Двухтактный бензиновый двигатель: Двухтактный бензиновый двигатель OS Max GT55 для самолётов

Содержание

Двухтактный бензиновый двигатель OS Max GT55 для самолётов


OS MAX GT55.

OS MAX GT55 — Новейший бензиновый двухтактный двигатель для моделей самолётов. В двигателе применено множество инновационных идей, и за счёт них двигатель мощнее на 20-30% других двигателей такого же класса!

* Более крепкий уникальный цельный картер, позволяет избавиться от множества прокладок стоящих в других двигателях и тем самым избавляет вас от возможных течей и других проблем связанных с ними;
* Уникальный карбюратор с передним расположением даёт множёство преимуществ, таких как:
* Лучшее охлаждение карбюратора для более правильного приготовления смеси в результате лучшая производительность двигателя ;
* Требуются гораздо меньше места позади двигателя для установки его, и в результате более крепкое крепление двигателя к шпангоуту и максимально низкая вибрация при работе;
* Очень простая установка, требуется всего прикрутить двигатель и протянуть тягу газа и подсоса.
* Для оптимальной работы свечи зажигания в двигателе применен модуль электронного зажигания IG-01 (CDI) на микроконтроллере и магнитный датчик оборотов коленвала.


* Для максимально лёгкого запуска двигателя, модуль зажигания IG-01 может детектировать “мокрую” свечу и компенсировать мощность искры.
* Модуль зажигания IG-01 имеет очень маленький ток потребления в режиме ожидания и может работать от разного напряжения (4.8~7.4V) и разных аккумуляторов, начиная от NIMh аккумуляторов, заканчивая LiFe аккумуляторами.
* Также модуль зажигания IG-01 имеет предупреждение о низком напряжении аккумулятора питающего его (прерывистый режим работы мотора (пропуск искры)).
* Модуль зажигания IG-01 начинает работать, как только обороты двигателя достигают 100 оборотов в минуту, поэтому для запуска двигателя требуется раскрутить вал двигателя до 100 или более оборотов в минуту!

Производитель рекомендует воздушные винты:
Для обкатки: 22×8
Для тренеров, спортивных моделей и копий:22×10, 23х8, 23×10, 24х8, 24х10.

Комплект включает:
Бензиновый ДВС мотор OS MAX GT55,
Карбюратора Walbro WLA-2,
Свеча CM-6,
Инструкция и прокладка выхлопного патрубка.

Строение двигателей / Хабр

Недавно наткнулся на прекрасный сайт (англ.), который по полочкам размусоливает и показывает строение большинства типов двигателей. Попытаюсь вольно и сжато пересказать самое на мой взгляд главное, совсем по пальцам и как для самых маленьких. Конечно можно было бы позаимствовать точные определения из авторитетных источников, но такой любительский перевод обещает быть единственным в своем роде 🙂

А можете ли Вы сходу объяснить Вашей девушке, в чем отличие бензинового двигателя от дизельного? Четырёхтактного и двухтактного движков? Нет? Тогда приглашаю под кат.


Работающий четырёхтактный двигатель впервые был представлен немецким инженером Николаусом Отто в 1876, с этих пор он также известен под названием цикл Отто. Но все же корректнее называть его четырёхтактным. Четырёхтактный двигатель является, наверное, одним из самых распространенных типов двигателей в наше время. Он используется почти во всех автомобилях и грузовиках.

Под четырьма тактами подразумеваются: впуск, сжатие, рабочий ход, и выпуск. Каждый такт соответствует одному ходу поршня, вследствие этого рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала.

Впуск

Во время впуска поршень двигается вниз, втягивая свежую порцию воздушно-топливной смеси через впускной клапан. Отличительной особенностью рассматриваемого двигателя являтся то, что впускной клапан открывается за счет вакуума, образовавшегося в результате движения поршня вниз.

Сжатие

Крутящий момент подымает поршень, а тот в свою очередь сжимает воздушно-топливную смесь. Впускной клапан закрывается возрастающей силой давления, возникшей в результате поднятия поршня.

Рабочий ход

В верхней точке такта сжатия искра воспламеняет сжатое топливо. При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз.

Выпуск

Когда поршень достигает свою нижнюю точку, выпускной клапан открывается и выхлопные газы выгоняются из цилиндра движущимся наверх поршнем.

В двухтактном двигателе рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса. Wiki

Так как в двухтактном двигателе на каждое движение коленчатого вала приходится один рабочий ход — двухтактные двигатели всегда мощнее четырехтактных (если брать двигатели одинакового объема). Важным фактором в пользу первых является их более простая и легкая конструкция. Эти двигатели получили распространение в бензо-пилах, лодочных моторах, снегоходах, легких мотоциклах и моделях самолетов.

Бесспорными минусами данного типа двигателей являются их неэкономичность, так как значительная доля топлива не выгорает и выбрасывается вместе с выхлопными газами.

Впуск

Воздушно-топливная смесь всасывается в кривошипную камеру благодаря ваккууму, который создается во время движения поршня вверх.

Сжатие в камере сгорания

Во время сжатия впусковой клапан закрывается давлением в кривошипной камере. Топливная смесь сжимается на последней стадии такта.

Движение топливной смеси/выпуск

Ближе к концу такта, поршень заставляет сжатую воздушно-топливную смесь двигаться по впускному каналу из кривошипной камеры в главный цилиндр. Воздушно-топливная смесь вытесняет выхлопные газы, которые покидают главный цилиндр через выпускной клапан. К сожалению, цилиндр также покидает некоторое количество невыгоревшего топлива, из-за чего конструкция двухтактного двигателя считается менее экономичной.

Сжатие

После чего поршень подымается, движимый крутящим моментом, и сжимает топливную смесь. (В этот момент под поршнем происходит следующий такт впуска).

Рабочий ход

На вершине такта свеча зажигания воспламеняет топливную смесь. Возникшая энергия заставляет поршень двигаться вниз до завершения цикла. (В этот момент внизу цилиндра топливо сжимается в кривошипной камере).

Особенностью дизельного двигателя является измененная система воспламенения топлива.

Создав свой тип двигателя в 1897 Рудольф Дизель заявил, что его двигатель является самым эффективным из когда-либо созданных. До сих пор его детище стоит в ряду самых экономичных двигателей.

Впуск

Впускной клапан открывается и свежий воздух (без топлива), засасывается в цилиндр.

Сжатие

Когда поршень подымается, воздух сжимается и температура в цилиндре возрастает. В конце такта воздух раскаляется настолько, что температуры становится достаточно дря воспламенения топлива

Впрыск

Возле вершины такта сжатия топливный инжектор впрыскивает топливо в цилиндр. При контакте с горячим воздухом топливо воспламеняется.

Рабочий ход

При сгорании топлива высвобождается энергия, которая воздействует на поршень, заставляя его двигаться вниз.

Выпуск

Выпускной клапан открывается, заставляя выхлопные газы покинуть цилиндр.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля удивительное творение, предлагающее очень замысловатую перепланировку четырех тактов Отто-цикла. Был разработан Феликсом Ванкелем в 50-х годах прошлого века.

В двигателе Ванкеля трехгранный ротор с кольцевой шестернью вращается вокруг фиксированого зубчатого вала в продолговатой камере.

В наше время наибольшие усилия по разработке и популяризации данного типа двигателя прилагает Mazda, но все же четерыхтактный двигатель остается наиболее популярным. Также АвтоВАЗ использует данный тип двигателя в автожирах.

  • Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями:
  • низкий уровень вибраций. Роторно-поршневой двигатель полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность лёгких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров
  • главным преимуществом роторно-поршневого двигателя являются отличные динамические характеристики: на низкой передаче возможно без излишней нагрузки на двигатель разогнать машину выше 100 км/ч на более высоких оборотах двигателя (8000 об/мин и более), чем в случае конструкции обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
  • Высокая удельная мощность(л.с./кг), причины:
  • меньшие в 1,5-2 раза габаритные размеры.
  • меньшее на 35-40 % число деталей

  • Недостатки:
  • Быстрый износ
  • Склонности к перегреву
  • Сложность в производстве
  • Меньшая экономичность при низких оборотах

Впуск

Воздушно-топливная смесь попадает через впускной клапан на этом этапе вращения.

