Принцип работы бензинового двигателя: Бензиновый двигатель: устройство, принцип действия, достоинства и недостатки

Содержание

Бензиновые двигатели: виды, принцип работы, преимущества бензиновых двигателей

Бензиновые двигательные агрегаты представляют собой особую разновидность двигателей внутреннего сгорания. В них изначально сжатая топливовоздушная смесь поджигается электроискрой, что приводит к ее воспламенению и расширению.

Практически все крупные автопроизводители (и модели, представленные в ГК Favorit Motors — не исключение) сегодня оснащают часть моделей (или комплектаций одной модели) именно двигателями, работающим на бензине класса А-92 или А-95.

Двигательная установка, потребляющая бензиновое топливо, состоит из следующих компонентов:

  • искровые свечи зажигания;
  • цилиндры;
  • клапаны;
  • поршень;
  • шатун;
  • коленвал.

Основным узлом бензинового двигателя является блок цилиндров с поршнями.

Количество цилиндров зависит от модификации двигателя, их может быть четыре, шесть, восемь и более. Поршень, находящийся в каждом цилиндре, через шатун присоединяется к коленчатому валу. Сверху блок цилиндров закрыт головкой, в ней расположены впускные и выпускные клапаны – по паре на каждый цилиндр. Через них осуществляется подача топливовоздушной смеси и отвод отработанных газов.

Искровая свеча зажигания отвечает за воспламенение горючей смеси. При сгорании газы расширяются и приводят поршень вместе с головкой шатуна в поступательное движение «вверх-вниз». А головка шатуна, прикрепленная к коленвалу, осуществляет при этом вращательные движения по часовой стрелке.

Коленвал проворачивается на 360 градусов за два хода поршня в цилиндре (вверх и вниз). К коленвалу жестко крепится маховик, а к нему корзина сцепления – через нее крутящий момент мотора передается на коробку передач.

Мощностью бензинового двигателя управляют при помощи специальной дроссельной заслонки (дросселя). Дроссель регулирует подачу воздуха в цилиндры и образование воздушно-топливной смеси.

В старых автомобилях управление заслонкой осуществляется при помощи педали газа. А вот современные бензиновые силовые агрегаты – это высокотехнологичные механизмы, работой которых «руководит» электронный блок управления (в народе известный, как «мозги»). Дроссельная заслонка в таких авто изменяет свое положение при помощи электромотора, которым управляет электронный блок. А в педальном блоке имеется потенциометр, который изменяет силу сопротивления в зависимости от силы нажатия на педаль газа и посылает соответствующий сигнал на блок управления двигателем.

Особенности бензиновых двигателей

Автомобили, оснащенные бензиновыми силовыми агрегатами, имеют множество достоинств:

  • отменные динамические характеристики;
  • устойчивость к низким температурам;
  • низкий уровень вибраций и шума;
  • экономичность обслуживания;
  • долговечность моторов.

При одном и том же объеме мощность бензинового двигателя будет, как правило, выше, чем у дизельного мотора. Поэтому авто, работающее на бензине, станет отличным выбором для тех, кто любит чувствовать себя королем автострады. Кстати, недаром спорткары в подавляющем большинстве оснащаются именно бензиновыми моторами.

Бензиновые агрегаты дешевле в обслуживании, чем дизельные моторы. Периодичность ТО у них реже, чем у дизелей. И, кроме того, расходные материалы стоят дешевле.

Силовые агрегаты, работающие на бензине, менее требовательны к качеству топлива, чем дизели. Конечно, от низкокачественного горючего ухудшится динамика, но авто будет ехать. В худшем случае, придется через некоторое время чистить форсунки.

К особенностям современных бензиновых двигателей можно отнести еще и установку электропривода для повышения/понижения мощности вместо классического тросика на педали. Эта опция устанавливается практически на все модели с круиз-контролем и позволяет распределять топливо в оптимальном варианте.

Современная история бензиновых двигателей

Бензиновые двигатели нового поколения отличаются большим разнообразием – от самых простых до мощнейших. На моделях — как новых, так и б/у, — представленных в автосалоне ГК Favorit Motors, можно встретить силовые агрегаты различного объема и мощности, работающие на бензине. Каждый из них основывается на выработке механической энергии посредством поглощения топливовоздушной смеси.

Стоит заметить, что мощность и объем силового агрегата могут значительно различаться в зависимости от того, какие цели ставил перед собой завод-изготовитель. К примеру, Kia Venga оснащена бензиновым двигателем 1.4 литра мощностью в 90 лошадиных сил. Для городского компактного хэтчбэка этой мощности вполне хватит, чтобы владелец авто уверенно чувствовал себя на дорогах мегаполиса. А дорогостоящий Chevrolet Corvette имеет очень мощный силовой агрегат в 466 л.с., объемом 6.2 литра. Это позволяет ему не только брать быстрый старт, но и быть лидером на трассах.

Подборка б/у автомобилей Chevrolet

Как сохранить работоспособность бензинового двигателя при многолетней эксплуатации?

Надежность и износостойкость бензинового агрегата практически во всех случаях определяются применяемыми на производстве технологиями. Однако не все зависит от производителя.

Автовладелец должен внимательно следить за состоянием двигателя:

  • своевременно проводить техническое обслуживание;
  • контролировать качество потребляемого бензина и заливаемых в мотор расходных материалов;
  • выбирать умеренный стиль езды;
  • выполнять профилактические работы, предупреждающие появление дефектов.

Внешне неисправности бензинового силового агрегата могут проявляться следующим образом:

  • появление посторонних звуков и вибрации;
  • ухудшение динамических характеристик;
  • увеличение расхода топлива;
  • повышенный расход масла;
  • быстрое падение уровня охлаждающей жидкости;
  • изменение цвета выхлопа;
  • неустойчивая работа;
  • отказ запуска.

Сегодня в интернете достаточно информации, чтобы автолюбитель получил минимальные знания о своем двигателе и мог своевременно замечать начавшиеся неполадки. Разумеется, самостоятельно производить ремонтные работы не рекомендуется, так как можно только усугубить положение. Вне зависимости от того способа, по которому образуется топливовоздушная смесь (то есть карбюраторный двигатель или инжекторный), можно быстро и без ущерба для своего кошелька выполнить диагностику и ремонт руками профессионалов.

Никаких проблем с проведением диагностики и ремонта бензинового двигателя не возникнет, если обратиться в ГК Favorit Motors. Специалисты компании обладают необходимым опытом работы, а также сертификацией, подтверждающий уровень их компетенции. Доверив нам автомобиль, можно не беспокоиться о грамотности и качестве любой проводимой операции — от стандартной диагностики до сложных ремонтных работ на двигателе. Все работы выполняются в строгом соответствии с регламентом производителей.

В зависимости от типа повреждений, после проведения диагностических работ выбирается методика ремонта или корректировки текущих настроек в двигателе. Как уже было сказано, бензиновые двигатели изначально обладают более простым устройством, чем дизельные, а потому восстановительные работы не затянутся надолго и не обернутся большими затратами.

Услуги, предоставляемые ГК Favorit Motors, полностью соответствуют золотому правилу «цена-качество», благодаря чему можно провести необходимые работы выгодно и в максимально короткий срок.


Принцип работы ДВС современного типа простыми словами

Современные двигатели работают по достаточно простой схеме, которая была изобретена целый век назад. Единственное, что подверглось сильному изменению после производства первого двигателя внутреннего сгорания, это система питания. С карбюраторов и прочих не слишком эффективных средств подачи топлива промышленность перешла на инжектор для бензиновых двигателей.

Дизельные агрегаты обладают отдельным типом впрыска через систему с повышенным давлением. Все последние разработки в технологиях работы ДВС являются мелочными дополнениями к уже известной конструкции, которые призваны обеспечить либо автоматическую регулировку определенных параметров работы, либо определенную экономию топлива.

Тем не менее, суть двигателя остается прежней. По части работы двигателя внутреннего сгорания сегодня мы обсудим отдельно службу бензинового и дизельного силового агрегата, а также обсудим некоторые особенности использования бензинового двигателя в гибридных устройствах. Также затронем тему турбины в различных агрегатах, ее типов и смысла использования. Ознакомившись со всеми тонкостями работы современных силовых агрегатов внутреннего сгорания, вы поймете, что нынешние ДВС фактически ничем не отличаются от классических устройств.

Содержание

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — тонкости работы

Двигатель на бензиновом топливе представляет собою классический вариант силового агрегата, который может работать только на очищенном и качественном бензине, производимом из нефти. Современные двигатели работают только на бензине с октановым числом 95 или даже 98. Залив в хороший агрегат бензин плохого качества, вы можете приобрести массу проблем.

Топливо подается в агрегат с помощью бензонасоса, а количество подачи регулируется специальной системой впрыска. Инжекторы обладают тонкими форсунками, которые распыляют топливо в системе, позволяя его полностью сжечь в камерах сгорания. После подачи топлива по трубке на систему инжектора происходят следующие процессы:

  • инжектор распыляет бензин, превращая его в облако пара, а также смешивает получившиеся частицы с воздухом;
  • смесь бензина и кислорода попадает дальше в камеру сгорания, где в верхней части поджигается свечей зажигания;
  • подожженный бензин быстро воспламеняется, формируя определенной мощности взрыв с конкретным давлением и усилием;
  • камера сгорания исключительно герметична, потому сила этого взрыва направляется на рабочую плоскость поршня;
  • от мощности удара поршень опускается вниз и приводит в движение коленчатый вал, на котором закреплены другие поршни;
  • с помощью неоднократного повторения такого процесса происходит постоянное вращение двигателя.

Если топливо не распыляется должным образом, поскольку форсунки забиты или поломаны, один из цилиндров не будет давать нужной мощности, поскольку топливо не сможет поджигаться и нормально выполнять свои функции. В таком случае двигатель теряет мощность и значительно увеличивает расход. Также в таком агрегате крайне важна фильтрация воздуха.

Турбина в бензиновых двигателях представляет собой механизм усиленной подачи воздуха, за счет чего на определенных режимах работы увеличивается мощность агрегата без увеличения потребления топлива. Интенсивная подача воздуха с разными значениями позволяет компаниям достигать невероятных технических характеристик вполне стандартных бензиновых агрегатов.

Дизельный силовой агрегат — второй тип ДВС

Еще один важный тип двигателя, который стал прекрасной альтернативой бензиновому агрегату в обыденной и коммерческой эксплуатации, — это дизельный силовой агрегат. Его стандартными преимуществами считается менее активный расход топлива и очень ощутимая тяга. Такие выгоды дают возможность полностью переформатировать стиль поездки, изменить привычки управления автомобилем.

Дизельный силовой агрегат подает топливо также через форсунки со значительным распылением. Это требует высокой чистоты дизельного топлива и значительной безопасности работы системы подачи топлива, поскольку жидкость подается на форсунки в достаточно большом давлении. Принцип работы агрегата несколько отличается от бензинового:

  • топливо подается на распыление в гораздо большем давлении, оно прогревается еще до входа в камеры сгорания;
  • под воздействием значительного давления поршней в камерах сгорания топливо самовоспламеняется;
  • создаваемая при этом энергия производит толчок поршня в нижнее положение, выводя при этом другие поршни вверх;
  • для работы двигателя требуется меньше топлива, а вот подача воздуха имеет большое значение;
  • по данной причине в дизельных двигателях практически всегда присутствует турбина, распространены только турбодизели;
  • агрегат создает очень завидную мощность поршней, потому даже на низких оборотах он обладает большой тягой.

Определенная специфика работы дизельного двигателя вызывает и некоторые особенности его эксплуатации. В частности, водителю придется научиться раньше переключать передачи, довольствоваться низкими оборотами и контролировать тягу машины. Современные турбодизели потребляют на 15-20 процентов меньше топлива на ту самую мощность, чем бензиновые агрегаты.

Объемистые и тяговитые дизельные двигатели в промышленности могут работать не только на продуктах нефтеобработки. Многие агрегаты приспособлены даже на сжигание сырой нефти, а также принимают в качестве топлива природные биомасла, которые воспламеняются при сильном давлении. Это может стать одним из будущих перспективных моментов автомобилестроения.

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

  • в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
  • когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
  • также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
  • при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
  • у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Подводим итоги

Сегодня покупатель автомобилей имеет большой выбор технологий, которые для него будут оптимальными во всех отношениях. Подобрать лучшее решение будет непросто, поскольку производители расписывают преимущества своих предложений в самых неожиданных аспектах. Иногда правильно преподнесенная технология кажется нам самым важным элементом автомобиля, но на самом деле не занимает и части технического потенциала транспорта.

Потому многие покупатели просто становятся жертвами рекламного влияния, покупая те или иные технологии и оплачивая их в полной мере. Сегодня лучше отказаться от рекламы при выборе типа машины. Положитесь на собственные впечатления и ощущения, на решения, которые вам нравятся больше всего. В каждом типе двигателя и силовой установки есть свои преимущества и недостатки. Расскажите о главных преимуществах двигателя в вашем автомобиле.

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.

Как работают 4-тактные двигатели | Briggs & Stratton

Хотите знать, как работает двигатель малого объема? В этом видеоролике подробно описывается то, как работают 4-тактные двигатели Briggs & Stratton для обеспечения максимальной мощности ваших газонокосилок & наружного оборудования.

Четырехтактные двигатели Briggs & Stratton являются лучшими в мире с точки зрения производительности и качества. Это связано с верхним расположением клапанов в 4-тактных двигателях. Она максимально увеличивает мощность вашего двигателя Briggs & Stratton, что в свою очередь повышает производительность вашей газонокосилки или другого наружного силового оборудования.

