороны. Но хотелось бы рассмотреть еще несколько конструктивных особенностей силового агрегата. В частности, речь пойдет о системе охлаждения. Дело в том, что двухтактный дизель является более теплонагруженный, нежели 4-тактный. Обусловлено это повышенной частотой работы поршня. Получается, что существенно увеличивается температура в камере. Для её снижения необходимо эффективное охлаждение. Если речь об авиации, то тут все понятно. Высокие скорости и потоки встречного воздуха делают свое дело. Это же касается и эксплуатации в большие морозы, когда низкая температура окружающей среды является только плюсом.

В остальных же случаях необходимо жидкостное охлаждение. Обычно это классическая система. Единственное на что стоит обратить внимание, так это на исправность всех систем. Перегрев, даже кратковременный, может привести к заклиниванию или другим проблемам. В любом случае возможность такого исхода необходимо исключить.

Ресурс дизеля

Отдельного внимания заслуживает плановый ресурс данного мотора. Дело в том, что сам по себе дизель менее жизнеспособен, нежели бензиновый силовой агрегат. Обусловлено это использованием своеобразного топлива. Оно оставляет нагар в камере сгорания и форсунках. Все это существенно сокращает срок службы. Что же касается двухтактных ДВС на дизеле, то тут многое зависит от условий эксплуатации и своевременного обслуживания. Если масло меняется вовремя, а мотор не перегревается, то может работать 200 000 километров. Для бронетехники ресурс значительно меньше и составляет порядка 100 000 километров.

Важные детали

Современный двухтактный дизель характеризуется продвинутой топливной системой. Работает мотор тихо и плавно. Но так было не всегда. Механический ТНВД имел свои особенности. В частности, на каждую форсунку шла отдельная магистраль. Такой подход хоть и имел слабые стороны, но славился своей надежностью и высокой ремонтопригодностью. Позже ТНВД совершенствовались и становились значительно сложнее. Появилась система "Коммон рейл". В топливной рампе такого плана поддерживалось давление порядка 2 тысяч килограмм на сантиметр в квадрате. Форсунки стали более чувствительны к качеству топлива. Плохое горючее приводило к их быстрому выходу из строя.

Подведем итоги

В общем и целом, двухтактные дизели будут развиваться и совершенствоваться. Равно, как и роторно-поршневые ДВС, они считаются недоработанными. Однако в скором будущем они займут свою нишу в автомобилестроении. Уже сегодня они используются в авиации и на крупных промышленных и военных судах. Это надежный и относительно неприхотливый мотор, который при должном обслуживании будет работать исправно. В это же время он не лишен и проблем. К примеру, остро стоит вопрос охлаждения и смазки. Еще более важным является вопрос экологии. Необходима сложная система фильтрации для достижения экологических норм. По этой простой причине массовое производство, использование таких моторов на всех типах авто затруднительно и пока не представляется возможным. Но улучшение системы очистки отработавших газов способно решить эту проблему и приведет к тому, что двухтактные моторы будут широко распространены.

Принцип работы ДВС | AUTO-GL.ru

Двигатели внутреннего сгорания построены по одному принципу – энергия сгорания топлива превращается в кинетическую энергия вращения коленвала. Существуют два типа моторов – двухтактные и четырехтактные. Оба обладают своими преимуществами и недостатками, попробуем разобраться в чем отличия.

Схема устройства двухтактного двигателя

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из впуска и выпуска происходящего за один оборот коленчатого вала, тогда как 4-х тактный имеет следующие циклы — впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. И протекают они за два оборота маховика. В двигателе с 4 тактами впуск и выпуск осуществляются в виде разных процессов, в двухтактнике они совмещены со сжатием топливной смеси и расширением рабочих газов. Принцип действия двухтактного двигателя:

  1. Первый такт – сжатие. Происходит движение поршня от нижней мертвой точки, при этом вначале закрывается продувочное окно. Отработанные выхлопные газы выводятся через выпускное отверстие. В этот момент в кривошипной камере под днищем поршня образуется область разрежения, куда поступает обогащенная топливная смесь из карбюратора (инжектора). Эта порция свежего воздуха выталкивает остатки выхлопных газов в выпускной коллектор. В момент наивысшего положения поршня происходит воспламенение смеси от свечи зажигания.
  2. Второй такт – рабочий ход или расширение. Температура и давление газов в камере сгорания резко увеличивается, под его действием поршень начинает движение к нижней мертвой точке, совершая полезную работу. Повышенное давление в кривошипной камере перекрывает впускной клапан, препятствуя попаданию отработанных газов в карбюратор. Через систему выпускных окон отработавшие газы уходят в глушитель, а через продувочное окно начинает поступать свежая горючая смесь в камеру сгорания. В самой нижней точке действие второго такта заканчивается и процесс повторяется.

