Ad
  А вместо сердца - пламенный мотор | главная | школа | карта | поиск |  

Принцип работы модельных двигателей

В двухтактных двигателях все рабочие процессы происходят за два такта, которые выполняются за один оборот коленчатого вала. В процессе работы двухтактного двигателя также принимает участие переменный объем, образованный полостью картера и нижней стороной донца поршня.


Первый такт – «всасывание-сжатие», при вращении коленчатого вала (КВ) поршень двигается вверх от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В течение этого такта в полость картера, через золотниковое устройство всасывается новая порция воздушно-топливной смеси (обычно говорят – происходит впуск горючей смеси) и одновременно происходит сжатие, но уже в объеме цилиндра, предыдущей порции горючей смеси (ГС);

За некоторое время перед завершением первого такта (это называется опережением зажигания), в цилиндре происходит воспламенение ГС, при горении которой резко возрастает давление внутри камеры сгорания. Это давление воздействует на донце поршня, заставляя его двигаться от ВМТ к НМТ.

Опережение зажигания требуется для того, чтобы к моменту достижения поршнем ВМТ процесс горения ГС в камере сгорания уже начался, но еще не достиг своего максимума, в момент которого в цилиндре развивается наибольшее давление. Оптимальное время достижения максимума давления соответствует углу поворота КВ на 10-12 градусов после прохождения ВМТ. В этот момент поршень уже движется вниз, а кинематика КШМ может обеспечить максимальную эффективность преобразования тепловой энергии расширяющихся продуктов горения в механическую энергию вращающегося коленчатого вала.

Второй такт – «рабочий ход-продувка», включает в себя процесс расширения сгорающего топлива (собственно это и есть рабочий ход, в результате которого на коленчатом валу развивается механическая мощность), и процесс сжатия в полости картера свежей ГС, засосанной туда в первом такте. После прохождения поршнем примерно половины пути вниз, открывается выхлопное окно, и начинается процесс выхлопа, в результате которого газы, образовавшиеся в процессе горения топлива, выбрасываются из цилиндра наружу (в атмосферу или в полость глушителя), а еще чуть позже, после открытия перепускного окна (их может быть несколько), сжатая в картере свежая порция ГС устремляется в цилиндр, вытесняя от туда остатки отработанных газов. Этот процесс называется продувкой.


Таким образом, все процессы в двухтактном двигателе происходят за один полный оборот коленчатого вала.

Относительное время протекания каждого процесса в двигателе принято называть фазой. Численно все фазы выражают не в единицах измерения времени, а в угловых градусах, которые показывают угол поворота коленчатого вала вокруг своей оси, в течение которого происходит тот или иной процесс в двигателе. Это позволяет максимально точно описать все процессы, независимо от скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Несмотря на то, что в течение одного такта происходит сразу несколько взаимосвязанных процессов, при анализе работы двухтактного двигателя достаточно рассматривать фазы всего трех процессов: фазы впуска, фазы продувки и фазы выхлопа.

Следует помнить, что в двухтактных двигателях основные процессы газораспределения регулируются поршнем, и являются симметричными относительно НМТ и ВМТ. Только процесс впуска регулируется дополнительным золотниковым устройством, и для достижения максимальной эффективности специально делается асимметричным относительно НМТ, что в конечном итоге определяет направление вращения коленчатого вала.

Для наглядности фазы газораспределения часто изображают графически на совмещенной круговой диаграмме.

Мы еще не раз будем возвращаться к фазам процессов, происходящих в двигателях.

В четырехтактном двигателе принято все процессы отсчитывать с момента начала движения поршня вниз от ВМТ. Кроме того, в отличие от двухтактных двигателей, объем картера четырехтактного двигателя не принимает участие в рабочих процессах, а просто соединен с атмосферой специальным каналом - сапуном.

Первый такт – «всасывание», длится примерно пол-оборота КВ, в течение которого поршень движется от ВМТ к НМТ. Наполнение цилиндра свежей ГС происходит не через золотниковое устройство, сообщающееся с полостью картера, а через открытый в это время клапан, установленный непосредственно в головке цилиндра.

Второй такт – «сжатие», длится следующие пол-оборота КВ. Поршень движется в обратном направлении, от НМТ к ВМТ, сжимая в камере сгорания ГС и подготавливая ее к воспламенению. Впускной клапан при этом уже закрыт. Перед окончанием такта сжатия (здесь также есть опережение зажигания) происходит воспламенение смеси раскаленной спиралью или искровым разрядом свечи, после чего давление в камере сгорания возрастает и начинает воздействовать на донце поршня, который устремляется вниз.

Третий такт – «рабочий ход», длится очередные пол-оборота КВ. В течение этого такта происходит преобразование потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию вращающегося коленчатого вала. Все клапаны закрыты.

Четвертый такт – «выхлоп», также длится пол-оборота. В течение этого такта, при движении поршня вверх, отработанные газы из цилиндра выталкиваются через открывшийся выхлопной клапан наружу (в атмосферу или в полость глушителя).

На этом все процессы цикла завершаются, и при дальнейшем вращении коленвала, в двигателе начинается следующий цикл процессов газораспределения.

Фазы четырехтактного двигателя задаются распределительным валом с кулачками специальной формы, существенно отличаются от фаз двухтактного двигателя и, как правило, не являются симметричными. Но это – тема для отдельного разговора, выходящего за рамки этой статьи.

Очевидно, что в четырехтактных двигателях общая длительность протекания всех процессов в два раза больше, чем в двухтактных – они происходят за время, в течение которого КВ совершает не один, а два оборота. Соответственно, и рабочий ход совершается в два раза реже. Именно поэтому двухтактные двигатели имеют более высокую литровую мощность, т.е. при равной кубатуре двух- и четырехтактных двигателей, двухтактный двигатель теоретически должен быть в два раза мощнее. Но на практике этого не происходит, т.к. физическая эффективность всех процессов в четырехтактных двигателях выше, а внутренние потери – меньше. Тем не менее, в тех случаях, когда при ограниченной кубатуре двигателя требуется получить максимальную мощность, предпочтение отдается двухтактным моторам.

Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).


Радиоуправляемый микровертолет 'Pixel 2000' массой 48 грамм (4852)

Летающее блюдце (4859)

Необычные модели - НЛО (5258)

Самодельные модули расширения для RC аппаратуры (3564)

Модельная электроника своими руками - простой сервотестер (2460)

Колеса, стойки шасси, крепления шасси (1491)






Рекомендуемое разрешение - 800х600 и выше
Copyright © SkyFlex Interactive 1997-2018
E-Mail: webmaster