Четырехтактный двигатель и принцип его работы

Ауди

Обновлено 30.11.2023
Поделиться
Просмотров 2252

Знать, как работает четырехтактный двигатель, пригодится любому автомобилисту: чем чище автомобиль, тем проще поддерживать его в хорошем техническом состоянии.

двигатели

Видео: Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля? Скачать

История и принцип работы четырехтактного ДВС

Ход во время работы двигателя внутреннего сгорания называется ходом поршня (вверх или вниз), поэтому 4-тактный двигатель — это двигатель, который выполняет четырехтактный рабочий цикл (два полных хода поршня). Четырехтактными могут быть не только автомобили, но и лодочные моторы, а также силовые агрегаты мопедов, мотоциклов, квадроциклов или блоков двигателей.

История создания ДВС

Принцип работы четырехтактного двигателя был официально запатентован в 1861 году французским инженером Альфоном де Рошем. Ранее, около 1854 года, два итальянских специалиста: Феличе Матоцци и Эудженио Барсанти создали аналогичный проект, но данные об этом двигателе были утеряны.

Первый четырехтактный силовой агрегат, который можно было использовать на практике, был разработан немецким изобретателем Николасом Отто. С тех пор 4-тактный двигатель, в котором топливная смесь воспламеняется от свечей зажигания, также называют двигателем Отто.

Схема восьмицилиндрового двигателя

Спустя восемь лет после запуска первого прототипа Отто уже производил около 600 четырехтактных двигателей в год.

Как четырехтактные двигатели попали в автомобилестроение

Инженер Готлиб Даймлер, работавший в компании Отто, первым осознал потенциал изобретения своего начальника для частного транспорта и предложил создать автомобиль, основанный на дизайне. Идеи подчиненного не впечатлили Отто: в 1880 году Даймера уволили вместе со своим другом, дизайнером Вильгельмом Майбахом, и он открыл собственную компанию.

В 1886 году независимо друг от друга Даймлер и другой немецкий инженер Карл Бенц подарили компании модели самоходной машины на базе двигателя внутреннего сгорания Отто, по принципу которой работают большинство современных автомобилей, кроме электромобилей.

Грузовик Daimler-Motoren-Gesellschaft, 1896 год.

С 1895 года автомобили Daimler-Motoren-Gesellschaft также продавались в России.

Отличие четырехтактного мотора от двухтактного

В двухтактном двигателе один рабочий цикл происходит за два движения поршня, что теоретически позволяет получить в 1,5 раза больше мощности. Но на практике он оказывается менее экономичным, так как не имеет отдельных циклов выпуска и впуска, а часть топлива теряется, смешиваясь с проявителем. Кроме того, такой двигатель не оборудован системой жидкостной смазки и охлаждения, поэтому он производит больше шума и быстрее перегревается при высоких нагрузках.

Ответ на вопрос, какой двигатель лучше — двухтактный или четырехтактный, зависит от области применения устройства. Если требуется небольшая и легкая силовая установка, лучше всего подойдет двухтактный двигатель. Для механизмов, где мощность, бесшумность и экономичность важнее размера и простоты обслуживания, идеально подходит четырехтактная конструкция.

Видео: Принцип работы двигателя. 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в 3D Скачать

Как устроен и работает четырехтактный движок

Работа 4-тактного двигателя позволяет вращать коленчатый вал, который передает движение на полный привод транспортного средства через кривошипно-шатунный механизм. Самая простая одноцилиндровая конструкция состоит из:

• металлический корпус, состоящий из крышки и блока цилиндров;
• цилиндр, внутри которого поршень движется вверх и вниз;
• впускной и выпускной клапаны, подающие топливную смесь в камеру сгорания и отводящие выхлопные газы;
• поршень, который сжимает топливную смесь, вызывая воспламенение, а также вращает маховик коленчатого вала и, как следствие, колеса автомобиля;
• свечи, подающие искру в цилиндр, воспламеняющий горючую смесь (в бензиновых моделях);
• системы маслоснабжения внутри силового агрегата для смазки и охлаждения движущихся частей;
• контур жидкостного охлаждения, отводящий излишки тепла от двигателя.

Модульный одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Противовес коленчатого вала необходим для устранения детонаций из-за неравномерного распределения импульса, возникающего из-за того, что зажигание происходит не каждый, а после одного оборота коленчатого вала.

Как работает четырехтактный двигатель:

1. Впуск (вращение кривошипа от 0 до 180 °): поршень опускается в нижнюю мертвую точку (PMI), впускной канал открывается одновременно, и смесь топлива и кислорода попадает в двигатель.
2. Сжатие (от 180 до 360 °): поршень поднимается в верхнюю мертвую точку (ВМТ), сжимая топливную смесь внутри.
3. Рабочий ход (от 360 до 540 °): топливо внутри цилиндра воспламеняется свечой зажигания (или по температуре — на дизельных двигателях) и поршень снова сбивается силой образовавшегося взрыва. Третий такт называется рабочим ходом, потому что именно в нем поршень совершает полезную работу, передавая крутящий момент на коленчатый вал, а затем на ведущее колесо (остальные такты ДВС происходят, наоборот, за счет движению кривошипно-шатунного механизма, поэтому КПД двигателя этого типа составляет около 40%).
4. Выхлоп (кривошипная система от 540 до 720 °): в это время открывается выход, и поршень возвращается в ВМТ, выталкивая выхлопные газы в выхлопную систему.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя.