Сжатие

Топливная смесь сжимается здесь.

Рабочий ход

Рабочий ход, топливная смесь воспламеняется здесь, вращая ротор по кругу.

Выпуск

Выхлопные газы выходят здесь

Этот типа двигателя может приводится в действие паром, но чаще его можно встретить в маленьких моделях самолетов, где он работает на сжатом воздухе или углекислом газу.

На этой анимации отображен резервуар с CO2. Сжатый CO2 — это жидкость, которая освобождаясь переходит в газообразное состояние или же другими словами — при нормальных атмосферной температуре и давлении жидкий углекислый газ кипит, следовательно мы не ошибемся если скажем, что данный тип двигателя работает на пару CO2.

Впуск

На вершине цикла поршневой палец давит на шариковый клапан впуская находящийся под большим давлением газ в цилиндр.

Рабочий ход

Газ расширяется двигая поршень вниз

Выпуск

Когда поршень открывается выпускной клапан, находящийся под давлением газ покидает цилиндр.

Окончание

Крутящий момент возвращается поршень наверх, чтобы завершить цикл.

Ракетные и турбореактивные двигатели, по словам автора, поразительны по своей конструкции, но анимация их работы по его мнению слишком скучна.

Ракетный двигатель

Ракетный двигатель — простейшие из своего семейства, поэтому начнем с него.

Для того, что функционировать в открытом космосе ракетные двигатели для своей работы требуют запас кислорода, ровно как и топлива. Кислородно-топливная смесь впрыскивается в камеру сгорания где она беспрерывно сгорает. Газ под большим давлением выходит через сопла, вызывая тягу в обратном направлении.

Чтобы опробовать этот принцип самому, надуйте игрушечный шарик и выпустите его из рук — ракетный двигатель работает почти так-же 😉

Турбореактивный двигатель

Турбореактивный двигатель работает по тому-же принципу что и ракетный, с той лишь особенностью, что необходимый для горения кислород он берет из атмосферы. По своей конструкции он наиболее эффективен на больших высотах с разряженным воздухом.

Момент схожести: топливо беспрерывно сгорает в камере сгорания как и в ракетном. Расширевшийся газ покидает камеру сгорания через сопла, образуя тягу в обратном направлении.

Отличия: На своем пути из сопла некоторое количество давления газа ипользуется, чтобы раскрутить турбину. Турбина — это серия винтов, соединенныходним валом. Между каждой парой винтов находится статор (направляющий аппарат компрессора). Этот аппарат помогает газу проходить через лопасти винтов более эффективно.

Перед двигателем турбинный вал раскручивает компрессор. Компрессор работает схоже с турбиной, только в обратную сторону. Его функцией является повышение давления воздуха, попадающего в двигатель. Турбина выталкивает воздух, а компрессор засасывает.

Турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель схож турбореактивным, с той лишь особенностью, что газ покидающий камеру сгорания вращает в большей степени турбину, которая в свою очередь вращает винт преед двигателем. Он и создает тягу. Эффективен на малых высотах.

Турбовентиляторный двигатель

Турбовентиляторный двигатель — это что вроде компромисса между турбореактивным и турбовинтовым. Он работает как турбореактивный, но есть одна особенность: турбинный вал вращает внешний вентялятор, который имеет больше лопастей и крутится быстрее пропеллера. Это помогает данному двигателю оставаться эффективным на больших высотах, где воздух рязряжен.

Источники:
www.animatedengines.com

  • Ultimate Visual Dictionary, DK Publishing Inc., 1999
  • Building the Atkinson Cycle Engine, Vincent Gingery, David J Gingery Publishing, 1996
  • The Stirling Engine Manual, James G. Rizzo, Camden Miniature Steam Services, 1995
  • Modern Locomotive Construction, J. G. A. Meyer, 1892, reprinted by Lindsay Publications Inc., 1994
  • Five Hundred and Seven Mechanical Movements, Henry T. Brown, 1896, reprinted by The Astragal Press, 1995
  • Model Machines/Replica Steam Models, Marlyn Hadley, Model Machine Co., 1999
  • Air Board Technical Notes, RAF Air Board, 1917, reprinted by Camden Miniature Steam Services, 1997
  • Internal Fire, Lyle Cummins, Carnot Press, 1976
  • Toyota Web site Prius specifications
  • Steam and Stirling Engines you can build, book 2, various authors, Village Press, 1994
  • Knight’s New American Mechanical Dictionary, Supplement Edward H. Knight, A.M., LL. D., Houghton, Mifflin and Company, 1884
  • Thomas Newcomen, The Prehistory of the Steam Engine L. T. C. Rolt, David and Charles Limited, 1963
  • An Introduction to Low Temperature Differential Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1996
  • An Introduction to Stirling Engines James R. Senft, Moriya Press, 1993

UPD: Добавил двигатели Ванкеля и CO2, они мне показались наиболее интересными и практически полезными.
UPD2: Добавил описание целого семейства реактивных двигателей: ракетный, турбореактивный, турбовинтовой, турбовентиляторный.

Принцип Работы, Описание Рабочего Цикла, Пропорции Смеси Масла и Бензина Для Смазки Бензинового Или Дизельного ДВС

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

Схема устройства двухтактного двигателя

Принцип работы ДВС

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

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

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

Особенности мотора с двумя тактами

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

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

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

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

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

Система смазки и приготовление топлива

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

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

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

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

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

Тюнинг двухтактного двигателя

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

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

Эксплуатация и причины поломки двигателей

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

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

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

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

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Четырехтактные двигатели для садовой техники

Полезная информация

Каталог двигателей

Этот раздел нашего онлайн-магазина «СадТех24» полностью посвящен различным моделям двигателей, предназначенным для установки в современных образцах садовой техники. Нужно отметить, что хоть любое моторизированное устройство и комплектуется мотором, но необходимость в приобретении этого важнейшего компонента системы все же встречается достаточно часто. Некоторые виды садовой техники, предназначенные для профессионального или же любительского использования, обладают достаточно высокой стоимостью. И при поломке двигателя намного выгоднее просто заменить вышедший из строя силовой агрегат нежили заново покупать все устройство.

Что представляют собой двигатели для садовой техники?

Двигатель – это важнейший функциональный компонент системы, задача которого заключается в преобразовании определенного вида энергии (например, электрической) в движение механических элементов устройства. Не стоит объяснять насколько значимым является данный компонент, ведь в большинстве случаев именно от его качества зависит надежность и долговечность функционирования садовой техники.

Наиболее распространенными видами моторов являются бензиновые и электрические. В первом случае речь идет о двигателях внутреннего сгорания, для работы которых обязательно потребуется использование бензина или же дизельного топлива. Что же касается электрических моторов, то их рабочие характеристики практически ничем не уступают бензиновым аналогам, но при этом они отличаются большей экологической безопасностью. Это связанно в первую очередь с тем, что при их функционировании не происходит выброс продуктов загорания топлива в окружающую среду.

Какие именно виды двигателей мы предлагаем?

У нас на сайте вы сможете найти и заказать следующие виды моторов:

  1. Для сенозаготовительных машин;
  2. Для мотопомп;
  3. Для газонокосилок;
  4. Для мотоблоков;
  5. Для культиваторов.

Важно отметить, что мы предлагаем лишь полностью проверенную и сертифицированную продукцию от самых известных компаний-производителей из разных стран мира. Это высокомощные и надежные силовые агрегаты, которые смогут существенно продлить срок жизни вашего садового или же сельскохозяйственного инвентаря, а также избавить от необходимости покупки новой техники по повышенным ценам.

