Одноцилиндровый четырехтактный двигатель - как он работает

5997

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель Последнее время автолюбители на свои машины стали устанавливат ьодноцилиндровые четырехтактные двигатели, в чем причина? Двигатель такого типаможно либо найти и купить через интернет, либо приобрести (за немалую цену) в специализированном автомагазине. К чему же такие расходы, и чем он лучше обычного, многоцилиндрового, двигателя.

Как работает одноцилиндровый четырехтактный двигатель?

Эти моторы распространены довольно широко как в автомобилях, так и в других транспортных средствах, таких как мотоциклы, тракторы, мопеды. Кроме того, в Китае выпускают одноцилиндровые движки объемом 1,03 литра, которые применяются для привода тяжелых мотоблоков. Главными достоинствами можно назвать наименьшее отношение площади цилиндра к рабочему объему, поэтому потери тепла минимальные, а индикаторный КПД достаточно высокий.

Поршни Мотоциклы и мопеды, так же тракторы, давно «бегают» на таком типе двигателя, а в Китае он разработан даже для тяжеленных мотоблоков. Суть в том, что отношение площади такого цилиндра к рабочему объему очень мало, а это значит, что потерь тепла практически нет, при этом КПД индикаторный у него неимоверно большой. Его устройство одинаковое для бензинового и для дизельного движка. Есть две мертвые точки, одна нижняя, и вторая верхняя, и есть коленчатый вал, поршень и клапана. Из своей первой позиции, а это верхняя мертвая точка, поршень, под действием коленвала, смещается ко второй позиции, и это нижняя мертвая точка, и впускной клапан открывается. Образуется сильное разряжение и всасывается горючая смесь. Она смешивается с продуктами сгорания (вернее, их остатками) и получается рабочая смесь. Это первый такт.

Затем идет следующий такт, он называется сжатие. Наш лучший друг поршень опять идет в верхнюю точку, клапаны (оба) полностью закрыты и это сжимает рабочую смесь. Сжимаясь, она резко поднимает температуру, а с ней и давление. Пришла пора третьего такта (или акта) – искра зажигания воспламеняет рабочую смесь, при этом и температура, и давление еще больше повышаются, эта смесь сгорает. От этого опускается поршень, идет сильный толчок шатуна, и он действует на коленвал. Вот и произошло превращение тепловой и ненужной нам энергии в нужную, и полезную, механическую. Одновременно открывается выпускной клапан, температура, а с ней и давление резко снижаются. Отработанные газы теперь через этот клапан идут сначала в глушитель, а потом уходят в атмосферу.

Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный двигатель?

Двигатель Так как одноцилиндровый дизельный двигатель во время работы создает высокие температуры, то его трущиеся детали, создающие пары, нуждаются в охлаждении и хорошей смазке. А зазоры между ними необходимо периодически промывать, дабы удалить ненужные продукты механического износа. Кроме того, масло еще и обеспечивает отвод тепла от нагруженных поверхностей. Отсюда следует, что поддерживать хороший уровень качественного масла в таком автомобиле необходимо

Чтобы не допустить перегрев труженика и вовремя охладить элементы головок движка и гильзы цилиндров, применяют дополнительно систему охлаждения, она может быть как воздушной, так и жидкостной. В данных системах устанавливают термостаты, чтобы обеспечить стабильную рабочую температуру. Когда все эти узлы работают четко, ваша машина выдает максимально эффективную жизнедеятельность, пользоваться – одно удовольствие. Но отсюда можно сказать и о существенном дискомфорте при каких-либо поломках, это становится заметно резко.

Процесс работы четырехтактного двигателя совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, т. е. рабочий ход происходит только через два оборота вала. Одноцилиндровые двигатели внутреннего сгорания высоких мощностей тяжелы, тихоходны и имеют весьма большие размеры.

Это объясняется сравнительно редким поступлением рабочего усилия на вал, благодаря чему для получения необходимой мощности требуется очень большое рабочее усилие. Для этого приходится увеличивать размеры поршня, цилиндра, маховика и других деталей. Вместе с размерами растет вес, что затрудняет получение большого количества оборотов в минуту. Редкие и большие рабочие усилия для создания необходимой равномерности вращения вала требуют постановки очень большого маховика. Поэтому одноцилиндровые двигатели не отвечают требованиям, предъявляемым к автомобилю и трактору, применяются, главным образом, в стационарных условиях.

Балансировка одноцилиндрового двигателя

Двигатель Исторически, проектировщики двигателей использовали термины первичная балансировка и вторичная балансировка. Эти термины связаны с порядком возникновения проблем в процессе разработки, и потому в какой-то степени отражают важность этих аспектов в балансировке. Определения первичной и вторичной балансировок разнятся. В общем случае первичная балансировка связана с компенсированием момента движущихся поршней (но не их кинетической энергии) во время оборота коленвала. Вторичная балансировка связана с компенсированием (или отсутствием таковой):

- кинетической энергии поршней;

- несинусоидального движения поршней (иногда является частью первичной балансировки);

- поперечного движения коленвала и балансируещего вала;

- различных паразитных качаний (моментов инерции), создаваемых балансируемыми массами, как например нежелательный сдвиг оппозитных цилиндров в «оппозитнике», создаваемые конфигурацией коленвала.

