Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что значит двухтактный и четырехтактный двигатель


Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по конструкции и принципу работы

Практически у каждого владельца частного дома имеются бензиновые помощники, облегчающие выполнение разных работ — укос травы, распиливание деревьев, уборка снега. Во главе рассматриваемых агрегатов лежат двигатели внутреннего сгорания, созданные Этьеном Ленуаром в 1860 году. В современных бензоинструментах устанавливаются ДВС, которые делятся на два основных вида — двухтактные и четырехтактные. Какое отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, и какие еще есть виды бензомоторов, узнаем подробно из материала.

Что такое ДВС на бензоинструментах

Двигателем внутреннего сгорания именуется агрегат, осуществляющий трансформацию топлива в механическую энергию. Сегодня ДВС применяется везде — от инструментов до автомобилей и прочих видов техники. Принцип работы ДВС обусловлен тем, что в конструкцию подается горючая смесь, основывающаяся на бензине с воздухом. За создание нужной консистенции горючей смеси отвечает карбюратор.

Горючая смесь подается в цилиндр, где осуществляется ее воспламенение. Сгорание смеси способствует тому, что создается полезная энергия, снимаемая с коленчатого вала в виде вращательных движений. Главное достоинство ДВС в том, что он обладает высокой мощностью, если сопоставить с электродвигателями. Большинство бензоинструментов — триммеры, мотокосы, мотоблоки, бензопилы и т.п., оснащаются двигателями внутреннего сгорания двухтактного типа. Более мощные бензоинструменты оснащаются ДВС четырехтактного типа. Чем же отличаются двухтактные и четырехтактные двигатели, какой принцип работы они имеют, а также их плюсы и минусы описаны в материале.

Что называют тактом в ДВС

Тактом на ДВС называется действие, которое совершается внутри механизма. Перемещение поршня в верхнем или нижнем направлении — это и есть такты. Причем один такт — когда поршень движется вверх, выполняя соответствующую работу. Движение поршня вниз, который возвращается от силы, возникающей при сгорании топлива, называется рабочим ходом.

Первый такт, с которого начинается работа мотора — это заполнение цилиндра топливной смесью. Следующий этап — это сжатие поступившей смеси в двигатель. Далее происходит воспламенение, и в завершении отвод сгоревших газов. Это четыре такта, которые выполняются в двигателях четырехтактного типа. Коленвал в четырехтактных агрегатах совершает два оборота при одном воспламенении топлива.

Двухтактные моторы функционируют в два цикла — транспортировка топливной смеси в цилиндр с последующим ее воспламенением, и отведение выхлопных газов из цилиндра. В двухтактных агрегатах коленвал совершает один оборот при сжигании одной порции топливной смеси. Это главное отличие рассматриваемых агрегатов друг от друга.

ДВС 2-х и 4-х тактного типа по виду топлива бывают бензиновыми и дизельными. Чтобы выяснить подробно, какие достоинства и недостатки имеются в рассматриваемых двигателях 2-х и 4-х тактного типа, рассмотрим их конструкцию и принцип работы.

Двухтактный ДВС его конструктивные особенности и описание принципа работы

Большинство бензопил и бензокос оснащаются приводными устройствами двухтактного типа. Два такта — это этап сжатия топливной смеси и рабочий ход поршня (когда он опускается вниз). Чтобы понять, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, рассмотрим изначально строение мотора. Основные детали двигателя — это цилиндр, поршень, коленчатый вал и шатун. За сжигание топлива отвечает свеча зажигания, а транспортировка смеси и отвод газов происходит посредством впускного и выпускного каналов. Конструктивная схема двухтактного двигателя отображена на фото ниже.

Двигатель двухтактного типа имеет упрощенное строение в отличие от четырехтактного. Принцип работы у него простой, и начинается с того, что осуществляется перемещение поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. В стенках цилиндра присутствует три отверстия — впускной, выпускной и продувочный канал. Впускной расположен ниже, чем выпускной, а продувочный находится между ними, как показано на фото выше. Впускной и продувочный канал соединяется с кривошипно-шатунной камерой. Далее подробное описание принципа работа ДВС.

Первый такт. Первоначально топливо из карбюратора транспортируется в камеру КШМ. Через продувочное отверстие в цилиндр из камеры КШМ засасывается предварительно-поступившая топливно-воздушная смесь. Прекращается подача смеси тогда, когда поршень перекрывает отверстие продувочного канала. Далее движение поршня осуществляет перекрытие выпускного канала. Часть топливно-воздушной смеси при этом уходит в выпускной канал. После перекрытия выпускного канала начинается процесс сжатия горючей смеси. Эта смесь состоит из бензина, масла и воздуха. При достижении поршнем верхней мертвой точки, происходит воспламенение смеси за счет создания искры свечей зажигания.

В тот момент, когда в верхней части цилиндра осуществляется сжатие, в нижней части камеры КШМ создается разрежение. Это разрежение позволяет засосать очередную порцию топлива из карбюратора для следующего воспламенения. Засасываемое топливо в камеру кривошипно-шатунного механизма одновременно выполняет смазывание коленчатого вала и шатуна. Именно поэтому в состав горючей смеси добавляется специальное масло для двухтактного мотора. Двухтактные двигатели не имеют масляного картера, что является одним из главных их отличий от четырехтактных. Все эти процессы совершаются в один такт.

Второй такт. Сгоревшие газы толкают поршень вниз, тем самым осуществляется рабочий ход. Когда открывается выпускное отверстие, в него выходят выхлопные газы, поступающие по каналу в глушитель. Опускающийся вниз поршень создает давление в камере КШМ. За счет этого давления осуществляется выдавливание топливно-воздушной смеси ТПС из камеры КШМ в продувочный канал. В цилиндр следующая порция ТПС выталкивается сразу при открытии доступа к продувочному отверстию. При заполнении рабочей камеры цилиндра порцией топливной смеси происходит одновременное вытеснение оставшихся отработанных газов. Заканчивается второй такт при достижении поршнем нижней мертвой точки.

Визуальный процесс работы двухтактного двигателя представлен на анимированном изображении ниже.

У такого типа ДВС есть свои достоинства и недостатки, которые описаны ниже. Зная строение и принцип работы двухтактного двигателя, разберемся с четырехтактными моторами.

Четырехтактный двигатель его устройство и как он работает

Агрегаты четырехтактного типа имеют более сложное строение, но при этом они отличаются высокой производительностью и большим сроком службы. Их работа состоит из 4 циклов, о чем упоминалось выше. Это такт впуска топливной смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск сгоревших газов. В отличие от двухтактных, на 4-х тактных моторах имеется масляный картер, посредством которого осуществляется смазывание вращающихся и трущихся деталей. Чтобы понимать, о чем идет речь, ниже представлена схема устройства четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

На схеме выше обозначены основные конструктивные элементы двигателя внутреннего сгорания 4-тактного типа:

  1. Цилиндр — основание, в котором осуществляется перемещение поршня
  2. Поршень — главный рабочий элемент всех двигателей внутреннего сгорания. Поршень имеет кольца, посредством которых обеспечивается сжатие топливной смеси
  3. Шатун — соединительный элемент между коленчатым валом и поршнем
  4. Коленчатый вал — находится в кривошипно-шатунной камере
  5. Палец шатуна — соединительный элемент между коленчатым валом и шатуном
  6. Камера сгорания — в этой камере происходит сжатие топлива и его воспламенение
  7. Впускной клапан — при его открытии в камеру сгорания поступает топливная смесь из карбюратора
  8. Выпускной клапан — открывается для выведения выхлопных газов из камеры сгорания
  9. Свеча зажигания — воспламеняет топливную смесь

Принцип работы аналогичен с двухтактными моторами, но есть некоторые отличительные особенности. Рассмотрим далее принцип работы четырехтактного мотора по циклам.

