Чотирьохтактний двигун: принцип роботи, ремонт

Чотирьохтактний двигун: принцип роботи, ремонт

Двигуни внутрішнього згоряння повинні були замінити промислову парову машину. Однак ентузіасти, які працювали над створенням мотора, змогли відчути потенціал, який закладений в нього. Винахідникам вдалося відшукати способи, які дозволили в значних межах збільшити потужність агрегату без істотного збільшення маси. Так, Ніколаус Отто зіграв одну з головних ролей у цьому проекті.


Він створив найперший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння.


Як Отто двигун розробляв

Агрегат, винайдений вченим на ім 'я Альфонс Бо де Роша, а потім побудований німецьким інженером Ніколаусом Отто в 1867 році, в ті роки вважався максимумом технологічності і практично досконалістю. Аналогів для нього просто не існувало. Мотор був дуже недорогим в експлуатації, мав компактні розміри, а також йому не потрібно було часте обслуговування.

Робота чотиритактного двигуна була побудована за чітким алгоритмом. Сьогодні його називають "циклом Отто". У 1875 р. Ніколаус Отто у своїй компанії випускав більше, ніж 600 двигунів за рік.

Від чотирьохтактного ДВЗ до автомобіля

У команді інженерів, які працювали над створенням агрегату, був один талановитий хлопець - Готліб Даймлер.

Він тоді горів ідеєю створення на базі цього мотора справжнього автомобіля. Але Отто не бажав модернізувати вже наявний успішний мотор. Даймлер був змушений піти з проекту, але бажання побудувати автомобіль нікуди не поділося.

У підсумку разом зі своїм другом і однодумцем у 1889 році Даймлер таки збирає автомобіль, в основі якого лежить бензиновий чотиритактний двигун, що функціонує за алгоритмом Отто.

Відмінність 4-тактного двигуна від 2-тактного

Цикл роботи ДВЗ - це кілька процесів, які спрямовані на отримання порції сили, яка буде впливати на колінвал. Цикл цей складається з впорська палива, стиснення, запалювання паливної суміші, розширення газів, випуску.


Такт у двигуні внутрішнього згоряння - це один хід поршню або вгору, або вниз. У двотактному моторі за один оборот колінвала відбувається два такти. Коли гази розширюються, поршень здійснює корисну роботу.

Агрегати, де робочий хід відбувається в два такти, називають двотактними. А якщо за два оберти колінчатого валу відбувається чотири такти, то це вже чотирьохтактний двигун.

І ті, і інші можуть бути як бензиновими, так і для дизельного палива. Щоб зрозуміти особливості конструкції та експлуатації, відмінності між різними моторами, потрібно розглянути принципи їх роботи.

Принцип роботи чотиритактного двигуна

Головна відмінність 4-тактного ДВЗ від 2-тактного - в роботі газорозподілу.

Так, є окремі фази для впуску і випуску. Цими фазами завідують впускні та випускні клапани, які розташовуються в головці блоку циліндрів. Відкриваються і закриваються клапани за допомогою розподільного валу, який приводиться в дію від обертання колінчастого валу.

Такт впуску

На першому такті здійснюється впуск. У цей самий момент поршень починає свій рух вниз зі своєї верхньої мертвої точки. У циліндрі внаслідок цього створюється розрядження. Тим часом відкривається впускний клапан. Паливна суміш всмоктується в порожнину циліндра. Коли поршень досягає свого крайнього нижнього положення, клапан впуску закриваються і впускна фаза повністю завершується.

Стиснення паливної суміші

Це другий такт. Тут поршень рухається вгору, а клапани повністю закриті. У цей момент паливно-повітряна суміш стискається, тим самим нагріваючись. Це потрібно для більш ефективного згоряння суміші.


Робочий хід поршня

Поршень не доходить до свого крайнього верхнього положення. У бензинових агрегатах - від свічки, а в дизельних - від стиснення паливна суміш загоряється. Гази від згоряння дуже різко розширюються, сила впливає на поршень, і він йде вниз. Так чотирьохтактний двигун здійснює роботу.

Випуск відпрацьованих газів

Після того як поршень зробив свою корисну роботу, він знаходиться в крайньому нижньому положенні. Тепер потрібно видалити з порожнини циліндра відпрацьовані гази. Це виконується через випускний клапан. Гази виштовхуються з циліндра в той момент, коли поршень йде вгору.

Такти в дизельних ДВЗ

Порядок або алгоритм у дизельних двигунах відрізняється тільки тим, що в момент стиснення в порожнину циліндра подається лише повітря. Дизельне паливо подається в камеру тільки в кінці такту стиснення палива за допомогою форсунок.