Двухтактный дизельный двигатель работает по такому же принципу, только у него отсутствует свеча зажигания, а воспламенение топлива происходит от сжатия. Поэтому степень сжатия в дизельных двс намного выше бензиновых.

Содержание статьи

Особенности мотора с двумя тактами

Двухтактный двигатель совершает полный цикл за один оборот коленвала, это позволяет получить большую удельную литровую мощность чем у 4-х тактного движка при тех же оборотах двигателя. Однако, кпд двухтактника будет ниже из-за несовершенства механизма фаз газораспределения, неизбежных потерь топливной смеси в процессе продувки и неполного рабочего хода поршня.

Двухтактный двигатель сильно греется, потому что во время работы высвобождается большая тепловая энергия. Иногда может потребоваться дополнительное охлаждение. В мотоциклах редко используются двухтактные моторы с большим количеством цилиндров, чаще всего применяется одноцилиндровый мотор с воздушным охлаждением.

При работе по двухтактному циклу поршень совершает меньше движений за один такт, а нагрузка вспомогательных газораспределительных, смазочных и охлаждающих систем на коленвал ниже или отсутствует совсем. Поэтому износ поршневой группы у них будет ниже. Если для легкой техники это не является решающим фактором, то тихоходный двухтактный дизельный двигатель может иметь в несколько раз больший ресурс, чем все остальные двс. Поэтому они нашли широкое распространение в тепловозах, генераторах, судовых двигателях.

Двухтактный бензиновый двигатель быстрее набирает обороты максимальной мощности. Этим активно пользуются мотоспортсмены, особенно в кроссовых дисциплинах, когда необходим мгновенный отклик на рукоятку газа. Кроме того, он проще в обслуживании, дешевле и легче четырехтактного.

Расход топлива у двухтактника будет выше на 25-30 %, шумность и вибрации тоже. Двигатель невозможно вписать в жесткие экологические нормы, даже если использовать инжекторные системы впуска и наддув. Большой расход воздуха требует применения специальных воздушных фильтров.

Система смазки и приготовление топлива

Работа двухтактного двигателя требует эффективной смазки движущихся узлов. Централизованная раздельная система смазки с масляным насосом, как у четырехтактных двигателей, здесь отсутствует, поэтому масло добавляется в бензин в соотношении 1:25 – 1:50. Полученный состав, находясь в поршневой и кривошипно-шатунной камере, смазывает подшипники шатуна, стенки цилиндра и поршневые кольца. При воспламенении воздушной смеси масло сгорает и удаляется вместе с выхлопными газами.

Моторное масло должно быть специальное — для двухтактного двигателя, обычно оно имеет маркировку 2Т на канистре. Использование обычного автомобильного масла недопустимо по ряду причин:

  • Масло для двухтактных двигателей обязано обладать хорошей растворимостью в бензине;
  • Обладает прекрасными смазывающими свойствами, улучшая работу двигателя и уменьшая трение;
  • Защита от коррозии трущихся деталей поршневой группы;
  • Двухтактное масло должно сгорать без остатка, не образовывая нагар и сажу. Высокая зольность обычного масла приводит к закоксовыванию поршневых колец.

Подачу смазки в двухтактный двигатель можно осуществить двумя способами. Первый и самый простой – смешивать с топливом в нужной пропорции. Второй – это раздельная система смазки двухтактного двигателя, когда состав из топлива и масла готовится непосредственно перед попаданием внутрь в специальном патрубке. В этом случае устанавливается отдельный бачок для масла, а его подача осуществляется с помощью специального плунжерного насоса.

Эта система получила широкое распространение на современных мотоциклах и скутерах. Кроме удобства использования (теперь не нужно доливать масло в бак на глаз каждую заправку), происходит серьезная экономия масла, потому что впрыск его зависит от оборотов двигателя. На холостых оборотах пропорция масла может составлять всего 1:200.