Если вы наверняка не знаете, подойдет тот или иной вид двигателя (бензинового или электрического) именно для вашей модели устройства, то вы можете всегда обратиться к нашим специалистам. Мы сможем не только ответить на любые ваши вопросы, но и подобрать наиболее подходящий товар в плане соотношения цены и качества.

Как работает двухтактный бензиновый двигатель » Изобретения и самоделки

После просмотра вышеприведенного видео ваш опыт в обучении в значительной степени станет другим. Правильно? Если вы не смотрели видео, сначала посмотрите, а затем продолжайте чтение.

Никогда не ожидайте, что это рабочий вид реального двигателя.  Это модель, сделанная из материалов, которые доступны вокруг нас, но в ней есть почти все необходимые компоненты, присутствующие в реальном двигателе.

В этой статье я поделюсь своим опытом создания двухтактной модели бензинового двигателя. Чтобы эффективно объяснить физику, мне нужно было сделать проект прозрачным. Поэтому я купил кусок стекловолокна и разрезал его на два одинаковых размера для поддержки.
Резка стекловолокна

Эти части из стекловолокна являются рамой, на которой закреплены другие компоненты. Поэтому мне пришлось зафиксировать подшипник в центре обеих частей из стекловолокна. У меня не было дырокола. Вместо этого я использовал сверло, чтобы сделать отверстие размером с подшипник на стекловолокно.

Следующим шагом является создание рукоятки. Вы знаете, кривошип – самая важная и хитрая часть двигателя. Механизм с поршневым кривошипом – это то, что преобразует линейное движение поршня во вращательное движение. Таким образом, я должен был ясно представить эту идею и некоторое время думал об этом.  Какой материал подходит для изготовления рукоятки? Фанера, термопластик, дерево … много разных видов материалов. Внезапно в голову пришел Мультивуд. Мой друг сказал мне, Multiwood очень легко резать и придавать форму. В то же время он прочный, водо- и огнестойкий. Круто .. Это правильный выбор.

Единственная проблема с мульти-деревом – это «Пыль». Это вредно для ваших легких. На момент съемки видео меня это не беспокоило. После просмотра видео мой друг предупредил меня об опасности вдыхания древесной пыли. Поэтому я предлагаю своим читателям использовать фильтр или закрыть лицо перед тем, как резать древесину с помощью угловой шлифовальной машины. Или по возможности избегайте угловых шлифовальных машин. В этом случае, формируя кусок дерева в кривошипе, форма очень сложна с ножовкой.
Делаю кривошип

Я использовал multi-wood для изготовления шатунов, шатунов или поршней. Сейчас самое время сделать мотыги в центре фигур. У меня не было сверла 5 мм, поэтому я пошел рядом, поблизости сварочный цех, которым управляет мой друг.
Cверлим

Любители пера могут ненавидеть меня. Я использовал три идентичных типа ручки для коленчатого вала. Сверлить и завинчивать действительно интересно, мне это нравится. Вы? Вы можете думать, что этот парень сумасшедший … Нет. Я люблю делать сумасшедшие вещи.

Наш проект практически завершен. Кривошип и поршень являются наиболее важными компонентами двигателя. Итак, могу сказать, что наш проект выполнен на 50 процентов. Как я уже говорил, поршень, шток поршня, кривошип, и коленчатый вал являются ключевыми частями, которые преобразуют движение поршня вниз и вверх. В качестве поршня я использовал крышку банки.
Рукоятка и поршень

Картер и цилиндр являются еще одной неотъемлемой частью двигателя. Это неподвижные части, внутри которых движется поршень и кривошип. Я использовал прозрачные пластиковые бутылки для создания корпуса и цилиндра. Прозрачность является нашим главным соображением по поводу производительности.
Картер и цилиндр

Соединить все компоненты вместе очень легко, если у нас есть четкое представление о выходе.  Вы можете видеть, что каждый движущийся компонент внутри двухтактный бензиновый двигатель хорошо виден через стеклопластиковую раму и пластиковый картер. Еще одна интересная вещь, которую стоит отметить, это то, что в проект я включил зажигание с автоматическим кулачковым приводом. Вот почему вы видите свет (силовой ход), когда деталь достигает вершины.
Модель двухтактного бензинового двигателя

Большое спасибо за просмотр видео и чтение моего опыта.

Термин «ход» относится к максимальному вертикальному движению поршня внутри цилиндра, причем один ход – это полное опускание поршня до нижней мертвой точки (BDC), а другой – его движение до верхних мертвой точки (ВМТ). Это движение вызвано вращением коленчатого вала, к которому поршни соединены посредством шатунов.

Каждый двигатель имеет цикл, который определяется как комбинация всасывания, сжатия, удара и удара, которая приводит к тому, что поршни завершают такты впуска, сжатия, детонации и выпуска. четырехтактный двигатель выполняет четыре полных движения поршней, чтобы завершить цикл двигателя.  Тогда как в двухтактных двигателях все процессы завершаются в 2 движения поршня.

Чтобы выполнить цикл двигателя наполовину от числа ходов до обычного четырехтактного двигателя, ориентация цилиндра должна измениться. В обычном четырехтактном цилиндре у вас есть впускной и выпускной клапаны, которые открываются и закрываются при вращении распределительного вала.

При двухтактной установке отверстия обрабатываются в самом цилиндре и открываются или герметизируются вертикальным движением поршня. Их всего два – впускной и выпускной – вместе со свечой зажигания, расположенной в головке блока цилиндров.

Компоненты

Поршень. В двигателе поршень используется для передачи расширяющей силы газов механическому вращению коленчатого вала через шатун. Поршень способен это сделать, потому что он плотно закреплен внутри цилиндра с помощью поршневых колец, чтобы минимизировать зазор между цилиндром и поршнем!

Коленчатый вал – коленчатый вал – это деталь, которая может преобразовывать возвратно-поступательное движение во вращательное движение.

Шатун – Шатун передает движение от поршня к коленчатому валу.

Противовес – Противовес на коленвале используется для уменьшения вибраций из-за дисбаланса во вращающемся узле.

Впускной и выпускной порты – Позволяет вводить свежий воздух с топливом и выходить из отработавшей топливовоздушной смеси из цилиндра.

Свеча зажигания – Свеча зажигания подает электрический ток в камеру сгорания, которая зажигает топливовоздушную смесь, что приводит к резкому расширению газа.

Как работает двухтактный бензиновый двигатель?


Когда поршень двухтактного двигателя поднимается при сжатии, его нижняя сторона создает частичный вакуум в картере. Открывается впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, геркон или дисковый клапан), что позволяет воздуху поступать в картер через карбюратор.

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра запускает сжатую смесь. Как и в четырехтактном режиме, смесь горит, и ее химическая энергия превращается в тепловую энергию, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм.  Это давление ведет поршень вниз по каналу, вращая коленчатый вал.

Когда поршень продолжает движение вниз по каналу, он начинает открывать выпускное отверстие в стенке цилиндра. Когда отработанный газообразный продукт сгорания выбрасывается через этот порт, нисходящий поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, захваченную под ним в картере.

По мере того, как поршень опускается больше, он начинает открывать два или более портов для свежей зарядки, которые соединены с картером двигателя короткими трубопроводами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера втекает в цилиндр через отверстия для свежего заряда (или «переноса»). Эти отверстия и головка поршня имеют форму и направлены на минимизацию прямой потери свежего заряда в выпускной канал. Даже в лучших дизайнах есть некоторые потери, но простота имеет свою цену! Этот процесс заполнения цилиндра при одновременном выталкивании остатка выхлопного газа из выпускного отверстия называется «очисткой».

Пока поршень находится рядом с нижней мертвой точкой, смесь продолжает перемещаться из картера двигателя через порты переноса в цилиндр.