Первый такт. Транспортировка воздушно-топливной смеси в камеру сгорания выполняется при открытии впускного клапана. Поршень при этом находится в верхней мертвой точке. Открытие клапана выполняется посредством кулачков газораспределительного механизма. Засасывание топливной смеси происходит до момента, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. Коленчатый вал при этом совершает пол оборота.

Второй такт. Начинается он с того, что поршень движется с нижней мертвой точки в верх. При этом осуществляется сжатие поступившей на предыдущем этапе топливно-воздушной смеси. Как только поршень достигает верхней мертвой точки, возникает искра, создаваемая свечой зажигания. Вместе с первым тактом, коленчатый вал совершает один оборот.

Третий такт. От силы давления, сформировавшегося от сжигания смеси, обеспечивается перемещение поршня из верхней мертвой точки в нижнюю. Такое перемещение поршня после сгорания газов называется рабочим ходом. Выхлопные газы на третьем этапе находятся в камере до момента, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. После этого начинается завершающий этап.

Четвертый такт. Поршень перемещается с нижней мертвой точки в верхнюю, тем самым осуществляя высвобождение камеры сгорания от находящихся в ней выхлопных газов. Для этого происходит открытие выпускного клапана, который также при помощи кулачка соединен с газораспределительным механизмом. После этого цикл повторяется.

Анимированное изображение принципа работы четырехтактного двигателя показано на схеме ниже.

Четырехтактные моторы являются более совершенными, выносливыми и надежными по сравнению с двухтактными.

Основные отличия между двухтактным и четырехтактным ДВС

Одно из основных отличий рассматриваемых агрегатов в наличии газораспределительного механизма на 4-тактном моторе. На 2-тактных устройствах газораспределительного механизма нет. Вместо него имеются отверстия в стенках цилиндра, через которые и происходит подача готовой топливно-воздушной смеси, а также отвод выхлопных газов.

ГРМ не только увеличивает вес и размер двигателя, но еще и существенно влияет на его стоимость. Отсутствие ГРМ приводит к тому, что двигатель имеет только два цикла работы. Наличие каналов в стенках цилиндра приводит к увеличенному износу колец и поршня двигателя. Именно поэтому двухтактные двигатели имеют небольшой ресурс работы. Далее рассмотрим конструктивные отличия между 2-тактным и 4-тактным моторами.

  1. Потребление топлива — несмотря на то, что двухтактный агрегат имеет простое строение, в плане потребления бензина он проигрывает четырехтактному. Связано это с количеством тактов. В то время, как 4-цикловый агрегат совершает 2 оборота коленчатого вала, потребляя при этом одну порцию топлива, двухтактный двигатель при этом делает только один оборот. Увеличение расхода топлива составляет примерно 1,5 раза. Кроме того, не стоит забывать, что 2-тактный агрегат имеет несовершенную систему, и в процессе работы наблюдается потеря топливной смеси, выбрасываемой в глушитель. Это часть смеси, которая «вылетает в трубу» при движении поршня вверх в момент сжатия
  2. Тип топлива — моторы 4-тактного типа работают на чистом бензине, который в карбюраторе смешивается с воздухом. Агрегаты 2-тактного типа работают на смеси масла с бензином. Использование чистого бензина недопустимо, что повлечет за собой быстрый выход из строя цилиндропоршневой группы
  3. Система смазки — многие знают, что именно по этому принципу рассматриваемые агрегаты отличаются. В 4-тактном моторе имеется отдельная система смазки, состоящая не только из емкости, но еще и масляного насоса, фильтров и трубопроводной магистрали. Система смазки не взаимосвязана с механизмом подачи топлива, что говорит не только об эффективности, но и продолжительном сроке службы. Двухтактные моторы работают на бензине с маслом. Пропорции смешивания бензина с маслом для бензопилы и бензокосы описаны на сайте. Бензин вместе с малом подается в двигатель, где осуществляется смазка механизма. Стоит отметить, что далеко не все двухтактные моторы имеют общую систему смазки, но встречаются еще и агрегаты с раздельным механизмом, где смешивание происходит автоматически в зависимости от количества оборотов
  4. Тип смазывающих веществ или отличие масла для двухтактного мотора от 4-тактного. Для двухтактных двигателей используются специальные масла «сгорающего» типа. Это масло смешивается с бензином, и попадают в систему КШМ, обеспечивая смазку движущихся деталей. После этого масло в составе с бензином поступает в цилиндр, где воспламеняется и сгорает. Это масло называется двухтактным, и выпускается оно красного или зеленого цвета. Цвет не играет большой роли, и говорит о применении присадок в составе. Четырехтактные моторы работают на чистом бензине, так как они имеют отдельный механизм, отвечающий за смазку КШМ. В таких моторах используется обычное моторное масло, которое нельзя смешивать с бензином, и заливать в двухтактные агрегаты. Это приведет к быстрому засорению электродов свечи и выходу из строя ДВС. Получается, что отличие масла для двухтактных двигателей от четырехтактных заключается в консистенции и составе. На 2-цикловых ДВС используются сгораемые типы масел, которые перед тем, как сгореть, смазывают всю систему

По системе смазки четырехтактных двигателей нужно отметить, что они бывают двух типов — с сухим и мокрым картером. Различаются они по способу смазки. В мокром типе происходит подача масла из картера на КШМ. Насос перекачивает масло из картера, являющегося частью двигателя.

На ДВС с сухим картером используется отдельный бак с маслом. Из него масло насосом перекачивается в систему КШМ, обеспечивая смазку деталей. Скапливающееся масло обратно транспортируется в бак при помощи дополнительного насоса.

Зная основные конструктивные и принципиальные отличия рассматриваемых механизмов, следует разобраться с их достоинствами и недостатками, которые имеются у обоих вариантов.

Плюсы и минусы ДВС

Для начала рассмотрим все имеющиеся достоинства и недостатки двухтактных моторов, которые несмотря на свою конструкцию, пользуются большой популярностью. К их преимуществам относятся:

  1. Простота конструкции
  2. Высокая скорость набора оборотов
  3. Невысокая стоимость, что делает инструменты, оснащенные такими агрегатами очень популярными
  4. Простота обслуживания, что обусловлено отсутствием ГРМ и отдельной системы смазки
  5. Малый вес и габариты, что делает инструменты с такими ДВС удобными и практичными

Теперь разберемся со всеми недостатками, которые имеются у двухтактных двигателей:

  • Шумность работы
  • Низкая экологичность, что обусловлено выделением в атмосферу не сгоревшего топлива
  • Низкий ресурс работы
  • Необходимость смешивания бензина с маслом при каждой дозаправке. Кроме того, нельзя долго хранить разведенное топливо, иначе происходит его порча
  • Большой расход топлива
  • Небольшая мощность в сравнении с четырехтактными

У 4-тактных агрегатов достоинств намного больше, однако такие недостатки, как сложность конструкции, большой вес и цена оставляют негативный отпечаток. Далеко не каждый может позволить себе покупку, к примеру, снегоуборщика с 4-тактным мотором, который стоит в 2 раза больше, чем аналог с более примитивным агрегатом. Все недостатки 2-тактных моторов — это есть преимущества четырехтактных.

