Удельные расходы двухтактных двигателей

КПД и удельные показатели 2-х и 4-х тактных дизелей. Внешние характеристики мощности и крутящего момента 2-х и 4-х тактного дизеля.

Дизели четырехтактные и двухтактные. Четырехтактными называются дизели, у которых полный рабочий цикл — поступление воздуха в цилиндр, перемешивание и сгорание топлива, расширение газов и удаление их из цилиндра — осуществляется за четыре хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. У двухтактных двигателей полный рабочий цикл в цилиндре происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. У четырехтактных дизелей продувка и зарядка цилиндра свежим воздухом происходят иначе, чем у двухтактных, само же смешение топлива с воздухом и сгорание рабочей смеси у обоих типов дизелей одинаково.

Качество дизеля определяет не его тактность, а надежность, экономичность, конструкционная и технологическая отработанность, долговечность и, наконец, правильный выбор типа дизеля для данного рода службы.

Четырехтактные дизели имеют, как правило, меньший удельный расход топлива, меньшую тепловую напряженность, так как в единицу времени совершают меньшее количество тепловых и силовых циклов, чем двухтактные при тех же условиях.

В двухтактных дизелях проще система газораспределения, но в них хуже очищаются и продуваются свежим воздухом цилиндры. Вместе с тем с 1 л рабочего объема цилиндра при прочих равных условиях у двухтактных дизелей снимается на 60—70 % большая мощность, чем у четырехтактных. Однако с увеличением давления наддува (см. ниже) все яснее вырисовывается преимущество четырехтактных дизелей перед двухтактными для тепловозов, так как четырехтактные дизели с газотурбинным наддувом имеют более простую систему воздухо-снабжения, более высокую экономичность, а главное — лучшую приспособляемость к переменным эксплуатационным нагрузкам и разным сортам топлива и масла.

На тепловозах типов М62 установлены двухтактные дизели 14Д40, а на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭ2, ЧМЭЗ— четырехтактные дизели (типов Д49, ПД1М). Как показывает мировая практика, четырехтактных дизелей строится 65—70 %, а остальные — двухтактные. Двигатели низкого сжатия, за исключением маломощных, изготовляют только четырехтактными.

Наибольшее распространение получили дизели со струйным распылением, так как при этом способе смесеобразования расход топлива (при нормальных нагрузках) наименьший. Особенно такие двигатели экономичны при мало изменяющихся нагрузках и частотах вращения. Однако при переменных режимах работы у этих двигателей проявляются существенные недостатки. На малых нагрузках и холостом ходу у них ухудшаются распыление топлива и перемешивание его с воздухом. Кроме того, дизели со струйным распыливанием требуют высококачественного топлива и очень точного изготовления и хорошего содержания топливной аппаратуры.

На отечественных тепловозах с электри­ческой передачей получили распространение дизели.

Д40 (14Д40, 11Д45)

Y-образные с прямоточной клапанно-шелевой продувкой, двухступенчатым комбинированным наддувом и промежуточным охлаждением воздуха в охладителе пластинчатого типа с попереч­ным током воды и воздуха (11Д45) (дизель 14Д40 охладителя воз­духа не имеет). Блок цилиндров сварной с вваренными штампованными постелями коренных подшипников. Коленчатый вал литой из высокопрочного чугуна с азотированными поверхностями шеек. Шатуны (главные и прицепные) из легированной стали, в верхних головках запрессованы стальные втулки, залитые свинцовистой бронзой. Шатунные и коренные подшипники тонкостенные с брон­зовой заливкой и приработочным покрытием. Поршни составные с чугунным корпусом и вставкой из алюминиевого сплава, имеют по четыре компрессионных и два маслосъемных кольца. Втулка ци­линдра чугунная, с водяной рубашкой, ниже которой расположены 18 продувочных окон. Крышка цилиндра составная — из чугунного днища, охлаждаемого водой, и алюминиевого корпуса. Четыре выпускных клапана с наплавкой из жаропрочного сплава приводятся от кулачкового распределительного вала через штанги и рычажный механизм с гидротолкателями. Распределительный вал расположен в развале блока и приводится шестеренной передачей от вала дизе­ля. Топливные насосы высокого давления блочные, форсунки за­крытого типа.

Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 3637 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Расход топлива и мощность мотора. Ошибки в расчётах.

Если главная ошибка при комплекта лодка+мотор – это стремление подогнать формулу 30х1; то, пожалуй, вторая по «популярности» ошибка – оценка расхода топлива лодочного мотора, считая эту величину постоянной. Сюда же можно отнести и такие утверждения, как: более мощный мотор экономичнее; а 4 такта всегда выгоднее, чем 2. Как вы могли догадаться и здесь всё не так однозначно, а тема эта требует детального «разбора полётов».