СМАЗКА

Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно перекачивается через картер двигателя, нецелесообразно смазывать поршень и коленчатую рукоятку перекачиваемым циркулирующим маслом – она ​​будет сметена смесью, врывающейся внутрь и наружу. Поэтому мы должны либо смешать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыскивать его в подшипники с помощью крошечного дозирующего насоса. Тот факт, что масла так мало, требует, чтобы в таких простых двухтактных двигателях использовались подшипники качения, потребность в которых в масле очень мала.

Двухтактные дизельные двигатели очищаются чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, предотвращая любые потери. Некоторые двухтактные двигатели, очищенные от картера, делают то же самое, и называются «DI», или двухтактный режим прямого впрыска.  Они могут быть сделаны как экономичные и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

fb.ru

Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного? Самое заметное отличие – это режимы воспламенения горючей смеси, что сразу можно заметить по звуку. Двухтактный мотор обычно издаёт пронзительный и очень громкий гул, тогда как четырёхтактному свойственно более спокойное мурлыканье.

Применение

В большинстве случаев разница состоит также в основном предназначении агрегата и его топливной эффективности. В двухтактных двигателях зажигание происходит при каждом обороте коленчатого вала, поэтому по мощности они в два раза превосходят четырёхтактные, в которых смесь воспламеняется только через оборот.

Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. Двигатель скутера также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.

Что такое такт?

Переработка топлива в обеих разновидностях моторов осуществляется посредством последовательного выполнения четырёх различных процессов, известных как такты. Скорость, с которой двигатель через эти такты проходит, — это именно то, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

Первым тактом является впрыск. При этом поршень движется вниз по цилиндру, а впускной клапан открывается, чтобы впустить воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Далее идёт такт сжатия. Во время этого такта впускной клапан закрывается, а поршень движется по цилиндру вверх, сжимая находящиеся там газы. Такт рабочего хода начинается, когда происходит зажигание смеси. При этом искра от свечи воспламеняет сжатые газы, что приводит к взрыву, энергия которого толкает поршень вниз. Последним тактом является выпуск: поршень поднимается вверх по цилиндру, а выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из камеры сгорания, чтобы можно было начать процесс снова. Возвратно-поступательные движения поршня вращают коленчатый вал, крутящий момент от которого передаётся на рабочие части устройства. Так происходит преобразование энергии сгорания топлива в поступательное движение.

Работа четырёхтактного двигателя

В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.

Работа двухтактного двигателя

Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В двухтактных двигателях все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.

Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает свеча зажигания, и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.

Какой мотор лучше

В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.

Топливная эффективность и экологическая составляющая

Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.

Стоимость приобретения и обслуживания

Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.

Отчасти из-за отсутствия системы смазки в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специального масла. Это ведёт к дополнительным затратам и хлопотам, а также может стать причиной поломки (если вы забудете подлить масла). Мотор 4-тактный в большинстве случаев требует минимума обслуживания и ухода.

Orbital – Автомобили – Коммерсантъ

Orbital

Журнал «Коммерсантъ Автопилот» №3 от , стр. 29

&nbspOrbital
Engine Corporation Limited

       Как бы смешно это ни звучало, но двухтактный двигатель внутреннего сгорания (да, да — тот самый, что обычно стоит на мотоциклах, лодках и ручных газонокосилках) с технической точки зрения обладает рядом неоспоримых преимуществ перед привычным четырехтактным мотором, который размещен под капотом большинства современных автомобилей. К числу его основных достоинств относятся значительно меньшие потери на работу сжатия (2 хода поршня на рабочий цикл вместо 4) и внутреннее трение, что обеспечивает высокую удельную мощность. Есть и некоторые другие положительные качества. Но присутствует и традиционная, причем довольно объемистая ложка дегтя: увеличенный расход топлива и превышающее все разумные показатели содержание токсичных веществ в выхлопе. До недавнего времени эти недостатки делали невозможным использование двухтактных двигателей в большом автомобилестроении. До тех пор пока за дело не взялась Orbital Engine Corporation Ltd., зарегистрированная в Австралии, где расположены ее штаб-квартира и исследовательское отделение. Производственная база (Orbital Engine Company) находится в американском городе Tecumseh.
       Компании принадлежит около 800 патентов на двигатель, использующий процесс внутреннего сгорания, который получил название OCP (Orbital Combustion Process). Инженерам компании пришлось немало поработать, чтобы найти технические решения, позволяющие устранить недостатки, присущие двухтактному двигателю. Но трудились не напрасно — вместо обычного, издающего громкий треск и изрыгающего сизый дым моторчика получился сложный современный агрегат, по большинству параметров не уступающий, а то и превосходящий привычные четырехтактные двигатели.
       Ключевым элементом двигателя OCP является т. н. прямой впрыск, т. е. подача топлива непосредственно в цилиндры. Система электронного управления точно определяет момент впрыска, что позволило в значительной степени избавиться от выноса части подаваемого топлива с продуктами сгорания предыдущего цикла и тем самым существенно сократить расход горючего. Созданный для двигателя OCP инжектор обеспечивает высокую однородность облака топливно-воздушной смеси, при этом средний размер частиц в нем составляет всего 5 мкм. Это достигается при относительно невысоком давлении воздуха и топлива (550 и 620 кПа соответственно), что позволяет использовать стандартные топливный насос и бензопровод. Совершенная система управления выпуском, характеристики топливно-воздушного облака, а также геометрия камеры сгорания обеспечивают более чем 10-кратное снижение содержания углеводородов и окислов азота в выхлопе. В число других усовершенствований входит каталитический нейтрализатор, в котором используется платина и палладий, но удалось обойтись без дорогостоящего родия. Разработана также электронная система управления смазкой двигателя, снижающая потребление масла.
       Отдельный разговор о мощности. Несмотря на то что ее удельное значение у двухтактного двигателя намного выше, чем у четырехтактного, полностью использовать мощность такого двигателя на нормальном городском автомобиле весьма непросто. Дело в том, что при больших оборотах, соответствующих максимальной мощности, двигателю требуется так много воздуха, что обычными методами не удается обеспечить приготовление гомогенной топливно-воздушной смеси. Кроме того, мощность обычного двухтактного двигателя пришлось бы дополнительно искусственно ограничивать, чтобы снизить потребление топлива и содержание токсичных веществ в выхлопе при небольших нагрузках, свойственных городскому циклу.
       Технические решения, примененные инженерами Orbital Engine Corporation в двигателях OCP, в первую очередь, прямой впрыск топлива, позволили обойти указанные ограничения и сохранить удельную мощность на уровне более 50 кВт/литр, что значительно выше, чем у обычных четырехтактных двигателей с 4 клапанами на цилиндр. Разработан и вариант двигателя с турбонаддувом низкого давления и удельной мощностью 67 кВт/литр. Экологические параметры выдерживаются не за счет ограничения мощности двигателя, а благодаря чисто инженерным решениям. Установленный в выпускном коллекторе клапан с электронным управлением позволил полностью избавиться от такой неприятной для городского автомобиля особенности двухтактного двигателя, как острая характеристика крутящего момента.
       Использование OCP технологии в двухтактном двигателе позволяет снизить его внешний объем на 70%, вес на 50% и стоимость на 20% по сравнению с обычным четырехтактным мотором той же мощности. Непосредственное и косвенное (за счет уменьшения веса автомобиля и улучшения его аэродинамики) снижение потребления топлива в сумме может достигать 30% в зависимости от требований к чистоте выхлопа.
       К настоящему времени собственные разработки Orbital Engine Corporation включают в себя четыре автомобильных двигателя: 2-цилиндровый с рабочим объемом 0,8 л, два 3-цилиндровых объемом 1,0 и 1,2 л (последний установлен на Ethos 3), и рядный 6-цилиндровый объемом 2 л и весом, не превышающим 100 кг.
       Интерес к двигателям Orbital Engine Corporation со стороны китов мирового автомобилестроения пока сдержанный. На уровне концепткаров. Но интерес есть. Эти моторы стояли на всех трех модификациях Ethos (Pininfarina), на Ultralite (General Motors), на Zag (Ford). Можно ожидать, что в дальнейшем, в том числе, по мере ужесточения экологических требований, интерес будет возрастать. Во всяком случае, General Motors уже сейчас вполне серьезно занимается двухтактным V6 объемом 3 л, да и Jaguar не побрезговал разработкой двухтактного V6 объемом 3,2 л и мощностью 350 л. с.