Процесс работы 4-тактного двигателя

  • Этап 1: Такт впуска
    Во время такта впуска воздух и топливо проходят через карбюратор и попадают в поршень при открытии впускного клапана. Клапан закрывается, отсекая подачу воздушно-топливной смеси, когда поршень достигает нижней части такта.
  • Этап 2: Такт компрессии
    Теперь, когда топливо находится в камере компрессии, двигатель максимизирует создаваемую мощность, сжимая это топливо в меньшем пространстве. Поршень возвращается наверх в верхнюю точку, захватывая воздушно-топливную смесь между поршнем и головкой цилиндров. Эффективность четырехтактных двигателей Briggs & Stratton обеспечивается за счет максимальной компрессии на этом этапе.
  • Этап 3: Рабочий ход
    Теперь, когда воздушно-топливная смесь сжата, самое время добавить искру. Катушка зажигания создает высокое напряжение, которое разряжается в камере свечей зажигания. Как только воздушно-топливная смесь загорается, горячий воздух заставляет поршень опуститься вниз цилиндра.
  • Этап 4: Такт выхлопа
    Последним этапом в четырехтактном двигателе является такт выхлопа. Когда поршень выталкивает отработанные газы из камеры, открывается выпускной клапан. Как только этот процесс завершается, закрывается выпускной клапан и открывается впускной клапан, чтобы снова запустить процесс.

Для повторения каждого цикла требуется два оборота коленчатого вала. Интересно, как двигатель малого объема продолжает работать, когда только один из 4-х тактов создает мощность? Во время рабочего хода маховик получает толчок. Создаваемые импульс и инерция поддерживают его движение между рабочими тактами.

Принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания

В этой статье будут рассмотрены принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Этот двигатель взят для простоты понятия физических процессов, для того чтобы понять, как работают все подобные двигатели. На самом деле всё намного сложнее каждый процесс имеет столько особенностей, что и у специалистов, хорошо знающих работу двигателя, часто возникают споры по многим вопросам. Но все бензиновые двигатели (двигатели с принудительным зажиганием) работают на основе принципов, впервые описанных немецким инженером Отто.

Двигатель нужен для обеспечения автомобиля (если это не стационарный двигатель) механической энергией. Двигатель создаёт эту энергию. Но из школьного курса физики известно, что энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Что же является источником механической энергии, вырабатываемой двигателем, какую энергию он преобразует в механическую? Источником энергии двигателя внутреннего сгорания является энергия межмолекулярных связей углеводородного топлива, сгорающего в цилиндрах двигателя. Во время сгорания углеводородного топлива происходит разрыв этих связей с большим выделением тепловой энергии, которую двигатель и преобразует в механическую энергию в форме вращательного движения.

Для химических реакций, происходящих при сгорании топлива, требуется окислитель. Для этого используется кислород, содержащийся в окружающем атмосферном воздухе. Воздух это смесь газов, кислорода в этой смеси приблизительно 21%. В цилиндрах двигателя сгорает смесь топлива с воздухом. В идеальном случае все молекулы углеводородов, поданные в цилиндр, сгорая, соединяются со всеми молекулами кислорода, поданными в цилиндр во время одного рабочего цикла. То есть после процесса сгорания в цилиндре двигателя не должно остаться не одной молекулы топлива, и не одной свободной молекулы кислорода.

Химические реакции, во время которых полностью используются все активные вещества, называются стехиометрическими. Во время стехиометрического процесса для полного сгорания всех молекул 1-го килограмма топлива необходимо использовать приблизительно 14,7 килограммов воздуха. Это идеальный процесс, но реально при работе двигателя на различных режимах обеспечить его достаточно трудно, тем более что на некоторых режимах двигатель будет работать устойчиво, только если смесь отличается от стехиометрической.

Разобравшись, откуда берётся механическая энергия, приступим к изучению принципов работы двигателя. Как уже было отмечено ранее, здесь будет рассматриваться работа четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто. Основным признаком цикла Отто можно назвать то, что перед воспламенением топливовоздушная смесь предварительно сжимается, а зажигание смеси происходит от постороннего источника – в современных двигателях только при помощи электрической искры.

За время становления и развития двигателя внутреннего сгорания было изобретено очень много различных конструкций и, разумеется, двигатель, работающий на принципах цикла Отто, был далеко не единственный. Из двигателей с возвратной поступательным движением поршня можно назвать двигатель, работающий по циклу Аткинсона, а из двигателей с круговым движением поршня наиболее известен роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Существует большое количество вообще экзотических конструкций. Но все они не получили широкого практического применения. Более 99,9% используемых в настоящее время двигателей внутреннего сгорания работают по циклу Отто, (в данной статье сюда будут отнесены и дизельные двигатели) которые в свою очередь подразделяются на двигатели с электрическим воспламенением смеси и дизельные двигатели, с компрессионным воспламенением смеси.

Принципы работы таких двигателей и будут рассмотрены в этой статье.

И бензиновые и дизельные двигатели могут быть не только четырёхтактными, но и двухтактными. В настоящее время двухтактные двигатели на автомобиле не применяются, поэтому в данной главе они рассматриваться не будут.

Прежде чем рассматривать принципы работы двигателя рассмотрим, из каких основных деталей он состоит.

Основные детали простейшего ДВС

  1. Цилиндр.
  2. Поршень.
  3. Камера сгорания.
  4. Шатун.
  5. Коленчатый вал.
  6. Впускной канал.
  7. Впускной клапан.
  8. Впускной распределительный вал.
  9. Выпускной канал.
  10. Выпускной клапан.
  11. Выпускной распределительный вал.
  12. Свеча зажигания.
  13. Топливная форсунка (не показана).
  14. Маховик двигателя (не показан).

1. Цилиндр – основа двигателя, именно в нём происходит процесс сгорания топлива, цилиндр является направляющим элементом для движения поршня.

2. Поршень – деталь, перемещающаяся в цилиндре под воздействием расширяющихся газов или под воздействием кривошипно-шатунного механизма. Условно примем, что скользящее соединение, между поршнем и стенками цилиндра абсолютно герметично, то есть, ни какие газа не могут просочиться через это соединение.

3. Камера сгорания – пространство над поршнем, когда поршень находится в самой верхней точке своего хода (ВМТ).

4. Шатун – это стержень, передающий усилие от поршня к кривошипу коленчатого вала и, наоборот, от коленчатого вала к поршню.

5. Коленчатый вал – служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное, именно такое движение наиболее удобно для использования.

6. Впускной канал – канал, по которому топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя.

7. Впускной клапан – соединяет впускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу топливовоздушной смеси в цилиндр двигателя.

8. Впускной распределительный вал – открывает и закрывает впускной клапан в нужное время.

9. Выпускной канал – канал, по которому отработавшие газы выводятся из двигателя в атмосферу.

10. Выпускной клапан – соединяет выпускной канал с цилиндром двигателя. Условно принимаем, что в закрытом состоянии клапан полностью герметичен, а в открытом состоянии он не оказывает сопротивление проходу отработавших газов из цилиндра двигателя.

11. Выпускной распределительный вал – открывает и закрывает выпускной клапан в нужное время.

12. Свеча зажигания – служит для воспламенения сжатой топливовоздушной смеси в необходимое время.

13. Топливная форсунка – служит для распыления топлива в воздухе, поступающем в цилиндр двигателя.

14. Маховик двигателя – служит для необходимого перемещения поршня за счёт сил инерции во время всех тактов, кроме рабочего.

Далее придётся понять и запомнить довольно много специальных терминов, но сейчас упомянем, без полного объяснения, только некоторые.

1 — Верхняя мёртвая точка (ВМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вверх цилиндра на движение вниз.

2 — Нижняя мёртвая точка (НМТ) – точка в которой поршень останавливается при изменении направления своего движения вниз цилиндра на движение вверх.

3 — Ход поршня – расстояние, проходимое поршнем при перемещении от ВМТ к НМТ или наоборот.

4 — Такт двигателя – перемещение поршня от одной мёртвой точки к другой. Во время каждого такта коленчатый вал двигателя совершает половину оборота (180?).

5 — Цикл – периодичное повторение четырёх тактов двигателя во время работы. Полный цикл двигателя состоит из четырёх тактов и совершается за два полных оборота коленчатого вала (720?).

Принципы работы простейшего одноцилиндрового четырёхтактного двигателя:

1 — Такт всасывания

(поступления топливовоздушной смеси в цилиндр).

Впускной клапан открыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия (стартёра двигателя, заводной ручки или инерции маховика), передаваемого поршню шатуном, поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Поскольку соединение между поршнем и цилиндром полностью герметично, в пространстве над поршнем образуется пониженное давление (разрежение). Под воздействием атмосферного давления воздух через впускной канал, и открытый впускной клапан, начинает поступать в цилиндр двигателя. В это время топливная форсунка распыляет в поступающем воздухе необходимое количество топлива, в результате чего в цилиндр поступает горючая топливовоздушная смесь.

При достижении поршнем НМТ впускной клапан закрывается.

2 — Такт сжатия.

Оба клапана закрыты.

Под воздействием внешнего усилия поршень перемещается из НМТ к ВМТ. При этом в цилиндре происходит сжатие топливовоздушной смеси. По окончании такта сжатия, когда поршень встаёт в положении ВМТ, вся топливовоздушная смесь находится в сжатом состоянии в камере сгорания.

В это время свеча зажигания при помощи электрической искры воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. В дизельном двигателе в камеру сгорания при помощи топливной форсунки впрыскивается мелко распылённое топливо. В результате чего в обоих случаях происходит воспламенение смеси.

3 — Рабочий такт.

Оба клапана закрыты.

При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре резко поднимается температура и, главное, давление. Это давление равномерно давит во все стороны, но стенки камеры сгорания и цилиндра рассчитаны на это давления. А вод давление, оказываемое расширяющимися газами на поршень, днище которого является нижней частью камеры сгорания, заставляет поршень перемещаться вниз от ВМТ к НМТ. Это усилие через шатун передаётся на кривошип коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение.

При достижении поршнем НМТ открывается выпускной клапан.

4 — Такт выпуска.

Впускной клапан закрыт.
Выпускной клапан закрыт.

Под воздействием внешнего усилия, передаваемого на поршень через шатун, поршень перемещается из положения НМТ в положение ВМТ. Во время этого перемещения поршень вытесняет из цилиндра отработавшие газы через открытый выпускной клапан в выпускной канал и далее в атмосферу.

И так, мы рассмотрели полный цикл двигателя, состоящий из четырех тактов. Далее этот цикл повторяется бесконечно, пока двигатель не будет выключен или не закончится бензин в баке автомобиля.

Наверное, Вы обратили внимание, что из четырёх тактов полезным является только один – рабочий такт. Именно во время этого такта вырабатывается необходимая энергия. Все другие такты являются вспомогательными. Возможно, такая конструкция может показаться не эффективной, но лучшего, по всем показателям, пока ничего не изобретено. Да, существуют двухтактные двигатели, в которых полный цикл осуществляется за один поворот коленчатого вала. Существует роторно-поршневой двигатель Ванкеля, в котором вообще нет деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, но этим конструкциям, при некоторых преимуществах, присущи свои недостатки, поэтому двигатели, работающие по четырёхтактному циклу Отто, в настоящее время имеют практически монопольное распространение в мире. И какой-либо замены им, в обозримом будущем, реально не предвидится.

Дизельный двигатель.

Двигатель, изобретённый немецким изобретателем Рудольфом Дизелем, очень похож и по конструкции и принципам работы на двигатель, работающий на бензине, описанный ранее. Но есть одно существенное различие. В этом двигателе воспламенение топливовоздушной смеси происходит не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с горячим воздухом находящемся в цилиндре. Такое воспламенение рабочей смеси называется компрессионным зажиганием. А откуда в цилиндре взялся горячий воздух, где его подогрели? Разумеется, никто его нарочно не грел. Если Вам когда-либо приходилось накачивать ручным насосом шину велосипеда, или автомобиля, вы могли обратить внимание, что довольно быстро насос начинает нагреваться. И вообще из школьного курса физики известно, что при сжатии все газы нагреваются, а воздух есть ничто иное, как смесь газов. Сжатие воздуха в двигателе происходит очень быстро, поэтому к концу такта сжатия воздух, находящийся в цилиндре дизельного двигателя, имеет очень высокую температуру (700 ? 900?С).

Поскольку физический процесс немного отличается от описанного ранее бензинового двигателя, в конструкции дизельного двигателя имеются некоторые отличия. Главное отличие в более высокой степени сжатия. У дизельного двигателя отсутствует свеча зажигания, вместо неё непосредственно в головку блока цилиндров вставлена топливная форсунка, разумеется, во впускном канале топливная форсунка отсутствует. В отличие от бензинового двигателя, в цилиндры которого во время такта всасывания поступает смесь бензина с воздухом, цилиндры дизельного воздуха поступает чистый воздух. При достижении поршнем ВМТ во время такта сжатия, в камере сгорания дизельного двигателя находится сжатый воздух, имеющий высокую температуру. И в то время, когда в бензиновом двигателе происходит воспламенение смеси при помощи электрической свечи, в камеру сгорания дизельного двигателя под большим давлением впрыскивается мелко распылённое дизельное топливо. Соприкасаясь с горячим воздухом, находящимся в камере сгорания, топливо воспламеняется.

Запомните основные отличия дизельного двигателя от бензинового.

1 – Топливо в дизельном двигателе воспламеняется не при помощи электрической искры, а за счёт контакта топлива с воздухом, имеющим высокую температуру.

2 – Регулировка крутящего момента и мощности двигателя осуществляется за счёт изменения качества, а не количества топливовоздушной смеси, поэтому в дизельном двигателе отсутствует дроссельная заслонка, регулирующая количество поступающего в цилиндры двигателя воздуха. То есть крутящий момент изменяется количеством впрыскивания топлива без изменения объёма всасываемого воздуха.

Не путайте дизельный двигатель с современными бензиновыми двигателями, с непосредственным впрыском. В этих двигателях топливная форсунка перенесена из впускного канала на головку двигателя, но не вместо свечи зажигания, а установлена совместно с ней. В этом случае топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Топливовоздушная смесь в таком двигателе воспламеняется не при помощи компрессионного зажигания, а при помощи электрической искры. А имеющаяся во впускном тракте дроссельная заслонка регулирует количество воздуха, поступающего в цилиндр.