Відмінності двохтактного і чотиритактного двигуна

Серед основних відмінностей, як вже говорилося, виділяється різна система газообміну.

Двигун внутрішнього згоряння має для цього спеціальний газорозподільний механізм, який відповідає за відкриття і закриття клапанів у потрібний момент циклу.


У двотактному ж моторі і процес заповнення камери згоряння, і її очищення здійснюються разом з тактом стиснення і розширення. Для цього в циліндрі є спеціальні технологічні отвори для впуску суміші та викиду газів. В агрегатах з такою конструкцією немає механізму ГРМ, що робить ці мотори набагато простішими і легшими.

Одноциліндровий чотиритактний двигун

Мотори цієї конструкції дуже поширені. Їх можна знайти не тільки в автомобілях, а й у мотоциклах, скутерах, тракторах, мотоблоках. У Китаї виробляють літрові двигуни, які використовуються для роботи з мотоблоками.

Одна з головних переваг таких ДВЗ - це дуже маленьке ставлення площі камери згоряння до обсягу. Це дає мінімальні втрати теплової енергії. ККД у таких двигунах дуже високий.

Пристрій аналогічний багатоциліндровим двигунам. Нічого нового тут немає.

Все ті ж чотири робітники такту.


Цей чотиритактний двигун призначений для застосування в утилітарних мотоциклах, мопедах, скутерах.

Капрізи одноциліндрових моторів

Під час роботи двигуна створюються дуже високі температури. Деталі, які працюють у парах тертя, повинні періодично охолоджуватися і добре змащуватися. Зазори між вузлами потрібно промивати, щоб видалити продукти зносу. Також хороша олія відмінно відводить тепло від поверхонь, які працюють найбільш інтенсивно.

Також потрібно подбати про хорошу додаткову систему охолодження. У мотоциклах і скутерах охолодження найчастіше повітряне.

Чотирьохтактники на мотоциклах

Так, ці мотори дуже популярні серед виробників хороших, серйозних мотоциклів. Основна відмінність - це дизайн. Якщо в автомобілях двигун захований під капотом і дизайн його особливо не розробляли, то в світі мотоциклів зовнішній вигляд силового агрегату має серйозне значення.

Ось уже понад 15 років у моді двоциліндровий чотиритактний двигун мотоцикла, представлений сьогодні безліччю моделей з різним об 'ємом. Відрізнити такі двигуни можна за характерним звуком.


Однак серед мотоциклістів особливою популярністю користуються рядні чотирициліндрові агрегати. Ці мотори лише трохи випереджають автомобільні ДВЗ. Наприклад, схема на чотирьох клапанах лише недавно отримала визнання в будівництві автомобілів. А на мотоциклах вона використовувалася ще з 70-х.

Для мотоцикла чотирьохтактник є більш актуальним. Так, ці ДВЗ більш економічні, ефективні, екологічні, ніж двотактні агрегати. Це - переваги даних двигунів на мотоциклах. Також двигуни для мотоциклів зроблені таким чином, щоб працювати на високих обертах. Максимальна потужність видається на оборотах до 14-16 тисяч на сучасних моделях.

Нові технології за старим принципом

З того самого моменту, як винайшли чотиритактний двигун, він постійно вдосконалювався.

Багато новинок припало на механізм ГРМ. Наприклад, зараз число клапанів на циліндр може доходити і до 5-ти. Сучасні виробники також застосовують особливі системи зміни фаз розподілу газів.

Відбулися зміни і в системі харчування. Сучасні мотори більше не використовують карбюратор - скрізь інжектори та електроніка.

Щоб поліпшити наповнюваність камер згоряння повітрям, застосовують системи наддуву. Це дозволяє збільшити потужність при малому обсязі, а також знизити витрату палива.

Але при всьому цьому принцип дії ДВЗ залишається все тим же, яким і був.

Чотири такти: недоліки і гідності

Основний і "" жирний "" плюс таких агрегатів - це економічність. До того ж вони не надто галасливі.

Застосування разом з ними каталізаторів дозволяє знизити токсичність викиду відпрацьованих газів.

Ще одна перевага - це, звичайно ж, висока надійність. Ресурс може доходити до мільйона кілометрів, і це далеко не межа. Ремонт чотирьохтактного двигуна потрібно робити не так часто.

Серед недоліків - складна конструкція, дороге виробництво, вимогливість в експлуатації. Цим агрегатам обов 'язково потрібно якісне паливо і масло. Здійснити ремонт самостійно практично неможливо.

Щоб з цими моторами ніколи не було проблем, "годуйте" їх тільки якісним бензином. І тоді вони будуть працювати довго, надійно і справно. Конструкція, яка стільки років не змінюється, - це показник надійності та ефективності.