Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко используются в разных сферах человеческой жизни. Однако не все они работают одинаково. Между ними есть одно принципиальное отличие. В зависимости от конструкции рабочий цикл двигателя может состоять из двух или четырёх тактов. Поэтому и называется он соответственно двухтактным двигателем или четырехтактным. Это справедливо как для бензинового мотора, так и для дизеля.
Содержание материала
Принцип работы всех поршневых двигателей заключается в превращении энергии сгорания топлива в механическую энергию. Передаточным звеном является кривошипно-шатунный механизм. Для описания их работы используются следующие понятия:
Четырехтактным называется такой поршневой двигатель, в котором один рабочий цикл состоит из четырёх тактов. Они имеют следующие названия:
За один цикл поршень два раза двигается от ВМТ к НМТ и обратно, а коленчатый вал проворачивается на два полных оборота. События, которые происходят за это время в двигателе, имеют чётко определённую последовательность.
Также рекомендуем прочитать:
Впуск. Поршень перемещается вниз, к НМТ. Под ним образуется разрежение, благодаря которому через открытую тарелку впускного клапана из впускного коллектора в цилиндр затягивается топливо, смешанное с воздухом. Поршень проходит нижнюю мёртвую точку, после чего впускной клапан закрывает впускной коллектор.
Такт сжатия. Продолжающий двигаться вверх поршень сжимает воздушную смесь.
В верхней мёртвой точке над поршнем происходит поджог горючей смеси. Сгорая, оно вызывает значительное увеличение давления на поршень. Начинается такт рабочего хода. Под действием давления сгорающих газов поршень снова движется к НМТ, выполняя при этом полезную работу.
После прохождения поршнем НМТ открывается тарелка выпускной клапан. Поршень, двигаясь к ВМТ, выталкивает выхлопные газы в выпускной коллектор. Это такт выпуска.
Затем снова начинается такт впуска и так бесконечно.
Одноцилиндровый двухтактный двигатель работает по-другому. Здесь все четыре действия происходят за один полный оборот коленвала. При этом поршень делает только два такта (расширения и сжатия), двигаясь от ВМТ к НМТ и обратно. А впуск и выпуск являются частью этих двух тактов. Подробней принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания можно описать следующим образом.
Газы от сгорания топливной смеси толкают поршень вниз от ВМТ. Примерно на середине хода поршня в гильзе цилиндра открывается выпускное отверстие, через которое часть газов выбрасывается в патрубок глушителя. Продолжая двигаться вниз, поршень создаёт давление, благодаря которому в цилиндр поступает новая порция топлива, одновременно продувая его от остатков сгоревших газов. Подходя к ВМТ, поршень сжимает смесь и система зажигания воспламеняет её. Снова начинается такт расширения.
В авиамоделестроении широко используется двухтактный дизельный двигатель, его принцип работы тот же, что и у бензинового. Разница в том, что смесь топлива с воздухом самостоятельно воспламеняется в конце цикла сжатия. Горючим для таких моторов служит смесь эфира с авиационным керосином. Воспламенение этого горючего происходит при гораздо меньшей степени сжатия, чем у двигателей на традиционном дизельном топливе.
Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного не только тем, за сколько тактов работы происходит газообмен.
Четырехтактный требует наличия системы газораспределения (впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачковым механизмом и т. д. ). В двухтактном такой системы нет, благодаря этому он гораздо проще.
Двигатель с четырьмя тактами работы требует полноценной системы смазки из-за большого количества движущихся и трущихся частей. Для смазки двигателя с двумя тактами работы можно использовать масло просто разводя его вместе с топливом.
Сопоставляя двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель, разницу между ними можно заметить не только в устройстве, но и в эксплуатационных характеристиках. Сравнивать их можно по следующим показателям:
Литровой называется мощность, снимаемая с литра объёма цилиндра. Теоретически она должна быть в два раза больше у двухтактного. Однако на деле этот показатель составляет 1,5−1,8. Сказывается неполное использование рабочего хода газов, затраты энергии на продувку, неполное сгорание и потери топлива.
Удельная мощность представляет собой величину отношения мощности мотора к его весу. Она также выше у двухтактных. Для них нужен менее тяжёлый маховик и не нужны дополнительные системы (газораспределения и смазки), утяжеляющие конструкцию. КПД у них также выше.