Мы рассмотрели принципы работы простейшего одноцилиндрового двигателя, поняли, как возникает необходимая нам механическая энергия, но для простоты объяснения пришлось прибегнуть очень ко многим упрощениям. Например, клапаны открываются или закрываются не точно в ВМТ или НМТ. Свеча бензинового двигателя воспламеняет смесь или топливная форсунка дизельного двигателя нагнетает топливо в цилиндр не совсем точно при нахождении поршня в ВМТ. Да и двигатель, чаще всего имеет не один, а несколько цилиндров, от 1-го до 16, в автомобильной промышленности, а авиации или на флоте встречались двигатели, имеющие 64 цилиндра. Но основой любого двигателя является цилиндр.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, имеющие отношение к цилиндру двигателя, теперь придётся их рассмотреть более подробно и познакомиться с некоторыми новыми.

1. Радиус кривошипа.

Расстояние между осями коренных и шатунных шеек коленчатого вала.
Коренными называются шейки коленчатого вала, в которых вал вращается в блоке цилиндров двигателя.
Шатунными называются шейки, к которым подсоединены шатуны поршней.
Для образования кривошипа ось коренных шеек смещена относительно оси шатунных шеек.
Радиус кривошипа является очень важным конструкционным параметром двигателя. Изменяя радиус кривошипа можно подобрать необходимое соотношение между крутящим моментом и максимальными оборотами двигателя, при неизменном объёме цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

2. Ход поршня:
Ход поршня, то есть расстояние между НМТ и ВМТ, равен удвоенной величине радиуса кривошипа.

3. Диаметр цилиндра:

Это диаметр внутреннего отверстия цилиндра. Условно принимаем, что диаметр поршня равен диаметру цилиндра.
(Обычно измеряется в миллиметрах)

4. Рабочий объём цилиндра:
Рабочим объёмом цилиндра называется объём, вытесняемый поршнем при перемещении от НМТ к ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах (см?) или литрах.)
Рабочий объём цилиндра равен произведению хода поршня на площадь днища поршня.

5. Объём камеры сгорания.
Это объем пространства, находящегося над поршнем, во время нахождения поршня в ВМТ.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах.)
Камера сгорания большинства двигателей имеет сложную форму, поэтому определить её точный объём расчётным методом сложно. Для определения объёма камеры сгорания применяются различные методы прямого измерения.

6. Полный объём цилиндра.
Это сумма объёма камеры сгорания и рабочего объёма цилиндра.
(Обычно измеряется в кубических сантиметрах или литрах.)
Полный объём многоцилиндрового двигателя равен полному объёму одного цилиндра умноженному на количество цилиндров двигателя.

7. Степень сжатия.
Это соотношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Другими словами это соотношение объёма цилиндра в сумме с объёмом камеры сгорания, когда поршень находится НМТ к объёму пространства, расположенному над поршнем, когда поршень находится в положении ВМТ.
(Безразмерная единица)

8. Соотношение диаметра цилиндра к величине хода поршня:
Является очень важным параметром при конструировании двигателя внутреннего сгорания. Двигатели, в которых ход поршня больше диаметра цилиндра называются длиноходными, двигатели, в которых ход поршня меньше диаметра цилиндра, называются короткоходными.

Значение степени сжатия.

Степень сжатия это один из очень важных технических показателей двигателя внутреннего сгорания, поэтому рассмотрим его более подробно. В общем, повышение степени сжатия поднимает эффективность работы двигателя внутреннего сгорания, то есть при сгорании равного объёма топлива двигатель производит больше механической энергии. При повышенной степени сжатия молекулы топлива физически приближаются друг к другу. При этом топливовоздушная смесь имеет более высокую температуру, в результате чего достигается лучшее испарение частичек топлива и их более равномерное перемешивание с воздухом. Для каждого типа бензина имеется предельное значение степени сжатия. Чем выше октановое число бензина, тем выше степень сжатия, при которой может работать двигатель. При превышении допустимой степени сжатия и, соответственно температуры в камере сгорания, двигатель начинает работать с детонацией (самопроизвольное воспламенение смеси). Процесс детонации достаточно сложный, поэтому, на данном этапе, ограничимся пониманием, что причиной детонации является неправильное сгорание топливовоздушной смеси. При работе двигателя с детонацией резко уменьшается эффективность работы двигателя, и более того, возросшие ударные нагрузки могут привести к разрушению двигателя. Сильные стуки во время работы двигателя являются признаком детонации. Этот режим работы очень вреден для двигателя.

Современные электронные системы управления двигателем практически исключили работу двигателя с детонацией, но те, кому пришлось ездить на автомобилях с двигателями, не имеющих электронных систем управления, помнят, что режим детонации возникал довольно часто.

Раньше для повышения октанового числа бензина применялись специальные присадки на основе свинца. Применение этих присадок позволяло поднять степень сжатия до 12,5:1, но сейчас, в соответствии с законодательными нормами по охране окружающей среды, по причине того, что свинец наносит большой вред окружающей среде, применение присадок на основе свинца запрещено.

Степень сжатия современных бензиновых двигателей равна 10:1 ? 11:1. Величина степени сжатия может изменяться не только от качества предполагаемого к использованию бензина, но и от конструкции двигателя. Современные двигатели, имеющие систему управления двигателя с датчиком детонации, позволяют поднять степень сжатия до 13:1. Такие системы управления, регулируя угол опережения зажигания в каждом отдельном цилиндре, на основе информации, полученной от датчика детонации, позволяют двигателю работать на грани возникновения детонации, но не допускают её. Двигатели с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания из-за особенностей процессов, протекающих в цилиндре, тоже могут работать с повышенной степенью сжатия.

Поскольку воспламенение топлива в дизельных двигателях происходит за счёт нагрева воздуха, находящегося в цилиндре, степень сжатия дизельных двигателей выше, чем бензиновых. Степень сжатия дизельных двигателей лежит в диапазоне 14:1 ? 23:1.

Двигатели с принудительным нагнетанием воздуха в цилиндры (турбокомпрессор или механический нагнетатель), как бензиновые, так и дизельные, имеют более низкую степень сжатия по сравнению с атмосферными двигателями. Это вызвано тем, что перед началом такта сжатия в цилиндре находится большая масса воздуха (и топлива). Слишком высокое давление в цилиндре в конце такта сжатия может привести к разрушению двигателя.

Ранее отмечалось, что повышение степени сжатия явление, в целом, очень желательное, но в действительности всё несколько сложнее. Двигатель внутреннего сгорания, особенно автомобильный, постоянно работает на различных режимах скорости вращения и нагрузок. Научные исследования в данной области показали, что на некоторых режимах двигатель эффективней работает с более низкой степенью сжатия, а на других режимах степень сжатия может быть повышена без риска нанесения повреждений двигателю. Некоторые производители попытались создать двигатель с изменяемой во время работы степенью сжатия. Пионером в этой области, добившимся заметных результатов, был шведский производитель автомобилей SAAB. Работы в этом направлении проводились и другими производителями автомобилей. Но до настоящего времени серийные автомобили с изменяемой степенью сжатия на рынке отсутствуют. Очевидно, это будет следующим направлением повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания.

Ранее были рассмотрены некоторые термины, определяющие геометрические показатели двигателя. Далее запомним некоторые термины, определяющие работу двигателя внутреннего сгорания, как простейшего одноцилиндрового, так более сложных двигателей.

  1. Мощность двигателя. Измеряется в киловаттах (кВт) или в старых, для некоторых более привычных единицах измерения, лошадиных силах (л.с.)
  2. Крутящий момент. Измеряется в ньютонах на метр (Н•м).
  3. Удельная литровая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к рабочему объёму цилиндров двигателя (кВт/литр)
  4. Удельная весовая мощность. Измеряется отношением максимальной мощности двигателя к весу двигателя (кВт/Кг).
  5. Топливная эффективность. Измеряется массой топлива, которое необходимо потратить на выработку мощности в один киловатт в течение часа (гр/кВт*час)
  6. Скорость вращения. В автомобилестроении, как и во многих других областях техники, скорость (частота) вращения коленчатого вала измеряется в оборотах в минуту (об/мин).

За прошедшие более чем сто лет с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) количество его конструкций было столь велико, что их не только описать невозможно, их просто никто даже перечислить не сможет, да и задачи такой, в общем, нет. Четко понимая общие принципы работы ДВС (кратко описанные в данной статье), можно разобраться в любой конструкции.

Е.Н. Жарцов

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?

Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу — это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

По материалам сайта airbase.ru

Преимущества и недостатки двух и четырех тактных ЛОДОЧНЫХ моторов.

Двухтактные преимущества

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным. 

2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.

3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от  4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же лодочный мотор выбрать? 

Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.

Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!

Отличия между дизельным и бензиновым двигателем, какой лучше выбрать

Автомобилисты на форумах и в реальной жизни часто спорят, какой двигатель лучше — дизель или бензин. У каждого водителя собственный ответ на вопрос: кому-то важен уровень шума, кто-то учитывает расход топлива, кто-то смотрит на содержание вредных веществ в выхлопном газе. Мы сравним бензиновые и дизельные двигатели по их главным параметрам.

Принципы работы бензинового и дизельного двигателя

Забежим вперед: дело в свече зажигания. В бензиновых двигателях она установлена, в дизельных — нет. Первые работают на бензине, вторые — на дизельном топливе.

Бензиновый двигатель. Он формирует воздушно-топливную смесь после основного такта сжатия. ВТС полностью занимает отдельно взятый цилиндр. Температура внутри него редко превышает 510-520 градусов Цельсия. Коэффициент сжатия обычно меньше 10, часто — 9. Устройства с коэффициентом сжатия 11 встречаются редко. Из-за сравнительно низкой температуры воздушно-топливной смеси обязательно устанавливают свечу зажигания, которая воспламеняет ее.

Дизельный двигатель отличается более высокими характеристиками. Температура воздушно-топливной смеси превышает 500 градусов Цельсия, достигает 750-910 градусов Цельсия. Коэффициент сжатия часто составляет 24-25 единиц. Из-за таких характеристик воздушно-топливная смесь воспламеняется самостоятельно: ей не нужна дополнительная «стимуляция» свечой зажигания.

На что смотреть при сравнении дизельного и бензинового двигателей

  • Мощность мотора;
  • эксплуатация зимой;
  • расход топлива;
  • шумовые показатели;
  • экологичность выхлопа;
  • долговечность;
  • обслуживание;
  • стойкость к низкокачественному топливу;
  • стоимость топлива.

Мощность мотора

Бензиновые двигатели мощнее, чем дизельные. Стоит посмотреть объявления о продаже подержанных авто или зайти на официальные сайты автоконцернов, чтобы убедиться в этом. Например, Mercedes-Benz в одной из моделей предлагает потребителям два типа двигателя:

  • бензиновый с 136 лошадиными силами;
  • дизельный с 75 лошадиными силами.

При этом мощность — не главный определяющий параметр качества при сравнении. Она косвенно влияет на характеристики самого автомобиля, но в большинстве случаев служит абстрактной цифрой. Например, оба двигателя в моделях Mercedes-Benz способны легко развивать скорость до 120 км/ч, не оказывая негативного воздействия на ходовую часть.

Бензиновый двигатель мощнее. Но преимущество нивелируется серьезным недостатком — неровной тягой. Дизель, несмотря на невысокую мощность, радует автовладельцев идеально ровной тягой на любых оборотах — малых и больших. Поэтому, если важен ровный ход, не раздумывайте, что лучше — бензин или дизель. Выбирайте второй вариант.

Эксплуатация зимой

В северных регионах страны особое внимание уделяется возможностям транспортного средства при эксплуатации в холодное время года, когда столбик термометра опускается ниже 0. В этом случае бензиновый двигатель лучше — он устойчив к низким температурам. Сегодня есть зимние виды бензина, но многие продолжают пользоваться обычным летним топливом, и это не влияет на скорость движения, долговечность запасных частей и другие параметры.

Дизельные двигатели восприимчивы к резким скачкам температуры воздуха или сильным морозам. Но их восприимчивость можно устранить, спокойно эксплуатировать машину с дизелем даже в мороз -30 градусов Цельсия. Этого легко достигнуть за счет заправки специальными зимними или арктическими видами топлива. Они не густеют при экстремальной температуре воздуха, работают так же эффективно. Улучшить работу дизельного двигателя можно еще за счет установки современной системы обогрева в автомобиль.

Дизель восприимчив к морозам, но не боится влаги, конденсата, воды. Это обусловлено тем, что электроэнергия требуется только для запуска агрегата — в работе электричество не нужно. Поэтому дизель часто устанавливают на внедорожники, которые могут двигаться почти в любых экстремальных условиях, в том числе и по воде.

Расход топлива

Раньше считалось, что дизель экономичнее бензина, в первую очередь из-за несоразмерной стоимости топлива. Солярка стоила намного дешевле бензина. Сегодня цены почти сравнялась, но дизельные двигатели все равно потребляют меньше топлива. Это обусловлено высоким коэффициентом сжатия воздушно-топливной смеси.

Показатели КПД дизельного мотора примерно на 40% выше из-за увеличенной в 2 раза степени сжатия. Поэтому владельцы первой группы моторов утверждают, что их автомобиль потребляет на 20% меньше топлива, чем аналогичные транспортные средства на бензине. Вторая группа тоже бывает достаточно экономичной, особенно в случае с небольшими автомобилями — например, с машиной Daewoo Matiz с расходом около 4-5 литров на 100 километров. Но дизельные агрегаты все равно более экономичны.

Шумовые показатели

Единственное, в чем дизель до сих пор далеко отстает от бензина — шумовые характеристики. Он работает громче. Впрочем, некоторые видят в этом плюс — якобы работа мотора на низких оборотах напоминает мурчание кошки, поэтому успокаивает и помогает сосредоточиться. Однако многим такой «рев» не нравится.