В силу большого количества недостатков обоих видов двигателей, производители запатентовали выпуск модернизированных моделей ДВС, которые получили название 4-MIX и 2-MIX. Наверняка вы сталкивались с тем, что при ремонте или замене деталей двигателя бензопилы или бензокосы, обнаруживалось наличие механизма ГРМ, но при этом инструмент заправляется разведенным бензином с маслом, как указывает производитель. Все верно, это говорит о том, что ваш инструмент оснащен двигателем 4-mix. Более подробно об этих типах двигателей узнаем далее.

Что такое ДВС 4-mix и для чего он предназначен

Если вы задаетесь вопросом, что такое двигатель 4-mix или почему бензокоса Штиль заправляется бензино-масляной смесью, а в инструкции указано, что она четырехтактная, то именно здесь вы найдете ответ. Компания Stihl запатентовала новый тип двигателя, который получил название 4-MIX. Его особенность в том, что он совмещает в себе достоинства двухтактного и четырехтактного моторов. Как же устроен такой тип двигателя, и самое интересное, как обеспечивается смазка КШМ, узнаем в деталях. Ниже представлена схема ДВС 4-mix.

На схеме видно, что такой двигатель оснащен ГРМ, и работает агрегат в 4 такта. При этом, чтобы сэкономить на стоимости бензоинструмента, производители не используют отдельную систему смазки. Смазка КШМ осуществляется вместе с топливом, как это свойственно для двухтактных моторов. Поступление бензина с маслом в камеру КШМ осуществляется из емкости, где располагаются коромысла впускного и выпускного клапанов.

Эта емкость соединяется с камерой КШМ при помощи каналов, в которых располагаются направляющие  клапанов, соединенные одной частью с коромыслом, а второй с кулачком на распредвале.

В герметичную камеру клапанов засасывается топливно-воздушная смесь из карбюратора, которая направляется по каналам к кривошипно-шатунному механизму. Чтобы иметь представление, как работает ДВС 4-mix, рассмотрим пошаговую работу каждого такта.

  1. Первый такт начинается с того, что поршень из верхней мертвой точки движется вниз, одновременно всасывая через открывающийся впускной клапан порцию топливно-воздушной смеси. Эта смесь всасывается из карбюратора и камеры клапанов. Двигающийся поршень вниз создает давление в камере КШМ, что позволяет выдавливать скопившуюся топливно-воздушную смесь через каналы направляющих клапанов. В итоге цилиндр заполняется смесью бензина с маслом и воздухом
  2. Когда поршень достигает нижней точки, начинается процесс сжатия топлива. Смесь воспламеняется от искры, создаваемой свечой зажигания, как только поршень достигает верхней мертвой точки. В то время, как в цилиндре сжимается смесь, под поршнем создается разрежение или вакуум. За счет вакуума происходит засасывание очередной порции топлива из карбюратора в камеру КШМ через емкость клапанов. Поступившая смесь в камеру КШМ осуществляет смазку рабочих деталей
  3. После сгорания топлива, поршень движется вниз — происходит рабочий ход. В это время под поршнем возрастает давление, которое выталкивает засосавшую смесь обратно в камеру клапанов. Смесь заполнить рабочую часть цилиндра не может, так как впускной клапан закрыт. От избытка давления смесь в некотором количестве выталкивается обратно в карбюратор. Это приводит к тому, что часто на двигателях 4-mix воздушные фильтры влажные. Это вовсе не проблема с карбюратором, а нормальное явление. Количество выбрасываемой смеси не такое большое, как на двухтактных двигателях, где выталкивание смеси происходит через выпускной канал. Кроме того, оседающее топливо на фильтре не выбрасывается в атмосферу, а конденсируясь, снова всасывается в двигатель. Рабочий ход или третий такт заканчивается когда поршень достигает нижней мертвой точки
  4. Завершающий этап — открытие выпускного клапана. Через клапан выдавливается сгоревшее топливо в виде выхлопных газов. Под поршнем снова создается разрежение, вследствие которого происходит засасывание очередной порции топливно-воздушной смеси из карбюратора, поступающего в камеру КШМ

Так происходит работа ДВС 4-микс, которые получили большую популярность. Среди преимуществ таких моторов следует выделить следующие факторы:

  • Практически полное сгорание топлива, что положительно влияет на норму токсичности
  • Простая система смазки, исключающая необходимость использования масляного картера и насоса
  • Сниженный вес, который немного больше, чем весит двухтактный агрегат
  • Пониженный уровень шума по сравнению с двухтактными моторами
  • Высокая мощность
  • Низкое потребление топлива
  • Хорошее ускорение и тяговое усилие

Это интересно! Бензоинструменты от компании Stihl, оснащенные ДВС 4-mix, имеют улучшенную систему запуска за счет применения механизма декомпрессии. Эта система реализуется за счет приоткрытия впускного клапана во время старта. Обеспечивается приоткрытие клапана при помощи металлического выступа на кулачке механизма ГРМ. Работает система декомпрессии только при запуске мотора, а когда он уже запущен, то язычок за счет центробежной силы скрывается в кулачке.

В итоге компании Stihl удалось совместить все достоинства 4-х и 2-х тактных двигателей, создав при этом агрегат под названием 4-mix. Простота конструкции, неприхотливость, доступная стоимость, высокая мощность и прочие достоинства присущи для этого современного типа двигателей внутреннего сгорания.

Что такое двигатели внутреннего сгорания 2-MIX и X-torq

Компания Stihl предлагает также бензиновые инструменты с двухтактным двигателем модернизированной версии. Этот двигатель получил название 2-mix – двухтактная модель усовершенствованного типа. Аналогичную модель двигателя выпустила компания Husqvarna, и назвала его X-torq. Принцип работы двигателей одинаков, а отличия присутствуют только в конструкции. Схема работы ДВС 2-MIX представлена ниже.

На схеме видно, что топливно-воздушная смесь, поступающая от карбюратора, разделяется на два потока. Зеленой стрелкой показана смесь, которая всасывается в камеру КШМ, осуществляя тем самым смазку деталей. Ее всасывание происходит во время движения поршня вверх, когда создается разрежение. Поток смеси, указанный стрелкой синего цвета, подается непосредственно в камеру цилиндра, где происходит его сжатие и воспламенение. Всасывание топливно-воздушной смеси в цилиндр происходит при движении поршня вниз. Что примечательного в такой схеме работы двигателя?

Разделение потока позволило снизить выбросы топливной смеси в атмосферу, выходящей вместе с выхлопными газами. Это достигается за счет того, что рабочая область цилиндра заполняется смесью, обогащенной воздухом. Этот воздух выталкивает выхлопные газы, и в некотором количестве также выводится из камеры сгорания. Более насыщенный топливом поток поступает в камеру КШМ, обеспечивая эффективную смазку деталей.

В итоге модернизация двухтактного мотора способствовала тому, что снились потери топлива, а значит и уменьшился расход. Кроме того, выхлоп стал более чистым, так как в составе смеси отсутствует бензин с маслом, а система КШМ получила более эффективную систему смазки. При этом стоимость такого двигателя не сильно отличается от обычного двухтактного. Схема работы такого типа агрегата показана на видео.

Есть ли особые требования к качеству топлива для обычного двухтактного мотора и 2-mix? Разницы нет никакой, кроме того, на таких двигателях применяются одинаковые типы карбюраторов. Отличие карбюратора только в наличии дополнительной проставки, посредством которой происходит разделение потока топливной смеси на 2-MIX моторах.