Комментарии Главные события дня в рассылке «Ъ» на e-mail

Двухтактный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива и электронной системой управления

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двухтактным бензиновым двигателям с непосредственным впрыскиванием топлива в цилиндр. Техническим результатом является повышение топливной экономичности и экологических показателей двигателя, надежности и долговечности работы форсунки. Двигатель содержит цилиндр, в стенке которого выполнены впускное и выпускное окна, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, поршень и головку цилиндра с камерой сгорания. Топливная форсунка установлена в зоне низких температур и давления в плоскости, наклоненной к плоскости днища поршня в сторону НМТ под углом 10-15°. Распылитель форсунки расположен выше верхней кромки выпускного окна на 7-10 мм, а для создания закрученного воздушного потока профилированные, впускные окна расположены тангенциально к стенке цилиндра и с наклоном в сторону камеры сгорания. В распылителе форсунки могут быть выполнены, по крайней мере, три сопловых отверстия диаметром 0,15-0,25 мм, расположенных под разными углами к оси форсунки, два из которых направлены в сторону цилиндрической выемки в днище поршня, а одно — в околосвечную зону. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к двухтактным бензиновым двигателям с непосредственным впрыскиванием топлива в цилиндр.

Современные одно- или двухцилиндровые бензиновые двигатели с карбюраторной системой смесеобразования получили широкое применение в качестве силовых установок мотоциклов, моторных лодок, бытовой и другой техники. Существенным недостатком такого типа ДВС является низкая топливная экономичность и высокая токсичность продуктов сгорания. Это связано с тем, что продувка цилиндра в них осуществляется топливо-воздушной смесью. Из-за того, что конструктивно выпускное окно закрывается значительно позже впускных окон, часть смеси выбрасывается в атмосферу, загрязняя ее топливом, окислами углерода и азота. Постоянное ужесточение экологических норм по содержанию СО, СН, а в последнее время и NOx в отработавших газах привело к законодательному запрещению лодочных двухтактных двигателей этого типа в водах курортных зон.

Известен двухтактный двигатель с ЭСУД и установкой форсунки в камере сгорания и образованием выемки в днище поршня [патент США 6338327, МПК F02B 23/10, опубл. 15.01.2002], содержащий головку блока, корпус, форсунку, шатун, поршень, впускные и выпускные окна, свечу зажигания. В этом двигателе осуществляется раздельная подача воздуха и топлива, впрыск топлива после закрытия выпускного окна в сферическую выемку в днище поршня.

Этими конструктивными мероприятиями достигается повышение экономичности за счет ликвидации выброса топлива при продувке и делается попытка повышения экономичности и экологии за счет послойного смесеобразования. Основным недостатком установки форсунки в камере сгорания является то, что она расположена в зоне высоких температур (до 3000°С) и давлений (до 7 МПа). Это снижает ее надежность и долговечность, что подтверждается опытом эксплуатации инжекторных четырехтактных ДВС. Организация охлаждения форсунки, расположенной в головке блока, усложнят конструкцию головки блока ДВС с жидкостным и тем более двухтактных ДВС с воздушным охлаждением. Установка форсунки в зоне высоких давлений предопределяет необходимость повышения давления топлива перед сопловыми отверстиями форсунки на 0,3-0,5 МПа больше максимального давления рабочего тела в камере сгорания. Это требует создания новой аккумуляторной системы питания двигателя высокого давления (Р=8,3…8,5 МПа) и узлов, рассчитанных на это давление, например двухступенчатого электробензонасоса.

Другим недостатком известного двигателя является необоснованность организации послойного объемно-пленочного смесеобразования путем впрыска топлива в сферическую выемку в днище поршня. Накопление топлива в выемке днища поршня с последующим забрасыванием его в направлении свечи за счет силы инерции Pj массы топлива — m, определяемой по уравнениям РJ=mrω2, где r — радиус кривошипа, ω — угловая скорость коленчатого вала, равная , где n — частота вращения коленчатого вала, 1/мин. В широком диапазоне изменения частоты вращения (n2) это приведет к забрасыванию свечи (на nMAX) или к «недолету» при nMIN. Кроме это, при таком способе продувки цилиндра не организовано пленочное смесеобразование.

Известно техническое решение, направленное на замену карбюраторной системы питания двухтактного двигателя инжекторной системой с электронным управлением [Двухтактные карбюраторные двигатель внутреннего сгорания. /В.М.Кондратов, Ю.С.Григорьев, В.В.Тупов и др. — М.: Машиностроение, 1990, с.47-48]. Двигатель содержит цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, в которой выполнены впускное и выпускное продувочные окна. В этом двигателе вместо карбюратора во впускной тракт (окно) устанавливается форсунка, подача топлива через которую осуществляется электронным блоком управления ЭСУД перед перекрытием впускного окна золотником-поршнем. Такое решение снижает сопротивление впускного тракта (отсутствует диффузор, создающий сопротивление). Это ведет к повышению коэффициента наполнения, а значит и возможности повышения мощности, но не решает экономические и экологические проблемы, т.к. не исключает выброс топлива в выхлопное окно.

В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении топливной экономичности и экологических показателей двигателя, надежности и долговечности работы форсунки.

Указанная задача решается тем, что в двухтактном бензиновом двигателе с непосредственным впрыскиванием топлива в цилиндр и электронной системой управления, содержащем цилиндр, установленный в нем поршень, головку цилиндра с камерой сгорания, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, в которой выполнены впускное и выпускное продувочные окна, согласно изобретению топливная форсунка установлена в зоне низких температур и давления в плоскости, наклоненной к плоскости днища поршня в сторону НМТ под углом 10-15°, при этом распылитель форсунки расположен выше верхней кромки выпускного окна на 7-10 мм, кроме того, профилированные, продувочные окна расположены тангенциально к стенке цилиндра с наклоном в сторону камеры сгорания.

В распылителе форсунки выполнены, по крайней мере, три сопловых отверстия диаметром 0,15-0,25 мм, расположенных под разными углами к оси форсунки, два из которых направлены в сторону цилиндрической выемки в днище поршня, а одно — в околосвечную зону.

Повышение топливной экономичности, надежности и долговечности форсунки обеспечивается: — раздельной подачей топлива и воздуха в цилиндр двигателя; — установкой форсунки в зоне низкой температуры и давления и впрыском топлива после закрытия выпускного окна; — профилированием впускных окон для организации завихрения воздушного потока при продувке; — организацией объемно-пленочного смесеобразования с α<0,9 в околосвечном объеме и α>>1 в зоне смешения паров топлива с воздухом.

В стенке гильзы, на 7-10 мм выше кромки выпускного окна и с наклоном под углом 10-15° в сторону НМТ, установлена форсунка, два сопловых отверстия которой направлены в цилиндрическую (высотой 1,5-2,5 мм) выемку в днище поршня, а одно сопловое отверстие — в околосвечный объем так, чтобы при впрыске топлива свеча зажигания оказалась в зоне топливного факела с коэффициентом избытка воздуха α, равной 0,9-0,95.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором дана общая схема двигателя с форсункой в гильзе цилиндра.

Двухтактный двигатель содержит корпус 1, расположенный в нем цилиндр 2, в котором выполнены профилированные тангенциальные наклонные впускные окна 3, создающие закрученный поток воздуха, выпускное окно 4 для очистки цилиндра от продуктов сгорания и форсунка 5, расположенная в стенке гильзы цилиндра 2, поршень 6, выполняющий функцию золотника с цилиндрической выемкой 7 в днище. Топливная форсунка 5 установлена в стенке цилиндра 2 в зоне низких температур и давления в плоскости, наклоненной к плоскости днища поршня под углом α=10-15°, таким образом, чтобы распылитель форсунки 5 был расположен выше верхней кромки выпускного окна 4 на величину h=7-10 мм.