Экономичность (расход топлива на единицу мощности) выше у четырехтактных. Двигатели с двумя тактами часть топлива теряют впустую при продувке цилиндра.
Экологичность двухтактных ниже, опять-таки из-за потери несгоревшего топлива и масла. Убедиться в этом можно на примере двухтактного лодочного мотора. Он всегда оставляет на воде тонкую плёнку из несгоревшего топлива.
Шумность выше у двухтактных. Это связано с тем, что выхлопные газы из цилиндра вырываются с большой скоростью.
Ресурс работы выше у четырехтактных. Отдельная система смазки и меньшая оборотистость двигателя положительно сказываются на сроке его службы.
Проще обслуживать, безусловно, двухтактные моторы из-за меньшего количества вспомогательных систем. Масса больше у четырехтактных. Двухтактные дешевле.
Двухтактные двигатели используются также в мототехнике, лодочных моторах, газонокосилках, скутерах, авиамоделировании. В большинстве самодельных машин и механизмов умельцы также используют двухтактный мотор.
Существуют также одно- и трехтактные двигатели. Однотактные двигатели делают с внешней камерой сгорания. Такая схема реализует все четыре такта за один ход поршня. Трехтактный двигатель Ванкеля является роторно-поршневым. Из-за сложности конструкции и чрезвычайной требовательности к качеству обработки поверхностей такие моторы не получили широкого распространения.
pochini.guru
Сегодня мы узнаем что такое двухтактный двигатель. Разберемся в принципе его работы, в его конструктивной простоте и почему же его не ставят на автомобили все уважающие себя автопроизводители. Поэтому за дело, друзья!
Так как же устроен этот поршневой мотор, встречающийся в газонокосилке, скутере, и мотоцикле.
Принцип действия этого агрегата заложен в самом его названии «двигатель внутреннего сгорания». То есть внутри его что-то сгорает.
А сгорает в нём не что иное, как топливная смесь, состоящая из топлива и воздуха.
И в последствии, в результате взрыва и сгорания этой смеси происходит движение поршня с передачей этой энергии в крутящий момент, который в свою очередь передается на колёса наших квадроциклов, скутеров и автомобилей.
Но в чём же секрет превращения воспламеняющегося топлива в желанное движение? Чтобы разобраться в этом, давайте рассмотрим схему работы простейшего одноцилиндрового двухтактного бензинового двигателя.
Итак, главная роль в этом устройстве принадлежит поршню, который, двигаясь вверх и вниз в цилиндре, преобразует энергию сгоревшего топлива в механическое движение коленвала.
Что такое двухтактный двигатель, какое ключевое отличие от его более сложных четырёхтактных сородичей?
Отличие заключается в том, что такт сжатия такого двигателя совмещен с тактом выпуска, а такт рабочего хода совмещен с тактом впуска
Такт сжатия начинается после момента прохождения поршнем нижней точки и начала его движения вверх. В этот миг в цилиндре, в пространстве над поршнем, уже находится свежая порция воздушно топливной смеси, поступившая из карбюратора через перепускной канал и продувочное окно во время такта рабочего хода.
При приближении поршня к верхней точке движения, смесь в цилиндре воспламеняется от искры свечи зажигания и двигатель переходит в рабочий такт – именно в этот момент выполняется полезная работа.
Движущийся вниз под воздействием расширяющихся продуктов горения топлива поршень, открывает выпускное окно, в которое под давлением устремляются выхлопные газы.
Дальнейшая их судьба – глушитель. Он-то и принимает всю сгоревшую смесь и глушит по средством специальных каналов громкий хлопок взрыва этой самой смеси.
Если не скучно идем дальше.
Заканчивается рабочий такт мотора в нижнем положение Н.М.Т., а не задолго до этого открывается продувочное окно, из которого в цилиндр устремляется очередная порция топливной смеси из под поршня.
Она вытесняет последние остатки выхлопных газов. Эта нехитрая процедура называется продувкой.
Затем повторяется первый такт Сжатие-впуск и второй Рабочий ход-выпуск. И так бесконечно, пока есть воля к движению.
Таким образом, мы вкратце рассмотрели принцип работы простейшего двухтактного двигателя. Стоит отметить, что такой тип моторов, по сравнению с четырёхтактным аналогичного объёма, имеет большую мощность, но ему присущи и недостатки – к примеру, низкая экологичность и высокий расход топлива. Именно по этой причине нет смысла устанавливать его на автомобиль.
Простота двухтактного двигателя состоит в том, что он не имеет сложного механизма газораспределения, распредвалов, клапанов, сложных головок блока цилиндров двигателя, требующих больших трудозатрат на их изготовление.
Тем не менее, благодаря своей простоте двухтактные агрегаты находят широкое применение в различных отраслях.
Они крайне популярны у авиамоделистов. Почти все простые мотоциклы и скутеры имеют двухтактный двигатель. Повсеместно применяются в различных моторизированных устройствах, к примеру, в бензопилах, газонокосилках, генераторах, сельскохозяйственной технике.
Наверное в каждой нормальной семье присутствует хоть один механизм, имеющий двухтактный двигатель.
Надеюсь, это краткое повествование помогло разобраться что такое двухтактный двигатель ,в принципах его работы.
Подписывайтесь на обновление блога, делитесь ссылками на него с друзьями, и Вы узнаете ещё массу интересных фактов об автомобилях, мотоциклах и их устройстве.
Посмотрите что-нибудь еще на сайте, например Когда автомобиль будет иметь паровой двигатель.
auto-ru.ru
Категория:
Автомобили и трактора
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателяВ двухтактном двигателе рабочий цикл совершается за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного устройством газораспределительного механизма.
Функцию газораспределительного механизма выполняет поршень, закрывающий при своем движении выпускные, впускные и продувочные окна.
Цилиндр двигателя соединен с герметически закрытым картером, который используется для засасывания и предварительного сжатия горючей смеси.
Рабочий цикл в двухтактном двигателе протекает следующим образом. В конце такта сжатия, когда поршень находится около ВМТ, между электродами свечи проскакивает электрическая искра, воспламеняющая рабочую смесь в камере сгорания. Быстрое сгорание рабочей смеси сопровождается резким повышением давления газов и температуры в цилиндре. Под действием давления газов поршень перемещается вниз к НМТ, совершая такт расширения. В конце такта расширения поршень открывает выпускное окно и отработавшие газы, давление которых выше атмосферного, с большой скоростью выходят из цилиндра — происходит выпуск. При дальнейшем перемещении поршня к НМТ открывается продувочное окно и под действием разности давлений горючая смесь из картера поступает в цилиндр, вытесняя из него отработавшие газы. Таким образом при движении поршня от ВМТ к НМТ в цилиндре происходят следующие процессы: конец сгорания рабочей смеси, расширение продуктов сгорания, начало выпуска отработавших газов и продувка (впуск) свежей горючей смеси, поступающей из картера.
Рис. 1. Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя
При втором полуобороте коленчатого вала поршень перемещается к ВМТ и в цилиндре сначала заканчивается продувка и закрываются продувочные окна, затем закрываются выпускные окна и заканчивается выпуск. При дальнейшем движении поршня происходит сжатие рабочей смеси. Одновременно через впускное окно в картер двигателя поступает (под действием разряжения, которое образуется при движении поршня вверх) свежая горючая смесь из карбюратора.
Таким образом при движении поршня от НМТ к ВМТ происходят следующие процессы: в цилиндре — окончание продувки и выпуска, сжатие рабочей смеси, а при подходе поршня к ВМТ начинается процесс сгорания; в картере — впуск горючей смеси. Затем рабочий процесс повторяется.
Давление и температура в цилиндре при различных процессах примерно такие же, как и у четырехтактного карбюраторного двигателя.
Рабочий цикл двухтактного дизельного двшателя происходит аналогично описанному и отличается только тем, что в цилиндр дизельного двигателя поступает не горючая смесь, а чистый воздух. В результате ряда недостатков двухтактные дизельные двигатели сняты с производства и на автомобилях и тракторах не устанавливаются.
—
В таком двигателе нет специального газораспределительного механизма. Вместо него цилиндр имеет окна: впускное окно, соединяющее цилиндр с карбюратором, выпускное окно и перепускное окно, соединяющее цилиндр с герметичным картером при помощи канала. Перемещающийся внутри цилиндра поршень в определенной последовательности открывает и закрывает окна, выполняя функции газораспределительного механизма. В цилиндр двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой горючая смесь из карбюратора поступает через картер. Для подготовки двигателя к работе необходимо сделать два подготовительных хода: первый ход — впуск горючей смеси в картер; второй ход ~ перепуск горючей смеси из картера в цилиндр.
Первый такт. Поршень перемещается снизу вверх и боковой поверхностью сначала закрывает перепускное окно, а затем и выпускное. В цилиндре происходит сжатие рабочей смеси, а в картер в результате разрежения из карбюратора поступает горючая смесь. При подходе поршня к в. м. т. между электродами свечи зажигания появляется электрическая искра, смесь в цилиндре воспламеняется и сгорает.
Второй такт. Образовавшиеся горячие газы расширяются, давят на поршень, он опускается вниз, совершая рабочий ход. В конце рабочего хода поршень сначала открывает выпускное окно, и отработавшие газы через глушитель выходят в атмосферу. Опускаясь ниже, поршень открывает перепускное окно, и горючая смесь по каналу поступает в цилиндр, заполняет его и вытесняет отработавшие газы. Незначительная часть горючей смеси вместе с отработавшими газами выходит в атмосферу и не принимает участия в рабочем цикле.
Для улучшения рабочего цикла двухтактного карбюраторного двигателя в цилиндре, как правило, делают по два окна для впуска горючей смеси, выпуска отработавших газов и перепуска смеси. Картер у такого двигателя сухой, т. е. масло в него не наливают. Масло, необходимое для смазки двигателя, добавляют в топливо в определенной пропорции (1 : 15 или 1 : 20), тщательно перемешивают, а затем масляно-топливную смесь заливают в топливный бак. Горючая смесь, поступающая из карбюратора в картер и затем в цилиндр, состоит из мелкораспылеиного топлива, масла и чистого воздуха.
Читать далее: Некоторые разновидности рабочих циклов двигателей внутреннего сгорания
Категория: - Автомобили и трактора
stroy-technics.ru
Механизм работы четырехтактного двигателя внутреннего сгоранияМеханизм работы двухтактного двигателя внутреннего сгоранияЭксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых агрегатов
Рабочий цикл бензинового двигателя (ДВС) — представляет собой ряд процессов, в итоге которых делается порция усилия (мощности), воздействующего на коленчатый вал мотора. Рабочий цикл состоит из:
Такт в ДВС — это движение поршня в одном направлении (ввысь либо вниз). За один оборот коленчатого вала совершается два такта. Тот из их, при котором происходит расширение спаленных газов и совершается нужная работа, именуется рабочим ходом поршня.
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей. Слева прикреплен карбюратор, справа — глушитель.
Движки, в каких рабочий цикл совершается за 2 такта (один оборот коленчатого вала), именуются двухтактными. Движки, в каких рабочий цикл совершается за 4 такта (два оборота коленвала), именуются четырехтактным. Двух- и четырехтактные движки могут быть как бензиновыми (карбюраторными), так и дизельными. Каковы главные эксплуатационные и конструктивные особенности бензиновых двухтактных и четырехтактных движков? Чем отличается двухтактный от четырехтактного? Чтоб лучше осознать это, нужно ознакомиться с принципом их работы.
Механизм работы четырехтактного двигателя внутреннего сгоранияРабочий цикл 4-х тактного мотора состоит из 4 тактов: впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
Механизм работы четырехтактного мотора
При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). При всем этом при помощи кулачков распределительного вала раскрывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывается топливная смесь.
При оборотном ходе поршня (из НМТ в ВМТ) происходит сжатие топливной консистенции, сопровождающееся ростом ее температуры.
Перед самым концом сжатия меж электродами свечки зажигается искра, поджигающая топливную смесь, которая, сгорая, образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается нужная работа.
После перехода поршня НМТ раскрывается выпускной клапан, позволяя двигающемуся ввысь поршню вытолкнуть отработавшие газы из цилиндра. Происходит выпуск. В верхней мертвой точке выпускной клапан запирается, и цикл повторяется опять.
Работа четырехтактного мотора
Устройство четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (Honda): 1 — топливные фильтры, 2 — коленчатый вал, 3 — воздушный фильтр, 4 — часть системы зажигания, 5 — цилиндр, 6 — клапан, 7 — подшипник коленчатого вала.
двигатель Honda
Механизм работы двухтактного двигателя внутреннего сгоранияРабочий цикл 2-х тактного мотора состоит из 2-ух тактов: сжатия и расширения (рабочего хода). Впуск топливной консистенции и выпуск отработанных газов, которые в 4-х тактных движках совершаются в отдельных тактах, в 2-х тактных происходят во время сжатия и расширения.
Механизм работы двухтактного мотора
Механизм работы двухтактного мотора
При сжатии поршень двигается из нижней мертвой точки в верхнюю. После того как перекроется поначалу продувочное окно (2), через которое в цилиндр поступает топливная смесь, а потом выпускное (3), через которое выходят отработавшие газы, начинается сжатие воздушно-бензиновой консистенции. Сразу с этим в кривошипной камере (1) создается разрежение, засасывающее из карбюратора последующую порцию горючего. При подходе поршня к верхней мертвой точке смесь воспламеняется от искры свечки, и образовавшиеся газы толкают поршень вниз, вращая коленвал и производя полезную работу.
В кривошипной камере при рабочем ходе увеличивается давление, сжимающее топливную смесь, попавшую туда в прошлом такте. При достижении верхней поверхности поршня (его уплотнительного кольца) выпускного окна, последнее раскрывается, выпуская отработавшие газы в глушитель. При предстоящем движении поршень открывает продувочное окно, и находящаяся под давлением в кривошипной камере топливная смесь поступает в цилиндр, вытесняя остатки отработавших газов (осуществляя продувку) и заполняя надпоршневое место. При переходе поршня нижней мертвой точки рабочий цикл повторяется.
Работа двухтактного мотора
Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых агрегатовОсновное отличие двухтактного мотора от четырехтактного обосновано различием устройств их газообмена — т.е. подачи воздушно-топливной консистенции в цилиндр и удалении отработавших газов. В четырехтактном движке процессы чистки и наполнения цилиндра выполняются при помощи специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.
В двухтактном движке наполнение и чистка цилиндра производятся сразу с тактами сжатия и расширения — в то время, когда поршень находится поблизости нижней мертвой точки. Для этого в стенах цилиндра имеются два отверстия — впускное либо продувочное и выпускное, через которые делается впуск топливной консистенции и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного мотора отсутствует, что делает его существенно проще и легче.
Литровая мощность. В отличие от четырехтактного мотора, в каком один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала. Это значит, что 2-х тактный двигатель обязан иметь (на теоретическом уровне) в два раза огромную литровую мощность (отношение мощности к литражу мотора), чем 4-х тактный. На практике, но, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза. Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, растраты части мощности на продувку и иных явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных движков.
Потребление горючего. Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности. Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной консистенцией, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры. При всем этом часть топливной консистенции попадает в выхлопные каналы, удаляясь совместно с отработавшими газами и не производя полезной работы.
Смазка. Двухтактные и четырехтактные движки имеют разный принцип смазки мотора. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином. Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, также зеркало цилиндра. При возгорании топливной консистенции масло, имеющееся в виде мелких капель, сгорает вкупе с бензином. Продукты его сгорания удаляются совместно с отработанными газами.
Используются два метода смешивания масла с бензином. Обычное смешивание перед заливкой горючего в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь появляется во впускном патрубке, находящемся меж карбюратором и цилиндром.
Раздельная система смазки двухтактного мотора: 1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 — ручка газа; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.
В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется зависимо от количества воздушно-бензиновой консистенции. Производительность насоса находится в зависимости от положения ручки подачи «газа». Чем больше подается горючего, тем больше поступает масла, и напротив. Раздельная система смазки двухтактных движков является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, понижению образования нагара и расхода масла. Эта система употребляется, к примеру, на современных скутерах с двухтактными движками.
В четырехтактном движке масло не смешивается с бензином, а подается раздельно. Для этого движки обустроены традиционной системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может делать картер мотора (система смазки с «влажным» картером) либо отдельный бачок (система с «сухим» картером).
Система смазки четырехтактного мотора с влажным и сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — масляный насос; 4 — масляный фильтр; 5 — предохранительный клапан.
При смазке с «влажным» картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и дальше по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.
При смазке с «сухим» картером масло заливается в бачок, откуда при помощи насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.
Для чистки масла от товаров износа деталей мотора имеется фильтр. По мере надобности устанавливается и охлаждающий радиатор, потому что в процессе работы температура масла может подниматься до больших температур.
Так как в двухтактных движках масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам очень разнятся. Масло, применяемое в двухтактных движках, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных движков должно обеспечивать стабильность черт в течение как можно более долгого времени.
Сопоставление главных характеристик двухтактных и четырехтактных движков:
двигатель Количество тактов Мощность, л.с. Расход горючего (бензина), кг/часBriggs&Stratton 4 3,5 0,9Minarelli 2 3,5 1,5Tecumzeh 4 3,7 0,9Briggs&Stratton 4 5,0 1,0Tecumzeh 4 5,0 1,0Briggs&Stratton 4 6,0 1,1Lombardini 4 7,0 1,6Minsel 2 7,0 2,1
Благодаря собственной высочайшей удельной мощности, маленькому весу, простоте обслуживания двухтактные движки имеют довольно широкую область внедрения. В отношении некой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать — двухтактный либо четырехтактный — даже не появляется. В бензопилах, к примеру, двухтактный двигатель благодаря собственному маленькому весу и высочайшей удельной мощности находится вне конкуренции по сопоставлению с четырехтактным. Обширно употребляются 2-х тактные движки также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.
И все таки из-за токсичности выхлопа и шумности 2-х тактные движки сдают свои позиции перед 4-х тактными. Большая их конкурентоспособность вероятна при использовании новых технологических решений. Таких, к примеру, как мысль компаний Aprilia и Orbital использовать для продувки двухтактного мотора незапятнанный воздух. Горючее в их модели подается через форсунку, расположенную в головке мотора, а масло добавляется в продувочный воздух. Таковой двигатель по экономичности даже превосходит четырехтактный, его экологичность также соответствует современным требованиям. Вот только главное достоинство 2-х тактных движков — простота их конструкции — несколько мучается от нововведения.
ctirling.ru
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов. 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. Пoршень снабжен металлическим стержнем - пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. 1. Впуск - четырёхтактный двигатель
В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, - в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь. 2. Сжатие - четырёхтактный двигатель
Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже. 3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) - четырёхтактный двигатель
Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скороть горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания. 4. Выпуск - четырёхтактный двигатель
После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.
Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.
Четырехтактный двигатель скутера:
1 - цилиндр с головкой2 - крышка головки цилиндра3 - карбюратор4 - впускной патрубок5 - электростартер.
Двухтактный двигатель
В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 - 70%.
Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, - смеси бензина и масла в определённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.
Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.
1. Такт сжатия - двухтактный двигатель
Пoршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру двухтактного двигателя.
2. Такт рабочего хода - двухтактный двигатель
При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко подскакивают. Под действием теплового расширения газов поршень двухтактного двигателя опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, пoршень создает высокое давление в кривошипной камере двухтактного двигателя (сжимая топливо-воздушную 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 двухтактного двигателя дойдет до выпускного отверстия (1 на рис. 4), оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении пoршень открывает продувочное (впускное) окно (1 на рис. 5) и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов.
Далее цикл повторяется.
Немного о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем пoршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что пoршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.
У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением, то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С ним расширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезной отдачей, и двигатель развивает больше мощности.
Преимущества и недостатки двух- и четырехтактных двигателей.
Двухтактные преимущества
1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.
2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже двухтактников.
3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.
4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручку газа. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных только один. Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?
Двухтактные недостатки
1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.
2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.
3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых 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 из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики "Чем проще тем надежнее" еще никто не отменял.
Какой же двигатель выбрать?Взвесь все за и против изложенные выше и сделай выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из двигателей лучше ты не найдешь ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.
Использован материал с www.motorsvit.com.ua; www.sail.com.ua
Источник: http://www.scooter-tronix.ru/
scoot-moto-club.ucoz.ru