Тюнинг двухтактного двигателя

Любой двухтактный мотор имеет возможности для форсировки. Увеличение мощности при таком же объеме оправдано в спорте, а в повседневной эксплуатации двигатель становится эластичнее и экономичнее. Основные способы доработки:

  1. Увеличить диаметр выпускного отверстия и обеспечить его максимально продолжительное время открытия. Это позволяет выпустить максимальное количество газов. Таким образом повышаются тяговые возможности двигателя и его крутящий момент.
  2. Обеспечить эффективную продувку. Для этого можно увеличить диаметр впускного окна, тогда горючая смесь не будет задерживаться в картере и обеспечится своевременный впрыск в камеру сгорания.
  3. Применение на карбюраторе вихревого диффузора, который за то же время подает большее количество топливной смеси. Вместе с ним целесообразно применение воздушного фильтра нулевого сопротивления.
  4. Установка резонатора выпуска, расчет которого произведен под конкретный объем двигателя. Такое устройство возвращает часть топливной смеси назад в цилиндр через выпускное отверстие.
  5. Доработка шатунно-поршневой группы, ее облегчение и тщательная балансировка. Клапана и каналы должны быть притерты и не иметь заусенец (задиров), тормозящие и завихряющие потоки. Это уменьшает наполняемость цилиндра и снижает мощность.
  6. Применение инжекторных систем впрыска и регулирование фазами газораспределения. Это позволяет точнее дозировать количество подаваемого топлива и уменьшить потери горючей смеси во время продувки цилиндра.
  7. Установка систем наддува. Обычно это компрессорные нагнетатели, а на двухтактный дизельный двигатель может быть установлен традиционный турбокомпрессор. С его помощью увеличивается количество поступаемого в цилиндры воздуха, соответственно и количество горючего может быть увеличено.

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

  • Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси.
  • Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии.
  • Низкокачественное моторное масло. Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно.
  • Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ.
  • Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Чтобы продлить срок службы и отсрочить капремонт, следует провести правильную обкатку двухтактного лодочного или мотоциклетного мотора. Для этого пропорция масла смешиваемого с бензином должна быть немного выше установленной для нормальной эксплуатации. На такой смеси дать двигателю поработать в режиме неполной мощности несколько часов, что эквивалентно 500-1000 км пробега для скутера и мотоцикла.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Как сделать реально работающий газотурбинный двигатель в домашних условиях



Самое сложное в изготовлении и самое важное для работы турбины - это ступень компрессора. Обычно для его сборки требуется точный обрабатывающий инструмент с ЧПУ или ручным приводом. К счастью, компрессор работает при низкой температуре и может быть напечатан на 3D-принтере.

Еще одна вещь, которую обычно очень трудно воспроизвести в домашних условиях, это так называемая «сопловая лопатка» или просто NGV. Путем проб и ошибок автор нашел способ, как сделать это, не используя сварочный аппарат или другие экзотические инструменты.

Что понадобится:
1) 3D-принтер, способный работать с нитью PLA. Если у вас есть дорогой, такой как Ultimaker – это замечательно, но более дешевый, такой как Prusa Anet, тоже подойдет;
2) У вас должно быть достаточное количество PLA, чтобы напечатать все части. ABS не подойдет для этого проекта, так как он слишком мягкий. Вероятно, можете использовать PETG, но это не проверялось , так что делайте это на свой страх и риск;
3) Жестяная банка соответствующего размера (диаметр 100 мм, длина 145 мм). Предпочтительно банка должна иметь съемную крышку. Вы можете взять обычную банку (скажем, от кусочков ананаса), но тогда вам нужно будет сделать для нее металлическую крышку;
4) Лист из оцинкованного железа. Толщина 0,5 мм является оптимальной. Вы можете выбрать другую толщину, но у вас могут возникнуть трудности с изгибом или шлифовкой, поэтому будьте готовы. В любом случае Вам понадобится как минимум короткая лента из оцинкованного железа толщиной 0,5 мм, чтобы сделать проставку кожуха турбины. Подойдет 2 шт. Размером 200 х 30 мм;
5) Лист нержавеющей стали для изготовления колеса турбины, колеса NGV и кожуха турбины. Опять толщина 0,5 мм является оптимальной.
6) Твердый стальной стержень для изготовления вала турбины. Осторожно: мягкая сталь здесь просто не работает. Вам понадобится хотя бы немного углеродистой стали. Твердые сплавы будут еще лучше. Диаметр вала составляет 6 мм. Вы можете выбрать другой диаметр, но затем вам нужно будет найти подходящие материалы для изготовления ступицы;
7) 2 шт. 6х22 подшипники 626zz;
8) патрубки 1/2" длиной 150 мм и два концевых фитинга;
9) сверлильный станок;
10) Точило
11) дремель (или что-то похожее)
12) Ножовка по металу, плоскогубцы, отвертку, плашку М6, ножницы, тиски и т. д .;
13) кусок трубы из меди или нержавеющей стали для распыления топлива;
14) Набор болтов, гаек, хомутов, виниловых трубок и прочего;
15) пропан или бутановая горелка

