Что означает 4 тактный двигатель
Четырехтактный двигатель, устройство и принцип работы
Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Автомобильные двигатели чаще всего работают по четырёхтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.
В карбюраторном четырёхтактном двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.
В чем отличие работы двухтактного и четырехтактного двигателей
Двухтактный двигатель получил свое название, потому что он имеет два такта работы. Рабочий цикл в цилиндре совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня:
- 1 ход – такт сжатия,
- 2 ход – называется рабочим ходом.
Двухтактный двигатель питается не чистым бензином, а его смесью с маслом, обычно эта смесь находится в определенных пропорциях у различных моделей двигателя. Рабочие поверхности цилиндра смазываются теми частями масла, которые находятся в бензине. В некоторых моделях двигателей масло дополнительно подается насосом в подшипники.
Принцип работы четырехтактного двигателя устроен на 4-х тактах.
Что же происходит в момент, когда нажимают на педаль газа? Педаль газа управляет клапаном, через который протекает бензин. Бензин смешивается с воздухом и распыляется. Распределительный вал открывает впускной клапан.
1 такт. Впуск. В первом такте поршень двигателя из верхней мертвой точки идет вниз. При этом открывается впускной клапан и начинает всасываться топливо – бензовоздушная смесь. Поршень доходит до нижней мертвой точки – впускной клапан закрывается.
2 такт. Сжатие. На втором такте поршень идет вверх. Бензовоздушная смесь сжимается и происходит зажигание.
3 такт. Рабочий ход поршня. Так же как в двухтактном двигателе загоревшаяся смесь расширяется, и образующий при горении газ начинает толкать поршень вниз. Двигатель начинает работать. Когда порция бензовоздушной смеси полностью сгорает и поршень находится в нижней мертвой точке начинается четвертый такт.
4 такт. Выпуск. Открывается выпускной клапан и поршень начинает свое движение вверх, вытесняя отработавшие газы, выгоняя их в выхлопную трубу.
Четырехтактный подвесной лодочный мотор
Подвесные четырехтактные лодочные моторы тяжело приживаются на отечественных водоемах. И дело здесь не столько в преимуществах двухтактных лодочных двигателей перед четырехтактными, сколько в их дороговизне, по сравнению с двухтактниками.
КАК РАБОТАЕТ? Рабочий процесс 4-х тактного двигателя разделен на четыре такта: впуск, сжатие, сгорание, выхлоп. Движущихся частей в моторе больше, горение чище, эффективность выше, смазки требуется больше.
Коленчатый вал четырехтактных моторов совершает два оборота, во время которых происходит 4 рабочих такта поршня. Отличительная особенность 4-х тактного двигателя – это отсутствие необходимости смешивать топливо перед заправкой. У четырехтактных моторов имеется специальный картер для заливки масла. Впрочем, такая конструкция требует специальной переноски мотора в вертикальном положении, чтобы не вытекало масло.
Ввиду своей конструкции, четырехтактники имеют больший вес с аналогичными по мощности двухтактниками. Но если владелец делает акцент при выборе лодочного мотора на максимальную долговечность и комфорт эксплуатации, то 4-х тактный двигатель – это его вариант. Он тихий, удобный, экологичный и более выносливый, когда речь идет об активной эксплуатации на дальние расстояния.
- Экологичен;
- Износоустойчив;
- Тяжеловат;
- Комфортен;
- Малошумен;
- Топливоэкономичен.
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.
Отличие двухтактного двигателя от четырехтактного.
Немного истории.
Первый работающий 2-х тактный двигатель сконструировал француз Эжен Ленуар в 1860 году. Его двигатель работал на газе.
В 1876 году немецкий инженер Николас Отто создал 4-х тактный двигатель. Совершенствование ДВС (двигателей внутреннего сгорания )продолжается по сей день.
В 1897 году конструктор Рудольф Дизель разработал прототип сегодняшнего дизеля, где воспламенение топливной смеси происходит за счет сильного сжатия. В данной статье не описываются газовые турбины, двигатель Ванкеля.
На фото показана принципиальная схема работы двигателей.
Описание работы двигателей.
Описание принципа действия 2-х тактного двигателя.
Сам двигатель состоит из картера, коленчатого вала,цилиндра. У двухтактных двигателей коленчатый вал установлен на подшипниках. (Установка на подшипниках обусловлена системой смазки) Цилиндр представляет собой чугунный, отполированный внутри, стакан стакан, внутри которого двигается поршень (Как правило выполненный из дюралюминия).
В канавки на поршне вставлены пружинящие поршневые кольца. Кольца служат для уплотнения между цилиндром и поршнем, что бы не пропускать газы, образующиеся при сгорании топлива. Поршень соединен с шатуном пальцем.Поршень двигается возвратно-поступательно. С помощью шатуна возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное коленчатого вала. Все трущиеся поверхности 2-х тактного двигателя смазываются с помощью топливной смеси в которую добавлено масло.
Рабочий цикл происходит за 2 такта.
1. Возвращаясь в верхнее положение поршень сжимает горючую смесь. При движении он перекрывает сначала продувочное окно, а затем и выпускное. Когда поршень достигает верхней точки происходит воспламенение смеси с помощью свечи зажигания и поршень идет вниз, как видно из рисунка.
2. Второй такт начинает после воспламенения смеси. Дойдя до выхлопного окна в цилиндре падает давление и двигаясь дальше поршень создает разрежение и из впускного окна происходит засасывание горючей смеси.
Это очень краткое описание работы двухтактного двигателя и дает лишь общее представление о работе двигателей.
Описание принципа действия 4-х тактного двигателя.
Основная конструкция двигателя напоминает конструкцию двухтактного двигателя. Но добавлена система газораспределения, в которую входит распредвал и клапана. Смазка всех движущихся частей осуществляется чистым маслом, подаваемым маслонасосом.
Весь рабочий цикл состоит из четырех тактов:
Первый такт.(Такт впуска). Впускной клапан открыт, а поршень идет вниз. За счет разрежения топливо поступает в цилиндр.При достижении нижней точки впускной клапан закрывается.
Второй такт.(Такт сжатия). Движение поршня вверх вверх, горючая смесь сжимается. При положении поршня в верхней точке происходит воспламение. (Реально воспламениение проиходит не доходя верхней точки)
Третий такт. (Такт рабочего хода). Воспламененная смесь толкает поршень вниз (впускной и выпускной клапаны закрыты).
Четвертый такт.(Такт выпуска). Как только поршень начинает движение вверх выпускной клапан открывается выпуская отработанные газы и остается открытым пока поршень не дойдет до верхней точки. При достижении верхней точки поршнем происходит закрытие выпускного клапана.
Основные преимущества четырехтактного двигателя:
1. Меньший шум.
2. Экономичность. (до 30%)
3. Долговечность.(За счет лучшей смазки движущихся деталей)
Недостатки:
1. Больший вес на единицу мощности.
2. Более сложен.
3. Дороже.
Основные преимущества двухтактного двигателя:
1. Меньший вес на единицу мощности.
2. Дешевле.
3. Простота
4. Быстрее набирает обороты.
Недостатки:
1.Больший шум.
2.Больший расход топлива.
Исходя из отличий двухтактного двигателя от четырехтактного рекомендуемое применение 2-х тактных:
1. Лодочные моторы до 5 л.с (Легче, можно транспортировать в любом положении)
Однозначное применение в спортивных мотоциклах, в авиамоделях, сенокосилках, бензопилах. То есть в тех случаях, где вес имеет большое значение. Сейчас выпускаются 2-х тактники с прямым вспрыском и лодочные моторы больших мощностей конкурируют. Реклама утверждает, что их экономичность равна 4-х тактным моторам.
А в остальных случаях, если позволяет бюджет, предпочтительней 4-х тактники.
Двухтактные моторы
В двухтактном двигателе одного оборота коленчатого вала хватает для завершения рабочего цикла. Этот оборот в свою очередь осуществляется в два этапа (такта) – сжатие и расширение, отсюда мотор и получил свое название. Двухтактные двигатели отличает отсутствие клапанов, роль которых выполняет поршень. Вообще значение поршня в таких моторах очень велико: перемещаясь, он открывает и закрывает продувочные окна (как впускные, так и выпускные). Если внешне сравнивать двухтактный и четырехтактный двигатель, то конструкция первого варианта гораздо проще. В этом можно убедиться, почитав ниже определение четырехтактного мотора.
И напоследок
Моторное масло для 2 тактных двигателей должно соответствовать руководству по эксплуатации. Для простых двигателей производители чаще всего выставляют менее строгие требования, допускающие использование дорогой синтетики или дешевой минералки. Разница в работе устройства ощутима не будет, исключение составит лишь продолжительность сохранения потребительских свойств – у натуральной химической основы она будет гораздо меньше, чем у синтетического аналога.
Чтобы транспортное средство или легконагруженное оборудование работало исправно в течение всего срока эксплуатации, стоит с особой внимательностью подходить к его техническому обслуживанию. Нельзя опираться на мнения продавцов-консультантов или «народных умельцев», раздающих советы в сети Интернет. Всегда руководствуйтесь требованиями производителей и не отклоняйтесь от прописанных ими параметров.
