Четырехтактный двигатель: принцип действия

принцип действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания

Принцип 4 такта двигателя внутреннего сгорания считается сегодня наиболее полезным во всем мире. Всасывающее-воспламенение- сжатие-работа-выпуск. Многие говорят, что  такт двигателя внутреннего сгорания 5 раз повторяет свое действие, то есть процесс имеет на самом деле 5 тактов.

 Да, но двигатель называют 4 х тактный двигатель внутреннего сгорания, потому что для того чтобы работал двигатель внутреннего сгорания,  4 такта являются ключевыми. А воспламенение — только доля секунды, в которой воспламеняется топливовоздушная смесь в камере сгорания. Так что на вопрос, сколько тактов у двигателя внутреннего сгорания ( если двигатель внутреннего сгорания 4 тактный), можете смело отвечать – 4!

основные такты двигателя внутреннего сгорания

первый такт двигателя внутреннего сгорания называется всасывающий.

Всасывающий клапан в это время имеет открытое положение. Поршень достигает нижнюю мертвую точку, создавая отрицательное давление внутри цилиндра. В результате топливовоздушная смесь вытягивается из карбюратора (или системы впрыска и воздуховодов) из впускного канала за закрывающим всасывающим клапаном. Он движется внутри цилиндра, между головкой поршня и головкой цилиндра. Как только поршень превышает давление, всасывающий клапан закрывается.

второй такт двигателя внутреннего сгорания называется сжатие

Поршень движется вверх по цилиндру, сжимая (т.е. сжимая) топливовоздушную смесь. Сжатие происходит под огромным давлением, составляющим (обычно) около одной десятой первоначального объема смеси. Но прежде чем он достигнет минимального объема, происходит воспламенение. Цель состоит в том, чтобы сжечь всю смесь в тот момент, когда поршень уже превысил верхнюю мертвую точку и может отталкиваться от расширяющихся выхлопных газов, начиная рабочий ход.

третий такт двигателя внутреннего сгорания называется работа

Поршень отталкивается — с невообразимой мощностью, как во внутренней камере сгорания, после зажигания создается давление до 100 бар, что соответствует силе давления на поршень, равной 5 тоннам! И такие силы должны передаваться от нижней части поршня, используя шатун двигателя внутреннего сгорания. От этого одного рабочего хода двигатель должен набрать достаточный импульс, чтобы вращать коленчатый вал, чтобы выполнить другие три такта. Легко понять, почему двигатели работают, тем больше у них цилиндров.

Четвертый такт двигателя внутреннего сгорания выпуск

Даже прежде, чем поршень достигнет нижней мертвой точки, клапан выдоха открывается, и выхлопные газы, еще не полностью расширенные, могут покинуть головку цилиндра в направлении выхлопной системы. Перемещение вверх по поршню выталкивает остальную часть газа из цилиндра, и после пересечения он начинает цикл с самого начала.

Конструкция четырехтактного двигателя.

Двигатель внутреннего сгорания 4 тактный имеет следующую конструкцию…

Корпус и головка.

Корпус и головка являются корпусом кривошипно-шатунного механизма и механизма синхронизации, и используются для крепления внешнего оборудования двигателя. В систему также входят: впускные каналы, гильзы цилиндров, а также впускные и выпускные каналы.

Фюзеляж удерживает все вместе в одном блоке, поддерживает коленчатый вал, обеспечивает образование огромного давления в камере сгорания и обеспечивает поддержку большинства вспомогательных агрегатов. Смазка и охлаждение обеспечивают ему лабиринт каналов, каналов и слоев.