Если вы хотите запустить двигатель, вам также понадобятся:

16) Баллон с пропаном. Существуют бензиновые или керосиновые двигатели, но заставить их работать на этих видах топлива немного сложно. Лучше начать с пропана, а потом решить, хотите ли вы перейти на жидкое топливо или вы уже довольны газовым топливом;
17) Манометр, способный измерять давление в несколько мм водяного столба.
18) Цифровой тахометр для измерения оборотов турбины
19) Стартер. Для запуска реактивного двигателя можно использовать:
Вентилятор (100 Вт или более). Лучше центробежный)
электродвигатель (мощностью 100 Вт или более, 15000 об / мин; Вы можете использовать свой дремель здесь).

Ступица будет сделана из:
1/2 " патрубок длиной 150 мм;
два 1/2 "штуцера для шлангов;
и два подшипника 626zz;
Ножовкой, отрежьте «елочки» от штуцеров, и используйте сверло, чтобы увеличить оставшиеся отверстия. Вставьте подшипники в гайки и навинтите гайки на патрубок. Ступица готова.

Теория (и опыт в некоторой степени) говорит, что нет никакой разницы, делаете ли Вы вал из мягкой стали, твердой стали или нержавеющей стали. Так что выбирайте тот, который более доступен для Вас.

Если вы ожидаете получить приличную тягу от турбины, лучше использовать стальной стержень диаметром 10 мм (или больше). Однако на момент написания статьи был вал всего 6 мм.

Нарежьте резьбу M6, с одной стороны, длиною 35 мм. Далее надо нарезать резьбу с другого конца стержня таким образом, чтобы, когда стержень вставлялся в ступицу ( подшипники упираются в конец патрубка затягиваются с помощью гаек, которые вы сделали из штутцеров для шланга) и когда стопорные гайки завинчиваются до конца резьбы на обеих сторонах, между гайками и подшипниками остается небольшой зазор. Это очень сложная процедура. Если резьба слишком короткая, а продольный люфт слишком велик, можно нарезать резьбу чуть больше дальше. Но если резьба кажется слишком длинной (а продольного зазора вообще нет), исправить это будет невозможно.

Как вариант- валы от лазерного принтера, они точно 6 мм в диаметре. Их недостаток в том, что их предел составляет 20-25000 об / мин. Если вы хотите более высокие обороты - используйте более толстые стержни.

Для изготовления колеса турбины, а точнее его лопастей используются пресс-матрицы.
Форма лезвия становится более гладкой, если прижимать лопасть не к окончательной форме за один шаг (проход), а к некоторой промежуточной форме (1-й проход) и только затем - к окончательной форме (2-й проход). Поэтому есть STL для обоих типов пресс-матриц. Для 1-го прохода и для второго.

Вот файлы STL матриц для колеса NGV и файлы STL для матриц колеса турбины:

В этой конструкции используются 2 вида стальных колес. А именно: турбинное колесо и колесо NGV. Для их изготовления используют нержавеющую сталь. Если бы они были изготовлены из легкого или оцинкованного материала, их едва хватило бы, чтобы показать, как работает двигатель.

Вы можете вырезать диски из металлического листа, а затем просверлить отверстие в центре, но, скорее всего, вы не попадете в центр. Поэтом просверлите отверстие в листе металла, а затем приклеить бумажный шаблон, чтобы отверстие в металле и место для отверстия в бумажном шаблоне совпали. Вырежьте металл по шаблону.

Вы можете найти и скачать шаблоны ниже:
шаблон колеса турбины turbine_wheel_template.pdf [65.81 Kb] (скачиваний: 240)
Посмотреть онлайн файл: turbine_wheel_template.pdf
шаблон лопаток турбины ngv_wheel_template.pdf [73.09 Kb] (скачиваний: 192)
Посмотреть онлайн файл: ngv_wheel_template.pdf

Просверлите вспомогательные отверстия. (Обратите внимание, что центральные отверстия уже должны быть просверлены. Также обратите внимание, что колесо турбины имеет только центральное отверстие.)

Также неплохо бы оставить немного припуска при резке металла, а затем обточить кромку дисков, используя сверлильный станок и точило.
На этом этапе может быть лучше сделать несколько резервных дисков. Далее будет понятно почему.

Нарезанные диски трудно поместить в матрицу для формовки. Используйте плоскогубцы, чтобы немного повернуть лопасти. Диски с предварительно закрученными лопатками намного легче формуются матрицами. Зажмите диск между половинами пресса и сожмите в тиски. Если матрицы были предварительно смазаны машинным маслом- все пройдет гораздо легче.

