Содержание1 Обзор одноцилиндровых ДВС1.1 Двигатели типа OHV1.2 Двигатели типа OHC2 Нижнеклапанный двигатель принцип работы — Спецтехника2.1 Общая схема и взаимодействие частей2.2 Нижнеклапанные двигатели2.3 Смешанное расположение клапанов2.4 Верхнеклапанные двигатели2.5 … Далее…Нижнеклапанный двигатель принцип работы
Двигатели типа OHV
Двигатели типа OHV — английская аббревиатура overhead-valve — двигатели с верхним расположением клапанов. Впускной и выпускной клапаны расположены сверху от цилиндра. Распредвал расположен внизу и чаще всего имеет шестернчатый привод от коленвала (иногда цепной). Клапаны открываются и закрываются с помощью толкателей, штанг и коромысел. Одноцилидровые двигатели с такой компоновкой в своей программе имеют все основные мировые производители Honda (серия GХ), Subaru-Robin (серия EН), Briggs&Stratton (Vanguard), Tecumseh и другие. Такие двигатели обычно работаю на бензине с октановым числом 95. Эти двигатели несколько дороже чем SV, очень надежны, долговечны и экономичны и несколько менее шумны. Они устойчиво работают в широком диапазоне оборотов, эластичны. Эти свойства обусловлены в основном отпимальной формой камеры сгорания двигателя. Не любят очень больших оборотов (более 6500) из-за сложной и достаточно большой по длине системы газораспределения, у которой при больших оборотах снижается жесткость системы и точность фаз газораспределения. Эти двигатели рекомендуются для работы в профессиональной технике. Они универсальны и находят применение практически во всех типах устройств.
В автомобилестроении в настоящее время двигатели с этой схемой газораспределения чаще всего встречаются на американских бензиновых моторах, устанавливаемых в основном на джипы и пикапы и на тихоходных грузовых дизелях. Нередко автомобильные двигатели этого типа проходят миллион колометров без капремонта. Из отечественных двигателей наиболее известны (к сожалению не с лучшей стороны) двигатели Заволжского моторного завода ЗМЗ-401, 402 которые в течение нескольких десятилетий устанавливались на Волги и другие автомобили, а также V-образный ЗМЗ-53, который устанавливался на грузовики.
Проект двигателя OHV
OHV означает Клапан верхнего расположения — машинный проект, где распредвал установлен в машинном блоке, и клапанами управляют через подъемные приспособления, толкатели и коромысла (двигатель OHV, также известный как двигатель «Толкателя»). Хотя проект OHV является немного устаревшим, он успешно использовался в течение многих десятилетий. Двигатель OHV очень прост, имеет более компактный размер и доказанный быть длительным. |
История
Патент 1904 года на двигатель с верхним расположением клапанов Buick.
Предшественники
Первые двигатели внутреннего сгорания были основаны на паровых двигателях и поэтому использовали золотниковые клапаны . Так было и с первым двигателем Отто , который впервые был успешно запущен в 1876 году. Поскольку двигатели внутреннего сгорания начали развиваться отдельно от паровых двигателей, тарельчатые клапаны стали все более распространенными, и большинство двигателей до 1950-х годов использовали боковой клапан (с плоской головкой) дизайн.
Начиная с Daimler Reitwagen 1885 года , в некоторых автомобилях и мотоциклах использовались впускные клапаны, расположенные в головке цилиндров, однако эти клапаны были с вакуумным приводом («атмосферным»), а не с приводом от распределительного вала, как в типичных двигателях OHV. Выпускной клапан (ы) приводился в действие распределительным валом, но находился в блоке двигателя, как и в двигателях с боковым клапаном.
В прототипе дизельного двигателя 1894 года использовались верхние тарельчатые клапаны, приводимые в действие распределительным валом, толкателями и коромыслами, поэтому он стал одним из первых двигателей OHV. В 1896 году Уильям Ф. Дэвис получил патент США 563 140 на двигатель с верхним расположением клапанов с жидкой охлаждающей жидкостью, используемой для охлаждения головки блока цилиндров. но работающей модели построено не было.
Серийные двигатели OHV
В 1898 году производитель велосипедов Уолтер Лоренцо Марр в США построил прототип моторизованного трехколесного велосипеда с одноцилиндровым двигателем с верхним расположением клапанов. Марра наняла компания Buick (тогда называвшаяся Buick Auto-Vim and Power Company ) в 1899–1902 годах, где конструкция двигателя с верхним расположением клапана была доработана. В этом двигателе использовались коромысла, приводимые в действие толкателями, которые, в свою очередь, открывали клапаны параллельно поршням. Марр вернулся в Buick в 1904 году (построив небольшое количество автомобилей Marr Auto-Car с первым известным двигателем, в котором использовался верхний распределительный вал), в том же году, когда Buick получил патент на конструкцию двигателя с верхним расположением клапанов. В 1904 году первый в мире производство OHV двигатель был выпущен в Buick Model B . Двигатель имел плоско-сдвоенную конструкцию с двумя клапанами на цилиндр. Этот двигатель оказался очень успешным для Buick: в 1905 году компания продала 750 таких автомобилей.