Двигатель работает следующим образом.

При перемещении поршня 6 от ВМТ к НМТ на такте расширения (рабочего хода) открывается выпускное окно 4 и продукты сгорания под давлением начинают выбрасываться в атмосферу. При понижении давления в цилиндре 2 до величины, меньшей величины давления во впускных окнах 3, через них под давлением продувочного насоса (или из картера) поступает воздух, который закручивается профилированными впускными окнами 3 по поверхности зеркала цилиндра в сторону головки блока 8, вытесняя продукты сгорания. Процесс продувки цилиндра двигателя «чистым» воздухом продолжается при движении поршня 6 от НМТ к ВМТ до перекрытия им сначала впускных окон 3, а затем и выпускных окон 4. Начинается процесс сжатия. Максимальная температура выхлопных газов при продувке в начале выхлопа в месте расположения форсунки 5 по расчетам не превышает 1000°С, а давление не более 0,25…0,3 МПа, что ниже силы затяжки пружины форсунки. Это предотвращает заброс газов в форсунку.

После перекрытия выпускных окон 4 по сигналу датчика положения коленчатого вала (не указан), а значит, и поршня, электронный блок управления (ЭБУ) включает подачу топлива форсункой. Цикловая подача топлива, определяемая ЭБУ в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов, задается временем «открытия» форсунки при заданной постоянной скорости истечения топлива через сопловые отверстия, т.е. длина и форма факела топлива, подаваемого через каждое из сопловых отверстий, не зависит от скоростного режима двигателя, что обеспечивает возможность ориентации факела 9 относительно свечи 10 так, чтобы обеспечить в этой зоне коэффициент избытка воздуха 0,9-0,95 без забрызгивания ее во всем скоростном режиме двигателя.

Топливо, подаваемое двумя сопловыми отверстиями форсунки 5 в цилиндрическую выемку 7 днища поршня, равномерно распределяется по поверхности выемки, образуя тонкую пленку одинаковой толщины со значительной поверхностью, с которой начинается интенсивное испарение ее в закрученный воздушный поток, обеспечивая значение коэффициента избытка воздуха в нем α>>1.

В момент впрыска топлива в зоне установки форсунки 5 температура и давление не велики и практически не зависят от режима работы двигателя после начала повышения давления на такте сжатия, т.к. поршень 6 перекрывает сопловые отверстия форсунки, защищая ее компрессионными кольцами от высокого давления и температуры при сгорании.

Такое конструктивное решение и организация послойного объемно-пленочного смесеобразования обеспечивает выполнение поставленной цели — повышение экономичности, улучшение экологии, а также и повышение надежности и долговечности форсунки.

Повышение экономичности достигается как за счет ликвидации выброса топлива при продувке цилиндра воздухом и впрыском топлива после продувки, так и увеличением коэффициента избытка воздуха до α=1,5-1,6, что позволяет запрограммировать ЭБУ на получение характеристики α=f(Neun)=onm.

Улучшение экологических показателей достигается: — снижением выброса топлива при продувке; — за счет реакции окисления окисла углерода СО до CO2 кислородом окислов азота NOx вида СО+NOx→СО2+N2 в зоне высоких температур около свечи при α<1; — за счет снижения температуры в закрученном топливно-воздушном потоке с α>>1, при которой инертный азот не окисляется.

Повышение надежности и долговечности форсунки, а также исключение необходимости создания аккумуляторной системы питания высокого давления достигается установкой форсунки в зоне низких температур и давления.

1. Двухтактный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива в цилиндр и электронной системой управления, содержащий цилиндр, в стенке которого выполнены впускное и выпускное окна, топливную форсунку, установленную наклонно в стенке цилиндра, поршень и головку цилиндра с камерой сгорания, отличающийся тем, что топливная форсунка установлена в зоне низких температур и давления в плоскости, наклоненной к плоскости днища поршня в сторону НМТ под углом 10-15°, при этом распылитель форсунки расположен выше верхней кромки выпускного окна на 7-10 мм, кроме того, для создания закрученного воздушного потока профилированные, впускные окна расположены тангенциально к стенке цилиндра и с наклоном в сторону камеры сгорания.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в распылителе форсунки выполнены, по крайней мере, три сопловых отверстия диаметром 0,15-0,25 мм, расположенных под разными углами к оси форсунки, два из которых направлены в сторону цилиндрической выемки в днище поршня, а одно — в околосвечную зону.

Бензиновый двигатель | Британника

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, небольшие грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки для листьев.

V-образный двигатель

Поперечный разрез V-образного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели могут быть сгруппированы в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления энергии процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности, чем в двухтактном цикле ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Бензиновый двигатель | Британника

Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, небольшие грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. станки и электроинструменты.Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки для листьев.

V-образный двигатель

Поперечный разрез V-образного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели могут быть сгруппированы в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана.В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями.Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления энергии процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума.Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности, чем в двухтактном цикле ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость.Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Двухтактный двигатель — Energy Education

Рис. 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания [1]

Как следует из названия, двухтактный двигатель требует только двух движений поршня (одного цикла) для выработки мощности. [2] Двигатель может вырабатывать мощность после одного цикла, потому что выхлоп и всасывание газа происходят одновременно, [3] , как показано на Рисунке 1. Есть клапан для такта впуска, который открывается и закрывается при изменении давления. Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход.

В целом двухтактный двигатель состоит из двух процессов:

  1. Ход сжатия: Впускное отверстие открывается, топливовоздушная смесь поступает в камеру, и поршень перемещается вверх, сжимая эту смесь. Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
  2. Рабочий ход: Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло отводится.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топливной (химической) энергии в механическую, в которой только 15% будет использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). [4]

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, позволяют использовать топливо более низкого качества и более экономичны. [2] Таким образом, более легкие двигатели приводят к более высокому удельному весу (больше мощности при меньшем весе). Однако им не хватает маневренности, характерной для четырехтактных двигателей, и они требуют большей смазки. Это делает двухтактные двигатели идеальными для кораблей (для перевозки большого количества грузов) [2] , мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные двигатели идеально подходят для таких автомобилей, как легковые и грузовые автомобили.

Цикл Отто

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

Диаграмма давление-объем (PV-диаграмма), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в любом бензиновом двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на Рисунке 2 (реальный цикл Отто) и Рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент в любом двигателе, который использует этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1).Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, объясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Далее описывается, что происходит на каждом этапе фотоэлектрической диаграммы, когда сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества, изменяет движение поршня:

Идеальный цикл — зеленая линия: Называемый фазой всасывания , двухтактный двигатель не проходит через эту фазу .Это связано с тем, что четырехтактные двигатели начинаются с поднятого поршня, поэтому его нужно опускать, чтобы всасывать топливно-воздушную смесь. Однако двухтактный двигатель может сразу приступить к впуску топливно-воздушной смеси, как показано в процессах 1-2.

Процессы с 1 по 2: Во время этой фазы впускное отверстие открывается, и поршень вытягивается вверх, так что он может сжимать топливно-воздушную смесь, попавшую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит.С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда свеча зажигания встречает топливо, которое должно воспламениться.

Процессы 2–3: Здесь происходит возгорание из-за воспламенения топлива свечой зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением и большим количеством тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорическим процессом.