Бензиновые двигатели работают тихо, без сильных перепадов громкости звука, почти незаметно. Ценители тишины, которые ездят на дизеле, просто обустраивают качественную шумоизоляцию в автомобиле. Так работу мотора почти не слышно — уровень шума совпадает с уровнем шума от бензинового аналога.

Экологичность выхлопа

Современные стандарты «Евро-4» или «Евро-5» обязывают всех производителей тщательно следить за химическим составом топлива, чтобы уменьшить содержание вредных веществ в выхлопном газе. Дизель более экологичен — двигатель тоже выбрасывает выхлопные газы, но они менее вредны по сравнению с продуктами отхода бензиновых аналогов.

Именно экологичностью выхлопа частично обусловлена популярность агрегатов на солярке в Европе. Во Франции каждое третье транспортное средство работает на дизтопливе. В Австрии у дизеля 50% автомобильного рынка. И эти показатели ежегодно растут. Даже автоконцерны, которые раньше выпускали транспортные средства преимущественно на бензине, сегодня предлагают потребителям альтернативный вариант — каждую модель с двумя типами двигателей.

Долговечность

О долговечности двух типов мотора можно судить теоретически. Срок службы всех агрегатов под капотом зависит от ответственности автовладельца — чем чаще он проводит техническое обслуживание автомобиля и заменяет устаревшие запасные части, тем лучше и дольше проработает мотор.

Если говорить теоретически, дизельные двигатели более долговечны. Это частично обусловлено тем, что солярка более маслянистая, поэтому выступает дополнительным смазывающим средством. Детали истираются дольше и работают лучше. К тому же в бензиновых агрегатах более жесткие головка блока цилиндров, блок, коленчатый вал, функциональные узлы цилиндропоршневой группы.

При одинаковом уходе за автомобилем — например, моделью BMW с высоким расходом топлива на 100 километров — дизель прослужит дольше. Например, есть модели, с пробегом больше 400 000 километров без капитального ремонта мотора. А МАЗы и КАМАЗы, эксплуатирующиеся с прошлого века, иногда наматывают более 3 000 000 километров в общей сложности благодаря повышенному ресурсу дизеля.

Обслуживание

Если сравнивать обслуживание двух типов агрегатов без оглядки на их срок службы, бензиновый мотор выгоднее дизельного. С ними чаще работают российские мастера, потому что пока автомобили на дизеле занимают всего 7-10% от общего рынка. Это влечет за собой снижение цен на ремонт бензинового мотора — в автомастерских берут меньше за то, с чем уже знакомы. Кроме того, дизель отличается сложной конструкцией, поэтому мастера реже берутся за его восстановление. Дополнительно новый топливный насос для него иногда стоит, как автомобиль с пробегом.

Еще на большинстве автозаправок продают солярку невысокого качества. Под видом арктического или зимнего топлива предлагают летнее, которое застывает при любой температуре ниже нуля градусов по Цельсию, добавляют разные присадки, пытаясь искусственно повысить качество, а иногда даже разбавляют дизтопливо водой или другими веществами. Бензин качественнее. Поэтому на таких типах мотора реже требуется замена масла и фильтров по сравнению с дизелем.

Стойкость к низкокачественному топливу

Общее качество бензина в среднем по стране выше, чем качество дизтоплива. Это частично обуславливает стоимость обслуживания. Кроме того, бензиновые агрегаты более стойкие к низкокачественному топливу. Они легче переносят разбавленное топливо, некачественные присадки, подмену топлива на марку с более низким октановым числом. Дизель реагирует на низкое качество очень чувствительно — значительно ускоряется износ деталей мотора.

Проблему с чувствительностью легко решить. Достаточно заправляться на проверенных станциях или покупать большие объемы топлива самостоятельно. Спрашивайте сертификаты качества на топливо, визуально проверяйте его цвет, обращайте внимание на запах.

Стоимость топлива

В прошлом веке солярка стоила почти в два раза дешевле бензина. Низкая цена частично зависела от того, что дизелем комплектовались преимущественно сельскохозяйственные большие машины с высоким потреблением топлива. Сегодня стоимость за литр почти сравнялась, например:

  • исторический минимум бензина АИ-92 и обычного дизеля составляет 0,349 и 0,359 евро соответственно;
  • исторический максимум АИ-92 и солярки составляет 0,676 и 0,810 соответственно;
  • за последний год стоимость бензина и дизеля повысилась на 5.37% и 7.27% соответственно.

В 2017 году цена на оба вида топлива подбирается к 40 рублям. Поэтому особой разницы между двумя типами моторов больше нет. Но дизель остается экономичнее благодаря эффективному сжиганию топлива — об этом мы писали выше.

Сравните все характеристики бензина и дизеля и сделайте свой выбор. Подумайте, какие параметры важны вам. Если хотите долговечный и экономичный мотор с более экологичным выхлопом, выбирайте дизель. Если хотите мощный, тихий, устойчивый к низкокачественному топливу и зиме агрегат, не требующий дорогостоящего обслуживания, выбирайте из бензиновых движков.

А чтобы ресурс мотора всегда радовал вас, покупайте топливо у ООО «Компании «Нипетойл». Мы продаем сертифицированное топливо, привозим его сами по Москве и области, предлагаем оптовую стоимость. Позвоните нам, и мы расскажем подробнее о продуктах, условиях покупки, оплаты, доставки.

Принципы работы бензинового двигателя — Научные проекты

Сбор информации:

Узнайте о бензиновых двигателях. Прочтите книги, журналы или спросите профессионалов, которые могут знать, чтобы узнать о принципах работы бензиновых двигателей. Посетите сайт старинных двигателей, чтобы увидеть простой дизайн первых бензиновых двигателей. Следите за тем, откуда вы получили информацию.

Физика бензинового двигателя

, также известный как

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания

Наиболее часто используемый тип автомобильного двигателя сегодня основан на цикле Отто, названном в честь его создателя Николауса Отто.Термин «четырехтактный» относится к четырем различающимся движениям, которые совершает поршень во время преобразования химической энергии в энергию вращения, которую можно использовать для практического использования, в данном случае для приведения в движение автомобиля.

Это изображение используется как ссылка на части двигателя, упомянутые на этой странице веб-сайта.
Простой двигатель включает один цилиндр, один поршень, свечу зажигания, установленную на одном конце цилиндра, и коленчатый вал на другом конце цилиндра.Цилиндр также включает в себя два клапана. Один клапан предназначен для входа смеси воздуха и бензина, а другой клапан — для выхода горячих газов.

1. ход впуска:

Первый ход цикла описывается как цикл впуска, когда поршень, который начинается в верхней части камеры цилиндра, начинает двигаться вниз. В то же время, когда поршень начинает движение вниз, впускной клапан открывается и позволяет воздуху втягиваться в камеру цилиндра движущимся вниз поршнем.Также в это время небольшое количество бензина впрыскивается в камеру через топливную форсунку и смешивается с воздухом. Бензин должен быть смешан с воздухом, поскольку жидкий бензин не будет гореть, поэтому он должен испаряться форсункой и смешиваться с воздухом. Идеальное соотношение воздуха и газа составляет 14 частей воздуха на одну часть топлива. Этим соотношением электронно управляет компьютер, подключенный к топливному насосу и форсункам, которые подают количество топлива в зависимости от количества воздуха, которое двигатель может втянуть в цилиндр.

2. Ход сжатия:

Второй ход, также известный как ход сжатия, начинается с закрытия впускного клапана. Когда впускной клапан закрывается, между поршнем и верхней частью цилиндра, где расположены клапаны, образуется герметичная камера. Затем поршень начинает свой путь вверх, смесь бензина и воздуха сжимается в соотношении примерно 10: 1. Это соотношение возникает из-за разницы в объеме между объемом камеры цилиндра в верхней части хода поршня по сравнению с объемом камеры цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего пути.Чем больше можно сделать это соотношение, тем большую мощность может произвести двигатель. Для автомобилей с заданным объемом 454 куб. Дюймов или 5,0 л — это общий объем всех цилиндров на их такте впуска. Следовательно, двигатель 454 куб. Дюймов с 8 цилиндрами может удерживать 56,75 куб. Дюймов на цилиндр и, следовательно, со степенью сжатия 10: 1 может сжать это до 5,67 куб. Дюймов. Это сжатие создает большое давление в камере цилиндра.

3. Ход горения:

Третий такт цикла, рабочий такт, относится к самому сгоранию.Теперь, когда камера цилиндра заполнена сильно сжатым воздухом и бензином, искра от свечи зажигания вызывает взрыв в камере, который вызывает быстрое расширение сжатой смеси, в результате чего поршень очень быстро опускается вниз. Расширение газа, вызванное сгоранием, является самой важной стадией цикла. Также очень важно, чтобы в системе не было утечек, иначе давление будет потеряно, что приведет к потере мощности.

4.Ход выхлопа:

Четвертый и последний ход известен как такт выпуска. Как только поршень после взрыва достигает нижней точки своего пути, все, что остается в камере цилиндра, становится мусором. Как только поршень начинает движение вверх в цилиндре, выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает выхлоп из камеры и от двигателя. После удаления выхлопных газов впускной клапан открывается, позволяя воздуху проникать в камеру и продолжать цикл.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

ГЛАВА ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

По завершении этой главы вы сможете делать следующее:

  • Объясните принципы работы двигателя внутреннего сгорания.
  • Объясните процесс цикла двигателя.
  • Изложите классификации двигателей.
  • Обсудить конструкцию двигателя.
  • Перечислить вспомогательные узлы двигателя.

Автомобиль — знакомый всем нам объект. Двигатель, который его приводит в движение, — один из самых интересных и обсуждаемых из всех сложных механизмов, которые мы используем сегодня. В этой главе мы кратко объясним некоторые принципы работы и основные механизмы этой машины.Изучая его работу и конструкцию, обратите внимание, что он состоит из многих устройств и основных механизмов, описанных ранее в этой книге.

ДВИГАТЕЛЬ СГОРАНИЯ

Мы определяем двигатель просто как машину, преобразующую тепловую энергию в механическую. Двигатель делает это посредством внутреннего или внешнего сгорания.

Горение — это акт горения. Внутренние средства внутри или закрытые. Таким образом, в двигателях внутреннего сгорания сжигание топлива происходит внутри двигателя; то есть горение происходит в том же цилиндре, который производит энергию для вращения коленчатого вала.В двигателях внешнего сгорания, таких как паровые двигатели, сжигание топлива происходит вне двигателя. На рис. 12-1 в упрощенном виде показаны двигатель внешнего и внутреннего сгорания.

Двигатель внешнего сгорания содержит водогрейный котел. Тепло, приложенное к котлу, вызывает кипение воды, что, в свою очередь, производит пар. Пар проходит в цилиндр двигателя под давлением и заставляет поршень двигаться вниз. С внутренним

Рисунок 12-2.-Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал одноцилиндрового двигателя.

В двигателе внутреннего сгорания

сгорание происходит внутри цилиндра и непосредственно заставляет поршень двигаться вниз.

Преобразование тепловой энергии в механическую в двигателе основано на фундаментальном законе физики. В нем говорится, что газ расширяется при нагревании. В законе также сказано, что сжатие газа увеличивает его температуру. Если газ ограничен без выхода для расширения, приложение тепла увеличит давление газа (как в автомобильном баллоне).В двигателе это давление действует на головку поршня, заставляя его двигаться вниз.

Как известно, поршень перемещается в цилиндре вверх и вниз. Движение вверх и вниз известно как возвратно-поступательное движение. Это возвратно-поступательное движение (прямолинейное движение) должно измениться на вращательное движение (поворотное движение) для поворота колес транспортного средства. Кривошип и шатун изменяют это возвратно-поступательное движение на вращательное движение.

Все двигатели внутреннего сгорания, бензиновые или дизельные, в основном одинаковы.Все они полагаются на три элемента: воздух, топливо и зажигание.

Топливо содержит потенциальную энергию для работы двигателя; воздух содержит кислород, необходимый для горения; и зажигание начинает горение. Все они фундаментальны, и двигатель не будет работать без одного из них. Любое обсуждение двигателей должно основываться на этих трех элементах, а также на этапах и механизмах, участвующих в их доставке в камеру сгорания в нужное время.

Как сделать проект:

Этот проект по большей части является исследовательским и демонстрационным.Вы будете делать чертежи или вырезать из цветной бумаги или картона модели компонентов простого двигателя внутреннего сгорания. Установите все на вашу доску дисплея с надлежащим описанием. Информация, которая вам нужна для этого, находится выше, а остальное — произведение искусства и зависит от вашего творчества.

Дополнительные идеи проекта:

Вы можете изучить некоторые аспекты двигателей внутреннего сгорания. Ниже приведены некоторые примеры и рекомендации:

Как температура двигателя внутреннего сгорания влияет на его КПД?

Когда вы впервые запускаете двигатель, он холодный, а через некоторое время становится горячим.Если температура действительно влияет на эффективность, производители могут скорректировать свою конструкцию таким образом, чтобы двигатель достиг эффективной температуры за меньшее время. Когда двигатель работает с высоким КПД, все топливо сгорает и превращается в углекислый газ и воду. Если двигатель не обладает высоким КПД, это просто означает, что часть топлива и газов, таких как CO, которые указывают на неполное сгорание, выйдет из выхлопной трубы (глушителя). Это вредные газы, которых мы стараемся избегать. На станциях техосмотра компьютеризированное испытательное оборудование измеряет количество CO и несгоревшего топлива, выходящего из выхлопных газов.Для простого эксперимента вы можете использовать обычный детектор CO, который продается во многих магазинах бытовой техники, и проверить газы, выходящие из выхлопных газов. Попросите вашего взрослого, который помогает завести автомобиль, и, пока он еще холодный, проверьте выхлопные газы на наличие CO. Оставьте двигатель работать и повторяйте тест каждую минуту. Запишите температуру двигателя, отображаемую внутри автомобиля, вместе с показаниями CO. Запишите результаты в таблицу и при необходимости нарисуйте график. Используйте таблицу результатов для анализа и заключения.