Степень сжатия трансмиссии и компрессия трансмиссии не совпадают. Первое значение — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания, а второе — коэффициент сжатия, умноженный на коэффициент (1,2 для бензина или 1,7–2,0 для дизельного топлива).

В чем особенность дизельных силовых агрегатов

Все ДВС можно разделить на две группы по принципу смесеобразования:

1. Бензин (карбюраторный или впрыскивающий) и газ — где топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр.
2. Дизель: топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя на дизельных силовых агрегатах немного отличается от такового на бензине. Камеры сгорания содержат кислород, который нагревается до температуры, достаточной для воспламенения топлива. Прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки, в цилиндр впрыскивается жидкое дизельное топливо, которое форсунки разбрызгивают небольшими каплями для более быстрой реакции с нагретым воздухом.

4-х тактный дизельный двигатель.

Мощные дизельные двигатели могут иметь несколько форсунок на цилиндр.

Многоцилиндровые модели

Чем больше цилиндров у четырехтактного двигателя, тем больше общий объем камер сгорания, поэтому силовые агрегаты автомобилей оснащены большим количеством цилиндров. Чаще всего это число четное, для сохранения сбалансированности установки, но встречаются и трехцилиндровые модели.

Классификация двигателей для многоцилиндровых автомобилей:

• В линию: на одном коленчатом валу, параллельно друг другу;
• V-образный — два ряда цилиндров на коленчатом валу, расположенные под углом;
• VR-образная — аналогична предыдущей, но имеет меньший угол развала (около 15o).

Двигатель внутреннего сгорания в ряду в разрезе.

Чтобы многоцилиндровый двигатель работал плавно, ходы разных цилиндров должны чередоваться в определенной последовательности и через равные промежутки времени. Примерный порядок работы четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания:

Таблица представлена ​​в качестве примера. Порядок работы цилиндров индивидуален для каждой модели силового агрегата, точные номера можно найти в документации на автомобиль.

Порядок работы цилиндров на ВАЗ-2109.

От чего зависит мощность четырехтактного мотора

Основными параметрами, влияющими на мощность силового агрегата, являются:

• общий объем цилиндров;
• частота вращения вала двигателя;
• прохождение входных и выходных отверстий;
• уровень сжатия топливной смеси.

Мощность также увеличивается при максимальном заполнении цилиндров, поэтому были изобретены турбины, которые дополнительно нагнетают кислород в камеру сгорания.

Схема турбонаддува двигателя с турбонаддувом.

Видео: Четырёхтактный двигатель. Принцип работы Скачать

Вспомогательные системы

Поскольку 4-тактный двигатель сложнее 2-тактного двигателя, для правильной работы ему необходимы вспомогательные системы:

• Газораспределение: регулирует подачу топливной смеси и отвод выхлопных газов с помощью впускных и выпускных клапанов.
• Смазка — подает масло в двигатель, которое снижает силу трения механических частей, охлаждает механизм и удаляет продукты сгорания.
• Подача топлива — система подачи топлива из бензобака в цилиндры. На более старых бензиновых моделях топливная смесь создается в карбюраторе, а в двигателях с впрыском топливо впрыскивается непосредственно через форсунки.
• Зажигание (на бензиновых агрегатах): система поочередно подает ток от распределителя к каждой свече зажигания и оттуда к камерам сгорания. На некоторых моделях автомобилей (например, ВАЗ 2106) на распределителе устанавливается конденсатор для повышения напряжения, подаваемого на свечи зажигания.
• Охлаждение: дополнительный гидравлический контур, отводящий излишки тепла от двигателя.
• Выхлопная система — очищает выхлопные газы и выпускает их в атмосферу.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания BMW M57.

От правильного давления в системе смазки зависит качество работы и ресурс двигателя, поэтому рекомендуется не только полагаться на указатель давления масла в салоне, но и периодически проводить ручное измерение с помощью манометра.

Как узнать, аннулирован ли автомобиль после продажи После покупки автомобиля новому владельцу следует 40 Какой кроссовер лучше — Hyundai Tucson или Kia Sportage Что делать, если Kia Sportage не заводится Как узнать код окраски автомобиль из онлайн VIN кода и номерного знака Kia Sportage проблемы и слабые стороны различных поколений Судороги и другие общие проблемы с двигателями Kia Sportage.

💡 Видео

Как работает четырёхтактный двигатель скутера Скачать

Как работает двухтактный двигатель скутера | Анимация Скачать

Работа двухтактного двигателя и четырехтактного двигателя Скачать

1-тактный ДВС, который Изменит Мир! Как это устроено? E-REX от INNEngine Скачать

Двухтактные двигатели в сравнении с четырёхтактными | Science Garage На Русском Скачать

Принцип работы двухтактного двигателя / The principle of a two-stroke Скачать

Четырёхтактный двигатель принцип работы и конструкция Скачать

Принцип работы дизельного двигателя Скачать

Работа двигателя внутреннего сгорания Скачать

Революция в технологии двухтактных двигателей. Универсальный ДВС Mazda, работающий на любом топливе Скачать

шеститактные и однотактные двигатели почему не пошли в серию Скачать

Принцип работы двухтактного двигателя / The principle of a two-stroke engine Скачать

2-Х ТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ из 4-Х ТАКТНОГО? Скачать

8 ТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — КАК ЭТО РАБОТАЕТ? Скачать

Схема работы четырехтактного двигателя. Просто и наглядно. Скачать

Общее устройство бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания Скачать

Однотактный двигатель — Все поршни в один такт Скачать

https://drive-bloger.ru/ustroystvo-i-princip-raboty-chetyrehtaktnogo-dvigatelya/