Подводя итог, надо отметить, что отличия между рассматриваемыми типами двигателей имеются, и они достаточно существенные. Однако менее надежные 2-тактные агрегаты продолжают активно пользоваться популярностью за счет своей простой конструкции и невысокой стоимости. Зная конструкцию и принцип работы, не составит большого труда произвести ремонт двигателя таких инструментов, как бензопилы, мотокосы, мотоблоки, снегоуборщики, лодочные моторы и прочие.

Публикации по теме

Двухтактный двигатель

- Wikipedia

Двухтактный двигатель, используемый в бензиновых / бензиновых двигателях

Двухтактный (или двухтактный ) двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл с двумя тактами (движения вверх и вниз) поршня в течение только одного оборота коленчатого вала. Это в отличие от «четырехтактного двигателя», для которого требуется четыре такта поршня, чтобы завершить рабочий цикл во время двух оборотов коленвала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, причем функции впуска и выпуска (или продувки) выполняются одновременно.

Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, причем мощность доступна в узком диапазоне скоростей вращения, называемых «диапазоном мощности». По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели имеют значительно меньшее количество движущихся частей.

История [править]

Первый коммерческий двухтактный двигатель, использующий сжатие в цилиндрах, приписывают шотландскому инженеру Дугалду Клерку, который запатентовал его конструкцию в 1881 году. Однако, в отличие от большинства более поздних двухтактных двигателей, у него был отдельный зарядный цилиндр.Двигатель с отработанным картером, использующий область под поршнем в качестве заправочного насоса, обычно приписывают англичанину Джозефу Дей. 31 декабря 1879 года немецкий изобретатель Карл Бенц изготовил двухтактный газовый двигатель, на который он получил патент в 1880 году в Германии. Первый по-настоящему практичный двухтактный двигатель приписывается йоркширцу Альфреду Ангасу Скотту, который начал производство двухцилиндровых мотоциклов с водяным охлаждением в 1908 году. [1]

Бензиновые (с искровым зажиганием) версии особенно полезны в легких и переносных применениях. такие как бензопилы и мотоциклы.Однако, когда вес и размер не являются проблемой, потенциал цикла для высокой термодинамической эффективности делает его идеальным для дизельных двигателей с воспламенением от сжатия, работающих в больших, нечувствительных к весу приложениях, таких как морские двигатели, железнодорожные локомотивы и производство электроэнергии. В двухтактном двигателе выхлопные газы отдают меньше тепла в систему охлаждения, чем четырехтактный, что означает больше энергии для привода поршня и, если имеется, турбокомпрессора.

Выбросы [править]

Двухтактные двигатели со сжатием картера, такие как обычные малые бензиновые двигатели, смазываются смесью нефтепродуктов в системе с полными потерями.Масло предварительно смешивают с бензиновым топливом в соотношении 1:50. Это масло затем образует выбросы, либо сгорая в двигателе, либо в виде капель в выхлопе, что приводит к большему выбросу выхлопных газов, особенно углеводородов, чем в четырехтактных двигателях с сопоставимой выходной мощностью. Совместное время открытия впускного и выпускного отверстий в некоторых двухтактных конструкциях также может позволить некоторому количеству несгоревших паров топлива выходить в поток выхлопных газов. Высокие температуры сгорания небольших двигателей с воздушным охлаждением также могут давать выбросы NO x .

приложений [править]

Двухтактные бензиновые двигатели являются предпочтительными, когда механическая простота, малый вес и высокое отношение мощности к весу являются приоритетными при проектировании. Благодаря традиционной технике смазывания при смешивании масла с топливом они также имеют преимущество работы в любой ориентации, поскольку масляный резервуар не зависит от силы тяжести; это важное свойство для ручных электроинструментов, таких как бензопилы.

В прошлом ряд основных производителей автомобилей использовали двухтактные двигатели, в том числе шведские Saab и немецкие производители DKW, Auto-Union, VEB Sachsenring Automobilwerke Zwickau, VEB Automobilwerk Eisenach и VEB Fahrzeug- und Jagdwaffenwerk „Ernst Thälmann.Японские производители Suzuki и Subaru сделали то же самое в 1970-х годах. [2] Производство двухтактных автомобилей на Западе прекратилось в 1980-х годах из-за все более строгого регулирования загрязнения воздуха. [3] стран Восточного блока продолжались примерно до 1991 года с Трабантом и Вартбургом в Восточной Германии. Двухтактные двигатели по-прежнему используются в различных маломощных двигателях, таких как подвесные моторы, высокопроизводительные мотоциклы малой мощности, мопеды, мотоциклы для перевозки грязи, кузова, скутеры, тук-туки, снегоходы, картинги, сверхлегкие самолеты и модели самолетов и других моделей транспортных средств.Они также распространены в электроинструментах, используемых на открытом воздухе, таких как газонокосилки, бензопилы и травосборники.

Двухтактный двигатель с прямым впрыском топлива и системой смазки на масляном поддоне обеспечивает загрязнение воздуха не хуже, чем четырехтактный, и он может достичь более высокой термодинамической эффективности. Поэтому цикл исторически также использовался в больших дизельных двигателях, в основном в крупных промышленных и судовых двигателях, а также в некоторых грузовиках и тяжелой технике. Несколько экспериментальных конструкций предназначены для автомобильного использования; например, Lotus of Norfolk, Великобритания, в 2008 году имел прототип двухтактного двигателя с прямым впрыском, предназначенного для спиртового топлива, под названием Omnivore [4] [5] , который он демонстрирует в версии Exige , [6]

Различные типы двухтактных конструкций [править]

Двухтактный двигатель, в данном случае с камерой расширения, иллюстрирует влияние отраженной волны давления на заправку топливом. Это важно для максимального давления наддува (объемная эффективность) и экономии топлива. Используется на большинстве высокоэффективных конструкций двигателей.

Хотя принципы остаются теми же, механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа. Типы конструкции варьируются в зависимости от метода введения заряда в цилиндр, метода очистки цилиндра (замена сгоревшего выхлопа на свежую смесь) и метода выпуска цилиндра.

Впускной порт с поршневым управлением [править]

Поршневой порт

является самым простым в конструкции и наиболее распространенным в небольших двухтактных двигателях. Все функции контролируются исключительно за счет покрытия поршня и раскрытия отверстий при его движении вверх и вниз в цилиндре. В 1970-х годах Yamaha разработала несколько основных принципов для этой системы. Они обнаружили, что в целом расширение выхлопного порта увеличивает мощность на ту же величину, что и подъем порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятии порта.Однако существует механический предел ширины одного выпускного отверстия, составляющий примерно 62% диаметра отверстия для разумного срока службы кольца. Кроме того, кольца выпирают в выпускное отверстие и быстро изнашиваются. Максимально 70% ширины отверстия возможно в гоночных двигателях, где кольца меняются каждые несколько гонок. Продолжительность впуска составляет от 120 до 160 °. Время порта переноса установлено на минимум 26 °. Сильный импульс низкого давления гоночной двухтактной камеры расширения может понизить давление до -7 фунтов на квадратный дюйм, когда поршень находится в нижней мертвой точке, а порты переноса почти широко открыты.Одна из причин высокого расхода топлива в двухтактных двигателях заключается в том, что некоторая часть поступающей топливовоздушной смеси под давлением проходит через верхнюю часть поршня, где она выполняет охлаждающее действие, и прямо из выпускной трубы. Расширительная камера с сильным обратным импульсом останавливает этот исходящий поток. [7] Принципиальное отличие от типичных четырехтактных двигателей состоит в том, что картер двухтактного двигателя герметичен и является частью процесса индукции в бензиновых и горячих двигателях. Дизельные двухтактные двигатели часто добавляют нагнетатель Рутса или поршневой насос для очистки.

Геркон, впускной клапан [править]

В разобранном двигателе с герконовым клапаном Cox Babe Bee 0,049 куб. Дюйма (0,8 куб. См) используется свеча зажигания. Его масса составляет 64 г.

Геркон представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, который обычно устанавливается на впускной направляющей отверстия, контролируемого поршнем. Это позволяет асимметричный впуск топлива, улучшая мощность и экономию, расширяя диапазон мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских лодочных моторах.

Поворотный впускной клапан [править]

Впускной канал открывается и закрывается вращающимся элементом.Известный тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой щелевой диск, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и раскрывает отверстие в конце картера, позволяя вводить заряд в течение одной части цикла (называемой дисковым клапаном).

В другой форме поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, используются два цилиндрических элемента с подходящими вырезами, расположенными так, что они вращаются друг в друге - впускная труба имеет проход к картеру только в том случае, если два выреза совпадают. Сам коленчатый вал может образовывать один из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания.В другом варианте кривошипно-шатунный диск выполнен с возможностью плотного зазора в картере двигателя и снабжен вырезом, который выровнен с впускным каналом в стенке картера в соответствующее время, как в мотороллерах Vespa.

Преимущество поворотного клапана состоит в том, что он позволяет асимметричному распределению фаз впуска двухтактного двигателя, что невозможно для двигателей с поршневым отверстием. Время впуска двигателя поршневого типа открывается и закрывается до и после верхней мертвой точки под одним и тем же углом поворота коленчатого вала, что делает его симметричным, тогда как поворотный клапан позволяет открытию начинаться и закрываться раньше.

Двигатели с поворотным клапаном могут быть приспособлены для обеспечения мощности в более широком диапазоне скоростей или более высокой мощности в более узком диапазоне скоростей, чем в поршневом или герконовом двигателе. В тех случаях, когда часть поворотного клапана является частью самого картера, особое значение не должно иметь место.

Очищенный от перекрестного потока [править]

В двигателе с поперечным потоком впускной и выпускной отверстия находятся на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор в верхней части поршня направляет свежий впускной заряд в верхнюю часть цилиндра, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз другая сторона дефлектора и выходное отверстие. [8] Дефлектор увеличивает вес поршня и площадь открытой поверхности, влияя на охлаждение поршня, а также затрудняя достижение эффективной формы камеры сгорания. Эта конструкция была заменена с 1960-х годов методом очистки петли (ниже), особенно для мотоциклов, хотя для небольших или более медленных двигателей, таких как газонокосилки, конструкция с поперечным потоком может быть приемлемым подходом.

Scoop-Scavenged [редактировать]

Двухтактный цикл
  1. Верхняя мертвая точка (ВМТ)
  2. Нижняя мертвая точка (BDC)

A: впуск / очистка

B: выпуск

C: сжатие

D: расширение (мощность)

В этом методе очистки используются аккуратно сформированные и расположенные перегрузочные отверстия для направления потока свежей смеси в камеру сгорания при ее поступлении в цилиндр.Топливно-воздушная смесь ударяется о головку цилиндров, затем следует изгибу камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.

Это не только предотвращает попадание топливовоздушной смеси непосредственно из выпускного отверстия, но и создает завихряющуюся турбулентность, которая повышает эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому этот подход имеет явное преимущество перед схемой с поперечным потоком (см. Выше).

Часто упоминается как "Schnuerle" (или "Schnürle") петлевая очистка после Адольфа Шнюрле, немецкого изобретателя ранней формы в середине 1920-х годов, она получила широкое распространение в этой стране в 1930-х годах и распространилась дальше после мира Война

Контурная очистка - это наиболее распространенный тип перекачки топливно-воздушной смеси, используемый в современных двухтактных двигателях. Suzuki был одним из первых производителей за пределами Европы, который внедрил двухтактные двигатели с очисткой от петель. Эта эксплуатационная функция использовалась в сочетании с выхлопом камеры расширения, разработанным немецким производителем мотоциклов MZ и Walter Kaaden.

Очистка контуров, дисковые клапаны и камеры расширения работали очень скоординированным образом, чтобы значительно увеличить выходную мощность двухтактных двигателей, особенно от японских производителей Suzuki, Yamaha и Kawasaki.Suzuki и Yamaha пользовались успехом в гонках на мотоциклах Гран-при в 1960-х годах, в немалой степени благодаря возросшей мощности, обеспечиваемой продувкой петель.

Дополнительным преимуществом очистки контура было то, что поршень можно было сделать почти плоским или слегка выпуклым, что позволило поршню быть значительно легче и прочнее и, следовательно, выдерживать более высокие обороты двигателя. Поршень с «плоской вершиной» также обладает лучшими тепловыми свойствами и менее подвержен неравномерному нагреву, расширению, заклиниваниям поршня, изменениям размеров и потерям на сжатие.

SAAB построил трехцилиндровые двигатели объемом 750 и 850 куб. См на основе конструкции DKW, которая доказала свою эффективность при использовании контурной зарядки. Оригинальный SAAB 92 имел двухцилиндровый двигатель с относительно низким КПД. На крейсерской скорости блокировка выходного отверстия отраженной волны происходила на слишком низкой частоте. Использование асимметричного трехпортового выпускного коллектора, используемого в идентичном двигателе DKW, улучшило экономию топлива.

Стандартный двигатель объемом 750 куб. См. Мощностью от 36 до 42 л.с., в зависимости от года выпуска.Вариант ралли Монте-Карло, 750 куб. См (с заполненным коленчатым валом для более высокого базового сжатия), генерировал 65 л.с. 850-кубовая версия была доступна в SAAB Sport 1966 года (стандартная модель отделки по сравнению с роскошной отделкой Монте-Карло). Базовое сжатие составляет часть общей степени сжатия двухтактного двигателя. Работа, опубликованная в SAE в 2012 году, указывает на то, что очистка от петель при любых обстоятельствах более эффективна, чем очистка от перекрестного потока.

Утиленный от мусора [править]

Двухтактный цикл Uniflow
  1. Верхняя мертвая точка (TDC)
  2. Нижняя мертвая точка (BDC)

A: Впуск (эффективная очистка, 135 ° –225 °; обязательно симметричен относительно BDC; впрыск дизеля обычно начинается при 4 ° до ВМТ)

B: Выхлоп

C: Сжатие

D: Расширение (мощность)

В двигателе Uniflow смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля поступает на один конец цилиндра, управляемый поршнем, а выходной поток на другом конце, управляемом выпускным клапаном или поршнем.Следовательно, поток поглощающего газа идет только в одном направлении, отсюда и название uniflow. Клапанное устройство широко распространено в дорожных, внедорожных и стационарных двухтактных двигателях (Detroit Diesel), некоторых небольших морских двухтактных двигателях (Grey Marine), некоторых железнодорожных двухтактных тепловозах (Electro-Motive Diesel). и крупные морские двухтактные главные двигатели (Wärtsilä). Портированные типы представлены противоположной конструкцией поршня, в которой два поршня находятся в каждом цилиндре, работая в противоположных направлениях, таких как Junkers Jumo 205 и Napier Deltic. [9] Когда-то популярный сплит-сингл-проект относится к этому классу, будучи фактически сложенной унифлоу. С помощью усовершенствованного газораспределения, двигатели Uniflow могут быть нагружены с помощью коленчатого вала (поршень [10] или укороченные).

Ступенчатый поршневой двигатель [править]

Поршень этого двигателя имеет форму цилиндра; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет функцию очистки. Блоки работают парами, причем нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.

Эта система по-прежнему частично зависит от смазывания при полной потере (для верхней части поршня), а другие детали смазываются масляным поддоном с преимуществами чистоты и надежности. Вес поршня только примерно на 20% тяжелее, чем поршень, очищенный от петли, потому что толщина юбки может быть меньше. Бернард Хупер Инжиниринг Лтд. (BHE) является одним из последних разработчиков двигателей, использующих этот подход. [11]

Силовые клапаны [править]

Во многих современных двухтактных двигателях используется система силовых клапанов.Клапаны обычно находятся внутри или вокруг выпускных отверстий. Они работают одним из двух способов; либо они изменяют выпускной порт, закрывая верхнюю часть порта, что изменяет синхронизацию портов, например Rotax RAVE, Yamaha YPVS, Honda RC-Valve, Kawasaki KIPS, Cagiva CTS или Suzuki AETC, либо изменяя громкость выхлопа, который изменяет резонансную частоту камеры расширения, например, системы Suzuki SAEC и Honda V-TACS. В результате получается двигатель с улучшенной тихоходной мощностью без ущерба для скоростной мощности.Однако, поскольку силовые клапаны находятся в потоке горячего газа, они нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чтобы работать хорошо.

прямой впрыск [править]

Прямой впрыск

имеет значительные преимущества в двухтактных двигателях, устраняя некоторые из отходов и загрязнений, вызванных карбюраторным двухтактным двигателем, где часть топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндр, выходит наружу, не сгорев, через выпускное отверстие. Используются две системы: впрыск под низким давлением, подача воздуха и впрыск под высоким давлением.

Поскольку топливо не проходит через картер, необходим отдельный источник смазки.

Дизельные двигатели

полагаются исключительно на тепло сжатия для зажигания. В случае двигателей с шнеерльским портом и продувкой контура впуск и выпуск производятся через отверстия, контролируемые поршнем. Дизельный двигатель Uniflow забирает воздух через продувочные отверстия, а выхлопные газы выходят через верхний тарельчатый клапан. Двухтактные дизели очищаются принудительной индукцией. В некоторых конструкциях используется нагнетатель Roots с механическим приводом, в то время как в судовых дизельных двигателях обычно используются турбонагнетатели с выхлопными газами и вспомогательные воздуходувки с электроприводом для работы на низких оборотах, когда турбонагнетатели не способны подавать достаточно воздуха.

Морские двухтактные дизельные двигатели, непосредственно соединенные с пропеллером, могут запускаться и работать в любом направлении по мере необходимости. Впрыск топлива и время газораспределения механически перенастраиваются с помощью другого набора кулачков на распределительном валу. Таким образом, двигатель можно запустить задним ходом, чтобы переместить судно назад.

Смазка [править]

Большинство небольших бензиновых двухтактных двигателей нельзя смазывать маслом, содержащимся в их картере и картере, поскольку картер используется для подачи топливовоздушной смеси в цилиндр.За короткий период постоянный поток топливовоздушной смеси унесет смазочное масло в камеру сгорания, разжижая остаток конденсирующимся бензином. Традиционно движущиеся части (как вращающийся коленчатый вал, так и скользящий поршень) вместо этого смазывались топливно-масляной смесью (в соотношении от 16: 1 до 100: 1). Еще в 1970-х годах на автозаправочных станциях в США часто имелся отдельный насос для доставки такого премикса для мотоциклов. Даже тогда, во многих случаях, наездники несли бутылку своего собственного двухтактного масла. [ цитирование необходимо ]

Двухтактные масла, которые стали доступны во всем мире в 1970-х годах, специально предназначены для смешивания с бензином и сжигания в камере сгорания, не оставляя излишнего несгоревшего масла или золы. Это привело к заметному снижению загрязнения свечей зажигания, которое ранее было фактором для двухтактных двигателей.

Другие двухтактные двигатели могут подавать смазку из отдельного бака двухтактного масла. Подача этого масла регулируется положением дроссельной заслонки и частотой вращения двигателя.Примеры можно найти в PW80 (Pee-wee) от Yamaha, небольшом двухтактном 80-кубовом велосипеде, предназначенном для маленьких детей, и во многих двухтактных снегоходах. Технология называется авто-смазкой. Это все еще система с полной потерей, при которой масло сжигается так же, как в системе премикса; однако, учитывая, что масло неправильно смешивается с топливом при сжигании в камере сгорания, оно приводит к несколько более эффективному смазыванию. Этот метод смазки также приносит дивиденды с точки зрения удобства для пользователя, устраняя необходимость смешивать бензин при каждом заправке, делает двигатель гораздо менее восприимчивым к атмосферным условиям (температура окружающей среды, повышение температуры) и обеспечивает надлежащую смазку двигателя при меньшем количестве масла при легкие нагрузки (например, на холостом ходу) и больше масла при высоких нагрузках (например, полный газ).У некоторых компаний, таких как Bombardier, в некоторых конструкциях масляных насосов не было впрыскиваемого масла на холостом ходу для снижения уровня дыма, поскольку нагрузка на детали двигателя была достаточно легкой, чтобы не требовать дополнительной смазки сверх низких уровней, которые обеспечивает топливо. [12] В конечном счете, впрыск масла по-прежнему такой же, как и у предварительно смешанного бензина, так как масло сгорает в камере сгорания (хотя и не так, как премикс), и газ все еще смешивается с маслом, хотя и не так тщательно, как в премикс.Кроме того, этот метод требует дополнительных механических частей для перекачки масла из отдельного резервуара в карбюратор или корпус дроссельной заслонки. В тех случаях, когда важны рабочие характеристики, простота и / или сухой вес, метод смазки премиксом почти всегда используется. Например, двухтактный двигатель в мотоциклетном мотоцикле уделяет большое внимание производительности, простоте и весу. Бензопилы и кусторезы должны быть максимально легкими, чтобы снизить утомляемость и опасность для пользователя, особенно при использовании в профессиональной рабочей среде.

Все двухтактные двигатели, работающие на смеси бензин / масло, испытывают масляное голодание, если их принудительно вращать на скорости с закрытым дросселем, например. мотоциклы спускаются по длинным холмам и, возможно, постепенно замедляются с большой скорости, переключаясь на пониженную передачу. Двухтактные автомобили (такие как те, которые были популярны в Восточной Европе в середине 20-го века) представляли особую опасность и обычно были оснащены механизмами свободного хода в трансмиссии, позволяя двигателю работать на холостом ходу, когда дроссель был закрыт, что требовало использования тормозов во всех ситуациях замедления.

Большие двухтактные двигатели, включая дизельные, обычно используют систему смазки поддона, подобную четырехтактным двигателям. Баллон по-прежнему должен находиться под давлением, но это делается не из картера двигателя, а с помощью вспомогательной воздуходувки типа Рутса или специализированного турбонагнетателя (обычно с турбокомпрессорной системой), который имеет «заблокированный» компрессор для запуска (и во время которого он работает). питается от коленчатого вала двигателя), но который «разблокирован» для работы (и в течение которого он приводится в действие выхлопными газами двигателя, проходящими через турбину).

Двухтактный реверс [править]

Для целей этого обсуждения удобно представить в терминах мотоцикла, где выпускная труба обращена в поток охлаждающего воздуха, и коленчатый вал обычно вращается в той же оси и направлении, что и колеса, то есть «вперед». Некоторые из рассмотренных здесь соображений применимы к четырехтактным двигателям (которые не могут изменить направление вращения без значительной модификации), почти все из которых также вращаются вперед.

Обычные бензиновые двухтактные двигатели могут работать в обратном направлении в течение коротких периодов времени и при небольшой нагрузке с небольшими проблемами, и это использовалось для обеспечения возможности реверсирования в микроавтобусах, таких как Messerschmitt KR200, в которых отсутствовала задняя передача.Если автомобиль имеет электрический запуск, двигатель выключается и перезапускается назад, поворачивая ключ в противоположном направлении. Двухтактные тележки для гольфа использовали подобную систему. Традиционные магниты на маховике (с использованием точек размыкания контактов, но без внешней катушки) одинаково хорошо работали в обратном направлении, поскольку кулачок, управляющий точками, симметричен, разрывая контакт перед верхней мертвой точкой одинаково хорошо, как при движении вперед, так и назад. Двигатели с тростниковым клапаном работают так же хорошо, как и поршневое управление, хотя двигатели с поворотным клапаном имеют асимметричную синхронизацию на входе и работают не очень хорошо.

Существуют серьезные недостатки для работы многих двигателей в обратном направлении под нагрузкой в ​​течение любого промежутка времени, и некоторые из этих причин носят общий характер и в равной степени относятся как к двухтактным, так и к четырехтактным двигателям. Этот недостаток принят в большинстве случаев, когда стоимость, вес и размер являются основными соображениями. Проблема возникает из-за того, что при «движении вперед» главная осевая поверхность поршня находится на задней поверхности цилиндра, которая, в частности, в двухтактном режиме, является самой прохладной и лучше смазанной частью.Вперед поверхность поршня в стволе двигателя менее хорошо подходит, чтобы быть основным направлением лица, поскольку он охватывает и раскрывает выпускное отверстие в цилиндре, самой горячей части двигателя, где поршень смазки находится в ее наиболее маргинальным. Передняя поверхность поршня также более уязвима, так как выпускное отверстие, самое большое в двигателе, находится в передней стенке цилиндра. Поршни и кольца поршня могут быть вытеснены в этот порт, поэтому лучше всего прижимать их к противоположной стене (где в двигателе с перекрестным потоком имеются только порты переноса) и поддержка хорошая.В некоторых двигателях маленький конец смещен для уменьшения тяги в заданном направлении вращения, а передняя поверхность поршня сделана тоньше и легче для компенсации, но при движении назад эта более слабая передняя поверхность испытывает повышенное механическое напряжение, которое не было разработано сопротивляться. [13] Этого можно избежать, используя траверсы, а также используя упорные подшипники для изоляции двигателя от конечных нагрузок.

Большие двухтактные судовые дизели иногда делают реверсивными.Как и четырехтактные судовые двигатели (некоторые из которых также являются реверсивными), они используют клапаны с механическим приводом, поэтому требуются дополнительные механизмы распределительного вала. В этих двигателях используются траверсы для устранения боковой тяги поршня и изоляции пространства под поршнем от картера двигателя.

Помимо других соображений, масляный насос современного двухтактного двигателя может не работать задним ходом, и в этом случае двигатель испытывает масляное голодание в течение короткого времени. Запуск двигателя мотоцикла задним ходом относительно легко инициировать, и в редких случаях он может быть вызван обратным огнем. [ цитирование необходимо ] Не рекомендуется.

Двигатели самолета модели

с герконами могут устанавливаться в конфигурации трактора или толкателя без необходимости замены гребного винта. Эти двигатели с воспламенением от сжатия, поэтому проблем с моментом зажигания и небольшой разницы между движением вперед и назад не видно.

См. Также [править]

Список литературы [править]

Дополнительная литература [править]

  • Фрэнк Жардин (Alcoa): «Тепловое расширение в конструкции автомобильных двигателей», SAE paper 300010
  • G P Blair et al.(Univ of Belfast), R Fleck (Mercury Marine), "Прогнозирование рабочих характеристик двухтактных двигателей, оснащенных герконовыми индукционными клапанами", бумага SAE 790842
  • G Bickle et al. (ICT Co), R Domesle et al. (Degussa AG): «Контроль выбросов двухтактных двигателей», Automotive Engineering International (SAE), февраль 2000 г .: 27–32.
  • BOSCH, "Automotive Manual", 2005, Раздел: Механика жидкости, Таблица "Разгрузка из залежей высокого давления".

Внешние ссылки [редактировать]

,

Какая разница между двухтактным и четырехтактным двигателем?

Самая большая разница между двухтактным и четырехтактным двигателями связана с моментом запуска, который часто можно заметить с точки зрения звука: два двигателя часто имеют высокий и очень громкий гул, тогда как четыре двигателя имеют тенденцию иметь более тихое мурлыканье. В большинстве случаев это аспект базовой работы и эффективности. Двухтактные двигатели запускаются один раз за оборот, что дает им вдвое большую мощность по сравнению с четырехтактным, который обычно срабатывает только каждые и оборотов.Четыре удара эффективнее, но они тяжелее и дороже. Они чаще встречаются в автомобилях и промышленном оборудовании, тогда как такие вещи, как газонокосилки, водные мотоциклы и большинство легких моторных лодок, основаны на двухтактной модели меньшего размера. Основные характеристики сжигания топлива и сгорания этих двигателей, как правило, одинаковы, но различия связаны с , тем, как они преобразуют энергию и насколько эффективно это преобразование происходит.

Многие мотороллеры изготавливаются с двухтактными двигателями.
Понимание ударов

Оба типа двигателей сжигают топливо посредством четырех различных процессов, известных как «удары». То, как быстро они выполняют эти штрихи, является одним из самых больших отличий, но оба они в один момент выполнят все четыре.

Свечи зажигания находятся как в двухтактных, так и в четырехтактных двигателях.

Хотите автоматически сэкономить время и деньги месяца? Пройдите 2-минутный тест, чтобы узнать, как начать экономить до 257 долларов в месяц.

Впуск - это первый ход. Это когда поршень движется вниз по цилиндру, когда впускной клапан открыт, чтобы позволить смеси топлива и воздуха проникать в камеру сгорания. Далее идет сжатие .Здесь впускной клапан закрыт, и поршень перемещается обратно в цилиндр, сжимая газы. Горение происходит, когда свеча зажигания зажигает сжатый газ, вызывая его взрыв; это заставляет поршень опускаться. Наконец, - выпуск , последний шаг, который происходит, когда поршень поднимается вверх по цилиндру при открытии выпускного клапана, позволяя поршню очистить камеру, чтобы начать процесс заново. Каждый раз, когда поршень поднимается и опускается, он поворачивает коленчатый вал, который отвечает за вращение колес или движение безколесного транспортного средства.Вот как топливо превращается в движение вперед.

Газонокосилки обычно используют двухтактные двигатели.
при запуске двигателя

В стандартном четырехтактном двигателе свеча зажигания срабатывает только один раз за каждый оборот , а затем за оборотов синхронно со сложным набором механизмов, работающих независимо друг от друга.Распределительный вал должен попеременно наклонять коромысла, например, на впускной или выпускной клапан, и коромысла возвращается в закрытое положение через пружину. Клапаны должны быть правильно установлены в головке цилиндров, чтобы избежать утечек при сжатии, и все это должно происходить одновременно.

Двухтактные двигатели могут выделять небольшое количество топлива, что приводит к образованию масляных пятен и другим проблемам, связанным с загрязнением.

Что касается двух двигателей, напротив, все четыре события объединены в один ход вниз, за ​​которым следует один ход вверх; отсюда и название «два удара». Впуск и выпуск интегрированы в движение поршня при сжатии и сгорании, что устраняет необходимость в клапанах.