Сколько CO выбрасывается в воздух каждый день двигателями внутреннего сгорания?

Вы можете проводить это исследование как с экспериментом, так и без него. Сделайте поиск и узнайте объем добычи нефти или газа в мире. Вес углекислого газа примерно в 3 раза больше веса сжигаемого топлива. Вы даже можете провести эксперимент, чтобы увидеть, какой процент газов, имеющихся в двигателе, составляет углекислый газ. Для хранения газов можно использовать большой баллон. (запишите, сколько секунд потребовалось двигателю, чтобы произвести такое количество газа.) Завяжите шнурок, чтобы закрыть воздушный шарик. Измерьте объем воздушного шара (это требует некоторых расчетов). Затем наполните пробирку или маленькую стеклянную бутылку раствором аммиака. Осторожно поместите отверстие баллона над контейнером с аммиаком и закрепите его, чтобы газ не просачивался. Теперь откройте шнур, чтобы газ внутри баллона вступил в контакт с аммиаком. Аммиак поглощает углекислый газ, поэтому объем воздушного шара уменьшится за несколько часов. Еще раз измерьте объем. Разница в объеме будет объемом углекислого газа.
Если у вас нет большого воздушного шара, используйте большой пластиковый пакет. Вы можете получить аналогичный результат, проявив осторожность.

Если вы подсчитываете количество CO2 (углекислого газа), производимого каждым автомобилем за каждую секунду или минуту, вы можете использовать его для расчета количества углекислого газа, производимого всеми автомобилями в городе, стране или мире.

Приведенные выше примеры — это еще не все, что вы можете сделать с этим проектом. Думайте сами и спрашивайте других, чтобы придумать больше идей.

Бензиновый двигатель

— обзор

2 Циклы постоянного объема и постоянного давления

Есть два основных различия между бензиновым двигателем и дизельным двигателем.Во-первых, бензиновый двигатель работает по теоретическому стандартному воздушному циклу, обычно называемому «циклом постоянного объема», когда имеет место периодическое сгорание и создание работы. Этот термин более полно указывает на то, что сгорание топливовоздушного заряда завершается в момент, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) на такте сжатия, где давление увеличивается, но объем над головкой поршня остается постоянным. Для горения требуется искра высокого напряжения от электрической / электронной системы зажигания, передаваемая на свечу зажигания, чтобы инициировать фронт пламени.Время горения в первую очередь зависит от скорости распространения пламени, обычно в диапазоне от 20 до 40 мс. В большинстве двигателей топливно-воздушная смесь образуется вне камеры сгорания. Следовательно, в момент начала горения он образует в значительной степени однородный (состоящий из частей одного вида) заряд. В бензиновых двигателях с прямым впрыском (GDI) образование топливно-воздушной смеси вводится непосредственно в камеру сгорания и считается неоднородным (состоящим из частей разного типа).

Современные автомобильные бензиновые двигатели работают в «стехиометрическом» диапазоне соотношения воздух / топливо. Проще говоря, это соотношение (обычно по массе) между воздухом и горючим газом или паром, при котором происходит полное сгорание или химическая комбинация. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется примерно 14,5 кг воздуха. Таким образом, можно сказать, что смесь воздух / топливо составляет примерно 14,5: 1,0. Это соотношение позволяет трехкомпонентному каталитическому нейтрализатору обрабатывать неочищенные выхлопные газы с максимальной эффективностью в соответствии с U.S. Стандарты Агентства по охране окружающей среды (EPA). Это достигается за счет использования электронных средств управления двигателем / датчиков в гармонии с одним или несколькими датчиками обратной связи по содержанию кислорода в выхлопных газах, чтобы постоянно сообщать электронному модулю управления двигателем (ECM), насколько далеко от стехиометрического после сгорания соотношение воздух / топливо находится на уровне данное время. Затем контроллер ЭСУД изменяет время включения / выключения соленоида форсунки (рабочий цикл) либо для обеднения, либо для обогащения топливно-воздушной смеси, чтобы поддерживать желаемую стехиометрическую настройку.

Во-вторых, в отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель не работает со стехиометрическим соотношением воздух / топливо. В дизельном топливе соотношение воздух / топливо чрезвычайно бедное на холостом ходу (минимальная подача топлива), потому что воздух, поступающий в цилиндры, не дросселируется (не ограничивается, как в типичном бензиновом двигателе). При более высоких нагрузках / скоростях соотношение воздух / топливо дизеля будет более богатым, потому что для получения большей мощности впрыскивается больше топлива. Следовательно, на холостом ходу дизельный двигатель может демонстрировать соотношение воздух / топливо до 90: 1 или 100: 1, а некоторые двигатели работают еще более бедной.При работе с полной нагрузкой / высокой скоростью соотношение воздух / топливо может упасть до 25: 1 или 30: 1. Кроме того, дизельный двигатель работает по так называемому теоретическому «циклу постоянного давления», когда предполагается, что топливо подается, когда поршень движется вниз по цилиндру во время рабочего хода с такой скоростью, что давление в цилиндре остается постоянным в течение процесс горения. Также говорят, что дизельное топливо работает с неоднородным зарядом сжатого воздуха, производимого во время такта сжатия поршня вверх, поддерживаемого тонко распыленной струей жидкого топлива под высоким давлением, впрыскиваемой до достижения поршнем ВМТ.Вырабатываемое тепло, создаваемое в захваченном воздухе в результате такта сжатия движущегося вверх поршня (только горячий воздух под высоким давлением), вызывает испарение впрыскиваемого дизельного топлива. После короткой задержки (воспламенения), когда воздух и впрыскиваемое топливо смешиваются, свойства самовоспламенения топливовоздушной смеси инициируют горение, создавая фронт пламени внутри камеры сгорания. Следовательно, впрыскиваемое дополнительное топливо не имеет задержки воспламенения, а сгорает мгновенно. Более высокая степень сжатия, используемая в современной конструкции, высокоскоростные, тяжелые дизельные двигатели могут развивать пиковое давление в цилиндрах от 1800 до 2300 фунтов на квадратный дюйм (12 411–15 858 кПа) и максимальные температуры до 3500 ° F (1927 ° C).Эти волны высокого давления и их скорость распространения по камере сгорания представляют собой один из факторов, создающих собственный шум, присущий дизельному двигателю при работе.

(На самом деле ни один двигатель внутреннего сгорания, будь то бензиновый или дизельный, не работает на фазе сгорания с постоянным давлением или с постоянным объемом. Для каждого из них требуется несколько градусов вращения коленчатого вала для завершения сгорания, а также происходит повышение давления в цилиндре. в процессе горения.Следовательно, двойной цикл из двух, который попадает где-то между кривыми Отто и Дизеля, более точно представлял бы теоретическую кривую для рассмотрения как для бензиновых, так и для дизельных циклов двигателей внутреннего сгорания. Поскольку двигатели внутреннего сгорания не работают в соответствии с идеальными циклами, а работают с реальным газом во время сгорания, они характеризуются потерями потока и откачки, термодинамическими потерями и механическими потерями из-за трения.)

Основные принципы работы двигателя

Процесс сгорания

Нормальное сгорание происходит, когда топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре и постепенно сгорает с довольно равномерной скоростью в камере сгорания.При правильном выборе времени зажигания максимальное давление создается сразу после того, как поршень прошел верхнюю мертвую точку в конце такта сжатия.

Фронты пламени начинаются у каждой свечи зажигания и горят более или менее волнообразно. [Рисунок 10-42] На скорость распространения пламени влияют тип топлива, соотношение топливно-воздушной смеси, а также давление и температура топливной смеси. При нормальном сгорании скорость пламени составляет около 100 футов в секунду. Температура и давление в цилиндре повышаются с нормальной скоростью по мере сгорания топливно-воздушной смеси.

Рисунок 10-42. Нормальное сгорание в цилиндре.

Детонация

Тем не менее, существует предел степени сжатия и степени повышения температуры, который может быть допущен внутри цилиндра двигателя и при этом допускает нормальное сгорание. Все виды топлива имеют критические пределы температуры и сжатия. За пределами этого предела они самопроизвольно воспламеняются и горят со взрывной силой. Это мгновенное взрывное горение топливно-воздушной смеси или, точнее, последней части заряда называется детонацией.

Детонация — это самовозгорание несгоревшего заряда перед фронтами пламени после воспламенения заряда. [Рис. 10-43] При нормальном сгорании фронты пламени продвигаются от точки воспламенения через цилиндр. Эти фронты пламени сжимают перед собой газы. В то же время газы сжимаются движением поршня вверх. Если полное сжатие оставшихся несгоревших газов превышает критическую точку, происходит детонация.

Рисунок 10-43. Детонация внутри цилиндра.

Взрывное горение во время детонации приводит к чрезвычайно быстрому росту давления. Это быстрое повышение давления и высокая мгновенная температура в сочетании с генерируемой высокой турбулентностью вызывают очищающее действие на цилиндр и поршень. Это может полностью прожечь поршень.

Критическая точка детонации зависит от соотношения топлива и воздуха в смеси. Следовательно, характеристикой детонации смеси можно управлять, изменяя соотношение топливо / воздух.При высокой выходной мощности давление и температура сгорания выше, чем при низкой или средней мощности. Следовательно, при высокой мощности соотношение топливо / воздух становится больше, чем необходимо для хорошего сгорания при средней или низкой выходной мощности. Это делается потому, что, как правило, богатая смесь не взрывается так же легко, как бедная смесь.

Если взрыв не является сильным, в кабине экипажа нет доказательств его присутствия. Детонация от легкой до средней не вызывает заметной шероховатости, повышения температуры или потери мощности.В результате он может присутствовать во время взлета и набора высоты с большой мощностью, не будучи известен летному экипажу.

Фактически, эффекты детонации часто обнаруживаются только после разборки двигателя. Однако при капитальном ремонте двигателя на наличие сильной детонации во время его работы указывают выпуклые головки поршней, смятые головки клапанов, сломанные кольцевые площадки или эродированные части клапанов, поршней или головок цилиндров.

Базовая защита от детонации предусмотрена в конструкции карбюраторной установки двигателя, которая автоматически подает богатые смеси, необходимые для подавления детонации на большой мощности; номинальные ограничения, которые включают максимальные рабочие температуры; и выбор правильного сорта топлива.Конструктивные факторы, охлаждение цилиндров, синхронизация магнето, распределение смеси, степень наддува и настройка карбюратора учитываются при проектировании и разработке двигателя и метода его установки на самолет.

Остальная ответственность за предотвращение детонации полностью лежит на наземном и летном экипажах. Они несут ответственность за соблюдение предельных значений частоты вращения и давления в коллекторе. Необходимо соблюдать надлежащее использование нагнетателя и топливной смеси, а также поддержание подходящей температуры воздуха в головке блока цилиндров и карбюратора (CAT).

Предварительное зажигание

Предварительное зажигание, как следует из названия, означает, что сгорание происходит внутри цилиндра до того, как синхронизированная искра проскочит через выводы свечи зажигания. Это состояние часто может быть связано с чрезмерным содержанием углерода или других отложений, которые вызывают локальные горячие точки. Детонация часто приводит к преждевременному возгоранию. Однако преждевременное воспламенение также может быть вызвано работой на большой мощности на чрезмерно бедных смесях. На предварительное зажигание в кабине летного экипажа обычно указывает неровность двигателя, обратная вспышка и резкое повышение температуры головки блока цилиндров.

Любая область в камере сгорания, которая становится раскаленной, служит воспламенителем перед нормальным воспламенением по времени и вызывает возгорание раньше, чем требуется. Преждевременное возгорание может быть вызвано шероховатостью и нагревом в результате детонационной эрозии. Треснувший клапан или поршень, или сломанный изолятор свечи зажигания могут образовывать горячую точку, которая служит свечой накаливания.

Горячая точка может быть вызвана отложениями на поверхности камеры в результате использования этилированного топлива. Обычный нагар также может вызвать преждевременное воспламенение.В частности, предварительное зажигание — это состояние, аналогичное раннему моменту искры. Заряд в цилиндре воспламеняется раньше времени, необходимого для нормального запуска двигателя. Однако не путайте предварительное зажигание с искрой, которая возникает на слишком ранней стадии цикла. Прерывание зажигания вызвано горячим пятном в камере сгорания, а не неправильным моментом зажигания. Горячая точка может быть связана либо с перегретым цилиндром, либо с дефектом внутри цилиндра.

Самым очевидным методом коррекции преждевременного зажигания является снижение температуры цилиндра.Немедленный шаг — задержать дроссельную заслонку. Это снижает количество заправляемого топлива и количество выделяемого тепла. Если используется нагнетатель, максимально уменьшите давление в коллекторе, чтобы снизить температуру наддува. После этого смесь следует по возможности обогатить, чтобы снизить температуру горения. Если двигатель работает на большой мощности, когда происходит предварительное зажигание, задержка дроссельной заслонки на несколько секунд может обеспечить достаточное охлаждение, чтобы отколоть часть свинца или другие отложения в камере сгорания.Эти отколовшиеся частицы выходят через выхлоп.

Обратное зажигание

Когда топливно-воздушная смесь не содержит достаточно топлива для потребления всего кислорода, она называется бедной смесью. И наоборот, заряд, содержащий больше топлива, чем требуется, называется богатой смесью. Чрезвычайно бедная смесь либо вообще не горит, либо горит так медленно, что сгорание не завершается в конце такта выпуска. Пламя задерживается в цилиндре, а затем воспламеняет содержимое во впускном коллекторе или впускной системе, когда впускной клапан открывается.Это вызывает взрыв, известный как обратный огонь, который может повредить карбюратор и другие части системы впуска.