Несколько других производителей начали производить двигатели с верхним расположением клапанов, например, вертикальный 4-цилиндровый двигатель братьев Райт 1906–1912 гг . Однако двигатели с боковым расположением клапанов оставались обычным явлением до конца 1940-х годов, когда их начали постепенно выводить из эксплуатации для двигателей OHV.
Верхние кулачковые двигатели
Первый двигатель с верхним распределительным валом (OHC) появился в 1902 году, однако в течение многих десятилетий использование этой конструкции в основном ограничивалось высокопроизводительными автомобилями. Двигатели OHC постепенно стали более распространенными с 1950-х по 1990-е годы, и к началу 21-го века в большинстве автомобильных двигателей (за исключением некоторых североамериканских двигателей V8) использовалась конструкция OHC.
В 1994 году на автогонке Indianapolis 500 Team Penske участвовала в автомобиле с двигателем Mercedes-Benz 500I, изготовленным по индивидуальному заказу . Из-за лазейки в правилах двигателю с толкателем было разрешено использовать больший рабочий объем и более высокое давление наддува, что значительно увеличило его выходную мощность по сравнению с двигателями OHC, используемыми другими командами. Команда Penske квалифицировалась с поул-позицией и выиграла гонку с большим отрывом.
В начале 21 века несколько двигателей V8 с толкателем от General Motors и Chrysler использовали переменный рабочий объем для снижения расхода топлива и выбросов выхлопных газов. В 2008 году на Dodge Viper (четвертое поколение) был представлен первый серийный двигатель с толкателем, в котором используется система изменения фаз газораспределения .
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.
Устройство одноцилиндрового дизельного двигателя, впрочем, как и бензинового, заключается в следующем. Всего у таких двигателей четыре такта, первый такт отвечает за впуск. Изначально поршень занимает позицию в верхней предельной или мертвой точке (ВМТ), а коленчатый вал, поворачиваясь на 180 градусов, перемещает его в самую нижнюю точку, тоже называемую мертвой (НМТ). Кроме этого открывается и впускной клапан, а благодаря разряжению, образовавшемуся в цилиндре, в него буквально засасывается горючая смесь, которая, перемешавшись с оставшимися в нем продуктами сгорания, образует рабочую смесь.
Во время следующего такта – сжатия, поршень возвращается обратно в ВМТ, в данный промежуток оба клапана находятся в закрытом положении, что способствует сжатию рабочей смеси, а, следовательно, скачку вверх температуры и давления. Далее идет рабочий ход (третий такт) от искры, создаваемой свечами, происходит воспламенение и сгорание смеси, также приводящее к резкому повышению этих показателей.
Поршень опускается и толкает шатун, который, совершая вращательное движение, воздействует на коленчатый вал. В этот момент и происходит преобразование тепловой энергии в так нам необходимую механическую. Также открывается выпускной клапан, это приводит к снижению температуры и давления. Последний же такт отвечает за выпуск отработанных газов через выпускной клапан в глушитель и затем в атмосферу.
Устройство
Классический двигатель мотоблока – это одноцилиндровый четырехтактный мотор внутреннего сгорания.
Двигатели
Коленчатый вал этого двигателя установлен в двух шариковых коренных подшипниках и с одной стороны имеет посадочный конус под маховик, он же ротор зажигания и вентилятор охлаждения, с другой-коническую или цилиндрическую посадку под шкив или муфту сцепления.
Шатун двигателя мотоблока – это разъемная конструкция, работающая непосредственно по шейке коленвала как подшипник скольжения.
Смазка пары трения осуществляется захватывающим масло выступом на нижней крышке шатуна, принудительная подача масла от насоса не предусмотрена.
Цилиндр установлен под небольшим углом к горизонтали, его рубашка охлаждения отлита за одно целое с картером, и в нее впрессована чугунная гильза. Это решение удешевляет производство двигателя, но делает его ремонт более сложным, так как замена цилиндра невозможна.
Смазка цилиндропоршневой группы осуществляется брызгами масла, создаваемыми шатуном и противовесами коленвала при его вращении. Прежде всего необходимо знать, какое масло лить в мотоблок, какое заливается в редуктор и в 4 тактный мотор.