И сегодня речь пойдёт о малом классе. Поскольку показатели и соотношения эти не пропорциональны длине или весу лодки к мощности двигателя. И в старшем классе расчёты будут отличатся. Зато сегодня мы косвенно затронем и ещё одну «злободневную» тему – 2 такта или 4.
На самом деле, как таковой расход топлива довольно редко фигурирует в отчётах и обзорах ПЛМ или небольших лодок в размере до пяти метров и мощностях до 40-50 л. с. Как правило все ограничиваются чем-то общим: экономичный, прожорливый, меньший расход… но вот конкретных цифр нет. Что и понятно. Ведь в отличие от автомобиля или мощного ПЛМ у нас нет приборов телеметрии, демонстрирующих текущий расход. Впрочем, цифры эти скорее сбивают, чем дают возможность сделать чёткие расчёты. И чтобы понять это – нужно разобраться в «физике процесса».

Читайте также:  Opel astra какой ресурс двигателя

Сам по себе расход топлива – величина достаточно стабильная и действительно зависит от мощности двигателя и режимов в которых он работает. Причём кривая расхода изменяется отнюдь не пропорционально увеличению этих оборотов. Казалось бы, что может быть проще: взять за основу эти показатели и рассчитать по формуле. Но нет!
Дело всё в том, что когда мы говорим о расходе применительно к водно-моторной технике, нас больше интересует не то количество топлива, которое мотор потребляет, работая на определённых оборотах, а расстояние, которое мы сможем преодолеть, двигаясь с определённой или переменной скоростью.
Обороты могут быть неизменны, а вот скорость разной. Поскольку здесь на корпус лодки или катера оказывают влияние множество тех же факторов, что и в целом влияют на скоростные и мореходные качества. А именно: всё тот же ветер, волна, течение, загрузка и распределение веса, угол наклона двигателя и, конечно, винт. Все эти факторы прямо влияют на скорость, а косвенно на расход. Проще говоря, неблагоприятные погодные условия могут заставить двигаться в неэкономичном режиме, либо не позволят двигаться с достаточной скоростью, хотя мотор будет молотить в «правильном режиме». И вся математика летит к чертям.

На конкретном примере я в полной мере ощутил это во время похода по Енисею. И хотя размер и мощность катера был точно не из обозначенной в этой статьей категории. Это как раз тот случай, когда сравнение уместно. На нескольких примерно равных отрезках пути мы получали очень разные цифры расхода. Хотя и двигались примерно в одном режиме. Причём расхождения эти составляли около 200 литров (при условии, что мощность двигателя была около 400 л.с.) на отрезок.
Что происходит в этой ситуации? Вы, опираясь на те данные, которые были у вас, имеющийся опыт, рассчитываете, что топлива вам хватит на преодоление определённого отрезка. А оно (топливо) внезапно заканчивается заметно раньше. Неприятная ситуация.

Наглядно это можно ощутить лишь на длинных отрезках. В стандартном режиме, когда протяжённость переходов не превышает 10-15 километров в день – разница не будет такой уж заметной. Здесь мы можем лишь уверенно сказать одно: не верно утверждать, что мотор определённой мощности имеет какой-то фиксированный расход топлива, на который можно опираться в расчётах. Собственно, именно поэтому сам расход для лодочных моторов всегда обозначается литрами на время (л/час). Это позволяет нивелировать возможные расхождения, но не исключает их полностью.

«Лучше брать мотор максимальной мощности» — утверждают «всезнающие эксперты». Так ли это? С одной стороны, большая мощность действительно позволяет достигать комфортной крейсерской скорости при меньших оборотах. Что с одной стороны обеспечивает меньшую нагрузку на мотор. С другой, при определённых условиях более мощный мотор действительно может оказаться экономичнее. Однако в реальности это чаще происходит в категории мощных двигателей (150-500 л.с.). И никогда не работает, если лодка не загружена и лёгкая. Либо перегруэена. Т.е., если лодка лёгкая и не требует большой мощности для выхода в режим глиссирования, когда с этой задачей легко справляется мотор мощностью и в 10 л.с., не стоит рассчитывать, что 25-30 дадут вам какое-то преимущество в экономии топлива. Равно и в ситуации, когда ни те же 10 л.с., ни 25 уже не смогут вывести лодку в режим глиссирования. В этом случае мотор меньшей мощности будет иметь существенное преимущество в расходе. Вообще именно момент перехода в режим глиссирование является ключевым в определении экономичности. Наименее экономичным считается переходный режим. И, если мотору не хватает мощности, чтобы вывести в режим глиссирования лодку – более мощный двигатель, конечно, позволит расходовать меньше топлива на километр или время в пути. Хотя, если мы будем опираться на показатели литров на обороты, то преимущество экономичности всегда на стороне менее мощного.