Неправильная установка угла опережения зажигания или неисправность проводов зажигания могут привести к тому, что цилиндр загорится не в то время, что позволит цилиндру загореться при открытом впускном клапане, что может вызвать обратное зажигание. Следует подчеркнуть, что обратная вспышка редко затрагивает весь двигатель. Поэтому карбюратор редко бывает виноват. Практически во всех случаях обратное зажигание ограничивается одним или двумя цилиндрами.Обычно это результат неправильной настройки зазора клапана, неисправных форсунок топливных форсунок или других условий, из-за которых эти цилиндры работают более бедной, чем двигатель в целом. Не может быть постоянного лечения, пока эти дефекты не будут обнаружены и исправлены. Поскольку эти цилиндры с обратным зажиганием срабатывают с перерывами и, следовательно, работают на холостом ходу, их можно обнаружить с помощью проверки холодного цилиндра.

В некоторых случаях двигатель дает обратную вспышку на холостом ходу, но удовлетворительно работает на средних и высоких настройках мощности.Наиболее вероятная причина в этом случае — слишком бедная смесь холостого хода. Правильная регулировка смеси топлива и воздуха на холостом ходу обычно решает эту проблему.

Дожигание

Дожигание, иногда называемое дожиганием, часто возникает из-за слишком богатой топливно-воздушной смеси. Чрезмерно богатые смеси также медленно горят, поэтому в отработанных газах присутствуют заряды несгоревшего топлива. Воздух снаружи выхлопных труб смешивается с несгоревшим топливом, которое воспламеняется.Это вызывает взрыв в выхлопной системе. Дожигание, возможно, чаще встречается там, где длинные выхлопные трубы удерживают большее количество несгоревших зарядов. Как и в случае обратного зажигания, поправка на дожигание — это правильная регулировка топливно-воздушной смеси.

Последующее воспламенение также может быть вызвано тем, что цилиндры не работают из-за неисправных свечей зажигания, неисправных форсунок для впрыска топлива. или неправильный клапанный зазор. Несгоревшая смесь из этих мертвых цилиндров попадает в выхлопную систему, где воспламеняется и горит.К сожалению, образовавшееся подгорание или дожигание легко можно принять за свидетельство богатого карбюратора. Цилиндры, которые с перебоями горят, могут вызывать аналогичный эффект. Опять же, неисправность можно исправить, только обнаружив настоящую причину и исправив неисправность. Неисправные или непостоянные цилиндры могут быть обнаружены с помощью проверки холодного цилиндра.

Летный механик рекомендует

Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 1

Дуайт Э. Нойеншвандер, Южный Назаренский университет

См. Также: Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 2

На протяжении последних двух десятилетий я проводил на различных курсах практическое упражнение под названием «Лаборатория трупов двигателя».[1] В отличие от биологов, мы собираем наши трупы, потому что мы рассекаем двигатели газонокосилок (рис. 1)! Опыт всегда доставлял много удовольствия. В дополнение к новым открытиям в области физики, большинство студентов сообщают о том, что они пришли к ним, с повышенным уважением к своим автомобилям и глубоким восхищением перед умными умами, которые предвидели, как все эти системы, состоящие из неодушевленной материи, могут быть организованы, чтобы дать машине жизнь. собственноручно.

За редкими исключениями, большинство студентов приступают к этому упражнению, не имея большого представления о том, что происходит внутри автомобильного двигателя.(Тем, кто имеет опыт работы в области механики, отводятся роли помощников преподавателя.) Большинство студентов взаимодействуют с автомобилем, заливая бензин в бак и направляя машину вниз по дороге. Это безразличие предполагает, что в нашем обществе мы воспринимаем наши машины как должное, довольствуясь тем, что не понимаем, как они работают, даже несмотря на то, что мы все больше зависим от них. Такое отсутствие любопытства, я полагаю, совершенно чуждо студентам-физикам.

В этой статье мы исследуем внутреннее устройство бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов, легких самолетов и газонокосилок.Базовый дизайн датируется примерно 1890 годом; его долговечность указывает на его надежность. С тех пор четырехтактные бензиновые двигатели стали намного более эффективными и мощными, а их сложность становилась все более сложной, поскольку мы предъявляем к ним все более и более противоречивые требования. Но основная анатомия двигателя Ferrari V12 имеет много общего с двухцилиндровым Fiat 1899 года выпуска. Основные идеи, лежащие в основе двигателя, можно понять, изучив простейший из двигателей — одноцилиндровый двигатель газонокосилки с воздушным охлаждением и клапанами в блоке, который имеет зажигание от магнето, запуск от натяжения и смазку разбрызгиванием.Вариации этого двигателя десятилетиями создавались такими марками, как Briggs & Stratton, Jacobsen и Tecumseh. В силу своей простоты эти простые машины предлагают для всех двигателей уровень понимания, аналогичный по глубине тому, который дает атом водорода для всех атомов. [2]

На примере двигателя косилки в этой, первой из серии из двух частей, мы очерчиваем основную анатомию четырехтактного бензинового двигателя, а также его смазку и охлаждение. Мы также определяем термодинамический верхний предел эффективности четырехтактного бензинового двигателя.Попутно отметим отличия одноцилиндрового двигателя косилки от более сложных четырехтактных двигателей.

Часть 2, которая будет опубликована в следующем номере журнала, обсудит воздушную и топливную системы двигателя, а также систему зажигания с ее магнето, цепь RLC и свечу зажигания. Эти технические примечания будут сопровождаться наблюдениями о наших отношениях с нашими автомобилями. Они включают в себя признание и уважение к этим чудесным машинам, одновременно осознавая высокую цену, которую платит общество и окружающая среда за их огромное количество.В заключение мы поговорим об отношениях между известными физиками и их моторизованными товарищами.

Анатомия двигателя и четырехтактный цикл

Двигатель получает энергию за счет передачи тепла от источника при одной или нескольких высоких температурах, преобразует часть подводимого тепла в работу и отдает оставшуюся энергию в виде тепла в окружающую среду при низкой температуре. [3] В бензиновом двигателе тепловложение происходит от периодического взрывного горения порции испаренного бензина.Энергия каждого взрыва толкает поршень вниз по цилиндру (при первом упоминании детали и названия процессов выделены курсивом). Вместо того, чтобы вылетать из цилиндра через гараж, поступательное движение поршня преобразуется коленчатым валом в угловой момент. Чтобы увидеть коленчатый вал в действии, представьте, что едете на велосипеде; линейное движение коленей вверх и вниз преобразуется во вращение педалями, которые смещены относительно оси вращения звездочки.

Основным корпусом двигателя является экзоскелет, называемый блоком, — удивительно сложная отливка, которая поддерживает вращающиеся или скользящие детали на критических поверхностях, обработанных с точностью до одной тысячной дюйма (рис.2). Доминирующим элементом в блоке являются одно или несколько больших отверстий, упомянутых выше цилиндров. Двигатель косилки, который мы здесь разбираем, имеет один цилиндр. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном (рис. 3; в аналогии с велосипедом ваша голень служит шатуном). Верхний конец штока крепится внутри поршня с помощью наручного пальца, от которого шток раскачивается взад и вперед, как маятник. На нижнем конце штока имеется съемный колпачок, который плотно прилегает к шатунной шейке, смещенной части коленчатого вала.Поскольку массы поршня, шатуна и шатунной шейки лежат за пределами оси вращения коленчатого вала, противовесы врезаны в коленчатый вал для уравновешивания всего узла вокруг этой оси. Коленчатый вал удерживается на месте коренными подшипниками в блоке под цилиндром.

В дальнейшем мы представляем цилиндр, расположенный вертикально, а коленчатый вал — горизонтально под цилиндром. Многие косилки устанавливают двигатель так, чтобы цилиндр был горизонтальным, а коленчатый вал — вертикально, чтобы вращать нож в горизонтальном направлении.Большинство автомобилей имеют четыре или более цилиндра с горизонтальным расположением коленчатого вала. Цилиндры могут располагаться вертикально по прямой линии (например, Pontiac 1954 года «Straight-8»), они могут быть наклонены двумя рядами, образуя V-образную форму (например, Corvette «V8»), или они могут располагаться горизонтально или « плоский », чтобы снизить центр тяжести (например, Porsche 911« Flat-6 »).

Движение поршня от самой нижней точки в цилиндре (нижняя мертвая точка, или НМТ) до его наивысшей точки (верхняя мертвая точка, или ВМТ) или в обратном направлении от ВМТ к НМТ, является одним ходом работы двигателя.За каждый ход коленчатый вал поворачивается на полоборота. Термин «ход» также относится к расстоянию между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра называется расточкой. Объем, определяемый ходом и отверстием, объем, вытесняемый верхней поверхностью поршня за один ход, и есть смещение этого цилиндра. Объем всех цилиндров двигателя является одним из показателей его рабочих характеристик. Если у вас «Корвет 427», рабочий объем его восьми цилиндров равен 427 кубическим дюймам.Конструкторы двигателей, использующие метрические единицы измерения, описывают рабочий объем двигателя в литрах или кубических сантиметрах.

Плотность энергии бензина составляет около 45 мегаджоулей на килограмм. [4] Чем больше бензина поступает в двигатель за цикл его работы, тем большую мощность он может производить. У двигателей такой же конструкции выходная мощность зависит от рабочего объема. Автомобили с бензиновым двигателем, построенные в 1890-х годах, производили примерно такое же количество энергии, что и двигатель нашей косилки, а автомобили, которые они приводили в действие, работали примерно так же, как одна из сегодняшних небольших ездовых газонокосилок.В первой в мире автогонке 1895 года из Парижа в Бордо и обратно приняли участие 15 бензиновых автомобилей (специализированных гоночных автомобилей еще не существовало), один электромобиль и шесть пароходов. Гонку выиграл Эмиль Левассор на своем Panhard-Levassor с двигателем Daimler объемом 1200 куб. См (73 куб. Дюйма) мощностью 3,5 лошадиных силы (1 л.с. = 745,7 Вт). Левассор проехал 723-мильную дистанцию ​​практически без остановок со средней скоростью 14,9 миль в час [5]. Мотор газонокосилки, предназначенный для мотокосилок, производит около 3.75 л.с. при рабочем объеме около 12 куб. дюйм [6] Его вековая конструкция все еще производится сегодня, потому что для предполагаемого применения доминирующим достоинством является простота.

Для увеличения мощности смещения конструкций первого поколения были быстро увеличены. Первый Гран-при специализированных гоночных автомобилей прошел в Ле-Мане, Франция, в 1906 году. Двигатель Renault, который выиграл, имел рабочий объем 12,8 литра (781 куб. Дюйм), развивал 105 л.с. и развивал среднюю скорость 62,88. миль в час, что означает, что на прямых участках он разгонялся до 100 миль в час.Но революция в эффективности была не за горами, когда мощность на рабочий объем станет столь же критичной, как и сам рабочий объем. Peugeot, выигравший Гран-при Франции 1912 года, имел объем всего 7,6 литра, соревнуясь с огромными 14-литровыми Fiat и 15-литровыми Lorraine-Dietrichs [7]. Некоторые конструктивные изменения, которые привели к более высокому соотношению мощности к рабочему объему, будут описаны ниже, поскольку мы исследуем простую конструкцию двигателя косилки, которая перекликается с автомобильными двигателями первого поколения.

В верхней части цилиндра находится головка (рис.4), с прокладкой головки, расположенной между блоком и головкой для образования плотного уплотнения при затяжке болтов головки (примерно до 12 фунт-футов). Пространство между поршнем в ВМТ и выступом головки над цилиндром образует камеру сгорания. Подвод искры к летучей смеси бензина и воздуха в камере сгорания выстреливает поршнем вниз по цилиндру, чтобы вращать коленчатый вал с помощью шатуна. Как топливовоздушная смесь попадает в цилиндр, как из него выводятся продукты сгорания и как доставляется искра в решающий момент?

Двигатель нашей косилки имеет два клапана, которые обеспечивают проход в цилиндр, впускной и выпускной клапан.Рассмотрим двигатель, работающий на скорости (обороты двигателя измеряются в об / мин, угловая скорость коленчатого вала в оборотах в минуту). Начнем с момента, когда оба клапана закрыты и поршень мгновенно оказывается в ВМТ. Это состояние отмечает начало четырехтактного цикла работы двигателя: такты впуска, сжатия, мощности и выпуска.

(1) Такт впуска: при вращении коленчатого вала поршень опускается вниз, и впускной клапан открывается. Разница давлений между внутренним пространством цилиндра и наружным воздухом толкает топливовоздушную смесь в цилиндр, когда поршень опускается.Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается.

(2) Такт сжатия: Поршень движется обратно вверх при закрытых обоих клапанах, сжимая топливовоздушную смесь. Пусть V2 будет объемом газа внутри цилиндра, когда поршень находится в НМТ, и пусть V1 будет обозначать объем с поршнем в ВМТ. Степень сжатия V2 / V1 является еще одним показателем производительности двигателя. Двигатели, предназначенные для работы в течение длительного времени, такие как двигатели косилок, должны работать с низким напряжением и обычно имеют степень сжатия около 4 или 5; двигатели соревнований могут иметь степень сжатия 10 и выше.Поскольку такт сжатия происходит быстро, во время такта во внешний мир передается незначительное тепло («адиабатический» процесс), и температура топливовоздушной смеси повышается.

(3) Рабочий ход: Когда поршень достигает ВМТ в конце такта сжатия, загорается свеча зажигания, воспламеняя топливовоздушную смесь. Пламя взрывным образом пронизывает камеру сгорания, повышая температуру и выполняя работу, поскольку оно решительно толкает поршень вниз в рабочем такте.Хотя воспламенение топлива высвобождает огромную внутреннюю энергию в цилиндр, незначительная энергия уходит в виде теплопроводности во время быстрого рабочего хода, поэтому этот ход также является адиабатическим.

(4) Такт выпуска: когда поршень движется вверх от НМТ, выпускной клапан открывается, и поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра. Они выходят через глушитель (с перегородками для гашения шума) в атмосферу. Двигатель обменивается теплом с окружающей средой во время тактов выпуска и впуска, вытесняя горячие выхлопные газы и втягивая относительно холодные всасываемые газы.В конце такта выпуска поршень вернулся в ВМТ с закрытыми обоими клапанами, и цилиндр готов к повторению четырехтактного цикла.