Более подробно о работе одноцилиндрового двигателя смотрите на видео:
В зависимости от компоновки газораспределительного механизма двигатель может быть:
- Нижнеклапанным (SV) – распредвал расположен в картере и через короткие толкатели приводит непосредственно клапана, расположенные сбоку от цилиндра. Головка цилиндра в таких двигателях – это простая отливка с камерой сгорания специфической (кардиодной) формы.
- Нижнеклапанная компоновка – старейшая, применяемая в наше время, ей почти сто лет. Такие моторы за счет крайней простоты дешевы и надежны, но их главный недостаток – низкая удельная мощность.
- Также часто употребляется неверный термин «двигатель с боковым расположением клапанов», появившийся как буквальный перевод английского side-valveиз-за незнания принятого с 30-х годов ХХ века в русском языке термина «нижнеклапанный».
- Верхнеклапанные (OHV) моторы также имеют распредвал, установленный в картере, но сами клапана уже находятся в головке цилиндра и приводятся в действие длинными штангами через коромысла.
- За счет более компактной и выгодной формы камеры сгорания верхнеклапанные моторы заметно мощнее нижнеклапанных, но вместе с тем просты в сборке и настройке. Это наиболее распространенный тип двигателей в садовой технике.
- Верхневальные (OHC) отличаются тем, что и распредвал у них перенесен в головку цилиндра. Они более сложны по сравнению с моторами OHV, а выигрыш в мощности имеют только на высоких оборотах, что для мотоблоков мало актуально. Тем не менее некоторые производители, например – Subaru-Robin, применяют и эту схему.
Двигатели сравнительно большого объема (от 200 см3, а также дизельные) имеют в составе газораспределительного механизма ручной или автоматический декомпрессор – устройство, на низких оборотах увеличивающее время открытия выпускного клапана, благодаря чему уменьшается усилие для ручного запуска мотора.
Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный 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.
Oldsmobile Rocket
Oldsmobile Rocket 88 помимо отличного мотора, мог похвастать 3-ступенчатой АКПП
Нижнеклапанные моторы, или как их еще по другому называли – двигатели с боковым расположением клапанов (Side valve), имели несколько проблем. Прежде всего это низкая удельная мощность и высокий расход топлива. Кроме того, крупноразмерные и тяжелые SV моторы, все труднее было вписать под капот новых послевоенных моделей. Инженер Oldsmobile – Гилберт Баррелл это прекрасно понимал и в 1945 году, начал разработку верхнеклапанного V8 в инициативном порядке.
Между тем, в другом подразделении General Motors – Cadillac, также стартовал аналогичный проект. В конечном итоге, победила разработка Баррелла. Не в последнюю очередь из-за желания GM поддержать имидж Oldsmobile как самой передовой компании концерна.
Oldsmobile Rocket 1949 года
Как бы то ни было, новый двигатель V8 вышел очень удачным. Он получил объем 303 куб. дюйма и мощность в 135 л.с. Размещение клапанов в головке блока, позволило инженерам значительно улучшить наполняемость цилиндров, а следовательно мощность и экономичность. Кроме того его степень сжатия 7,5:1 была значительно выше, чем у любого нижнеклапанного мотора тех лет.
В 1949 году, двигатель был представлен в флагманском Oldsmobile 98, а спустя два месяца в более легком Oldsmobile 88.
Четырехтактники на мотоциклах
Да, эти моторы очень популярны среди производителей хороших, серьезных мотоциклов. Основное отличие – это дизайн. Если в автомобилях двигатель спрятан под капотом и дизайн его особо не разрабатывали, то в мире мотоциклов внешний вид силового агрегата имеет серьезное значение.
Вот уже более 15 лет в моде двухцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла, представленный сегодня множеством моделей с самым разным объемом. Отличить такие двигатели можно по характерному звуку.
Однако среди мотоциклистов особой популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые агрегаты. Эти моторы лишь немного опережают автомобильные ДВС. К примеру, схема на четырех клапанах лишь недавно получила признание в строительстве автомобилей. А на мотоциклах она использовалась еще с 70-х.
Для мотоцикла четырехтактник является более актуальным. Так, эти ДВС более экономичны, эффективны, экологичны, чем двухтактные агрегаты. Это – преимущества данных двигателей на мотоциклах. Также двигатели для мотоциклов сделаны таким образом, чтобы работать на высоких оборотах. Максимальная мощность выдается на оборотах до 14-16 тысяч на современных моделях.
См. также
- Двигатель внутреннего сгорания
- Изменяемые фазы газораспределения
- Карбюратор
Новые технологии по старому принципу
С того самого момента, как изобрели четырехтактный двигатель, он постоянно совершенствовался.
Произошли изменения и в системе питания. Современные моторы больше не используют карбюратор – везде инжекторы и электроника.
Чтобы улучшить наполняемость камер сгорания воздухом, применяют системы наддува. Это позволяет увеличить мощность при малом объеме, а также снизить расход топлива.