Блок двигателя является самым большим и тяжелым элементом привода. До 1920-х годов он состоял из двух или более частей — корпуса цилиндра и картера были отделены друг от друга и закреплены болтами. Достижения в технологии литья позволили впоследствии подготовить оба фрагмента как одну деталь. До сегодняшнего дня чугун не терял своей актуальности как материал корпуса. Наиболее важные преимущества: плохая проводимость акустических волн (чугунные приводы тише), отличные свойства скольжения, отличная пригодность для легкой обработки и устойчивость к сжатию. Сегодня инженеры думают о снижении веса двигателя, поэтому чугун со временем превращается в алюминий. Однако алюминий имеет очень плохие свойства скольжения, увеличивая трение между поршнем и цилиндром. Используются различные виды трюков,

Корпуса имеют подходящую форму, они связывают вместе все цилиндры двигателя и точки опоры коленвала и распределительного вала. Соответствующая форма корпуса также создает условия для надлежащего охлаждения цилиндров и способствует подаче масла ко всем подшипникам, требующим смазки.

Голова похожа на крышку цилиндров. Ее роль в двигателе очень важна. Головка покрыта всевозможными каналами и отверстиями подузла. Он должен быть надежно затянут к блоку, чтобы огромное давление (до 150 бар) в цилиндрах не приводило к отсоединению головки от остальной части двигателя.

Топливно-воздушная смесь поступает внутрь цилиндра через впускную трубу. Поток не проблема. Смесь течет под давлением 1 бар, поэтому все зависит только от диаметра шланга и от него.

Выхлопная труба, также известная как выхлопная труба, позволяет выхлопным газам выходить из цилиндра. Эти вещества имеют температуру до 800 ° С и выходят из выпускного клапана при 20 бар. Их скорость более или менее равна скорости звука. Температура и давление выхлопных газов не являются постоянными, поэтому материал, из которого изготовлен выпускной канал, должен быть очень прочным. Расстояние между проводами также не является нейтральным. Выпускной трубопровод не может быть слишком близко к впускному отверстию, поскольку с повышением температуры плотность воздуха уменьшается, а вместе с ним и содержание кислорода. Меньше кислорода означает меньшее сгорание и уменьшает мощность.

Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания

Целью этого механизма является изменение поступательного движение во вращательное коленвала. Поршень соединен с коленчатым валом посредством шатуна, который при работающем двигателе совершает сложное движение. Движение поршня дает шатуну поступательное движение, в то время как вращение кривошипа коленчатого вала заставляет шатун вращательным движением вокруг поршневого пальца, соединяющего шатун с поршнем.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из: поршня, шатуна, коленвала, маховика.

Поршень — это сердце двигателя. Вместе с головкой цилиндров и ее стенками она закрывает камеру сгорания. В результате процесса сгорания в двигателе создается огромное давление, которое, в свою очередь, представляет собой силу, которая толкает поршень со скоростью более 200 км / ч к нижней мертвой точке. Поршень должен заменить топливо, возникающее в результате сгорания топливовоздушной смеси, на силу, которая вызывает вращение коленчатого вала. Из-за огромной температуры внутри цилиндра поршень очень горячий. он должен передавать тепло через свои кольца к стенкам цилиндра, откуда он получает циркуляцию охлаждающей жидкости или охлаждающего воздуха. Говоря о толпе, нельзя забывать о его «помощниках», то есть поршневых пальцах и поршневых кольцах. Кольца позволяют поршню перемещаться внутри цилиндра, а болт крепит его к шатуну.

Шатун соединяет коленчатый вал с поршнем и передает силы, возникающие в результате воспламенения смеси в камере сгорания, на коленчатый вал, вызывая вращающий момент на коленчатом валу. Шатун очень прочный и легкий, поэтому он изготовлен из рафинированной стали и рафинированного чугуна. В рабочих двигателях чаще всего используются титановые шатуны.

Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательный ход поршня в крутящий момент. Чтобы поршни не перемещались одинаково, кран на валу двигается навстречу друг другу под углом. Вал вынужден выдерживать нагрузки, которые трудно себе представить, поэтому он сделан из чугуна, к которому добавляется немного графита для большей прочности. Вал в типичном четырехцилиндровом двигателе состоит из:

• четырех шатунов (шатун коленвала, на котором установлен шток поршня), каждый на один шатун;

• пять главных втулок (обычно подшипники скольжения, которые поддерживают коленчатый вал в точках его крепления в блоке двигателя), по крайней мере, одна из них играет дополнительную роль в предотвращении продольного смещения вала;

• противовесы, уравновешивающие инерцию поршней и шатунов, действующих на коленчатый вал.

Маховик расположен снаружи блока двигателя. Он имеет очень важную функцию в работе двигателя. Если бы это было не так, двигатель не мог работать, потому что энергия для вращения коленчатого вала добавляет только один ход — работа. Остальные меры требуют внешней силы. Эта сила обеспечивается маховиком в виде ранее накопленной кинетической энергии. Точность баланса колес очень важна. Минимальные отклонения и неравномерность вызывают беспокойную работу двигателя, а комфорт вождения равен нулю. Маховик чаще всего изготавливается из чугуна. Этот материал имеет правильный вес и устойчивость к трению.

Механизм синхронизации

Назначение механизма газораспределения состоит в том, чтобы контролировать поступление в цилиндры двигателя двигателя свежей смеси, а также контролировать и удалять из них выхлопные газы. Современный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания использует только верхний клапан. Такой механизм газораспределения включает в себя следующие основные детали: клапаны, распределительный вал, толкатели кулачков, рычаги клапанов и компоненты привода распределительного вала, ремень ГРМ, цепь привода ГРМ. Клапаны расположены в головке двигателя. Таким образом, название клапана — это верхний клапан клапана, в отличие от системы клапанов, которая в настоящее время не обслуживается, в которой клапаны были установлены в корпусе двигателя.

В голове есть как минимум два отверстия. Они используются для подачи в двигатель свежей смеси и для ее очистки от выхлопных газов. Вот где работают клапаны. Впускной клапан позволяет воздушно-топливной смеси заполнять цилиндр, а благодаря выпускному клапану отработавшие газы использованной смеси могут выходить из цилиндра в выпускную трубу через выпускной канал.

Клапан состоит из двух основных частей: стебля и гриба. Гриб закрывает отверстие в головке цилиндров. Вал передает скользящее движение грибу и таким образом контролирует закрытие и открытие клапана. Большинство клапанов изготовлены из твердого металла. Даже в 1980-х годах чаще всего использовались один впускной и выпускной клапаны на цилиндр. В настоящее время используются четыре клапана на цилиндр (два впускных и два выпускных) и пять клапанов (три впускных и два выпускных). Большее количество клапанов позволяет построить более мощный двигатель.

В наибольшем упрощении распредвал, — это набор вращающихся рычагов. Каждый раз, когда рычаг касается клапана, он давит на него. На валах много рычагов, потому что для каждого клапана есть один рычаг. Они регулируются во всех направлениях вокруг оси вала.

Распределительный вал управляет силой, исходящей от коленчатого вала. До 1960-х годов сила от коленчатого вала двигалась через цепь, похожую на ту, которую мы имеем на велосипеде. В 1962 году вместо цепи использовался зубчатый ремень. Чтобы предотвратить соскальзывание ремня с зубчатых колес, для предотвращения этого используются преднатяжители. В настоящее время пояс и цепь имеют своих сторонников и противников. Mercedes против ремней и никогда не вводил их, потому что их приходится слишком часто заменять и натягивать. Японские автопроизводители используют ремни, потому что считают, что цепи слишком громкие. Конструкторы постоянно пытаются создать новое оптимальное решение, которое устраняет мирские проблемы.

Система смазки двигателя внутреннего сгорания

Во всех соединениях двигателя деталей двигателя присутствие масла необходимо для уменьшения трения, сопровождающего относительное движение взаимодействующих элементов. Наименьшее трение, называемое жидкостным трением, возникает, когда тонкая масляная пленка полностью разделяет поверхности взаимодействующих частей.

Смазочная система двигателя внутреннего сгорания включает в себя: масляный насос, масляный фильтр, масляный контур.

Целью системы смазки в двигателе является подача масла во все точки, требующие смазки, и обеспечение такого давления масла, которое необходимо для получения пленки, разделяющей взаимодействующие детали.

Принцип смазки двигателя внутреннего сгорания

Масло также выполняет дополнительную задачу теплоносителя из мест, с которыми оно соприкасается. Количество тепла, получаемого маслом, составляет до нескольких процентов от всего тепла, выделяемого двигателем. Это значительное облегчение системы охлаждения.

В четырехтактных двигателях, используемых для привода автомобилей, для смазки используется система давления. В этой системе масло забирается из резервуара, подается под давлением во все точки смазки, а затем возвращается обратно в резервуар. Таким образом, в двигателе циркулирует постоянное количество масла.

Масляный контур: из масляного поддона масло всасывается насосом в фильтр, откуда оно перекачивается в основной масляный канал. Отсюда он идет по каналам к основным подшипникам коленвала. Масло поступает в головку цилиндров через канал, откуда, после подачи подшипников распределительного вала и толкателей клапанов (или рычагов), масло течет гравитационно через желоба обратно в масляный поддон.

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Цель системы охлаждения — обеспечить двигатель правильной рабочей температурой и поддерживать ее постоянной независимо от нагрузки двигателя. Большинство четырехтактных двигателей имеют жидкостное охлаждение двигателей внутреннего сгорания. Система охлаждения включает в себя: водяной насос, термостат, кулер.

Циркуляция жидкости системы охлаждения поршневых двигателей внутреннего сгорания: охлаждающая жидкость, поток которой нагнетается насосом после выхода из каналов двигателя, течет в клапанную камеру, которая, в зависимости от температуры жидкости, направляет на короткую или полную циркуляцию. Клапан контролируется термостатом. В коротком цикле жидкость возвращается непосредственно в насос, а затем в каналы двигателя. При полной циркуляции жидкость проходит через холодильник, в котором ее температура понижается. Вентилятор работает с кулером. Пройдя через радиатор, жидкость возвращается в насос, а затем в двигатель.

Насос, как следует из названия, используется для откачки охлаждающей жидкости из радиатора. Скорость перекачки жидкости зависит от частоты вращения двигателя. Сегодняшние типичные насосы работают по принципу центрифуги. Кожух вращает лопастное колесо с лопастями, проходящими от центра (оси) наружу. Жидкость направляется на поверхность центрифуги. Затем лопасти насоса создают вращательное движение на основе центробежных сил. На боковой стороне корпуса насоса имеется выпускное отверстие, через которое — уже под давлением — вода выходит из насоса и поступает в двигатель.

Слово термостат означает «устройство, которое поддерживает постоянную температуру». В системе охлаждения автомобиля она фактически представляет собой своего рода пересечение в линиях подачи воды, которое, в зависимости от температуры всей системы, правильно направляет поток охлаждающей жидкости. Когда температура воды не превышает 85, термостат закрывается и позволяет воде циркулировать в блоке цилиндров и головке, но если температура выше, термостат открывается, и некоторое количество воды направляется обратно в радиатор для охлаждения.

Задача радиатора — спуск воды, которая циркулирует в системе охлаждения. Радиатор состоит из огромного количества тонких трубок, в которых постоянно течет вода, и эти трубки соединены тысячами рифленых алюминиевых пластин. Воздух проходит через щели между листами и трубами. Эта конструкция обеспечивает отличные результаты охлаждения. В случае, если воздух проходит слишком медленно или в небольших количествах рядом с охладителем, конструкторы часто устанавливают специальный вентилятор.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.
Популярность сайтов определяется, как правило, по числу посетителей.

Оставить комментарий