Процессы с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, которая толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой сток , потому что он происходит, когда тепловая энергия превращается в движение, приводящее в действие машину или транспортное средство.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1): Из процесса с 4 по 1 все отходящее тепло отводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. [7] Однако в двухтактном двигателе фаза выхлопа отсутствует, поэтому цикл начинается (с 1 по 2) снова, позволяя сжимать новую смесь топлива и воздуха.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ «Файл: Two-Stroke Engine.gif — Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
  2. 2,0 2,1 2.2 Э. Алтурки, «Сравнение и применение четырехтактных и двухтактных судовых двигателей», Международный журнал инженерных исследований и приложений, вып. 07, нет. 04, с. 49-56, 2017.
  3. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
  4. ↑ Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, стр. 106.
  5. ↑ http://www.citethisforme.com
  6. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: https: // en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
  7. ↑ I. Dinçer и C. Zamfirescu, Advanced Power Generation Systems. Лондон, Великобритания: Academic Press — это отпечаток Elsevier, 2014, стр. 266.

A Концепция высокоэффективного двухтактного двигателя: бензиновый двигатель с прямым впрыском прямого впрыска (BUSDIG) с форсированным двигателем и гибридным воздушным потоком

Аннотация

Был разработан новый двухтактный бензиновый двигатель с прямым впрыском и прямым впрыском (BUSDIG) с однопоточной продувкой. предложены и разработаны для достижения агрессивного уменьшения габаритов двигателя и снижения скорости для повышения производительности и эффективности двигателя. В этой статье описывается конструкция и разработка двигателя BUSDIG, а также кратко излагаются основные результаты, чтобы подчеркнуть прогресс в разработке предлагаемого двухтактного двигателя BUSDIG. Чтобы максимизировать производительность продувки и обеспечить достаточное движение потока в цилиндре для процесса смешивания топлива и воздуха в двухтактном двигателе BUSDIG, отношение диаметра цилиндра к ходу двигателя, углы впускного канала продувки и конструкция впускной камеры были оптимизированы на три -мерное (3D) моделирование вычислительной гидродинамики (CFD).Также было исследовано влияние профилей открытия продувочных отверстий и выпускных клапанов на управление процессом продувки. Для достижения оптимальной стратификации топлива в цилиндрах процессы образования смеси при различных стратегиях впрыска были изучены с помощью моделирования CFD с откалиброванной моделью распада Рейца – Дивакара. Основываясь на оптимальной конструкции двигателя BUSDIG, в Ricardo WAVE было выполнено одномерное (1D) моделирование двигателя. Результаты показали, что максимальный тепловой КПД тормозов 47.2% достигается для двухтактного двигателя BUSDIG с обедненным сгоранием топлива и впрыском воды. Пиковый тормозной момент 379 Н · м и пиковая удельная мощность торможения 112 кВт · л -1 были достигнуты при 1600 и 4000 об / мин -1 , соответственно, в двигателе BUSDIG со стехиометрическими условиями.

Ключевые слова

Двухтактный двигатель

Непоточная продувка

Конструкция двигателя

Моделирование двигателя

Производительность продувки

Тепловая эффективность

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

© 2019 АВТОРЫ.Опубликовано Elsevier LTD от имени Китайской академии инженерии и высшего образования Press Limited.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

2-Stroke Vs. 4-тактные двигатели: в чем разница?

Автомобильные двигатели претерпели изменения с годами, но остались две основные конструкции двигателей внутреннего сгорания с бензиновым двигателем: 2-тактный и 4-тактный. Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, знаете ли вы разницу между ними? Как они работают и что лучше? Читайте дальше, чтобы узнать ответы!

Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «инсульт»?

Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала необходимо ознакомиться с основами.

Во время цикла сгорания двигателя поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре. ВМТ — это его позиция, ближайшая к клапанам, а НМТ — это ее позиция, наиболее удаленная от них. Ход — это когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. A c сгорания r Evolution или c сгорания c ycle — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и удаления выхлопных газов:

  1. Впуск: Поршень движется вниз по цилиндру, позволяя смеси закипания и воздуха попасть в камеру сгорания
  2. Компрессия: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах
  3. Горение: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
  4. Выхлоп: Поршень возвращается в цилиндр, и выпускной клапан открывается

Разница между двухтактным и четырехтактным двигателем

Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от того, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в течение каждого цикла.

, 4-тактный:

В 4-тактном двигателе поршень совершает 2-тактный ход за каждый оборот: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается через каждые 4 такта поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, поскольку имеют отдельный отсек для масла.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает четырехтактный двигатель:

2-тактный:

В двухтактном двигателе весь цикл сгорания завершается одним ходом поршня: тактом сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива. Во время обратного хода выхлоп выпускается, и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается за каждые 2 такта поршня. Двухтактные двигатели также требуют предварительного смешивания масла с топливом.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает двухтактный двигатель:

За и против:

Итак, что «лучше»? Вот несколько плюсов и минусов обеих конструкций двигателей:

  • Что касается эффективности, 4-тактный двигатель, безусловно, выигрывает.Это связано с тем, что топливо расходуется раз в 4 такта.
  • Четырехтактные двигатели тяжелее; они весят на 50% больше, чем сопоставимый двухтактный двигатель.
  • Обычно 2-тактный двигатель создает больший крутящий момент при более высоких оборотах, в то время как 4-тактный двигатель создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах.
  • 4-тактный двигатель также намного тише, 2-тактный двигатель значительно громче и издает характерный пронзительный «жужжащий» звук.
  • Поскольку двухтактные двигатели предназначены для работы с более высокими оборотами, они также имеют тенденцию к более быстрому износу; 4-тактный двигатель обычно более долговечный.При этом двухтактные двигатели более мощные.
  • Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, что упрощает их ремонт. У них нет клапанов, а скорее порты. У четырехтактных двигателей больше деталей, поэтому они дороже и ремонт обходится дороже.
  • Двухтактные двигатели требуют предварительного смешивания масла и топлива, а четырехтактные — нет.
  • Четырехтактные более экологически чистые; в двухтактном двигателе сгоревшее масло также выбрасывается в воздух вместе с выхлопными газами.

Двухтактные двигатели обычно используются в небольших приложениях, таких как автомобили с дистанционным управлением, инструменты для газонов, бензопилы, лодочные моторы и внедорожники. Четырехтактные двигатели используются во всем: от картингов, газонокосилок и мотоциклов, вплоть до типичного двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Вам решать, какой движок вы предпочитаете и для чего.

В Berryman Products мы стремимся предоставлять быстрое индивидуальное обслуживание и производить продукцию, соответствующую высочайшим стандартам качества, надежности и экологической ответственности.Посетите наш веб-сайт и страницу Facebook для получения точной информации и качественных продуктов, необходимых для решения наиболее распространенных проблем с автомобилем.

ДВУХТАКТНЫЙ БЕНЗИНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ НЕБОЛЬШИЕ ВЫБРОСЫ ТОКСИЧНЫХ СРЕДСТВ

Стремясь снизить характерные для него токсичные выбросы окиси углерода и несгоревших углеводородов, была протестирована новая конструкция двухтактного бензинового двигателя, в котором предусмотрена продувка цилиндров чистым воздухом и внутреннее регулирование смеси путем вдувания богатой смеси в цилиндр. Богатая смесь в сочетании с остаточным воздухом от продувки образует более полностью горючую смесь. Были использованы три испытательных агрегата: модельный двигатель, экспериментальный двигатель и рабочий двигатель с рабочим объемом 50 куб. См и встроенным контролем расхода воздуха через обе системы и контроля топлива. Хотя исследовалась разделенная камера сгорания, представлены только экспериментальные результаты с неразделенной камерой сгорания на всех трех блоках. Были отмечены следующие характеристики: рабочая характеристика двигателя, выраженная кривой крутящего момента или средним эффективным давлением в зависимости от скорости при полной нагрузке, явно является гибкой характеристикой; происходит интенсивное уменьшение крутящего момента с увеличением скорости вращения.Из-за поршневого компрессора не требуется никакого специального управления потоком продувочного воздуха. Значительно снижается количество остаточных газов в рабочей среде; процесс сгорания идентичен таковому в четырехтактном двигателе.