Что открывает и закрывает клапаны и дает искру в нужный момент? Параллельно коленчатому валу движется распределительный вал с кулачками или кулачками (рис. 5). Через пару зацепленных зубчатых колес, по одной на конце каждого вала, вращающийся коленчатый вал поворачивает распределительный вал. В двигателе нашей косилки шестерня коленчатого вала имеет 20 зубьев, а шестерня распределительного вала имеет 40 зубцов, вращая распределительный вал с половиной угловой скорости коленчатого вала.Перпендикулярно распределительному валу и на кулачках расположены толкатели клапанов, а сами клапаны стоят поверх толкателей. Когда распределительный вал вращается, кулачок поднимает подъемник и клапан, открывая проход в камеру сгорания. Когда кулачок выкатывается из-под подъемника, пружины клапана снова закрывают клапан (рис. 6). На распределительном валу нашего одноцилиндрового двигателя с двумя клапанами кулачки ориентированы на 90 градусов друг от друга, потому что впускные и выпускные клапаны открываются на смежных ходах. Один ход — это половина оборота коленчатого вала и, следовательно, четверть оборота распределительного вала.На обоих зубчатых колесах есть метки, которые необходимо совместить, чтобы клапаны открывались в нужное время в течение цикла (рис. 7).

В четырехтактном цикле одноцилиндровый двигатель обеспечивает один рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала. [8] В случае двух цилиндров рабочий ход происходит на каждом обороте. Четыре цилиндра производят рабочий ход каждые пол-оборота. Восемь цилиндров обеспечивают один рабочий ход за четверть оборота и так далее. Увеличение числа цилиндров делает машину более сложной, но выигрыш в том, что мощность прилагается более равномерно.Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь цилиндров; у некоторых их 10 (например, Dodge Viper), у некоторых — 12 (например, у большинства Ferrari и Lamborghini, Lincolns и Auburns 1930-х годов), а у некоторых — 16 (например, Cadillac 1932 года, Marmon 1933 года и современный Bugatti Veyron).

К внешнему концу коленчатого вала на конце, противоположном зубчатому колесу привода ГРМ, находим маховик (рис. 8). Самая важная задача маховика в любом двигателе — обеспечить большой момент инерции для максимально плавного вращения коленчатого вала с его штоком и поршнем в сборе между рабочими тактами.В двигателях косилок маховик также играет роль в системах охлаждения и зажигания, как будет описано ниже.

Объемный КПД, отношение объема паров воздух-топливо, попадающих в двигатель во время такта впуска, к рабочему объему цилиндра, предлагает еще один показатель характеристик двигателя. Говоря простым языком, он измеряет, насколько хорошо двигатель «дышит». Движущийся воздух имеет инерцию, а при турбулентности сила сопротивления воздуха равна квадрату скорости воздуха. Размер и расположение клапана, а также гладкость внутренних поверхностей, через которые проходят газы, существенно влияют на производительность двигателя.Двигатель нашей косилки представляет собой конструкцию с плоской или L-образной головкой, так называемую, потому что клапаны проходят через блок параллельно цилиндру, и, таким образом, камера сгорания должна располагаться не только над поршнем, но и над определенной областью. в головке с одной стороны цилиндра, где открываются клапаны (рис. 8). В течение 1940-х годов большинство автомобильных двигателей имели конструкцию с плоской головкой. Примерно в 1950 году производители начали производить конструкции с верхним расположением клапанов. Перемещение клапанов над поршнем увеличивает расход и объемный КПД, поскольку топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания непосредственно над поршнем, а не сбоку.Теперь, когда клапаны должны быть опущены сверху, а коленчатый вал и синхронизирующие шестерни по-прежнему соединены их синхронизирующими шестернями, длинные толкатели расположены над толкателями клапанов и коромыслами, которые качаются вперед и назад на горизонтальном валу, как качели. , теперь сядьте на макушку. Кулачок поднимает толкатель, который поднимает одну сторону коромысла, а другая сторона коромысла толкает клапан вниз, открывая его. Пружины под коромыслами закрывают клапан, когда кулачок выкатывается из-под подъемника и толкателя.

Если бы толкатели и коромысла можно было исключить, а распределительный вал расположить на верхней стороне головки, механическая энергия, потребляемая двигателем, перемещающим его внутренние части, была бы значительно уменьшена. Это достигается в двигателях с верхним распределительным валом (ohc). (Логотип «DOHC» на некоторых автомобильных значках обозначает двойные верхние кулачки, один для ряда впускных клапанов, а другой для выпускных клапанов.) Если коленчатый вал и распределительный вал слишком далеко друг от друга, чтобы их можно было соединить с помощью синхронизирующих шестерен, коленчатый вал поворачивает распределительный вал ремнем ГРМ или цепью ГРМ.Ремни ГРМ изготовлены из армированной проволокой синтетической резины и должны заменяться через регулярные промежутки времени, обычно около 90 000 миль. Если ремень ГРМ обрывается, открытие клапанов больше не будет зависеть от положения поршня. Столкновение клапана с поршнем приводит к возникновению дорогостоящего шума!

Для дальнейшего увеличения объемного КПД некоторые двигатели имеют четыре клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных. Добавление нагнетателя (или «нагнетателя») значительно увеличивает объемный КПД.Нагнетатель — это компрессор, приводимый в движение ремнем от шкива коленчатого вала, который нагнетает в двигатель больше воздуха за цикл, чем это было бы возможно только за счет атмосферной аспирации. К началу 1920-х годов на гоночных автомобилях Гран-при использовались нагнетатели. Турбонагнетатель использует поток выхлопных газов для привода небольшого компрессора с той же целью.

Смазка и охлаждение

Внутри нашего скромного двигателя косилки, работающего на скромных 800 об / мин, царит оживленная среда. Поршень перемещается между ВМТ и НМТ 1600 раз в минуту; коленчатый вал и распределительный вал вращаются в своих подшипниках со скоростью 800 и 400 об / мин, соответственно, при зацеплении друг с другом через вращающиеся зубчатые передачи; кулачковые выступы открывают клапаны, которые закрываются пружинами; а пары бензина взрываются 200 раз в минуту.Некоторые спортивные мотоциклы развивают скорость до 14 000 об / мин и более! Чтобы продержаться более нескольких секунд, это шоу должно иметь адекватную смазку, которая не дает металлическим поверхностям сливаться друг с другом, когда они вращаются или скользят друг мимо друга. Избыточное тепло необходимо отводить для поддержания постоянной температуры.

В двигателе нашей косилки масло (1 литр 30 Вт) разбрызгивается на движущиеся части внутри картера с помощью стропила (рис. 7), шестерни, зацепленной с зубчатым колесом распределительного вала и снабженных маленькими лопастными колесами по ее периметру.Несмотря на примитивность, он обеспечивает адекватную смазку даже в гонках на картинге, когда двигатели испытывают гораздо большую нагрузку, чем при стрижке газонов. В более крупных двигателях масляный насос, приводимый в действие распределительным валом, подает масло непосредственно к подшипникам через проходы в блоке и головке. Масло не только обеспечивает смазку, предотвращающую сваривание движущихся частей металла, но и помогает отводить тепло. Масло не может проскользнуть мимо поршня в камеру сгорания (где оно может засорить свечу и вызвать синий дым), а топливовоздушная смесь не может протолкнуться мимо поршня, чтобы разбавить масло в картере с помощью набора поршней. кольца, пружинящие круги из сплава (с небольшим зазором для установки и теплового расширения), которые перемещаются в канавках в верхней части поршня (рис.2).

Двигатель газонокосилки представляет собой двигатель с воздушным охлаждением (рис. 2, 4). Головка и блок, изготовленные из алюминия, который эффективно проводит тепло, имеют отлитые в них охлаждающие ребра, которые обеспечивают большую площадь поверхности для обмена теплом с окружающим воздухом. Маховик двигателя косилки выполняет функцию охлаждающего вентилятора. Окруженный кожухом из листового металла (рис.1) с проволочной сеткой, которая позволяет воздуху втягиваться внутрь, маховик имеет залитые в него лопатки, которые при вращении обеспечивают циркуляцию воздуха по ребрам охлаждения на блоке (рис.9). Пластиковая лопасть, называемая регулятором (рис.9), соединенная пружиной с дроссельной заслонкой, находится между периметром маховика и кожухом, где она поворачивается в ответ на изменения давления воздуха, возникающие в результате изменения частоты вращения двигателя из-за переменной нагрузки двигателя. Простой регулятор помогает поддерживать постоянные обороты двигателя при заданной настройке дроссельной заслонки и предотвращает случайное превышение скорости оператором оборотов двигателя.

Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение; в блоке и головке имеются залитые в них проходы, называемые водяной рубашкой, по которым циркулирует хладагент.Из двигателя охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где она течет по длинным трубкам, окруженным охлаждающими ребрами, прежде чем вернуться в двигатель. В дополнение к движению автомобиля вперед, вентилятор, приводимый в движение ремнем вентилятора, змеевиком или электродвигателем, помогает втягивать воздух через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит между двигателем и радиатором через верхний и нижний шланги радиатора и проталкивается водяным насосом, обычно приводимым в действие ремнем вентилятора или ремнем привода ГРМ. Охлаждающая жидкость обычно представляет собой 50 процентов дистиллированной воды и 50 процентов этиленгликоля; более низкая точка замерзания этой смеси по сравнению с чистой водой предотвращает образование трещин в блоках в холодную погоду (поскольку вода расширяется при замерзании), а также смесь обеспечивает коррозионную стойкость.

Термодинамическая эффективность

В контексте двигателей «КПД» означает отношение выполненной работы (то, что вы хотите) к затраченной тепловой энергии (сколько это стоит). Второй закон термодинамики гласит, что эффективность никогда не может достичь единицы, поэтому возникает вопрос о том, насколько большой она может быть, ограничиваясь только вторым законом. Паровые двигатели получают энергию от перегретого пара, впрыскиваемого в цилиндр с температурой TH. Они выполняют работу и отводят отработанный пар в окружающий воздух при температуре TC.Цикл Карно был изобретен Сади Карно (1796-1832) в 1824 году для концептуализации идеализированной версии паровой машины. Таким образом достигается максимальная эффективность, достижимая в принципе для двухтемпературного двигателя. В каждом цикле двигатель Карно изотермически получает энергию в виде тепла от горячего резервуара при абсолютной температуре TH, выполняет работу и изотермически отдает тепло в холодный резервуар с температурой TC. Два изотермических теплообмена связаны адиабатическими процессами. Обычное упражнение по общей физике требует, чтобы эффективность двигателя Карно была равна 1 — TC / TH.

Концептуальный цикл, называемый циклом Отто (ок. 1880 г.), выполняет те же теоретические функции для четырехтактного бензинового двигателя. Этот идеализированный цикл назван в честь Николауса Отто (1832–1891), который построил первые коммерчески успешные четырехтактные двигатели. Как и цикл Карно, цикл Отто термодинамически обратим (т.е. отклонения от равновесия незначительны), а идеальный газ служит рабочей жидкостью. Но шаги в цикле отличаются от таковых Карно.Давайте продумаем их и отобразим их изменения состояния на диаграмме давление-объем (рис. 10), начиная с рабочего хода, который мы разбиваем на две части. Давайте начнем с события, зажигания свечи зажигания в точке a на фотоэлектрической диаграмме, которое происходит в объеме V1 с поршнем в ВМТ. Это событие повышает температуру и давление от точки a до точки b на диаграмме PV, в то время как объем остается на уровне V1. Остальная часть рабочего хода моделируется поршнем, который адиабатически опускается до НМТ (от b до c) по мере увеличения объема газов от V1 до V2.Затем такт выпуска удаляет горячие выхлопные газы, когда поршень движется из НМТ в ВМТ, а такт впуска приводит к более холодной воздушно-топливной смеси, когда поршень возвращается в НМТ. В фотоэлектрическом пространстве чистым эффектом тактов выпуска и впуска является падение температуры и давления при постоянном объеме V2, переходя цикл от c к d. Такт сжатия адиабатически уменьшает объем от V2 до V1, повышая температуру и давление и возвращая представление цикла на PV-диаграмме от d к точке a.

Эффективность этого цикла, как вы, возможно, продемонстрировали во вводной термодинамике, составляет 1 — (V2 / V1) 1 − γ. V2 / V1 — степень сжатия, а γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Для воздуха γ ≈ 1,4. Двигатели косилок имеют степень сжатия около 5, что соответствует теоретическому верхнему пределу эффективности 0,47. Напротив, двигатель соревнований со степенью сжатия 15 имеет верхний предел эффективности 0,66. Настоящий двигатель менее эффективен, чем его идеальный верхний предел, потому что он имеет не только диссипативные влияния, такие как трение, но и теплообмен, превышающий требования второго закона, потери работы при перемещении его внутренних масс и т. Д., Не говоря уже о качении. и сопротивление воздуха, препятствующее движению машины.Как правило, автомобиль чувствует себя хорошо, если четверть выходной мощности, измеренной на маховике, преобразовывается в кинетическую энергию центра масс всего автомобиля [9].

Теперь, когда мы вступаем в сезон кошения, проявите уважение к двигателю своей косилки, заменив масло и промытый или новый воздушный фильтр, сотрите грязь с ребер охлаждения и взаимодействуйте со своей машиной с искренней признательностью!

В Части 2 мы обсудим, как топливо смешивается с воздухом перед сгоранием и как искра подается в эту смесь в решающий момент между тактами сжатия и такта сжатия.Эта статья также будет включать несколько примечаний по техническому обслуживанию, и мы увидим некоторых известных физиков-историков, взаимодействующих со своими автомобилями и мотоциклами. //

Благодарность

Большое спасибо Девину Пауэллу за внимательное редактирование этой статьи.