Тиски - довольно слабый пресс, так что, скорее всего, вам нужно будет ударить узел молотком, чтобы сжать его дальше. Используйте несколько деревянных подушек, чтобы не сломать пластиковые матрицы.

Двух этапное формирование (использование матриц 1-го прохода и матриц 2-го прохода для финализации формы) дает определенно лучшие результаты.

Файл документа с шаблоном для опоры находится здесь:

Вырежьте деталь из листа нержавеющей стали, просверлите необходимые отверстия и согните деталь, как показано на фотографиях.


Если бы у вас есть токарный станок, вы можете сделать все проставки на нем. Другой способ сделать это - вырезать несколько плоских дисков из листа металла, положить их один на другой и плотно закрепить их болтами, чтобы получить объемную деталь.

Используйте здесь лист из мягкой (или оцинкованной) стали толщиной 1 мм.

Документы с шаблонами для проставок находятся здесь:

Вам понадобятся 2 маленьких диска и 12 больших. Количество приведено для листа металла толщиной 1 мм. Если вы используете более тонкий или более толстый, вам нужно будет отрегулировать количество дисков, чтобы получить правильную общую толщину.
Отрежьте диски и просверлите отверстия. Обточите диски одинакового диаметра, как описано выше.

Поскольку опорная шайба удерживает всю сборку NGV, Вы должны использовать здесь более толстый материал. Вы можете использовать подходящую стальную шайбу или лист (черный) толщиной не менее 2 мм.

Шаблон для опорной шайбы:

Теперь у вас есть все детали для сборки NGV. Установите их на ступицу, как показано на фотографиях.

Турбина нуждается в некотором давлении для нормальной работы. А чтобы не допустить свободного распространения горячих газов, нам нужен так называемый «турбинный кожух». В противном случае газы будут терять давление сразу после прохождения через NGV. Для правильного функционирования кожух должен соответствовать турбине + небольшой зазор. Поскольку у нас турбинное колесо и колесо NGV имеют одинаковый диаметр, нам нужно что-то, чтобы обеспечить необходимый зазор. Это что-то - проставка кожуха турбины. Это просто полоса металла, которая обернута вокруг колеса NGV. Толщина этого листа определяет величину зазора. Используйте 0,5 мм здесь.

Просто нарежьте полосу шириной 10 мм и длиной 214 мм из листа любой стали толщиной 0,5 мм.

Сам турбинный кожух будет куском металла, по диаметру колеса NGV. Или лучше пара штук. Здесь у вас больше свободы выбора толщины. Кожух - это не просто полоса, поскольку у нее есть ушки прикрепления.

Файл документации с шаблоном для кожуха турбины находится здесь:


Наденьте проставку кожуха на лопасти NGV. Закрепите с помощью стальной проволоки. Найдите способ зафиксировать проставку, чтобы она не двигалась при удалении провода. Вы можете использовать пайку.

Затем удалите проволоку, и накрутите кожух турбины на проставку. Снова используйте проволоку, чтобы плотно обернуть.

Делайте, как показано на фотографиях. Единственным соединением между NGV и ступицей являются три винта M3. Это ограничивает тепловой поток от горячего NGV к холодной ступице и не дает перегреваться подшипникам.

Проверьте может ли турбина вращаться свободно. Если нет - произведите выравнивание кожуха NGV, изменив положение регулировочных гаек на трех винтах M3. Изменяйте наклон NGV, пока турбина не сможет свободно вращаться.

10. Двухтактные и дизельные двигатели

.

Мост дизели - это тоже четырехтактные двигатели. Первый или всасывающий ход всасывает воздух, но не топливо, в камеру сгорания через воздухозаборник клапан. На втором такте сжатия воздух сжимается. до малой части своего прежнего объема и нагревается до приблизительно 440 ° C за счет этого сжатия. В конце такт сжатия парообразное топливо впрыскивается в камеру сгорания камеры и мгновенно горит из-за высокой температуры воздух в камере.Некоторые дизели имеют вспомогательную электрическую системы зажигания для воспламенения топлива при запуске двигателя и до он согревает. Это сгорание приводит в движение поршень на третьем или мощность такта цикла. Четвертый такт - такт выпуска.

КПД дизельного двигателя выше, чем у любого бензинового двигатель и в реальных двигателях сегодня составляет чуть более 40 процентов. Дизели - это обычно тихоходные двигатели с частотой вращения коленчатого вала От 100 до 750 оборотов в минуту (об / мин) по сравнению с 2500 до 5000 об / мин для типичных бензиновых двигателей.Однако некоторые виды дизельного топлива иметь скорость до 2000 об / мин. Поскольку в дизелях используются степени сжатия 14 и более, они, как правило, более прочны, чем бензиновые двигателей, но этот недостаток компенсируется их большей эффективность и то, что их можно эксплуатировать на менее дорогих топливо.

Двухтактный Двигатели

По подходящей конструкции можно эксплуатировать дизель как двухтактный или двухтактный двигатель с рабочим ходом через каждый второй ход поршня вместо одного раза в четыре удара.КПД таких двигателей составляет меньше, чем у четырехтактных двигателей, и поэтому мощность двухтактный двигатель всегда вдвое меньше, чем четырехтактный. двигатель сопоставимых размеров.

общий принцип двухтактного двигателя - сокращение периодов в котором топливо вводится в камеру сгорания и в котором отработанные газы истощаются за малую долю времени штрих вместо того, чтобы позволить каждой из этих операций занимать полный ход.

В самый простой тип двухтактного двигателя, клапаны с отверстиями в стенке цилиндра, которые открываются поршнем в конце его внешнее путешествие.В двухтактном цикле топливная смесь или воздух вводится через впускной канал, когда поршень полностью снят с цилиндра. Затем следует ход сжатия и Заряд воспламеняется, когда поршень достигает конца этого хода. В поршень затем движется наружу во время рабочего хода, открывая выхлопную трубу. порт и позволяет газам выходить из камеры сгорания.

11. Генераторы постоянного тока

Если якорь вращается между двумя неподвижными полюсами поля, ток арматура движется в одном направлении в течение половины каждого революции и в другом направлении в течение другой половины.Чтобы производят устойчивый поток однонаправленного или постоянного тока от таких устройство, необходимо обеспечить средства реверсирования ток вне генератора один раз за каждый оборот. В старых машинах это реверсирование осуществляется с помощью коммутатор (коллектор) - разрезное металлическое кольцо, установленное на валу якоря. Два половинки кольца изолированы друг от друга и служат клеммы катушки якоря. Неподвижные щетки из металла или углерода бывают прижимается к коммутатору, когда он вращается, соединяя катушку электрически к внешним проводам.При повороте арматуры каждая щетка контактируя поочередно с половинками коммутатора, меняя положение в момент реверса тока в катушке якоря его направление. Таким образом, возникает однонаправленный ток в внешняя цепь, к которой подключен генератор. ОКРУГ КОЛУМБИЯ генераторы обычно работают при довольно низком напряжении, чтобы избежать искрение между щетками и коммутатором, возникающее при высокой вольтаж. Самый высокий потенциал, обычно развиваемый такими генераторы - 1500 В.В некоторых новых машинах это реверсирование осуществляется с помощью силовых электронных устройств, например, диодных выпрямители.

Современное В генераторах постоянного тока используется барабанная арматура, которая обычно состоит из большого количество обмоток, установленных в продольных пазах сердечника якоря и подключены к соответствующим сегментам кратного коммутатора. В якорь, имеющий только одну петлю из проволоки, производимый ток будет подниматься и опускаться в зависимости от части магнитного поля по которому движется петля. Коммутатор из многих используемых сегментов с барабанной арматурой всегда подключает внешнюю цепь в один контур провода, движущегося через область высокой интенсивности поля, и как в результате ток, передаваемый обмотками якоря, равен практически постоянный.Поля современных генераторов обычно оснащен четырьмя или более электромагнитными полюсами для увеличения размера и сила магнитного поля. Иногда межполюсники меньшего размера добавлены для компенсации искажений магнитного потока поля вызвано магнитным эффектом якоря.

постоянного тока генераторы обычно классифицируются по методу, используемому для обеспечить ток возбуждения для возбуждения полевых магнитов. А генератор с последовательной обмоткой имеет свое поле последовательно с якорем, и генератор с шунтовой обмоткой имеет поле, подключенное параллельно арматура.Генераторы с комбинированной обмоткой имеют часть своих областей в серия и часть параллельно. И шунтирующая, и составная рана генераторы имеют то преимущество, что обеспечивают сравнительно постоянное напряжение при переменных электрических нагрузках. В генератор с последовательной обмоткой используется в основном для обеспечения постоянного ток при переменном напряжении. Магнето - это небольшой генератор постоянного тока с поле постоянного магнита

Плюсы и минусы двигателей с турбонаддувом

Скорость и мощность идут рука об руку как самые захватывающие аттракционы. автокарьера и автомобильная культура.Существует бесчисленное количество фильмов о машинах, летающих с головокружительной скоростью, и наша одержимость гонками Формулы-1 лишь укрепляет идеал скорости и мощности как конечную цель автомобиля. Однако, когда дело доходит до двигателей с турбонаддувом и суперкаров, они могут оказаться не такими, какими их придумывают. При всей демонической скорости и потрясающем крутящем моменте, которые они предлагают, двигатели с турбонаддувом определенно имеют некоторые недостатки. Итак, каковы плюсы и минусы разгона вашего двигателя?

Профи

Самым очевидным преимуществом установки двигателя с турбонаддувом в вашем автомобиле является то, что вы получите гораздо более быструю и мощную езду - но вам не нужен автомеханик , чтобы сказать вам это.Тем не менее, ваш автомобиль будет обладать гораздо большей мощностью, чем позволяет вам естественный двигатель или наддув, а это означает, что если вы действительно хотите получить максимальную отдачу от этого рычащего V8, для вас может иметь смысл инвестировать в турбонаддув.

Поскольку двигатели с турбонаддувом в основном работают за счет выхлопных газов, газов, которые в противном случае были бы потрачены впустую, вы ничего не потеряете при использовании турбомотора. Это также означает, что вы можете получить больше мощности от меньшего двигателя без необходимости модернизации.Большие и мощные двигатели занимают гораздо больше места и дороже в эксплуатации, поэтому турбонаддув для небольшого двигателя - отличный компромисс.

Однако, несмотря на все, казалось бы, положительные стороны турбонаддува, у этого процесса есть и вопиющие минусы.

Минусы

Самый очевидный минус двигателя с турбонаддувом - это деньги и время, которые на это затрачиваются. Вам придется заплатить приличную сумму автомастерскому , чтобы ваш обычный двигатель получил турбонаддув.Более того, это потребует некоторого переключения и перемещения под капотом, поскольку двигатель с турбонаддувом требует дополнительной проводки и труб для правильной работы - автомобили с переполненными передними частями не применимы. Хотя многие автомобильные компании, такие как Volkswagen, предлагают модели заводского изготовления с двигателями с турбонаддувом, те, кто хочет обновить их самостоятельно, могут столкнуться с неудачами.

Также растет озабоченность тем, что, несмотря на заявления автомобильных компаний об обратном, турбонаддув двигателя приводит к довольно значительной потере экономии топлива.Исследование, проведенное Consumer Reports в 2013 году, проверило одиннадцать автомобилей с двигателями с турбонаддувом и показало, что в целом каждое транспортное средство проезжает меньше миль на галлон, чем их аналоги без турбонаддува. Например, Ford Fusion 2.0L Turbo, который рекламируется как имеющий в среднем 26 миль на галлон, показал лишь 22 мили на галлон во многих суровых дорожных тестах.

Итак, хотя двигатели с турбонаддувом могут дать некоторые преимущества в области скорости и мощности, они пока не приносят никакой пользы окружающей среде.Однако такие компании, как Volkswagen, находят способы обойти это, например, с их гибридным турбодизельным двигателем VW XL1, объявленным самым эффективным автомобилем в мире. Посмотрите это видео с его удивительными функциями:

Однако таких примеров, как VW XL1, немного, и пока что автомобили с турбонаддувом приносят в жертву экономию.

Категории: Новости УВД, Суррей
Теги: автосервис, автомеханик, автомеханик

Как работает двухтактный двигатель

Почти вся машина двигатели работа на четырехтактном цикл , так называемый, потому что он занимает четыре удары из поршень индукция , сжатие , зажигание и выхлоп - произвести один выстрел из топливо / воздушная смесь.Это означает, что коленчатый вал дважды вращается для завершения каждого цикла.

Двигатель двухтактный

Большинство двухтактных двигателей относятся к компрессионному типу картера. Топливно-воздушная смесь подается в картер через боковую часть поршня из впускного коллектора, установленного внизу на цилиндре. Смесь слегка сжимается в картере, затем переносится в верхнюю часть цилиндров, сжимается и воспламеняется, так что горящие газы расширяются и опускают поршни.Смазочное масло смешивается с топливом или впрыскивается отдельно. Поскольку в подшипники коленчатого вала не подается масло под давлением, они представляют собой шариковые или игольчатые роликоподшипники, которые могут работать в масляном тумане.

Однако некоторые двигатели меньшего размера, особенно те, которые установлены на некоторых мопедах или мотоциклы, работают по двухтактному циклу - поршень находится на рабочий ход каждый раз, когда он движется вниз цилиндр поэтому коленчатый вал поворачивается только один раз во время каждый цикл. Несколько автомобилей использовали этот двигатель, например, Wartburg Knight. и некоторые ранние Saab.