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00386866
  • Тип записи: Публикация
  • Агентство-источник: Национальное управление безопасности дорожного движения
  • Номера отчетов / статей: SAE 7
  • , HS-029 269U
  • Файлы: HSL, USDOT
  • Дата создания: 30 июля 1984 г., 00:00

Рабочие характеристики и характеристики выбросов двухтактного бензинового двигателя с биосмазкой

  • Ålander T, Antikainen E, Raunemaa T, Elonen E, Rautiola A, Torkkell K (2005) Выбросы твердых частиц от небольшого двухтактного двигателя: эффекты топливо, смазочное масло и доочистка выхлопных газов от характеристик частиц. Аэрозоль Sci Technol 39: 151–161

    Артикул Google Scholar

  • Ананд О.Н., Чиббер В.К. (2006) Производные растительного масла: экологически чистые смазочные материалы и топливо. Lubr Sci 23: 91–107

    CAS Статья Google Scholar

  • Бекал С., Бхат Н.Р. (2012) Биосмазка в качестве альтернативы минеральному маслу для двигателей с непрерывным смешиванием — экспериментальное исследование с маслом понгамии в качестве смазки.Источники энергии Часть A 34: 1016–1026

    CAS Статья Google Scholar

  • Campos-Fernandez J, Arnal JM, Gomez J, Lacalle N, Dorado MP (2013) Эксплуатационные испытания дизельного двигателя, работающего на смесях пентанол / дизельное топливо. Топливо 107: 866–872

    CAS Статья Google Scholar

  • Фэн Р, Ян Дж., Чжан Д. , Дэн Б., Фу Дж, Лю Дж., Лю Х (2013) Экспериментальное исследование двигателя SI, работающего на смеси бутанол-бензин и добавке H 2 O.Energy Convers Manag 74: 192–200

    CAS Статья Google Scholar

  • Газихани М., Хатами М., Сафари Б., Ганджи Д.Д. (2014) Экспериментальное исследование влияния температуры выхлопных газов и степени нагнетания на выбросы и производительность двухтактного бензин-этанолового двигателя. Case Stud Therm Eng 2: 82–90

    Артикул Google Scholar

  • Гопалакришнан В., Логанатан М. (2016) Исследование рабочих характеристик и характеристик выбросов двухтактного двигателя SI, работающего с впрыском и карбюратором в бензиновый коллектор.Indian J Sci Technol 9 (37)

  • Holman JP, Gajda WJ (1994) Экспериментальные методы для инженеров. Vol. 2. McGraw-Hill, Нью-Йорк

    Google Scholar

  • Хорнер Д. (2000) Последние тенденции в области экологически чистых смазочных материалов. In Proceedings of the International Symposium on Fuels and Lubricants New Delhi 10–12: 753–766

  • Kline SJ, McClintock FA (1953) Описание неопределенностей в экспериментах с одним образцом.Mech Eng 75: 3–8

    Google Scholar

  • Koç M, Sekmen Y, Topgül T, Yücesu HS (2009) Влияние смесей этанола и неэтилированного бензина на характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов в двигателе с искровым зажиганием. Renew Energy 34: 2101–2106

    Статья Google Scholar

  • Кумар Г., Сентил К., Баламуруган С., Вину М., Радхакришнан, Сентилпрабху Г. (2012) Трибологические исследования и исследования выбросов на двухтактном бензиновом двигателе, смазываемом метиловым эфиром подсолнечника.J Sci Ind Res 71: 562–565

    CAS Google Scholar

  • Küüt A, Ilves R, Hönig V, Vlasov A, Olt J (2015) Влияние биоэтанола на детали работы двухтактных двигателей и выбросы выхлопных газов. Agron Res 13: 1241–1252

    Google Scholar

  • Проблемы со смазкой в ​​двухтактных бензиновых двигателях (1959) Ind Lubr Tribol 11: 12–20. https://doi.org/10.1108/eb052560

  • Магнуссон Р., Нильссон С., Андерссон Б. (2002) Выбросы альдегидов и кетонов из двухтактного двигателя, использующего этанол и бензин, смешанный с этанолом, в качестве топлива.Environ Sci Technol 36: 1656–1664

    CAS Статья Google Scholar

  • Mang T, Bhatia J (1994) Экологически чистые биоразлагаемые базовые масла — технические и экологические тенденции на европейском рынке. В: Достижения в производстве и применении базовых масел Lube: материалы международного симпозиума по производству и применению базовых масел Lube. Тата МакГроу-Хилл, Нью-Дели, стр. 66–80

    Google Scholar

  • Molla MSA, Islam MA (2001) Смазочные характеристики смазочных материалов на основе растительных и минеральных масел и их смесей в двухтактном двигателе SI. 4-я Международная конференция по машиностроению, Дакка, Бангладеш: III 39–44

  • Мюллер, Майкл Р., Коллинз Б., Колчин М., Каннингем П., Фулк М., Хейл Д., юрист К., Уитакер С., Уилсон Дж. Т. (2008) Растительное масло на сложноэфирной основе в качестве моторного масла SI для двухтактных двигателей. № 2008-01-1718. Технический документ SAE

  • Nuti MP (1998) Выбросы от двухтактных двигателей. Общество автомобильных инженеров, Уоррендейл

    Книга Google Scholar

  • Панхания А.М., Чаухан Б.Б., Ранпара С.С. (2011) Исследование характеристик и анализ выхлопных газов бензинового двигателя с использованием смесей метанол-бензин.В Proc. Международной конф. по текущим тенденциям в технологии (NUiCONE-2011), технологический институт, университет Нирма, Ахмедабад 1–5.

  • Pechout M, Mazac M, Vojtisek-Lom M (2012) Влияние смесей н-бутанола с более высоким содержанием на сгорание, выбросы выхлопных газов и характеристики катализатора немодифицированного автомобильного двигателя SI. № 2012-01-1594. Технический документ SAE

  • Плобергер Д., Микулич Л.А., Ландфахрер К. (1988) Разработка двухтактного бензинового двигателя с впрыском топлива.№ 880170. Технический документ SAE

  • Ramadhas AS, Muraleedharan C, Jayaraj S (2005) Оценка производительности и выбросов дизельного двигателя, работающего на метиловых эфирах каучукового масла. Renew Energy 30: 1789–1800

    CAS Статья Google Scholar

  • Ризк В. (1958) Экспериментальные исследования процессов смешения и конфигураций потоков в продувке двухтактных двигателей. Proc Inst Mech Eng 172: 417–437

    Статья Google Scholar

  • Шаян Б.С., Сейедпур С.М., Омми Ф., Моосави С.Х., Ализаде М. (2011) Влияние топливных смесей метанол-бензин на рабочие характеристики и выбросы выхлопных газов двигателя SI.Int J Automot Eng 1: 219–227

    Google Scholar

  • Singh AK (2011) Смазка на основе касторового масла снижает выброс дыма в двухтактных двигателях. Ind Crop Prod 33: 287–295

    CAS Статья Google Scholar

  • Sivasankaran GA, Bisht RPS, Jain VK, Gupta M, Sethuramiah A, Bhatia VK (1998) Смазка для двухтактных бензиновых двигателей на основе масла жожоба. Tribol Int 21: 327–333

    Артикул Google Scholar

  • Суфи Д.М., Гобадиан Б., Наджафи Г., Сабзималеки М., Джалилиантабар Ф. (2015) Характеристики и выбросы выхлопных газов двухтактного двигателя SI с биосмазочными материалами с использованием искусственной нейронной сети.Энергетическая процедура 75: 3–9

    CAS Статья Google Scholar

  • Тимони С.Г. (1969) Турбонаддув двухтактных двигателей высокого давления. № 690747. Технический документ SAE

  • Яо Ю.К., Цай Дж. Х., Чианг Х. Л. (2009) Влияние бензина, содержащего этанол, на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу мотоциклом.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *