Что такое двухтактный двигатель: ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | это… Что такое ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?

Содержание

Двухтактный двигатель в автомобиле — AvtoTachki

Содержание

Что такое двухтактный двигатель?
Устройство двухтактного двигателя?
Конструкция двухтактника Хофбауэра
- Турбонаддув
- Стальные шатуны
- Коленчатый вал
- Цилиндр
Как работает двухтактный ДВС
Где нужен двухтактный мотор
Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателя
Вопросы и ответы:

Мир автомобилей повидал немало разработок силовых агрегатов. Одни из них так и застыли во времени из-за того, что у конструктора не было средств для дальнейшего развития своего детища. Другие оказались малоэффективными, поэтому у таких разработок не было перспективного будущего.

Помимо классического рядного или V-образного мотора производители выпускали автомобили и с другими конструкциями силовых агрегатов. Под капотом некоторых моделей можно было увидеть двигатель Ванкеля, боксер (или оппозитный), водородный мотор. Некоторые автопроизводители до сих пор могут использовать такие экзотические силовые агрегаты в своих моделях. Помимо этих модификаций история знает еще несколько успешных нестандартных моторов (о некоторых из них есть отдельная статья).

Сейчас поговорим о таком двигателе, с которым практически никто из автомобилистов не сталкивается, если не говорить о необходимости покосить траву газонокосилкой или спилить дерево бензопилой. Это двухтактный силовой агрегат. В основном эта разновидность двс используется в мототехнике, в танках, поршневой авиации и т.д., но крайне редко в машинах.

Также двухтактные двигатели пользуются большим успехом в мотоспорте, так как у этих агрегатов есть существенные преимущества. Во-первых, на небольшой литраж у них огромная мощность. Во-вторых, благодаря упрощенной конструкции эти двигатели имеют небольшой вес. Эти факторы очень важны для спортивного двухколесного транспорта.

Рассмотрим особенности устройства таких модификаций, а также возможно ли использовать их в автомобилях.

Что такое двухтактный двигатель?

Впервые патент на создание двухтактного двс появился в начале 1880-х годов. Разработку представил инженер Дуглад Клерк. В устройство его детища входило два цилиндра. Один был рабочим, а другой нагнетал свежую порцию ВТС.

Спустя 10 лет появилась модификация с камерной продувкой, в которой уже не было нагнетательного поршня. Этот мотор спроектировал Джозеф Дэй.

Параллельно с этими разработками Карл Бэнц создавал собственный газовый агрегат, патент на производство которого появился в 1880-м году.

Двухтактный двигун, как следует из его названия, за один поворот коленчатого вала выполняет все такты, необходимые для подачи и сгорания воздушно-топливной смеси, а также для удаления продуктов горения в выхлопную систему транспорта. Эту способность обеспечивает особенность конструкции агрегата.

За один ход поршня в цилиндре выполняется два такта:

Когда поршень находится в нижней мертвой точке, цилиндр продувается, то есть удаляются продукты горения. Этот такт обеспечивается поступлением свежей порции ВТС, которая вытесняет выхлоп в выпускной тракт. В этот же момент происходит такт наполнения камеры свежей порцией ВТС.
Поднимаясь к верхней мертвой точке, поршень закрывает впускное и выпускное отверстие, благодаря чему обеспечивается сжатие ВТС в надпоршневом пространстве (без этого процесса невозможно эффективное сгорание смеси и нужной отдачи силового агрегата). В тот же момент в полость под поршнем всасывается дополнительная порция смеси воздуха и топлива. В ВМТ поршня создается искра, воспламеняющая воздушно-топливную смесь. Начинается рабочий ход.

На этом цикл мотора повторяется. Получается, в двухтактнике все такты выполняются за два хода поршня: пока он движется вверх и вниз.

Устройство двухтактного двигателя?

Классический двухтактный ДВС состоит из:

Картера. Это основная часть конструкции, в которой при помощи шариковых подшипников закреплен коленвал. В зависимости от размеров цилиндропоршневой группы на коленчатом валу будет соответствующее количество кривошипов.
Поршня. Это деталь в виде стакана, который закреплен на шатуне, подобно аналогу, использующемуся в четырехтактных моторах. В нем сделаны канавки для компрессионных колец. От плотности посадки поршня, как и в других разновидностях моторов, зависит КПД агрегата во время сгорания ВТС.
Впускного и выпускного отверстий. Они сделаны в самом корпусе ДВС, куда подсоединены впускной и выпускной коллекторы. Газораспределительного механизма в таком двигателе нет, благодаря чему двухтактники обладают небольшим весом.
Клапана. Эта деталь предотвращает выброс воздушно-топливной смеси обратно во впускной тракт агрегата. Когда поршень поднимается, под ним создается разрежение, перемещающее заслонку, через которую в полость поступает свежая порция ВТС. Как только происходит такт рабочего хода (сработала искра и смесь загорелась, перемещая поршень к нижней мертвой точке), этот клапан закрывается.
Компрессионных колец. Это такие же детали, как и в любых других двигателях внутреннего сгорания. Их размеры подбираются строго под размеры конкретного поршня.

Конструкция двухтактника Хофбауэра

Из-за многих инженерных препятствий идею использования двухтактных модификаций в легковом автотранспорте до недавнего времени не получалось реализовать. В 2010-м году был совершен прорыв в этом отношении. Компания EcoMotors получила приличную инвестицию от Билла Гейтса и фирмы Khosla Ventures. Причиной таких растрат послужила презентация оригинального оппозитного двигателя.

Хотя такая модификация уже давно существует, Петер Хофбауэр создал концепцию двухтактника, который работал по принципу классического боксера. Компания назвала свое произведение ОРОС (переводится как оппозитные цилиндры и оппозитные поршни). Работать такой агрегат может не только на бензине, но и на дизеле, однако разработчик пока остановился на твердом топливе.

Если рассматривать в этом качестве классическую конструкцию двухтактника, то по идее его можно использовать в подобной модификации и устанавливать на легковой 4-колесный транспорт. Можно было бы, если бы не экологические стандарты и дороговизна топлива. В процессе работы обычного двухтактного ДВС часть воздушно-топливной смеси удаляется через выпускное отверстие в процессе продувки. Также в процессе сгорания ВТС сжигается и масло.

Несмотря на большой скептицизм инженеров ведущих автопроизводителей, двигатель Хофбауэра открыл двухтактникам возможность попасть под капот элитных автомобилей. Если сравнивать его разработку с классическим оппозитником, то новинка на 30 процентов легче, так как его конструкция насчитывает меньше запчастей. Также агрегат демонстрирует более эффективную выработку энергии в процессе работы по сравнению с четырехтактным боксером (повышение КПД в пределах 15-50 процентов).

Первая рабочая модель получила маркировку ЕМ100. Как заявляет разработчик, вес мотора составляет 134 кг. Его мощность составляет 325 л.с., а крутящий момент – 900Нм.

Особенность конструкции нового боксера заключается в том, что в одном цилиндре расположено два поршня. Они закреплены на одном коленчатом валу. Сгорание ВТС происходит между ними, благодаря чему высвобождающаяся энергия одновременно воздействует на оба поршня. Этим объясняется такой огромный крутящий момент.

Противоположный цилиндр настроен так, чтобы он срабатывал асинхронно с соседним. Благодаря этому обеспечивается плавность вращения коленвала без рывков со стабильным крутящим моментом.

В следующем видео сам Петер Хофбауэр наглядно демонстрирует, как работает его мотор:

opoc engine how it works.mp4

Смотрите это видео на YouTube

Рассмотрим подробней его внутреннее строение и общую схему работы.

Турбонаддув

Турбонаддув обеспечивается крыльчаткой, на валу которой установлен электрический двигатель. Хотя он частично будет работать от потока выхлопных газов, электронаддув позволяет крыльчатке быстрее набирать обороты и создавать напор воздуха. Чтобы компенсировать энергозатраты на раскрутку крыльчатки, устройство генерирует электричество, когда на лопасти действует давление выхлопных газов. Электроника также контролирует поток выхлопа, чтобы снизить загрязнение окружающей среды.

Этот элемент в инновационном двухтактнике довольно спорный. Чтобы быстро создать необходимый напор воздуха, электромотор будет расходовать приличное количество энергии. Для этого будущий автомобиль, в котором будет применяться данная технология, должен будет оснащаться более производительным генератором и аккумуляторными батареями с увеличенной емкостью.

На сегодняшний день эффективность электронаддува пока остается на бумаге. Производитель утверждает, что такая система улучшает продувку цилиндра, и вместе с тем позволяет извлечь максимум выгоды от двухтактного цикла. В теории эта установка позволяет в два раза увеличить литровую мощность агрегата, если сравнивать его с четырехтактными аналогами.

Внедрение такого оборудования однозначно сделает силовую установку более дорогостоящей, из-за чего пока дешевле использовать мощный и прожорливый классический ДВС, чем новый облегченный оппозитник.

Стальные шатуны

По своей конструкции агрегат напоминает двигатели ТДФ. Только в данной модификации встречные поршни приводят в движение не два коленвала, а один за счет длинных шатунов внешних поршней.

Внешние поршни в моторе закреплены на длинных стальных шатунах, которые соединены с коленвалом. Он расположен не по краям, как в классической модификации боксера, которая применяется в военной технике, а между цилиндрами.

Внутренние элементы тоже соединены с кривошипно-шатунным механизмом. Такое устройство позволяет извлекать больше энергии из процесса сгорания воздушно-топливной смеси. Мотор ведет себя так, словно в нем установлены кривошипы, которые обеспечивают увеличенный ход поршня, но при этом вал сохраняет компактные размеры и имеет небольшой вес.

Коленчатый вал

Мотор Хофбауэра имеет модульную конструкцию. Электроника способна отключать часть цилиндров, благодаря чему автомобиль может быть более экономичным, когда на ДВС оказывается минимальная нагрузка (например, при крейсерской скорости по ровной трассе).

В 4-тактных моторах с непосредственным впрыском (подробно о разновидностях систем впрыска читайте в другом обзоре) отключение цилиндров обеспечивается прекращением подачи топлива. В этом случае поршни все равно перемещаются в цилиндрах за счет вращения коленвала. Просто в них не происходит сгорание топлива.

Что касается инновационной разработки Хофбауэра, то отключение пары цилиндров обеспечивается специальной муфтой, установленной на коленчатом валу между соответствующими парами цилиндр-поршень. При отключении модуля муфта просто отсоединяет ту часть коленвала, которая отвечает за данную секцию.

Так как движущиеся поршни в классическом 2-тактном ДВС на холостом ходу все равно будут всасывать свежую порцию ВТС, в данной модификации этот модуль вообще перестает работать (поршни остаются обездвиженными). Как только нагрузка на силовой агрегат повышается, в определенный момент муфта подключает неработающую секцию коленвала, и мотор увеличивает мощность.

Цилиндр

Классические 2-тактники в процессе проветривания цилиндра выбрасывают в атмосферу часть несгоревшей смеси. Из-за этого транспорт, оснащенный таким силовым агрегатом, не способен соответствовать экологическим стандартам.

Чтобы исправить этот недостаток, разработчик двухтактного оппозитника спроектировал особенную конструкцию цилиндров. В них также сделаны впускные и выпускные отверстия, но их расположение снижает вредные выбросы.

Как работает двухтактный ДВС

Особенность работы классической двухтактной модификации заключается в том, что коленвал и поршень находятся в полости, заполненной воздушно-топливной смесью. На впускном отверстии установлен впускной клапан. Его наличие позволяет создать давление в полости под поршнем, когда он начинает движение вниз. Этот напор ускоряет продувку цилиндра и удаление отработанных газов.

Когда поршень перемещается внутри цилиндра, он поочередно открывает/закрывает впускное и выпускное отверстия. По этой причине конструктивные особенности агрегата позволяют не использовать газораспределительный механизм.

Чтобы трущиеся элементы чрезмерно не изнашивались, они нуждаются в качественной смазке. Так как данные моторы имеют простое строение, они лишены сложной системы смазки, которая доставляла бы масло к каждой детали ДВС. По этой причине в топливо добавляют некоторое количество моторного масла. Для этого используется специальная марка для двухтактных агрегатов. Этот материал должен сохранять смазывающие свойства при высоких температурах, а при сгорании вместе с топливом не оставлять нагара.

Хотя двухтактные двигатели не нашли широкое применение в автомобилях, история знает периоды, когда под капотом некоторых грузовых (!) автомобилей стояли именно такие моторы. Примером тому служит дизельный силовой агрегат ЯАЗ.

В 1947-м году на 7-тонные грузовики ЯАЗ-200 и ЯАЗ-205 устанавливался рядный 4-цилиндровый дизель данной разработки. Несмотря на большой вес (около 800 кг.), агрегат имел меньшие вибрации, чем многие ДВС отечественных легковых автомобилей. Причина в том, что в устройство этой модификации входит два вала, которые синхронно вращаются. Этот уравновешивающий механизм гасил большинство вибраций мотора, из-за которых деревянный кузов грузовика быстро рассыпался бы.

Подробней о работе 2-тактных моторов рассказывается в следующем видео:

2 ТАКТА. Попробуем понять…

Смотрите это видео на YouTube

Где нужен двухтактный мотор

Устройство 2-тактного мотора более простое по сравнению с 4-тактным аналогом, благодаря чему их применяют в тех отраслях, где вес и объемы имеют большее значение, чем расход топлива и другие параметры.

Так, подобные моторы устанавливаются на легких колесных газонокосилках и ручных триммерах для садоводов. В руках держать тяжелый мотор очень затрудняет работу в саду. Эта же концепция прослеживается при изготовлении бензопил.

От веса водного и авиатранспорта также зависит его эффективность, поэтому производители идут на компромисс с большим расходом топлива ради создания более легких конструкций.

Однако 2-таткники используются не только в сельскохозяйственной и некоторых разновидностях авиатехники. В авто/мотто спорте вес играет не меньшее значение, чем в планерах или газонокосилках. Чтобы болид или мотоцикл развивал большую скорость, конструкторы, создавая такой транспорт, используют облегченные материалы. Подробно о том, из каких материалов изготавливаются кузова автомобилей, рассказывается здесь. По этой причине данные двигатели имеют преимущество перед тяжелыми и сложными в техническом плане 4-тактных аналогов.

Вот небольшой пример эффективности двухтактной модификации двс в спорте. Начиная с 1992-го года, на мотогогонках MottoGP в некоторых мотоциклах использовался японский V-образный двухтактный мотор с 4-мя цилиндрами Honda NSR500. При объеме в 0.5 литра этот агрегат развивал 200 лошадиных сил, а коленчатый вал раскручивался до 14 тысяч оборотов в минуту.

Крутящий момент в 106 Нм. достигался уже на 11.5 тысячах. Пиковую скорость, которую был способен развить такой малыш, составляла более 320 километров в час (в зависимости от веса мотоциклиста). Вес самого двигателя составлял всего 45кг. На один килограмм веса транспорта приходится почти полторы лошадиные силы. Большинство спорткаров позавидует такому соотношению мощности и веса.

Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателя

Спрашивается, почему тогда машина не может иметь такой производительный агрегат? Во-первых, классический двухтактник самый неэкономный агрегат из всех, которые используются в автотранспорте. Причина тому в особенностях продувки и наполнении цилиндра. Во-вторых, что касается гоночных модификаций, подобных Honda NSR500, то из-за высоких оборотов рабочий ресурс агрегата очень маленький.

К преимуществам 2-тактного агрегата перед 4-тактным аналогом относятся:

Возможность с одного оборота коленвала снять мощность, в полтора-1.7 раза превышающую той, которая вырабатывается классическим мотором с газораспределительным механизмом. Этот параметр имеет большее значение для тихоходной морской техники и моделей поршневой авиации.
За счет особенностей конструкции ДВС имеет меньшие габариты и вес. Этот параметр очень важен для легкой техники, например, скутеров. Раньше такие силовые агрегаты (обычно их объем не превышал 1.7 литра) устанавливались в малолитражных автомобилях. В таких модификациях обеспечивалась кривошипно-камерная продувка. Некоторые модели грузовиков тоже оснащались двухтактными моторами. Обычно объем таких двс составлял минимум 4.0 литра. Продувка в таких модификациях осуществлялась прямоточным типом.
Их детали меньше изнашиваются, так как подвижные элементы для достижения того же эффекта, что и в 4-тактных аналогах, выполняют в два раза меньше движений (два такта совмещены в один ход поршня).

4-тактный мотор

Несмотря на эти плюсы, у двухтактной модификации двигателей есть существенные недостатки, из-за которых пока не практично использовать ее в автомобилях. Вот некоторые из этих минусов:

Карбюраторные модели работают с потерей свежего заряда ВТС в процессе продувки камеры цилиндра.
В 4-тактном варианте отработанные газы удаляются в большей степени, чем у рассматриваемого аналога. Причина тому, что в 2-тактнике при продувке поршень не достигает верхней мертвой точки, а этот процесс обеспечивается только во время его небольшого хода. Из-за этого некоторая часть воздушно-топливной смеси попадает в выпускной тракт, а в самом цилиндре остается больше отработанных газов. Чтобы снизить количество несгоревшего топлива в выхлопе, современные производители разработали модификации с инжекторной системой, но и в этом случае невозможно полностью удалить остатки горения из цилиндра.
Эти моторы более прожорливые по сравнению с 4-тактными модификациями с идентичным объемом.
Для продувки цилиндров в инжекторных моторах используются турбонагнетатели с большой производительностью. В таких моторах воздуха расходуется в полтора-два раза больше. По этой причине требуется установка особенных воздушных фильтров.
При достижении максимальных оборотов 2-тактный агрегат создает больше шума.
Они сильнее дымят.
На низких оборотах они создают сильные вибрации. Разницы у одноцилиндровых моторов с четырьмя и двумя тактами в этом отношении нет.

Что касается долговечности двухтактных двигателей, то бытует мнение, что из-за плохой смазки они быстрее выходят из строя. Но, если не брать во внимание агрегаты для спортивных мотоциклов (большие обороты быстрее выводят из строя детали), то в механике работает ключевое правило: чем проще конструкция механизма, тем дольше он прослужит.

У 4-тактников большее количество мелких деталей, особенно в газораспределительном механизме (о том, как работают фазы газораспределения, читайте здесь), которые в любой момент могут сломаться.

Как видно, развитие двигателей внутреннего сгорания до сих пор не остановилось, поэтому кто знает, какой прорыв в этой области совершат инженеры. Появление новой разработки двухтактного двигателя подает надежды, что в ближайшем будущем автомобили будут оснащаться легкими и более производительными силовыми агрегатами.

В завершение предлагаем посмотреть на еще одну модификацию двухтактного мотора с поршнями, двигающимися навстречу друг другу. Правда, эту технологию нельзя назвать инновационной, как у варианта Хофбауэра, потому что такие двс начали использоваться еще в 1930-х годах в военной технике. Однако для легкового транспорта подобные 2-тактники еще не применялись:

Ошеломляющий Двигатель Со Встречным Движением Поршней 2018

Смотрите это видео на YouTube

Вопросы и ответы:

Что значит 2 х тактный двигатель? В отличие от 4-тактного мотора все такты выполняются за один оборот коленчатого вала (за один ход поршня выполняется два такта). В нем процесс наполнения цилиндра и его проветривания совмещены.
Как смазывается двухтактный двигатель? Смазка всех трущихся внутренних поверхностей двигателя осуществляется за счет масла, находящегося в топливе. Поэтому масло в таком моторе нужно постоянно доливать.
Как работает 2 тактный двигатель? В этом ДВС четко выражены два такта: сжатие (поршень движется к ВМТ и постепенно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно) и рабочий ход (после воспламенения ВТС поршень движется к НМТ, открывая те же окна для продувки).

Главная » Статьи » Устройство автомобиля » Двухтактный двигатель в автомобиле

2022-05-26

Двухтактный двигатель внутреннего сгорания

Двухтактным называется двигатель внутреннего сгорания, завершающий полный рабочий цикл за один оборот коленвала.

История создания двухтактного двигателя

Во многих источниках создание первого двигателя внутреннего сгорания приписывают Готлибу Даймлеру, другие считают изобретателем Николаса Отто. Однако существует версия, что и те, и другие ошибаются. Еще в 1858 году бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуар создал двухтактный двигатель внутреннего сгорания на газовом топливе.

В отличии от паровой машины он был проще и экономичнее. Однако двигатель бельгийского инженера был далек от совершенства. Это доказал Николас Отто, представив свой четырехтактный мотор. Его КПД был гораздо выше, чем у мотора Ленуара, а сам двигатель имел меньшие габариты. Двухтактный двигатель резко потерял популярность, и до начала ХХ века почти полностью исчез.

В России хорошо известны мотоциклы ИЖ «Планета» и «Юпитер» с двухтактными двигателями. В Германии в период Второй мировой двухтактные двигатели активно применялись в самолетостроении. В наше время, к примеру, моторы марки Rotax, широко используются в малой авиации.

С ужесточением норм токсичности двухтактные двигатели перестали рассматриваться в качестве силовых установок для гражданского транспорта, но на скутерах, снегоходах, катерах и в авиамодельном спорте, то есть там, где требуются моторы малого объема и веса, конкурентов им по-прежнему нет.

Устройство двухтактного двигателя

Конструктивно двухтактный и четырехтактный двигатели схожи. Основное различие между ними заключено в принципе газораспределения и в том, что рабочий цикл в двухтактном двигателе совершается за один оборот коленчатого вала.

Отдельного газораспределительного механизма в двухтактном двигателе нет. Роль впускных и выпускных клапанов выполняют отверстия в стенках цилиндра, а выталкивает выхлопные газы наружу и втягивает внутрь очередную порцию рабочей смеси сам поршень. В процессе газообмена участвует и кривошипная камера.

Для наполнения цилиндра топливовоздушной смесью используется впускное окно, которое также называют продувочным. Второе, выпускное окно, служит для удаления отработавших газов из цилиндра. Оно расположено выше впускного.

В течение первого такта поршень движется вверх, перекрывая продувочное окно, а затем и выпускное. Происходит сжатие топливовоздушной смеси. В это время в кривошипной камере создается разрежение, которое используется для всасывания топливо-воздушной смеси из карбюратора в полость картера.

Далее начинается второй такт. Свеча зажигания воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. Расширяясь, газы толкают поршень вниз. По мере движения поршня вниз открывается выпускное окно, и часть газов удаляется из цилиндра. При движении поршня вниз в кривошипной камере создается избыточное давление. Поршень продолжает двигаться вниз, к нижней мертвой точке, и открывает продувочное отверстие. Начинается наполнение цилиндра топливовоздушной смесью из кривошипной камеры. Свежая смесь выталкивает из цилиндра остатки отработавших газов.

Описанная схема работы характерна для карбюраторных моторов. Схема работы дизельных и инжекторных бензиновых двухтактных моторов отличается тем, что топливо впрыскивается в камеру сгорания через форсунку, а в полость кривошипной камеры засасывается чистый воздух.

Преимущества и недостатки двухтактных двигателей

Самое главное преимущество двухтактных двигателей – более высокая, по сравнению с четырехтактными, литровая мощность. Дело здесь в том, что при равном количестве цилиндров и количестве оборотов коленчатого вала в минуту, каждый цилиндр совершает рабочий ход вдвое чаще. При этом, за счет того, что фактический рабочий ход двухтактного двигателя короче (он укорочен за счет процессов газообмена), реально объем двигателя увеличивается на 50-60%.

Не менее важное преимущество – компактность. Благодаря этому качеству двухтактные двигатели нашли широкое применение не только в небольших транспортных средствах наподобие снегоходов, но и в садовой технике, а также инструментах (к примеру, в бензопилах). Кроме того, отсутствие газораспределительного механизма заметно делает конструкцию проще и дешевле в производстве.

Есть у двухтактных ДВС и существенные недостатки. Они расходуют больше топлива впустую, так как при открытии выпускного окна в систему выхлопа попадает часть несгоревшей смеси. Система смазки классического двухтактного мотора крайне примитивна – бензин смешивается с маслом заранее, и оба эти вещества попадают в камеру сгорания одновременно. Обусловлено это тем, что организовать масляную ванну в картере невозможно – картер участвует в процессе газообмена. В результате масло, не пошедшее на смазывания стенок цилиндра, сгорает вместе с топливом. Ресурс двухтактного двигателя также значительно меньше, главным образом, за счет высоких оборотов коленвала. По этой причине в двигателях этого типа применяется только специальное высококачественное масло, разработанное для применения в двухтактных двигателях. Экологические параметры также оставляют желать лучшего: в выхлопе, из-за особенностей газораспределения, содержится большое количество СО и СН.

Эксплуатация двухтактного двигателя

Для смазывания поршневой группы двухтактного двигателя необходимо добавлять масло непосредственно в топливо. Причем, бензин и масло, перед тем как залить в бак, нужно предварительно смешать. Правда, некоторые производители избавляют владельцев от этой проблемы установкой отдельного бачка для масла. В этом случае оно добавляется в топливо автоматически в нужной пропорции.

Не следует забывать, что картер мотора также участвует в газораспределении и должен быть герметичен. Поэтому необходимо тщательно следить за состоянием прокладок.

Двухтактный двигатель

против четырехтактного двигателя

Вы когда-нибудь слышали фразу: «Чем больше вещи меняются, тем больше они остаются прежними»? Как бы ни совершенствовались и ни менялись автомобили, бензиновый двигатель внутреннего сгорания по своей сути остается прежним.

Конечно, вы знаете, что у вашего автомобиля есть двигатель. Иначе далеко не уедешь. Но знаете ли вы, какой двигатель у вас четырехтактный или двухтактный?

Если вы водите современный автомобиль, скорее всего, это четырехтактный двигатель.

В чем разница между двухтактным и четырехтактным двигателем? Что делает одно лучше другого?

Короче говоря, это зависит от того, какое приложение. В некоторых случаях двухтактный двигатель может быть более выгодным, чем четырехтактный, и наоборот. Узнайте больше о каждом типе двигателя и о том, что делает их такими разными.

Что такое инсульт?

«Ход» — это завершение поршнем цикла в процессе сгорания.

Важнейшей задачей двигателя является сгорание для выработки энергии. В процессе сгорания в двигателе поршень движется вверх и вниз в цилиндре, совершая полный ход.

При движении поршня вверх он переходит в «верхнюю мертвую точку» (ВМТ) ближе к клапанам двигателя.
Он находится дальше от клапанов двигателя, когда он движется вниз к «нижней мертвой точке» (НМТ).

Что такое революция горения?

Революция сгорания – это смешивание топлива и воздуха в поршне, воспламенение и рассеивание выхлопных газов.

Поршень движется вниз внутри цилиндра во время процесса впуска, чтобы смесь бензина и воздуха попала в камеру сгорания. Сжатие происходит, когда поршень движется назад, чтобы сжать газы.

Когда это будет завершено, с помощью свечи зажигания произойдет воспламенение газа. Как только зажигание завершено, поршень движется обратно вверх по цилиндру, открывая выпускной клапан, чтобы вытеснить оставшиеся выхлопные газы.

Двухтактный двигатель по сравнению с четырехтактным двигателем

Разница между двухтактным и четырехтактным двигателем заключается в том, насколько быстро происходит цикл сгорания, в зависимости от того, сколько раз поршень должен двигаться вверх и вниз во время каждый цикл.

Что такое четырехтактный двигатель

В четырехтактном двигателе поршень совершает два хода во время каждого цикла, который включает:

Один ход во время сжатия
Однотактный выброс выхлопных газов
Обратный ход

Свечи зажигания зажигаются только один раз за каждый второй оборот, производя мощность на каждые четыре хода поршня.

Кроме того, четырехтактные двигатели не требуют смеси топлива и масла, так как для масла имеется отдельная зона. Четырехтактные двигатели обычно используются в большинстве легковых и грузовых автомобилей, а также в газонокосилках и картингах.

Что такое двухтактный двигатель?

В двухтактном двигателе весь процесс сгорания состоит из одного хода поршня:

Такт сжатия происходит после воспламенения сжатого топлива.
При обратном ходе выхлоп выбрасывается, и следующая топливная смесь поступает в цилиндр.

Кроме того, свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый оборот, производя мощность один раз за каждые два хода поршня.

Небольшие транспортные средства используют двухтактные двигатели, такие как садовые инструменты, лодочные моторы, автомобили с дистанционным управлением и мотоциклы для бездорожья.

Существенные различия между двух- и четырехтактными двигателями:

Четырехтактные двигатели более эффективны из-за меньшей потребности в топливе. Топливо расходуется один раз за четыре такта вместо двух.
Четырехтактные двигатели более безопасны для окружающей среды благодаря уменьшению выбросов. Двухтактный двигатель помимо выхлопных газов выделяет в воздух сгоревшее масло.
Двухтактные двигатели проще и дешевле ремонтировать благодаря их простой конструкции. У них есть порты вместо клапанов, тогда как четырехтактные двигатели имеют больше компонентов, обслуживание или ремонт которых обходится дороже.
Двухтактные двигатели намного шумнее четырехтактных, так как издают пронзительный жужжащий звук.
Хотя четырехтактные двигатели могут служить дольше, они не такие мощные, как их двухтактные аналоги с более высокими оборотами.

Производительность двигателя

Хотя каждый тип двигателя имеет свои сильные и слабые стороны, ни один из них, как правило, не превосходит другой. Это как сравнивать яблоки с апельсинами.

Хотя двухтактный двигатель имеет более быстрый цикл, он производит значительную мощность без увеличения движения. Он идеально подходит для высокопроизводительных внедорожников и газонокосилок, которым требуется низкое соотношение мощности и веса.

Четырехтактные двигатели лучше всего подходят для многоцилиндровых двигателей легковых и грузовых автомобилей, внедорожников и крупногабаритных транспортных средств. Вы больше не увидите двухтактные двигатели, используемые в автомобилях из-за их плохих выбросов. Кроме того, четырехтактные двигатели более надежны и ими легче управлять.

Качественный ремонт для вашего четырехтактного двигателя

В следующий раз, когда вы будете косить газон, подстригать живую изгородь или брать внедорожный мотоцикл для приключений по бездорожью, вы поймете разницу между вашим двухтактным двигателем. и четырехтактный двигатель и может даже заметить разницу в производительности.

Однако, если у вас когда-нибудь возникнут проблемы с двигателем вашего автомобиля, обратитесь за помощью к консультантам по обслуживанию и техническим специалистам Sun Devil Auto.

Наши технические специалисты, сертифицированные ASE, хорошо разбираются во всем, что находится под капотом. Мы предлагаем комплексные услуги по ремонту двигателей для всех марок и моделей большинства легковых автомобилей и легких грузовиков.

Если горит индикатор проверки двигателя, не игнорируйте его. Принесите его в местный автосалон Sun Devil сегодня для бесплатной диагностики двигателя.

Что такое двухтактный двигатель? Типы и работа

Что такое двухтактный двигатель?

Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, причем цикл завершается за один оборот коленчатого вала.

Четырехтактный двигатель требует четырех ходов поршня для завершения рабочего цикла за два оборота коленчатого вала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, при этом функции впуска и выпуска (или продувки) происходят одновременно.

Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, при этом мощность доступна в узком диапазоне скоростей, так называемом диапазоне мощности. Двухтактные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем четырехтактные.

Как работает двухтактный двигатель?

Если кто-то из вас не знает, как работают двухтактные двигатели, вот небольшой обзор. В четырехтактном двигателе каждому из четырех основных этапов цикла выработки мощности соответствует свой ход поршня: те же шаги, но всего за два хода поршня. Простейшие двухтактные двигатели делают это, используя картер и нижнюю часть движущегося поршня в качестве насоса свежей подпитки. Такие двигатели носят официальное название «двухтактные двигатели с продувкой картера».

Когда поршень двухтактного двигателя поднимается при сжатии, его нижняя часть создает в картере частичный вакуум. Впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, лепестковый клапан или поворотный дисковый клапан) открывается, позволяя воздуху устремляться в картер через карбюратор.

Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра воспламеняет сжатую смесь. Как и в четырехтактном, смесь сгорает, и ее химическая энергия становится тепловой энергией, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм. Это давление перемещает поршень вниз по отверстию, вращая коленчатый вал.

По мере того, как поршень движется вниз по каналу, он начинает обнажать выпускное отверстие в стенке цилиндра. По мере того, как отработавшие газы выбрасываются через это отверстие, опускающийся поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, находящуюся под ним в картере.

По мере того, как поршень опускается дальше, он начинает открывать два или более портов свежего заряда, которые соединены с картером короткими каналами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера устремляется в цилиндр через порты свежего заряда (или «перекачки»).

Форма этих портов минимизирует прямые потери свежего заряда в выпускной порт. Даже в самых лучших проектах есть некоторая потеря, но простота имеет свою цену! Этот процесс наполнения цилиндра при одновременном вытеснении оставшихся выхлопных газов из выпускного отверстия называется «продувкой».

Пока поршень находится вблизи нижней мертвой точки, смесь продолжает двигаться из картера вверх через перепускные каналы и в цилиндр. Когда поршень поднимается, он сначала закрывает передаточные каналы, оставляя открытым только выпускное отверстие. Если бы не было способа остановить это, большая часть свежего заряда теперь откачивалась бы выхлопными газами.

Но есть простой способ остановить это, используя волны давления выхлопа в выхлопе. Если мы правильно сформируем и подберем выхлопную трубу, отражение исходного импульса давления, генерируемого при открытии выпускного отверстия, отразится обратно в отверстие, как только из него будет выкачиваться новый заряд. Эта волна давления заталкивает свежий заряд обратно в цилиндр, как только поднимающийся поршень закрывает выпускное отверстие.

Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно прокачивается картером, смазывать поршень и кривошип перекачиваемым циркулирующим маслом нецелесообразно, оно будет унесено смесью, поступающей и вытекающей.

Поэтому мы должны либо смешать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыснуть его в подшипники крошечным насосом-дозатором. Тот факт, что масла так мало, диктует, что в таких простых двухтактных двигателях должны использоваться подшипники качения, потребность которых в масле очень мала.

Существуют более сложные двухтактные двигатели. Вместо того, чтобы использовать картер и нижнюю часть поршня в качестве насоса свежего заряда, мы можем использовать отдельный роторный нагнетатель, напрямую подключенный к перепускным отверстиям в цилиндрах.

Нам не нужно размещать выпускной канал в стенке цилиндра, он может иметь форму четырех верхних тарельчатых выпускных клапанов, как в двухтактных судовых, железнодорожных и грузовых дизелях. Поскольку в таких двигателях их картеры не используются в качестве насосов свежей подпитки, в них могут использоваться долговечные подшипники скольжения, обычно смазываемые перекачиваемым рециркуляционным маслом.

Двухтактный дизель продувается чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, что предотвращает любые потери. Некоторые двухтактные двигатели с очищенным картером делают то же самое и называются «DI» или двухтактными двигателями с прямым впрыском. Их можно сделать такими же экономичными и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.

Самые эффективные в мире поршневые двигатели на самом деле представляют собой гигантские тихоходные морские дизели, которые обеспечивают международное судоходство по всему миру. Они в два раза эффективнее обычных четырехтактных двигателей с искровым зажиганием, используемых в автомобилях и мотоциклах.

Конструкция двухтактного двигателя

Поршень: Поршень передает силу расширения газов на механическое вращение коленчатого вала через шатун.
Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное.
Шатун: Он передает движение от поршня к коленчатому валу и действует как плечо рычага.
Маховик: Это механическое устройство, используемое для накопления энергии.
Свеча зажигания: Подает электрический ток в камеру сгорания и, в свою очередь, воспламеняет топливно-воздушную смесь, что приводит к резкому расширению газов.
Противовес: 9 шт.0120 Противовес на коленчатом валу используется для снижения вибраций из-за дисбаланса вращающегося узла.
Впускной и выпускной порты: Эти порты позволяют свежему воздуху с топливом входить и выходить из цилиндра.

Типы двухтактных двигателей

Механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа. Типы конструкций различаются в зависимости от способа подачи заряда в цилиндр, способа продувки цилиндра и способа выпуска воздуха из цилиндра.

Впускной канал с поршневым управлением.
Пластинчатый впускной клапан.
Поворотный впускной клапан.
Продувка поперечным потоком.
Очистка циклов.
Прямоточная продувка.
Ступенчатый поршневой двигатель.

Впускной канал, управляемый поршнем

Порт поршня является самой простой конструкцией и наиболее часто используется в небольших двухтактных двигателях. Все функции контролируются исключительно за счет того, что поршень закрывает и открывает отверстия, когда он движется вверх и вниз в цилиндре.

В 1970-х годах Yamaha разработала некоторые основные принципы этой системы. Они обнаружили, что, как правило, расширение выпускного отверстия увеличивает мощность на ту же величину, что и поднятие порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятом порте.

Пластинчатый впускной клапан

Пластинчатый клапан представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, обычно устанавливаемую во впускном тракте канала с поршневым управлением. Это позволяет асимметрично подавать топливный заряд, повышая мощность и экономичность при одновременном расширении диапазона мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских подвесных двигателях.

Поворотный впускной клапан

Впускной тракт открывается и закрывается вращающимся элементом. Знакомый тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой диск с прорезями, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и открывает отверстие в конце картера, позволяя поступать заряду в течение одной части цикла (так называемый дисковый клапан).

Другая форма поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, состоит из двух цилиндрических элементов с соответствующими вырезами, выполненными с возможностью вращения друг в друге, при этом впускной патрубок имеет проход в картер только тогда, когда два выреза совпадают.

Сам коленчатый вал может быть одним из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания. В другом варианте диск кривошипа устроен таким образом, чтобы плотно входить в картер, и снабжен вырезом, который в соответствующее время совпадает с впускным каналом в стенке картера, как в мотороллерах Vespa.

Продувка с поперечным потоком

В двигателе с поперечным потоком перепускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор на верхней части поршня направляет свежий всасываемый заряд в верхнюю часть цилиндра. цилиндр, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз по другой стороне дефлектора и через выпускное отверстие.

Петлевая продувка

В этом методе продувки используются перепускные отверстия тщательной формы и расположения для направления потока свежей смеси к камере сгорания, когда она поступает в цилиндр. Топливно-воздушная смесь ударяется о головку блока цилиндров, затем следует по кривизне камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.

Это не только предотвращает попадание топливно-воздушной смеси непосредственно в выхлопное отверстие, но и создает вихревую турбулентность, повышающую эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому такой подход имеет явное преимущество перед перекрестноточной схемой.

Прямоточная продувка

В прямоточном двигателе смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля поступает с одного конца цилиндра, управляемого поршнем, а выхлопные газы выходят с другого конца, управляемого поршнем. выпускной клапан или поршень. Таким образом, поток продувочного газа идет только в одном направлении, отсюда и название прямоточный.

Двигатель со ступенчатым поршнем

Поршень этого двигателя имеет цилиндрическую форму; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет продувочную функцию. Блоки работают парами, при этом нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.

Применение двухтактного двигателя

Двухтактные двигатели предпочтительны, когда конструктивными приоритетами являются механическая простота, малый вес и высокое отношение мощности к весу.
Они смазываются традиционным методом смешивания масла с топливом, могут работать в любом положении, так как не имеют резервуара, зависящего от силы тяжести. Это делает их желательными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы.
Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое двухтактный двигатель?

Где используется двухтактный двигатель?

Это делает их предпочтительными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы. Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.

Как работает двухтактный двигатель?

Двухтактные двигатели работают, объединяя больше функций в одно движение поршня; при движении поршня вверх (сжатии смеси воздух/топливо/масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер всасывается свежая смесь воздух/топливо/масло.

Какие существуют типы двухтактных двигателей?

Типы двухтактных двигателей:

Герметичный впускной клапан.
Поворотный впускной клапан.
Продувка поперечным потоком.
Очистка циклов.
Прямоточная продувка.
Ступенчатый поршневой двигатель.

Почему двухтактные двигатели запрещены?

Двухтактные двигатели ушли с рынка, потому что они не соответствовали постоянно ужесточающимся стандартам Агентства по охране окружающей среды (EPA) по выбросам выхлопных газов автомобилей. Сама особенность, которая делает привлекательными двухтактные двигатели, — простота наличия всего трех движущихся частей (коленчатый вал, шатун и поршень — также погубила их.

В чем разница между двухтактным и четырехтактным двигателем?

Основное различие между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, что 4-тактный двигатель проходит четыре стадии или два полных оборота, чтобы завершить один рабочий такт. Двухтактный двигатель проходит 2 этапа или один полный оборот, чтобы завершить один рабочий такт.

Что такое 2 такта в двигателе?

Топливо для двухтактного двигателя содержит небольшое количество масла. Он называется «двухтактным», потому что всего одно движение поршня вверх и вниз за два такта выполняет полный цикл впуска, сжатия, сгорания и выпуска.

Почему используются двухтактные двигатели?

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, могут использовать топливо более низкого качества и более экономичны. Следовательно, более легкие двигатели обеспечивают более высокое отношение мощности к весу (больше мощности при меньшем весе).

Почему двухтактные двигатели такие быстрые?

Велосипеды с двухтактным двигателем — это более легкие и быстрые велосипеды, которые сильно ударяют по двигателю. Это облегчает разбрасывание вашего велосипеда благодаря более быстрому удару на кубический сантиметр. В то же время на таких байках обычно сложнее ездить и управлять ими.

Существует ли трехтактный двигатель?

1-4, двигатель по настоящему изобретению работает в трехтактном цикле: такт расширения, такт выпуска-впуска и такт сжатия. Три такта совершаются за один оборот коленчатого вала, при котором каждый из двух поршней совершает однократное возвратно-поступательное движение.

Что быстрее двухтактный или четырехтактный?

Поскольку двухтактные двигатели рассчитаны на более высокие обороты, они быстрее изнашиваются; 4-тактный двигатель, как правило, более долговечный. При этом двухтактные двигатели более мощные. Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, поэтому их легче ремонтировать.

Сколько цилиндров у двухтактного двигателя?

Конфигурация трехцилиндрового двухтактного двигателя с оппозитными поршнями имеет слегка перекрывающиеся процессы газообмена, что приводит к явлению, известному как перекрестная зарядка. Однако в двухцилиндровой конфигурации процессы газообмена слишком своевременно разделены.

Требуется ли масло для двухтактных двигателей?

В отличие от четырехтактного двигателя уникальной особенностью двухтактного двигателя является отсутствие внутреннего масляного резервуара. Вместо этого двухтактные двигатели требуют, чтобы владелец смешивал масло с топливом в заранее определенном соотношении, чтобы обеспечить достаточную смазку двигателя во время работы.

Сколько поршней в двухтактном двигателе?

В двухтактном двигателе для завершения цикла сгорания требуется только один ход поршня. Идет такт сжатия, затем взрыв сжатого топлива. На обратном пути выхлопные газы выталкиваются из цилиндра свежим топливом, поступающим внутрь. Свечи зажигания срабатывают при каждом обороте.

Что такое топливо для двухтактных двигателей?

Топливом для двухтактных двигателей является в основном неэтилированный бензин, смешанный с маслом для двухтактных двигателей. Соотношение смеси масла и топлива должно быть указано в руководстве по эксплуатации вашего двигателя. Масло в двухтактном топливе чрезвычайно важно для смазки вашего двигателя, поскольку двухтактные двигатели не имеют внутреннего масляного резервуара.

Существуют ли двухтактные автомобили?

НИ ОДИН рынок новых автомобилей в Соединенных Штатах не оснащался двухтактными двигателями с тех пор, как Saab прекратила выпуск своего тяжелого в эксплуатации 3-цилиндрового двигателя в конце 1960-х годов, когда вступили в силу федеральные законы о загрязнении воздуха.

Являются ли двухтактные двигатели незаконными?

Двухтактные двигатели не «запрещены» для использования на всех водных путях в Калифорнии, и это не планируется. Карбюраторные двухтактные двигатели и двухтактные двигатели с электронным впрыском считаются двигателями с высоким уровнем выбросов. Как правило, эти двигатели выпускались до 1999.

Каковы недостатки двухтактных двигателей?

Недостатки двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели служат не так долго, как четырехтактные двигатели
Масло для двухтактных двигателей стоит дорого, и его требуется около 4 унций на галлон бензина.
Двухтактные двигатели неэффективно расходуют топливо, поэтому вы проедете меньше миль на галлон.

Что произойдет, если смешать слишком много масла в двухтактный двигатель?

При смешивании топлива для двухтактных двигателей важно правильно подобрать соотношение топлива и масла. Слишком много масла, и ваш двигатель может с трудом запускаться или работать, создавать нагар на внутренних деталях двигателя, выбрасывать клубы дыма и вообще плохо работать.

Два удара вдвое мощнее?

Двухтактный двигатель теоретически может производить в два раза больше энергии, потому что он срабатывает один раз за один оборот, тогда как четырехтактный двигатель срабатывает один раз за второй оборот. Из-за этого у него более высокое отношение мощности к весу, что делает его более желанным для многих гонщиков.

Двухтактный мотоцикл лучше четырехтактного?

Несмотря на то, что двухтактный двигатель никогда не сможет предложить такой же крутящий момент, как четырехтактный, он достаточно близок для большинства гонщиков выходного дня.

Posted inДвигатель