Четиритактов двигател

Устройство на четиритактов двигател

Коляно-мотовилков механизъм

Kоляновия вал заедно с мотовилката превръща праволинейно-възвратното движение на буталото във въртеливо движение, което се предава на задвижващите колела. Този механизъм се състои от:

Колянов вал - Възприема усилията от страна на мотовилката, като ги преобразува във въртящ момент. Състои се от основни и мотовилкови шийки, рамена, противотежести, преден и заден край.В предния му край се закрепва зъбно колело, чрез което се осъществява връзката между него и разпределителния вал, а в задния си край чрез фланец се закрепва към маховика. Чрез мотовилковите шийки коляновия вал се свързва с мотовилките,а чрез основните шийки коляновия вал лежи на основните лагери поставени в специални легла в картера на двигателя. Рамената съединяват основните с мотовилковите шийки. Коляновия вал в съвременните двигатели се върти в лагерите с големи обороти. Продължителната работа на шийките на вала се осигурява за сметка на плаването им в слой от масло. Затова триенето им е течно. Коляновият вал се изработва от чугун или стомана. Шийките му се циментоват за да се повиши износоустойчувоста му.

Мотовилка - Служи за да свърже буталото с коялновия вал и да превърне възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на коляновия вал.Изработва се с двойно Т образно сечение за да е устойчива на изкълчване и смачкване. Мотовилките се изработват от легирана стомана,а при спортните автомобили от титанови сплави.

Буталото приема енергията от изгорелите газове и я превръща във възвратно-постъпателно движение. Буталото има чело, глава и водеща част, в която са изработени отворите за буталния болт (уши). Буталото се изработва от чугун и алуминеви сплави, но чугуна въпреки добрите си мазилни и износоустойчиви свойства излиза от употреба поради високото си тегло. В съвременните двигатели се използват бутала от алуминиеви сплави за да се намали теглото на буталото и инерционните сили, който му действат.

Картер,цилиндров блок,блок картер - Картер се нарича тялото на двигателя, вътре в което са разположени коляновия вал и другите детайли на двигателя. В зависимост от начина на свързване на цилиндрите с картера,корпуса на двигателя се изпълнява по една от следните схеми: - картер към който се закрепят отделни цилиндри; - картер, към който се закрепят цилиндри,обединени в цилиндров блок; - блок-картер, в който всички тези елементи са отлети като едно цяло;

Бутални пръстени - монтират се в специално изработени канали в главата на буталото,те затварят цилиндъра херметически и не позволяват на маслото да навлезе от картера в горивната камера,а също така на горящите газове да навлязат в картера. Изработват се от стомана.

Бутален болт - Съединява подвижно буталото с мотовилката,изработва се от стомана и се циментова.Буталните болтове са закрепени 1) неподжижно към главата на мотовилката 2) неподжино към ушите на буталото 3) плаващи, - свободно движещи се в главата на мотовилкта и в ушите на буталото.Най-голямо проложение са намерили плаващите болтове.

Цилиндър - това е един от главните детайли на буталния двигател. Вътрешната кухина на цилиндъра представлява част от основното пространство, в което се извършват всички топлинни процеси, свързани с преобразуването на топлинната енергия на горивото в механична работа. Цилиндърът работи в променливо налягане на газовете в работното пространство. Вътрешните му стени са в допир с горящи газове, нагрети до температури 1500-2500С*. При това средната скорост на буталната група достига 12-15м/с при недостатъчно мазане. Затова материалът, употребяван за изработка на цилиндрите, трябва да притежава голяма механична якост, а самата кострукция - повишена недеформируемост и висока износоустойчивост. Материалите използвани за тази конструкция са перлитен сив чугун с прибавки на легиращи елементи,високо легиран чугун, рядко стомана и алуминиеви сплав.

Маховик - Той е предназначен да акумулира енергия за извършване на спомагателните тактове, да намали неравномерността на въртенето на коляновия вал, да спомогне за първоначалното пускане на двигателя и за плавно потегляне на автомобила. Изработва се чугун

Газоразпределителен механизъм

Служи за отваряне на клапаните в точно определен момент с цел по добро напълване на цилиндъра с прясна горивна смес и по-доброто му изчистване от изгорелите газове. Газоразпределителният механизъм е свързан с коляновия вал и се движи синхронно с него. Състои се от:

Разпределителен вал - Той управлява движението на клапаните. В карбураторните двигатели често се използва и за задвижване на бензиновата помпа, прекьсвач-токоразпределителя и др. агрегати. Изработва се подобно на коляновия вал.