Но при всем этом принцип действия ДВС остается все тем же, каким и был.
От четырехтактного ДВС до автомобиля
В команде инженеров, которые работали над созданием агрегата, был один талантливый парень – Готлиб Даймлер.
Он тогда горел идеей создания на базе этого мотора настоящего автомобиля. Но Отто не желал модернизировать уже имевшийся успешный мотор. Даймлер был вынужден уйти из проекта, но желание построить автомобиль никуда не делось.
В итоге вместе со своим другом и единомышленником в 1889 году Даймлер таки собирает автомобиль, в основе которого лежит бензиновый четырехтактный двигатель, функционирующий по алгоритму Отто.
Как Отто двигатель разрабатывал
Агрегат, изобретенный ученым по имени Альфонс Бо де Роша, а затем построенный немецким инженером Николаусом Отто в 1867 году, в те годы считался максимумом технологичности и практически совершенством. Аналогов для него просто не существовало. Мотор был очень недорогим в эксплуатации, имел компактные размеры, а также ему не нужно было частое обслуживание.
Работа четырехтактного двигателя была построена по четкому алгоритму. Сегодня его называют «циклом Отто». В 1875 г. Николаус Отто в своей компании выпускал больше, чем 600 двигателей за год.
Читать также: Гидравлическая схема подкатного домкрата
Бензиновый четырехтактный двухцилиндровый двигатель 680 куб.см.
Предлагаемый мотор укомплектован всеми системами, не требует доукомплектации отечественными деталями и устройствами, не отличающимися надежностью. В то же время в нем не использованы сложные электронные системы, что добавляет ему надежности и простоты в эксплуатации. Все регулировки уже установлены на заводе-изготовителе и при доработке нашей компанией. На коленчатый вал мотора мы устанавливаем ведущий регулятор вариатора типа «Сафари». При этом мотор дорабатывается для правильной работы с вариатором. К тягам управления дроссельной заслонкой мы подсоединяем тросик газа. Установка на снегоход потребует от Вас минимум навыков и времени. Порядок проведения работ изложен в инструкции по установке. Двигатель обеспечит Вашему снегоходу максимальную скорость до 60 км/ч на укатанной поверхности. Скорость и динамика разгона при движении по целине не уступает снегоходу с родным двигателем.
В отличие от аналогов, для повышения надежности и защиты двигателя от повреждений при опрокидывании снегохода, на 2-х цилиндровые двигатели по нашему заказу дополнительно установлен датчик давления масла, который глушит мотор при падении давления в масляной магистрали.
Наши двигатели объемом 640 куб.см снабжены мощными генераторами: 20 А, 240 Вт
, что позволит владельцу снегохода с таким двигателем не ограничивать себя в использовании световых и подогревательных приборов- обогрев рукояток, курка и сидения.
Технические характеристики четырехтактного двухцилиндрового двигателя для снегохода «Рысь»:
Рабочий объем 680 куб.см Мощность при 4600 об/мин. 32 л.с. Вес двигателя 43 кг Диаметр хвостовика коленчатого вала 28,5 мм Длина хвостовика коленчатого вала 94 мм Габаритные размеры: глубина от торца регулятора ведущего шкива вариатора коленчатого вала до задней плоскости мотора 520 мм ширина 480 мм высота по глушителю 450 мм высота со снятым глушителем и корпусом воздушного фильтра 400 мм Высота оси хвостовика коленчатого вала от плоскости основания 132 мм Расстояния между отверстиями крепления мотора на его основании 198х110 мм Объем заливаемого в картер масла около 1900 мл Охлаждение- воздушное принудительное Тип масла 5w-30, 10W-30
Преимущества двигателя:
1. Экономия топлива в 1,5-2 раза благодаря 4-тактному циклу . 2. Большая скорость под нагрузкой. 3. Лучшая динамика разгона благодаря более высокому крутящему моменту. 4. Экономия масла, которое не надо смешивать с топливом. 5. Более чистый выхлоп из-за отсутствия масла в бензине и полного сжигания топливной смеси. 6. Легкий запуск благодаря отсутствию масла в топливе и более совершенному карбюратору. 7. Больший ресурс. 8. Большая надежность благодаря качеству изготовления и компоновки всех систем в одном блоке на двигателе. 9. Двигатель оборудован как ручным, так и электростартером.
Стоимость двухцилиндрового четырехтактного бензинового двигателя 680 для снегохода «Рысь» — 67 000 руб.
Бензиновый четырехтактный двухцилиндровый двигатель 680 куб.см. на снегоходе «Рысь»:
Инструкция по установке бензинового четырехтактного двигателя «ФАНТЕК» 620 на снегоход «Рысь».