Ссылки и примечания

[1] Лаборатория трупов двигателей с фотографиями студентов, работающих с двигателями, описана в «Техническом обслуживании мотоциклов и оценке физики», Radiation (Fall 2007), pp.5-11. Веб-сайт с интерактивным моделированием всех типов двигателей можно найти по адресу http://www.animatedengines.com/index.html.
[2] То, что мы вообще можем понять атомы благодаря существованию простейшего атома, водорода, элегантно сформулировано Джоном Ригденом в книге «Водород, существенный элемент» (издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс, 2002).
[3] Выходная мощность, которая обязательно меньше погонной энергии, является утверждением второго закона термодинамики. См. «Второй закон термодинамики и несохранение энтропии», SPS Newsletter (июнь 1998 г.), стр.9-13.
[4] Гленн Элерт, изд., The Physics Factbook, http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml.
[5] Брэд Кинг, Книга всех цветов гоночных автомобилей (Crescent Books, Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1972), стр. 5-7.
[6] Объем одноцилиндровых двигателей Brigg & Stratton составляет от 5 до 32 кубических дюймов; эта и другие спецификации двигателя косилки из книги Пола Демпси, «Как ремонтировать двигатели Briggs & Stratton» (Tab Books, Blue Summit, PA, 1978), стр. 9.
[7] Чтобы двигаться быстрее, объем ранних гоночных автомобилей становился все больше.Fiat S79 1910 года обладал, возможно, самым большим 4-цилиндровым двигателем в истории, мощностью 28,3 литра от дирижабля и разгонялся до 132,37 миль в час в 1913 году. Знаменитый «Blitzen Benz» с 21,5 литровым двигателем в 1911 году разогнался до скорости более 140 миль в час; Король, исх. 5, pp. 5-7, 22.
[8] В двухтактных двигателях поршень используется в качестве клапана с отверстиями или портами, вырезанными по бокам цилиндра, впускной и выпускной отверстий на противоположных сторонах. Чтобы смазать поршень как клапан, масло необходимо предварительно смешать с бензином. Эти двигатели дымные и шумные, но выдают большую мощность для своего размера с одним рабочим ходом на оборот.Дизельные двигатели работают на четырехтактных двигателях без свечи зажигания. Степень сжатия достаточно высока, чтобы температура достигла температуры вспышки менее летучего дизельного топлива в конце такта сжатия.
[9] Колин Кэмпбелл, Двигатель спортивного автомобиля: его настройка и модификация (Robert Bentley Inc., Кембридж, Массачусетс, 1965, старомодное, но полезное, наполненное прикладной физикой и написанное с юмором), стр. 4-7.

Малые газовые двигатели

, 11-е издание стр. 85


85
ГЛАВА 5 Принципы работы двигателя
, двух- и четырехтактные двигатели

Цели обучения Ключевые термины
распыление
нижняя мертвая точка
степень сжатия
ход сжатия
выхлоп ход
четырехтактный двигатель
ход впуска
двигатель внутреннего сгорания
двигатель
рабочий ход
потеря продувки
ход
верхняя мертвая точка
двухтактный двигатель
перекрытие клапанов
Изучив эту главу, вы сможете:
• Простое объяснение работа двигателя.
• Объясните, почему бензин распыляется в небольшом двигателе
.
• Опишите работу четырехтактного двигателя, а
объясните назначение каждого хода.
• Объясните понятие фаз газораспределения.
• Сравните систему смазки четырехтактного двигателя
с системой смазки двухтактного двигателя.
• Описывает работу двухтактного двигателя, а
объясняет принципы работы двухтактного двигателя.
• Перечислите преимущества и недостатки двухтактных и четырехтактных двигателей
.
Принципы работы двигателя
Работа
Бензиновый двигатель — это механизм
, предназначенный для преобразования химической энергии горящего топлива
в механическую энергию. В процессе работы
он контролирует и применяет эту энергию для стрижки газонов,
рубки деревьев, движения тракторов и выполнения многих других
работ по спасению труда.
Небольшой бензиновый двигатель называется двигателем внутреннего сгорания
, потому что топливно-воздушная смесь
воспламеняется (горит) и сгорает внутри двигателя.См.
Рисунок 5-1.
Для эффективной работы двигателя бензин
должен быть разбит на мелкие частицы, которые легко воспламенит
и быстро возгорают. Кроме того, энергию
, производимую при сжигании бензина, нужно каким-то образом контролировать, чтобы она могла выполнять полезную работу.
Бензин должен быть распылен
Чем больше площадь поверхности бензина подвергается воздействию воздуха
, тем быстрее сгорит определенное количество.Бензин
, помещенный в контейнер и воспламененный, образует горячее пламя
, но он не будет гореть достаточно быстро, чтобы произвести
быстрое выделение тепла, необходимое для работы двигателя.
Даже несмотря на то, что
может быть задействовано большое количество топлива, не обязательно возникнет большое пламя.
См. Рисунок 5-2.
Ни при каких обстоятельствах нельзя проводить эксперименты, проиллюстрированные
в этой главе. Бензин может быть очень опасным топливом, и с ним следует обращаться осторожно.
Обсуждаемые здесь иллюстрации и примеры предназначены для демонстрации
того, как бензин готовится и используется в двигателе
.
U d i h ld i ill d
Предупреждение
Copyright Goodheart-Willcox Co., Inc.

Как работает 4-тактный бензиновый двигатель или цикл искрового зажигания?

Объяснение принципа действия и рабочего цикла бензинового двигателя:

Что такое двигатель?

Прежде чем узнать, как работает бензиновый двигатель, давайте сначала разберемся, что такое двигатель.Это характерно как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. Двигатель — это машина, вырабатывающая энергию, которая преобразует потенциальную энергию топлива в тепловую, а затем в движение. Он производит энергию, а также работает от своей собственной энергии.

Двигатель генерирует свою мощность за счет сжигания топлива в саморегулируемом и управляемом процессе «Сжигание» . Процесс сгорания включает в себя множество подпроцессов, которые эффективно сжигают топливо и приводят к плавной работе двигателя.

Эти процессы включают:

  1. Всасывание воздуха (также известное как дыхание или аспирация).
  2. Смешивание топлива с воздухом после превращения жидкого топлива в сильно распыленную / туманную форму.
  3. Воспламенение топливовоздушной смеси либо искрой (бензиновый двигатель), либо самовоспламенением после повышения температуры воздуха путем его сжатия (дизельный двигатель).
  4. Сгорание сильно распыленных частиц топлива, приводящее к выделению / выбросу тепловой энергии.

Как работает двигатель?

Двигатель преобразует тепловую энергию в кинетическую энергию в форме « возвратно-поступательного движения ». Расширение нагретых газов и их силы действуют на поршни двигателя. Газы толкают поршни вниз, что приводит к возвратно-поступательному движению поршней.

Это движение поршня позволяет коленчатому валу вращаться. Таким образом, он, наконец, преобразует возвратно-поступательное движение в « Вращательное движение » и переходит на колеса.

Работа / Принцип работы двигателя:

Обычный двигатель внутреннего сгорания работает по двум основным принципам:

  1. Цикл Отто и
  2. Дизельный цикл

Что такое «цикл Отто»? Как работает бензиновый двигатель?

Цикл

Отто также известен как цикл с четырьмя тактами искрового зажигания . Он был назван в честь немецкого инженера Николауса Отто , который изобрел, разработал и запатентовал первый четырехтактный бензиновый двигатель.Четырехтактный бензиновый двигатель работает по следующему циклу, который включает —

1. Ход всасывания — При движении поршней вниз и открытии впускного клапана происходит всасывание топливовоздушной смеси.

Бензиновый ход всасывания

2. Ход сжатия — При закрытии впускного клапана он закрывает область над поршнем. Поршень движется вверх, что приводит к сжатию топливовоздушной смеси в ограниченном пространстве.

Бензин Компрессионный ход

Процесс сгорания — На этом этапе свеча зажигания зажигает искру, что приводит к мгновенному горению бензина и взрыву.Это вызывает выделение тепла, которое генерирует расширяющие силы, известные как мощность.

Схема процесса сгорания бензина

3. Рабочий ход — Кроме того, эти силы снова толкают поршни вниз, что приводит к их возвратно-поступательному движению.

Бензиновый ход поршня

4. Ход выпуска — По пути вверх поршни выталкивают отработавшие газы над собой через выпускной клапан, который открывается во время такта выпуска.

Petrol Exhaust Stroke

Таким образом, этот цикл повторяется до тех пор, пока двигатель не будет выключен, что приведет к продолжению его работы.

Посмотрите анимацию работы 4-тактного бензинового двигателя здесь:

Анимация 4-тактного бензинового двигателя

В бензиновом двигателе более раннего поколения для подачи бензина в двигатель использовался карбюратор. В бензиновых двигателях нового поколения используется сложная технология «впрыска топлива» (как и в дизельных двигателях) с «системой управления двигателем» для повышения производительности и снижения выбросов. Тем не менее, он по-прежнему использует свечу зажигания для зажигания бензина, как это было в бензиновых двигателях более раннего поколения.

Продолжайте читать: Принцип работы и принцип действия дизельного двигателя >>

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Вот как двигатели с циклом Аткинсона работают для экономии газа

Несмотря на то, что это очень старая технология, бензиновый двигатель с циклом Аткинсона вернулся благодаря своей экономии топлива.Он идеально подходит для гибридов, где электродвигатель автомобиля помогает преодолеть недостатки Аткинсона.

Чтобы понять Аткинсона, вы должны знать, как работает двигатель. В двигателе просверлены цилиндры — как бы это ни звучало, у четырехцилиндрового двигателя их четыре, в то время как у V6 или V8 шесть или восемь цилиндров, расположенных попарно, каждый из которых образует V-образную форму, и каждый содержит поршень. Эти поршни перемещаются вверх и вниз, чтобы поворачивать центральный коленчатый вал, подобно тому, как ваши ноги крутят педали при езде на велосипеде.Коленчатый вал в конечном итоге вращает колеса.

Поршни приводятся в действие бензином, который впрыскивается в двигатель и взрывается свечой зажигания. Поршень перемещается четыре раза в каждом цикле: вниз, чтобы втягивать пары бензина, вверх, чтобы сжимать их, вниз, когда пар воспламеняется и взрывается, и затем вверх, чтобы вытолкнуть выхлоп. В то время как все это происходит, клапаны открываются и закрываются точно в нужный момент, чтобы впустить бензин и выйти из системы выхлопа.

Двигатель с циклом Аткинсона работает так же, но с одной особенностью.В обычном двигателе впускной клапан остается закрытым, когда поршень движется вверх на такте сжатия, создавая давление в цилиндре. В двигателе с циклом Аткинсона клапан остается открытым немного дольше. Поскольку теперь в цилиндре меньше давления, поршню не нужно прилагать столько усилий, чтобы преодолеть трение, что, в свою очередь, улучшает топливную экономичность. Часть паров бензина выходит обратно во впускной коллектор через этот открытый клапан, но при следующем открытии клапана они отводятся обратно, так что ничего не теряется.

Главный инженер Toyota Prius Кодзи Тойосима стоит рядом с гибридным автомобилем Toyota, новым Prius, во время пресс-конференции компании по новым технологиям в Токио 13 октября 2015 года. Prius четвертого поколения выйдет на мировой рынок с декабря этого года.

Когда Джеймс Аткинсон разработал свой оригинальный двигатель еще в 1882 году, он использовал сложную механическую систему, которая фактически изменяла расстояние, которое поршень проходил во время цикла. Сегодняшние двигатели используют электронику и программное обеспечение для достижения волшебства.Более длительное удержание клапана в открытом состоянии существенно увеличивает рабочий объем цилиндра, аналогично механическому созданию Аткинсона, но расстояние, на которое перемещается поршень, не меняется.

Так в чем же обратная сторона всего этого? Хотя цикл Аткинсона улучшает экономию топлива, он менее мощный, чем обычный двигатель. Этого достаточно для устойчивого крейсерского движения или движения на низкой скорости, но он не даст вам того резкого скачка скорости, которого вы ожидаете, когда вы нажимаете на дроссель для ускорения.

Несмотря на то, что это не позволяет использовать его в большинстве обычных автомобилей, он идеально подходит для гибридной системы.Он использует электродвигатель рядом с бензиновым двигателем и переключается между бензином, электричеством или их комбинацией, в зависимости от условий. Газовый двигатель с циклом Аткинсона может управлять умеренным движением, когда это необходимо, но когда требуется дополнительная мощность, включается электродвигатель, чтобы увеличить его мощность. Гибриды, в которых используется бесступенчатая трансмиссия (CVT), которая содержит шкивы и ремень вместо шестерен, также поддерживают оптимальный уровень оборотов двигателя для обеспечения мощности и эффективности.

Идея «мощность только при необходимости» лежит в основе малолитражных силовых установок с турбонаддувом, таких как двигатели Ford EcoBoost.Эти меньшие двигатели потребляют меньше топлива, чем более крупные, при умеренном дросселировании, но когда вам нужно больше мощности, включается турбонаддув. Тем не менее, они могут испытывать жажду, когда работает турбонагнетатель, в то время как электродвигатель гибрида не потребляет топлива, когда он добавляет мощность.

2,0-литровый 16-клапанный четырехцилиндровый двигатель DOHC i-VTEC по циклу Аткинсона с электродвигателем и литий-ионным аккумулятором развивает мощность 196 л.с. и 226 фунт-футов. крутящего момента

Но не всем нужен гибрид, и Toyota представила новый двигатель в своем пикапе Tacoma 2016 года, который представляет собой еще один вариант.Двигатель работает нормально, когда требуется мощность, например, при ускорении. Но при постоянной скорости, когда полная мощность не требуется, фазы газораспределения переключаются на цикл Аткинсона для экономии топлива; переключатель работает плавно и не может быть обнаружен водителем. Двигатель также включает в себя два метода подачи топлива в двигатель, прямой впрыск и впрыск в порт, и использует один или оба метода по мере необходимости для каждого уровня требуемой мощности, от холодного запуска до буксировки, наряду с максимальной эффективностью в каждом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.