Двухтактный дизельный двигатель

Достоинства и недостатки мотора.

К положительным описанием рассматриваемого устройства внутреннего сгорания, можно отнести следующее:

• Двигатель обладает относительно малым весом. В среднем, вес составляет половину от классического дизель с турбиной.
• Мотор, имеет не сложную конструкцию. Количество запасных частей и дополнительных деталей стало гораздо меньше.
• Принцип действия устройства не сложен на практике. Мотор, прост и пригоден для обслуживания, реконструкции. Температура и функции — двигателя внутреннего сгорания.
• Устройство имеет небольшие размеры и не требует много места.
• Топливо используется экономно и с большой долей продуктивности. Экономия расхода, повышена на половину, от классического двигателя.

Несмотря на все свои явные преимущества, минусов у мотора достаточно:

• Большая стоимость. Данный вид двигателей, выпускает не так много компаний. Приобрести устройство для использования, довольно дорого.
• Практически полное отсутствие обслуживающих мастерских. Ремонтировать мотор, весьма проблематично.
• Малое наличие необходимых деталей. При выходе из строя отдельно элемента, будет сложно найти замену.

двухтактный двигатель

На сегодняшний день, аналоги мотора используются активно. Их ставят на грузовики, строительную технику и легковые авто. Двухтактный дизель, один из модернизированных двигателей внутреннего сгорания. Расположение цилиндров, соответственно рядами. Камера очистки образуется в результате сближения поршней. Все колен валы сопряжены друг с другом. Окно выпуска, открывается раньше окна впуска (в среднем на двадцать градусов).

В мотоциклах, отсутствуют клапаны в голове цилиндра, существуют специальные отверстия в стенках для входа и выхода. Клапаны впуска и выпуска, взаимодействуют с карбюратором, через специально отведенные каналы. Во время движения поршня вверх, открывается окно карбюратора и смесь поступает в картер движка.Когда поршень направляется вниз, клапан закрывается и начинается сжатие смеси. Шток, открывает клапан и рабочая смесь выпускает отработанные газы из цилиндра. Выход газов происходит через открытый клапан. Поршень возвращается и сопутствующие процессы повторяются. Состав загорается (предельная температура внутреннего сгорания) от свечи и поршень продолжает ход работы. Данный процесс имеет значимые недостатки. Приходиться добавлять моторное масло, прямо в топливо. Это производиться для, смазки рабочих элементов. При создании данной консистенции, масло уходит достаточно быстро. Расход масла на данном типе движке, очень большой. Двигатель не экономичен и использования данной технологии смазки, способно быстро вывести его из строя. Количество выхлопов, при работе данного устройства, так же является наибольшим. Часть смеси, вырывается наружу вместе с выхлопами, что неблагоприятно для окружающей среды. По этому, экологичность мотора очень сомнительна.

двухтактный дизельный двигатель

Сложно создать двигатель подобный рассмотренному. Необходима подача чистого потока воздуха в цилиндр, который не должен попасть в картер. При попадании, он будет удалять смазку с рабочих элементов. Поэтому, часть моторов для военной техники и кораблей, устройством напоминают четырех тактные. Там, так же имеются клапана в голове блока гидроцилиндров и масло попадает в картер. Отличие, окна в цилиндрах. Через промежутки выдается поток воздуха и происходит выпуск отработанного газа. При спуске, шток открывает отверстия впуска и туда подается воздух. Когда он движется наверх, отработанный газ выходит из цилиндров. Горючая смесь попадает в цилиндр, и под воздействием горячего воздуха — загорается.Таким образом на него действует высокая температура внутреннего сгорания. Так происходит полный цикл работы движка. По завершению, операция повторяется снова.

В общих чертах, дизель хорош:

Использованием недорогого и емкого топлива.

• Высоким крутящим моментом и хорошей производительностью.
• Отсутствием системы зажигания.
• Недостатки всех дизелей;
• Необходимость усиления и утяжеления всех деталей мотора.
• Наличием сложной системы подачи смеси.

Все двухтактные движки обладают плавным ходом и хорошей мощностью. Но их минусом является, обязательное наличие компрессорного элемента. Несмотря на стоимость данного оборудования и остальных недостатков, такой тип мотора — остается уникальным. Достойные плюсы, позволяют использовать его в различных сферах. ДТ, так же широко применимо и активно используется во всем мире. Смесь, является одним из наиболее доступных видов и уже успела заслужить свою популярность. Двигатели постоянно совершенствуются и на сегодня, существует достаточно большое количество модернизаций.

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора.

Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной поверхностью. Сверху на цилиндре установлена головка, которая является отдельной деталью и при необходимости снимается, например чтобы получить доступ к двигателю для проведения ремонтных работ (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.

Внутри цилиндра находится поршень. Внешне он напоминает обычный стакан, который перевернут вверх дном (именно дно поршня является его рабочей поверхностью). В процессе работы двигателя поршень внутри цилиндра перемещается вертикально вверх- вниз с высокой интенсивностью.

Снаружи по окружности поршня в отдельных канавках расположены поршневые кольца. Поршень прилегает к внутренней поверхности цилиндра неплотно. Поршневые кольца, во-первых, препятствуют попаданию вниз газа, образующегося при работе двигателя, во- вторых, не пропускают моторное масло в камеру сгорания, которая находится над поршнем и расположена над верхней мертвой точкой (о том, что это такое, рассказывается далее).

Поршень закреплен на шатуне с помощью специальной детали, которая называется поршневым пальцем. В свою очередь, шатун закреплен на коленчатом валу двигателя, а точнее — на кривошипе коленчатого вала (рис. 1.3). При сгорании рабочей смеси образующиеся газы оказывают сильное давление на поршень, который начинает двигаться вниз и через шатун передает свою энергию на коленчатый вал, что в результате вынуждает его вращаться.

Рис. 1.3. Поршень с шатуном.

Рекомендуем: Обзор подходящих герметиков для системы охлаждения двигателя

На конце коленчатого вала имеется тяжелый металлический диск с зубьями, который называется маховиком. Основная его задача — обеспечить вращение коленчатого вала по инерции, что необходимо для подготовительных тактов рабочего цикла (о том, что такое «такты» и «рабочий цикл», будет рассказано далее).

Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания через выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.

Примечание.

Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.

Свеча вкручивается непосредственно в головку блока цилиндров: для этого специально предназначено отверстие с резьбой. Свеча является источником искры, которая проскакивает между ее электродами, от нее в камере сгорания воспламеняется рабочая смесь. На каждый цилиндр двигателя приходится одна свеча (следовательно, у четырехцилиндрового двигателя имеется четыре свечи, у восьми-цилиндрового — восемь и т. д.).

При движении вверх-вниз поршень поочередно достигает двух крайних положений — верхнего и нижнего: в них он максимально удален от центральной оси коленчатого вала. Верхнее крайнее положение поршня называется верхней мертвой точкой, а нижнее — нижней мертвой точкой (соответственно ВМТ и НМТ). Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня.

Пространство, которое остается над поршнем при его нахождении в ВМТ, называется камерой сгорания. Именно здесь воспламеняется и сгорает рабочая смесь. При этом возникает своеобразный «мини-взрыв», который сопровождается резким и сильным повышением давления, под воздействием которого поршень начинает двигаться вниз. Как раз в этот момент тепловая энергия превращается в механическую. При вертикальном движении вниз поршень через шатун толкает коленчатый вал, заставляя его вращаться. Образовавшийся крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля, которые и приводят машину в движение.

Объем в промежутке между ВМТ и НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Если суммировать объем камеры сгорания (как указывалось, так называется пространство над ВМТ) и рабочий объем цилиндра, получится полный объем цилиндра. Сумма полных объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя.

По такому принципу работает двигатель внутреннего сгорания современного автомобиля. Далее рассмотрено, что представляет собой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.

Конструкция дизеля

Все дизели устроены практически одинаково: их остов состоит из рамы и цилиндров, соединенных между собой картером. Цилиндры сверху закрываются крышками, в которых установлены топливные форсунки, выпускные и впускные клапаны (на некоторых конструкциях двухтактных дизелей впускные и выпускные клапаны не устанавливаются на них применяется щелевая продувка – 10Д100, например). Отвлекся немного, поршень соединяется с коленчатым валом посредством шатуна и кривошипа. Дизели бывают двухтактными и четырехтактными.

Рассмотрим работу двухтактного дизеля

При вращении коленчатого вала поршень (через шатун) совершает возвратно-поступательные движения между, так называемыми, нижней мертвой точкой (н.м.т.) и верхней мертвой точкой (в.м.т.). Воздух поступает в цилиндр через продувочные (впускные) окна, расположенные в средней части цилиндра, а отработанные газы удаляются через выпускные клапаны.

Такая система называется клапанно-щелевой продувкой. На дизелях типа 10Д100, как я уже писал выше, клапанов нет, выпуск газов и поступление воздуха в цилиндр осуществляется через продувочные окна, это обусловлено особой конструкцией дизеля с расходящимися поршнями. При перемещении от н.м.т. вверх поршень перекрывает впускные окна, выпускные клапаны при этом закрываются, в итоге происходит процесс сжатия воздуха с повышением его давления. В момент подхода к в.м.т. (камере сгорания), в цилиндр через форсунку впрыскивается топливо, которое от давления воспламеняется. В результате этого давление газов в цилиндре увеличивается и под действием давления поршень перемещается вниз, совершая полезную работу. Давление газов в этот момент падает. При подходе к нижней мертвой точке открываются выпускные клапаны и отработанные газы выходят из цилиндра. В данный момент времени поршень верхней кромкой открывает продувочные окна и через них в цилиндр поступает свежий воздух. Все процессы непрерывно повторяются.

Эти процессы, происходящие в цилиндре дизеля при каждом обороте коленчатого вала называются циклами. Каждый такой цикл состоит из двух тактов: 

• 1 – всасывание и сжатие воздуха;
• 2 – расширение (рабочий ход поршня) и выпуск отработанных газов.

Поэтому в двухтактных дизелях цикл протекает за два хода поршня, что соответствует одному обороту коленчатого вала. 

Рассмотрим работу четырехтактного дизеля

Конструкция данного дизеля отличается от конструкции двухтактного отсутствием продувочных окон, и тем, что один из клапанов – впускной, а другой (как и в предыдущей схеме) – выпускной.

Работа четырехтактного дизеля происходит так: при перемещении поршня от н.м.т. вверх сжатие воздуха происходит при закрытых клапанах (1 такт). Подача топлива и его сгорание происходят в момент нахождения поршня вблизи в.м.т.. Далее следует рабочий ход – расширение газов (2 такт). При следующем ходе поршня вверх открывается выпускной клапан и происходит выпуск отработанных газов (3 такт). Далее выпускной клапан закрывается, одновременно с этим открывается клапан впускной, и при ходе поршня вниз в цилиндр всасывается свежий воздух (4 такт).

Циклы в данной конструкции повторяются через каждые два оборота коленчатого вала и состоят из четырех тактов. Исходя из этого в четырехтактных дизелях циклы протекает за четыре хода поршня – два оборота коленчатого вала. Главной особенностью поршневых двигателей внутреннего сгорания можно назвать циклический рабочий процесс, позволяющий при достаточно высоких температурах сгорания топлива (1800 – 2000 градусов Цельсия) получать высокий КПД (30 – 40%) и сравнительно умеренные средние температуры рабочих деталей.

Техника работы двухтактного дизельного двигателя.

В устройстве двигателя содержаться два лопаточных элемента — турбина (газовая) и нагнетатель. Второй, отвечает за повышение давления в цилиндрах. Данный процесс, обеспечивает умножение мощности двигателя, при этом расход топливной смеси — не возрастает. Турбина, в свою очередь, отвечает за перераспределение энергии тепла и температуры, в механическую. Так же, нагнетатель приводиться в действие турбиной. Цилиндры расположены вдоль (не вертикально), каждый цилиндр оснащен отверстиями для выпуска и вентиляции. Через данные отсеки, происходит выпуск отработанных (сгоревших) продуктов высокой температуры. Через коллектор, газ подходит к турбине. Камера отработки, получается при почти полном совмещении поршней. В процессе движения поршней, рабочая камера отработки открывается и закрывается. Колен валы взаимодействуют между собой, благодаря зубчатому механизму основной передачи. Части механизма двигаются по часовой. Температура внутреннего сгорания при этом очень высока.

Полный рабочий цикл рассматриваемого двигателя — заключается в одном круге хода колен вала или возвратно-поступательного движения поршня. Цилиндр двигателя, полностью очищается и заряжается потоком нового воздуха, когда поршень — расположен максимально допустимо к нижнему пределу. При движении поршня, очистной отсек открывается и цилиндр попадает новый воздух. Воздух попавший в цилиндр, уходит в верхнюю его часть и выходит наружу. Продув устройства, помогает полностью высвободить отработанные продукты высокой температуры. Когда поршень направляется вверх, клапан впуска запирается, продув отсеки тоже. После того как необходимые части герметизированы, происходит сжатие воздуха. Рядом с максимально допустимой верхней точкой, происходит выдача топливной смеси. Для которой необходима определенная температура внутреннего сгорания. Смесь загорается от сильного потока горячего воздуха. При движении поршня обратно, происходит сгорание и увеличение объема продукта. В конце цикла, клапаны открываются и процесс повторяется. Два колен вала, значит два устройства с автономными механизмами. Данный признак, является одним из недостатков системы с прямым потоком. При этом, система прямого потока, очищается лучше других. Если, продув происходит петлей, качество очистки цилиндра снижается. Такие цилиндры, применяются не так часто, но все же встречаются. Данный вид цилиндров, как правило, изнашивается быстрее.

Несмотря на хороший показатель полезного действия, часть продуктивности все же уходит на процесс очистки. Для подачи в цилиндр нового потока топлива, используется часть старого. Этот недостаток, снижает полезное действие, в среднем на двадцать процентов.

Эксплуатация

Силовые установки Deltic были примечательной очень компактной силовой установкой с выдающимися показателями удельной мощности. Недостатком этих совершеннейших с одновременно сложных для своего времени силовых установок была необходимость в неукоснительном соблюдении всех необходимых работ в процессе эксплуатации и по техническому обслуживанию. В противном случае надёжность силовой установки значительно снижалась. На веб страницах ветеранов ВМФ можно увидеть комментарии машинистов обслуживавших в своё время силовые установки типа Deltic на которых упоминается, что иногда команды катеров имевших силовые установки этого типа опасались этих силовых установок по скольку обслуживать их было тяжело, запуск двигателя при помощи сжатого воздуха был сложен и имелись опасения, что двигатель при запуске может взорваться. Подобные проблеммы если где либо и часто возникали на пpактике , то только на катерах в ВМФ. На локомотивах где мощность силовых установок была специально значительно снижена всё было гораздо проще.

И тем не менее не смотря на ряд вышеуказанных недостатков силовых установок типа Deltic на катерах и локомотивах в целом эти силовые установки зарекомендовали себя очень хорошо. В случае возникновения каких либо неполадок силовую установку быстро заменяли на резервную и отправляли на переборку в мастерские и подобная методика в дальнейшем стала всё более часто применяться.

Принцип работы двухтактного двигателя

Двухтактный ДВС – это поршневой мотор, в котором сгорание топливовоздушной происходит не в камере сгорания, как в четырехтактных, а непосредственно в самом рабочем цилиндре. Устройство такого двигателя мало чем отличается от конструкции четырехтактного. В своем составе он имеет все те же детали, что и обычный, поршневой ДВС – это поршень, цилиндр и кривошипно-шатунный механизм.

В блоке цилиндров устанавливается поршень, внутрь которого посредством специальной втулки вмонтирован шатун. в нижней части шатуна также располагается коленчатый вал. Коленвал подвешивается посредством двух подшипников и погружается в специальный картер. Главное особенностью такого двигателя можно называть то, что смазывающий компонент и топливо смешиваются в одну смесь и подаются наравне с воздухом в камеру сгорания.

Как уже понятно из названия, такой двигатель имеет всего два рабочих такта, которые будут описаны ниже.

• Первый такт (сжатие). Поршень находится в нижней мертвой точке двигателя и начинает движение вверх. В процессе подъема через продувное отверстие в цилиндр попадает определенное количество топлива, которое смешано с маслом и воздухом. Как только поршень достигает отверстия, оно перекрывается и подача смеси прекращается. На этом же этапе перекрывается и выпускное отверстие. Поршень движется в верхнюю мертвую точку и сжимает смесь.
• Второй такт (рабочего хода поршня). В верхней мертвой точке происходит сжатие и воспламенение смеси. В результате небольшого взрыва, поршень под действием высокого давления начинает движение вниз, тем самым, открывает выпускное отверстие и дает возможность освободить цилиндр от отработавших газов. Часть масла, находящаяся в смеси остается на стенках цилиндра, а другая часть попросту выходит вместе с отработавшими газами. Поршень достигается самой нижней мертвой точки, и цикл начинается сначала.

Стоит отметить, что для более удачного искрообразования искра должна возникать чуть раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Идеальным зажиганием можно назвать то, которое с увеличением числа оборотов двигателя дает искру еще раньше. Такая система напрочь отсутствовала до 2000-х годов. В те времена искрообразование было настроено под оптимальные обороты, а потому двигатель работал малоэффективно. В настоящее же время применяются специальные электронные коммутаторы, в которых имеется динамическое опережение в момент зажигания. Оно изменяется с увеличением или уменьшением числа оборотов двигателя.

Ресурс дизеля

Отдельного внимания заслуживает плановый ресурс данного мотора. Дело в том, что сам по себе дизель менее жизнеспособен, нежели бензиновый силовой агрегат. Обусловлено это использованием своеобразного топлива. Оно оставляет нагар в камере сгорания и форсунках. Все это существенно сокращает срок службы. Что же касается двухтактных ДВС на дизеле, то тут многое зависит от условий эксплуатации и своевременного обслуживания. Если масло меняется вовремя, а мотор не перегревается, то может работать 200 000 километров. Для бронетехники ресурс значительно меньше и составляет порядка 100 000 километров.

Правильная эксплуатация

Неправильная эксплуатация может погубить даже самый надежный мотор.

Продлить ресурс дизельного двигателя, и получать удовольствие от владения автомобилем вам поможет выполнение несложных правил:

• дизельные двигатели с турбонаддувом очень требовательны к качеству масла и топлива. Заливайте только то масло, которое соответствует требованиям, установленным для вашего ДВС. Заправляйтесь только на проверенных АЗС;
• проводите ТО топливной аппаратуры и системы предпускового подогрева в соответствии с заявленными производителем нормами. В этом случае у вас не возникнет проблем с запуском дизельного двигателя в холодное время года. Эксплуатация агрегата с неправильно работающей форсункой впоследствии может привести к дорогостоящему ремонту ДВС;
• после активных поездок турбина нуждается в охлаждении. Не глушите мотор сразу же. Дайте ему поработать некоторое время на холостых оборотах;
• избегайте запуска «с толкача». Такой способ оживления мотора может причинить большой вред кривошипно-шатунному механизму вашего ДВС.

Современные инновационные технологии и прогрессивный маркетинг позволяют людям выбирать из автомобилей, которые они могут себе позволить. Нам всё меньше приходится идти на компромисс и жертвовать отдельными параметрами. Особенно эта тенденция заметна в процессе эволюции дизельных автомобилей.

https://youtube.com/watch?v=iNPYfAR4b7k

Особенности и принцип работы 2т двигателя

Любой хозяин мототехники должен иметь представление о конструкции двигателя и принципе его функционирования. Силовой агрегат двухтактного типа применяется не только в мототехнике, но и в других технических устройствах – бензокосилках, триммерах и прочих. Несмотря на комплектацию многих моделей современной техники четырехтактниками, двухтактный мотор по-прежнему широко используется. Он прост в эксплуатации, удобен в обслуживании и ремонте, а также достаточно надежен.

Рабочий цикл такого двигателя осуществляется за пару тактов сжатия и рабочего хода в результате энергии от воспламенения топлива. Оба цикла осуществляются во время одного оборота коленвала. У двухтактного мотора отсутствует фаза впуска топливной смеси и выпускной цикл, характерные для четырехтактников. Процесс впуска топлива и выпуска отработанных газов происходит во время фаз сжатия и расширения.

Благодаря такой конструктивной особенности повышается крутящий момент и развиваемая мотором мощность при одинаковой с 4-тактным мотором кубатуре. И хотя КПД двухтактной силовой установки ниже по сравнению с четырехтактной, благодаря двухтактной работе поршня, элементы двигателя выполняют меньшее количество перемещений. При условии качественной смазки сопрягаемых деталей мотора, он имеет достаточно высокий ресурс эксплуатации и менее подвержен внутреннему износу.

Для функционирования двухтактника необходимо включить зажигание, обеспечить подачу топлива и прокрутить стартером или кикстартером коленвал двигателя.

Дальнейшая работа двухтактного мотора осуществляется по следующему алгоритму:

• поршень начинает перемещаться в сторону свечи зажигания с нижней мертвой точки. В это время топливная смесь попадает в рабочую камеру цилиндра. Происходит открытие выпускного окна, предназначенного для выхода выхлопных газов, и рабочая смесь сжимается;
• в начальной фазе цикла сжатия в камере кривошипно-шатунного механизма происходит перепад давления, способствующий поступлению новой порции бензина. В верхней фазе перемещения поршня происходит воспламенение рабочей смеси искрой от свечи;
• возникшая в результате воспламенения бензина энергия заставляет поршень смещаться к нижней точке. Благодаря открытому каналу выпускного окна выходят отработанные газы через колено, соединенное с глушителем;
• последующее перемещение поршня вызывает открытие продувочного канала и поступление бензина в рабочую зону цилиндра. Фаза смещения поршня к нижней точке завершает рабочий цикл мотора и цикл повторяется.

В процессе подачи бензина, перемешанного с маслом, происходит смазывание составных элементов силового агрегата. Этим отличается смазочная система двухтактного мотора от системы смазки четырехтактника, в котором имеется шестеренный насос для подачи масла в зону сопрягаемых частей мотора.

Масло смешанное с бензином осуществляют смазку в кривошипно-шатунном механизме