Клапани - Те затварят цилиндьра херметически от горната страна. Клапаните на буталните двигатели се сьстоят от глава и стебло. Те се изработват с плоска, изпькнала и камбанообразна глава. Главите им се изработват от термоустойчива стомана, а стеблата от легирана стомана.

Кобилици - Те служат за предаване на усилието от гьрбиците на разпределителния вал на стеблата на клапаните. Изработват се чрез леене от сферографитен чугун.

Повдигачи - Предават усилието от гьрбиците на разпределителния вал непосредствено вьрху клапаните. Изработват се от ниско и средновьглеродна стомана и чугун. При сьвременните двигатели се използват хидравлични повдигачи.

Мазилна уредба

Нейното предназначение в ДВГ е да намалява триенето, износването на частите, частично да отнема топлината от триещете се части и да отвежда получените механични частици и нагар от триещете се повьрхнини. Едновременно с това маслото предпазва частите на двигателя от корозиращото действие на продуктите на горене и влагата.

Охладителна уредба

Служи да осигури един постоянен топлинен режим на работа, който е най-благоприятен за двигателя. Най-разпространено е течното охлаждане с принудителна циркулация. Има и вьздушно охлаждане, което в днешно време рядко намира приложение.

Принцип на работа на четиритактов бензинов двигател.

Четиритактов двигател се нарича този, в който работния цикъл се извършва за четири хода на буталото. При този двигател в цилиндровата глава на всеки цилиндър има разположени най-малко два клапана (един изпускателен и един смукателен). Също така там се намира свеща, която възпламенява горивната смес.

    Работния цикъл протича в следната последователност:

- първи такт

- всмукване (пълнене). Буталото започва да се движи от горна мъртва точка към долна мъртва точка.Смукателния клапан е отворен, изпускателния затворен.Освободеният от буталото обем създава подналягане (вакуум) в цилиндъра в следствие на което през смукателния тръбопровод навилиза прясна горивна смес (въздух + гориво). В ДМТ смукателният клапан се затваря. В края на първи такт цилиндровият обем придобива максималната си стойност и е запълнен с прясна горивна смес.

- втори такт

- сгъстяване. Буталото се движи от долна към горна мъртва точка, а двата клапана са затворени.При това движение цилиндровия обем намалява и сместа се сгъстява при което налягането и температурата й се увеличават. В горна мъртва точка сместа е сгъстена до обем равен на обема на горивната камера. Колкото по-голяма е степента на сгъстяване на двигателя, толкова по-силно ще се сгъсти работната смес и при заплаването й ще се получи по-голямо налягане на изгореите газове върху челото на буталото. Високото налягане определя възможноста за извършване на по-голяма механична работа (по-голяма мощност на двигателя). Изхождайки от това съображение, възпламеняванто на сместа под електрическата искра на заплалителната свещ се извършва в горна мъртва точка (в действителност малко по-рано) така, че горенето да протече при приблизително постоянен обем.

- трети такт

- разширение (работен ход). Двата клапана са затворени, сгъстената работна смес е възпламенена. Топлината която се отделя при изгарене на сместа, повишава температурата, а от там налягането на получените в цилиндъра газове. Под действие на налягането на газовете, буталото с голяма сила се придвижва от ГМТ към ДМТ и чрез мотовилката привежда във въртене коляновия вал.Този ход се нарича работен, защото газвоте извършват полезна работа.

>- четвърти такт

- изпускане.Буталото се движи от долна мъртва точка към ГМТ, изпускателния клапан е отворен, а смукателният е затворен. В началото на такта отработилите газове самостоятелно изтичат навън от цилиндъра до момента, когато налягането спадне до атмосверното. По-нататък буталото принудително ги изтласква до положението си в горна мъртва точка. Четирите такта на цикъла са завършени. Работният цикъл започва отново да се повтаря в същата последователсност.
   Работният цикъл в четиритактовия двигател се извършва за четири хода на буталото - за две пълни завъртания на коляновия вал. Клапаните се отварят по веднъж, следователно разпределителния вал е направил един оборот.