Одноцилиндровый двигатель порождает три вида вибраций (предполагается, что цилиндр расположен вертикально). Во-первых, без балансирующих противовесов в двигателе будут присутствовать значительные вибрации, порожденные изменением направления движения поршня и шатуна за каждый оборот. Это порождает силу инерции 1-го порядка, которая вызывает вертикальную вибрацию с частотой, равной частоте вращения коленвала. Практически все одноцилиндровые двигатели снабжены балансирующими массами на коленвале для уменьшения этой вибрации.

Хотя эти балансиры устраняют вибрации на коленвале, они не могут полностью сбалансировать движение поршня по двум причинам. Первая причина состоит в том, что балансиры двигаются как по вертикали, так и по горизонтали, поэтому компенсирование вертикального движения поршня массой коленвала порождает горизонтальные вибрации. Массу балансиров подбирают таким образом, чтобы уменьшить вертикальную силу инерции 1-го порядка в два раза, при этом вертикальная и горизонтальная силы инерции становятся равными по величине и, складываясь, образуют круговую силу инерции, вектор которой вращается в сторону, противоположную вращению коленвала.

Двигатель Вторая причина относится к движению шатуна, который из-за конструкции заставляет поршень двигаться в верхней половине цилиндра быстрее, чем в нижней. Это порождает вертикальную силу инерции 2-го порядка, которая вызывает вибрацию с удвоенной частотой вращения коленвала. Поэтому синусоидальное движение коленвала не может полностью скомпенсировать движение поршня. Полностью круговую силу 1-го порядка можно уравновесить двумя балансирующими валами, которые должны располагаться симметрично по бокам коленвала и вращаться в направлении, противоположном направлению вращения коленвала. Противовесы этих валов должны быть одинаковыми и ориентированы так, чтобы создавать такую же по величине круговую силу инерции, но в противоположном направлении.

Вертикальную силу инерции 2-го порядка можно уравновесить двумя балансирующими валами, расположенными симметрично по бокам двигателя и вращающимися в противоположные друг относительно друга стороны в два раза быстрее коленвала. Балансирующие массы этих валов также должны быть одинаковыми и ориентированы так, чтобы создавать уравновешивающую вертикальную силу инерции в противоположном направлении. Однако это ведёт к значительному усложнению двигателя, поэтому как правило силу 2-го порядка оставляют неуравновешенной, к тому же она значительно меньше силы инерции 1-го порядка.

Во-вторых, существуют вибрации, порожденные изменением в скорости и кинетической энергии поршня. Так, коленвал будет замедляться, когда поршень ускоряется и поглощает энергию, и будет ускорятся, когда поршень замедляется и отдает энергию в верхней и нижней точке. Эта вибрация имеет удвоенную частоту по сравнению с частотой вращения коленвала, и её поглощение —- задача маховика. Третий тип вибраций происходит из-за того, что двигатель отдает мощность только во время рабочего хода. В четырехтактном цикле эта вибрация будет на половине частоты первого типа вибраций, так как горючая смесь сгорает каждый второй оборот коленвала. Поглощение этого типа вибраций тоже задача маховика.

Осуществляем ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя

Двигатель Ремонт такого двигателя иногда можно осуществить и самостоятельно, если речь идет о не очень серьезных повреждениях. Таким образом, если вы услышали характерные стуки, возникшие в головке цилиндра, вполне возможно, что необходима регулировка зазоров в газораспределительном механизме. Как раз эту операцию можно произвести своими руками, правда, если вы хоть приблизительно знакомы с устройством моторов.

Осуществлять регулировку лучше всего на снятом двигателе, естественно после его остывания. Действовать необходимо следующим образом. Сначала снять свечу зажигания и крышку головки цилиндра, а с левой стороны головки цилиндра нужно снять круглую крышку, таким образом, можно увидеть установочные метки ГРМ. Отворачиваем пробку с левой крышки генератора и получаем доступ к гайке крепления ротора. Поворачивая данную гайку ключом, мы поворачиваем и коленчатый вал. Эту несложную операцию мы производим до того момента, как метки ГРМ наконец совпадут.

Затем, вставляя плоские щупы в зазоры между регулировочным винтом и клапаном, регулируем их величину. Достигнув нужного положения, сворачиваем нашу «кухню», и можно все собрать в обратной последовательности. Запустите мотор и послушайте, все ли посторонние звуки удалось устранить. Если да, то оставляем автомобиль в покое, если нет, возможно, причина не в этом. Скорее всего, поломки двигателя носят более серьезный характер, следует немедленно обратиться к специалистам.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?


Комментарии

Вам также может быть интересно