Uniflow

Самые ранние двухтактные двигатели были однопоточного типа. Благодаря этому дизайну топливовоздушная смесь нагнетается в цилиндр роторным вентилятором ( нагнетатель ) приводится в движение двигателем. Нет входа клапан : вместо этого есть удлиненный отверстие, называемое портом, на стороне цилиндра рядом с нижней частью ход поршня. Порт открывается или закрывается при перемещении поршня вверх и вниз. цилиндр. Выхлопные газы обычно проходят через обычный кулачковый тарельчатый клапан .

Цикл начинается с хода вниз, при котором горящее топливо толкает поршень. вниз. Когда поршень открывает впускное отверстие в нижней части своего хода, топливо и воздух вдавливается над ним. На ходу выхлоп газ вытеснен и топливо сжимается, готово к стрельбе. Чтобы это произошло, выхлоп клапан открывается непосредственно перед тем, как опускающийся поршень откроет впускное отверстие, поэтому нет сопротивление входящим заряжать .

Двухтактный цикл

Когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь при движении вверх, свежий всасываемый заряд всасывается в картер.Сжатая смесь, воспламененная правильно рассчитанной электрической искрой, горит и расширяется, заставляя поршень опускаться. Сгоревшие газы покидают цилиндр через открывшееся теперь выпускное отверстие, а свежий всасываемый заряд устремляется в цилиндр (через переходное отверстие), помогая вытолкнуть выхлопные газы. Когда поршень снова начинает движение вверх, он начинает всасывать свежий заряд топлива / воздуха в картер.

Современная версия

Большинство современных двухтактных двигателей работают немного иначе.Вместо того, чтобы иметь воздуходувка для сила смесь топлива и воздуха в цилиндры, они используют то, что известный как картер сжатие.

Этот тип двигателя не требует обычных клапанов. Входные порты ведут в нижняя часть цилиндра, открытая для картера: выше цилиндр на противоположной стороне - еще один набор портов, ведущих к выхлоп труба . Передаточное отверстие ведет обратно к цилиндру из картера, вход на уровне немного выше, чем входной порт, но немного ниже чем выпускной порт.

Во время хода вверх поршень открывает впускное отверстие и позволяет топливно-воздушная смесь устремилась в картер под поршень. Иногда в боковой части поршня есть вырез, через который может проходить смесь дотянуться до картера.

Когда поршень достигает верхней части цилиндра, сжатое топливо / воздух смесь обжигается свеча зажигания , прижимая поршень к силе инсульт.

По мере опускания поршень сжимает топливно-воздушную смесь в картере, и он также открывает выхлопную трубу, за которой следует порт передачи.Выхлопные газы начинают выходить, когда выхлопное отверстие открывается, и далее поглощается (вытесняется) топливно-воздушной смесью, поступающей из порт передачи под небольшим давление от картера.

Для удаления выхлопных газов из цилиндра верхняя часть Поршень часто имеет такую ​​форму, чтобы отклонять поступающую смесь вверх. Микстура затем удваивается, когда ударяет крышка цилиндра , стекает в выхлоп левый борт и выталкивает выхлопные газы наружу.

Импульс газов из передаточных окон, которые будут открыты так как ближе к нижней части хода вниз, продолжает выталкивать выхлоп продуктов, пока не будут закрыты выпускные отверстия.Эта система вытеснения выхлопных газов газы известны как петли уборка мусора .

Выхлопная конструкция

Конструкция выхлопной системы более критична в двухтактном двигателе, чем он находится в четырехтактном двигателе. Сгоревшие выхлопные газы не положительно выталкивается движущимся вверх поршнем, поэтому очень важно, чтобы Система вытяжки предлагает минимальное сопротивление газам ' путь.

У большинства двухтактных двигателей стремительный входящий заряд помогает остаточные выхлопные газы из цилиндра.Проблема в том, что некоторые из входной заряд - несгоревшее топливо - может быть потеряно в атмосферу, потому что как впускной, так и выпускной порты открыты вместе в течение некоторого времени. Тем не мение, конструкция выхлопной трубы и глушителя может быть использована для минимизации этот эффект.

Когда выхлопной заряд покидает цилиндр, он посылает импульс - удар. волна - вниз по выхлопной трубе, которая отражается обратно от конца труба. Уделяя особое внимание дизайну выхлопной системы, инженеры может организовать систему, которая может использовать возвратный импульс выхлопа для толкания впускной заряд, который пытается следовать за выхлопными газами вниз по выхлопу трубу обратно в цилиндр.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *