ГБУ ДО КО ЦТТ

Внимание!

Новое задание для картингистов!

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

По принципу работы мотоциклетные двигатели делятся на двухтактные и четырехтактные.
Двигатель, в котором рабочий цикл, совершается за четыре хода поршня, что соответствует двум оборотам коленчатого вала, называется четырехтактным, а двигатель, в котором рабочий цикл совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, - двухтактным.

Основные термины.

Крайние положения движущегося в цилиндре поршня называются мертвыми точками.
Положение, при котором поршень максимально удален от оси коленчатого вала, именуется верхней мертвой точкой (в. м.т.).
Нижняя мертвая точка (н. м. т.) - это положение поршня, когда он находится на минимальном расстоянии от оси коленчатого вала.
Расстояние между верхней и нижней мертвыми точками называется ходом поршня или тактом двигателя. Такт соответствует повороту коленчатого вала на 180°.
Пространство наименьшего объема внутри цилиндра над поршнем, когда он находится в в. м. т., есть камера сгорания.

Объем, освобождаемый в цилиндре при движении поршня от в. м. т. до н. м. т., называется рабочий объем цилиндра. Сумма рабочих объемов всех цилиндров двигателя в литрах называется рабочим объемом или литражом двигателя. Сумма рабочего объема цилиндра и камеры сгорания составляет полный объем цилиндра.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания есть степень сжатия двигателя, которая показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси в цилиндре при перемещении поршня от н. м. т. к в. м. г.

Четырехтактный двигатель принцип работы.

 Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу.

1 такт: впуск или всасывание.

Все начинается с того, что поршень находится в самом верхнем положении (верхней мертвой точке). А коленвал совершает половину оборота (0-180 градусов), толкая поршень в нижнее положение (нижнюю мертвую точку).

Благодаря этому действию в верхней области цилиндра образуется разрежение и открывается впускной клапан. Он становится открытым полностью в то время, когда поршень достигает нижнею мёртвую точку. Благодаря возникшему разрежению в цилиндр засасывается порция горючей смеси (воздух + пары бензина). При смешивании горючей смеси с продуктами сгорания от предыдущего цикла в цилиндре образуется рабочая смесь.

2 такт: сжатия или компрессия

Он начинается при перемещении поршня вверх от нижней мёртвой точки к верхней. В это время коленвал снова поворачивается на ½ оборота (180-360 градусов).

При этом впускной и выпускной клапаны закрыты, из-за чего рабочая смесь начинает сжиматься.

В этом такте давление и температура в цилиндре повышаются приблизительно до 1,8 МПа и 600 С° соответственно.

• 3 такт: расширения или рабочий ход

В момент, когда достигается максимальная величина сжатия, включается свеча зажигания, от искры которой рабочая смесь воспламеняется и сгорает. В этом такте температура и давление в цилиндре доходят до 2500 С° и 5 МПа. Увеличившиеся температура и давление заставляют двигаться поршень вниз. А шатун, связывающий поршень и коленчатый вал, сообщает последнему вращательное действие, и он совершает следующие ½ оборота.

Именно в этом такте тепловая энергия переходит в механическую, и осуществляется полезная работа. Далее открывается выпускной клапан благодаря тому, что поршень перемещается вниз, что обеспечивает отвод отработанного газа. Когда поршень доходит до нижней мёртвой точки – клапан максимально открыт. Сбросу давления до 0,65 МПа сопутствует понижение температуры до 1200 С°.

4 такт: выпуск

Поршень находится на нижней мёртвой точке и под влиянием поворота коленчатого вала (180-360 градусов) перемещается вверх, выталкивая отработанный газ через открытый выпускной клапан.

В итоге, температура в цилиндре снижается до 500 С°, а поршень находится в верхнем положении. Так как избавиться от отработанных газов совсем не удается, остаточное давление в цилиндре держится на уровне 0,1 МПа, а оставшийся газ принимает участие в следующем такте.

Работа двигателя происходит за счет многократного повторения 4-х тактного цикла.

Недостатки четырёхтактных двигателей: Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой кривошипно-шатунным механизмом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли секунд, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя внутреннего сгорания. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали. Уступают по мощности двухтактным двигателям. К незначительным недостаткам, которые с лихвой окупаются достоинствами, можно отнести работы по регулировке теплового зазора клапанов и время разгона с места, которое несколько больше, чем у двухтактных.