Читайте также:  Как отмыть дизельный двигатель от масла

Таким образом, более мощный мотор даёт преимущество и актуален при условии достаточной загрузки лодки. Но лишь при условии, что этой мощности будет достаточно для выхода в режим глиссирования. Тогда выбор в пользу более мощного мотора полностью оправдан, и вы получите не только небольшое преимущество в скорости,но и лучшие показатели в расходе. (конечно, если при этом ваш более мощный мотор не будет молотить на максимальных оборотах – когда расход топлива на единицу времени достигает пика).

Всегда ли 4 такта лучше?
Не секрет, что одно из преимуществ 4 тактного мотора – в его экономичности. С этим особо никто не спорит. Но и здесь не всё так уж однозначно. Всё снова зависит от условий и задач. Если мы берём за основу, что мотор используется на малых или средних оборотах в течении продолжительного времени – ответ очевиден. 4 такта обеспечат лучшие показатели. Другое дело, ситуация, при которой задача мотора преодолеть относительно короткую дистанцию. Скажем, километров 10-15. При этом загрузка лодки будет предельной для мощности. Двухтактные двигатели работают в отличных от четырёхтактников режимах. Что позволяет «выдернуть» лодку в режим глиссирования даже тогда, когда 4 такта уже может и не справится с этой задачей. Проще говоря: когда требуется максимальное усилие на старте. И здесь возникает два момента: выйти в режим глиссирования и не выйти – экономичность перехода однозначно на стороне первой ситуации. Но даже, если и 4 такта справляется с этой задачей, при условии короткой дистанции, то преимущество в расходе которое будет иметь четырёхтактник совершенно точно не настолько очевидно, как разница в стоимости 2х и 4 тактных моторов.
Лично я чаще всего эксплуатирую именно 4х тактные моторы, но причина этого в том, что мне очень важен так называемые «троллинговый режим». Несколько часов на малых оборотах дают ощутимое преимущество. А вот если задача просто дойти от точки А в точку Б… тут уже не всё так однозначно.

Какого решение?
Увы, но и в этот раз я не могу взять на себя смелость и выделить какую-то новую «формулу», по которой вы легко сможете рассчитать реальный расход. Просто потому, что это физически невозможно. Но совет дать всё же могу! Прежде всего, мощность мотора и его тип следует подбирать исходя из реальных задач. В каких-то случаях действительно лучше рассматривать мотор предельно допустимой мощности (например, для лодок в размере 330-340), в иных это может и не дать ожидаемого эффекта (как для моделей 380-400).
Планируя дальний поход всегда делайте расчёт по худшему сценарию, имея достаточный запас. Очень важно в таких случаях правильно распределять нагрузку и выбирать лучший курс следования, придерживаясь подветренной стороны акватории. Что позволит реально снизить расход. Двигаясь по спокойной воде по течению реки, например, лучше держаться наиболее глубокой части русла – фарватера, где течение всегда немного быстрее. Двигаясь против течения – соответственно стараться выбирать траекторию так, чтобы воздействие встречного потока было минимальным. Эти нехитрые действия могут позволить сэкономить существенную часть топлива на длинном отрезке. Ну а какие-то реальные цифры вы можете получить лишь опытным путём, исходя из характеристик и загрузки вашей конкретной лодки.

Итак, главный вывод, который мы можем сделать в этой ситуации: ошибка утверждать, что фактический расход топлива прямо пропорционален тому расстоянию, которое можно преодолеть на баке. Ряд факторов меняют эту цифру. И для каждого комплекта, в зависимости от загрузки и погодных условий эти показатели будут меняться.
В следующий раз мы подробно поговорим о том, почему в старшем классе многие комплектуют свои лодки и придерживаются мнения, что более мощный двигатель — даёт существенную экономию. Так ли это на самом деле, а если так, то почему?

Источник

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания !

Привет друзья! Сегодня мы продолжаем рассматривать принцип работы ДВС. В прошлый раз мы изучили принцип работы четверхтактного двигателя.

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленчатого вала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны, их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции. Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты

Читайте также:  Что делать если вырвало свечу из двигателя

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Топливная смесь попадает и в кривошипную камеру двигателя это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал, и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

1. Такт сжатия . Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится в нижней мертвой точке, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное, а затем выпускное окно. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и приоткрытый клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода . При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливовоздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор. Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов. Принцип зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты.
Преимущества двухтактных двигателей:

• Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения •

Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма •

Проще и дешевле в изготовлении •

Недостатки двухтактных двигателей :

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадиную силу, для четырёхтактного 200 грамм.

2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.

3. Комфорт. Четырёхтактные тактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилиндровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики “Чем проще тем надежнее” еще никто не отменял.

Источник

Adblock
detector