Это достигается с помощью впускного и выпускного отверстия в стенке самой камеры сгорания.Поскольку поршень движется вниз от сгорания, выпускное отверстие открывается, позволяя отработанным газам вырываться из камеры. Нисходящий ход также создает всасывание, которое всасывает новый воздух и топливо через впуск, расположенный ниже в камере. Когда поршень снова поднимается, он блокирует впуск и отверстие, сжимая газы в верхней части камеры. Свеча зажигания горит, и процесс начинается снова. Примечательно, что двигатель запускает каждые оборотов в этих типах двигателей, что дает им преимущество в мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Отношение веса к силе и различия в ориентации

Два двигателя обычно лучше подходят для условий, где важны быстрые, внезапные выбросы энергии, но не ожидается, что они будут работать в течение длительного периода.Например, водный мотоцикл часто может ускоряться с помощью двухтактного двигателя быстрее, чем грузовик с четырехтактной моделью, но он также обычно ездит только в течение короткого промежутка времени, тогда как грузовик может ездить сотни миль или километров до отдыха. Отчасти эта краткосрочная эффективность обусловлена ​​более низким отношением массы и мощности двухтактного двигателя; Эти двигатели в среднем весят намного меньше, и поэтому могут быстрее подниматься и работать. Также требуется меньше энергии, чтобы продвинуть их вперед.

В большинстве случаев четыре двигателя могут работать только в одном направлении, в то время как в двигателях с двумя ходами больше гибкости. Во многом это связано со сложностью всех движущихся частей, а также со спецификацией масляного поддона. Масляный поддон, который обеспечивает смазку двигателя, обычно присутствует только в четырехтактных моделях, и это важно для того, чтобы все процессы происходили дифференцированно.Однако двухтактные двигатели обычно не имеют этого, что означает, что они могут работать практически в любой ориентации без риска выплескивания или смещения масла. Для таких вещей, как бензопилы, кромки и другие движущиеся инструменты, эта гибкость часто очень важна.

Эффективность и проблемы загрязнения

Также часто верно, что меньшие, более быстрые двигатели более подвержены загрязнению и неэффективности.В самой нижней точке перемещения поршня, когда камера заполняется топливом и воздухом, выпускное отверстие часто позволяет некоторому топливу выходить из камеры. Это легко увидеть, например, на подвесной моторной лодке; люди, которые смотрят внимательно, часто могут видеть разноцветное масляное пятно, окружающее двигатель. В результате, двигатели такого типа обычно считаются более неэффективными, а иногда и упоминаются за загрязнение окружающей среды. Хотя четырехтактные модели тяжелее и медленнее, они, как правило, лучше справляются с полным использованием топлива.

Цены и расходы

Меньшие двигатели зачастую дешевле, как с точки зрения начальной покупной цены, так и текущего обслуживания. Они обычно не рассчитаны на то, чтобы длиться так долго.Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не могут работать эффективно более нескольких часов за один раз, и большинство из них также не рассчитаны на очень долгий срок службы. Отсутствие специальной системы смазки также означает, что они могут быстро изнашиваться и ломаться при разрушении движущихся частей.

Отчасти из-за отсутствия системы смазки, многие двухтактные двигатели также требуют специального вида масла, называемого «премикс», с каждым баком бензина.Это добавляет затраты и хлопоты, и может привести к ущербу с течением времени, если он будет забыт. В большинстве случаев четырехтактные двигатели требуют минимального обслуживания и обслуживания.

Водные мотоциклы обычно рассчитаны на двухтактный двигатель. ,

Двух- и четырехтактные двигатели - Википедия

Эта статья требует внимания специалиста по технологии . Пожалуйста, добавьте причину или параметр разговора в этот шаблон, чтобы объяснить проблему со статьей. Технология WikiProject может помочь нанять эксперта. (февраль 2009 г.)

Двухтактные и четырехтактные двигатели - это двигатели, объединяющие элементы как двухтактных, так и четырехтактных двигателей.Они обычно включают два поршня.

M4 + 2 двигателя [править]

Двигатель M4 + 2 , также известный как двухпоршневой двигатель внутреннего сгорания, представляет собой новый тип двигателя внутреннего сгорания, изобретенный польским патентообладателем Петром Меньшиком. [1]

Двигатель М4 + 2 получил свое название от сочетания двух режимов работы известных двигателей, то есть от двухтактного двигателя и четырехтактного двигателя. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания характеризуется простой конструкцией и системой изменения воздушной нагрузки, а также большим показателем выходной мощности.К сожалению, его коэффициент заполнения хуже, чем у четырехтактного двигателя. Экологический индекс двухтактного двигателя также неблагоприятен. Система клапанов четырехтактного двигателя является его недостатком. Цилиндры обоих модулей двухпоршневого двигателя соединены вдоль одной оси с общей головкой цилиндров - в виде кольца. Поршни движутся с разной скоростью и с соответствующим смещением ступени. Два коленчатых вала соединены специальной трансмиссией. Четырехтактный коленчатый вал вращается с двойной скоростью двухтактного коленчатого вала.Двигатель назван двухпоршневым из-за его конструкции - двойные поршни и коленчатые валы. В M4 + 2 преимущества обоих подключенных двигателей очевидны; поршни двигателя, работающие в одном цилиндре сгорания, установлены напротив друг друга, но в разных режимах. Хотя проекты по соединению двухтактных режимов в одном цилиндре уже давно были опробованы в оппозитном поршневом двигателе, комбинация двух разных циклов никогда ранее не пробовалась. Оказалось, что двигатель не только способен работать, но и что эффекты очень многообещающие.Двигатель обладает гораздо большей эффективностью по сравнению со значением безубыточности, известным для двигателей внутреннего сгорания (около 35%), и ближе к таковому, связанному с паровыми турбинами или электрическими двигателями (около 70%). [ цитирование необходимо ]

Другие преимущества:

  • более эффективное производство электроэнергии (150 лошадиных сил при объеме 1000 куб. См в базовой версии)
  • способность использовать различные виды топлива (натуральные растительные масла, а также нефть)
  • намного лучше экологические эффекты - огромное сокращение выбросов углекислого газа и других газов
  • ниже расход топлива
  • длительное расширение хода
  • возможность изменять параметры сжатия без остановки двигателя
  • простота строительства [2] [3]

Идея была разработана в Силезском технологическом университете, Польша, под руководством Адама Цезиолкевича. [4] Патентным ведомством Польши был выдан патентный номер 195052. [5] Работа с новым двигателем внутреннего сгорания была выполнена IZOLING P.W. Компания в сотрудничестве с Силезским технологическим университетом в Гливице. Также были проведены консультации с исследователями из Краковского технического университета. К настоящему времени изготовлены две модели двигателей. Предварительная модель основана на двух существующих двигателях (двухтактный двигатель для мотоциклов и четырехтактный двигатель для небольших машин).Данная модель подтверждает концепцию подключения двух- и четырехтактных двигателей. Вторая модель - это функциональная модель. Новое решение двигателя внутреннего сгорания было представлено на научных конференциях (KONES '2002, Семинария биотоплива 2003 и др.) И в средствах массовой информации (журналы, газеты, TVP, радио). Надежда на создание современного и универсального экологического двигателя с хорошими техническими параметрами и низким расходом топлива связана с двухпоршневым двигателем внутреннего сгорания.

Рабочий цикл двигателя M4 + 2 [править]

Анимация рабочего цикла двигателя M4 + 2

Этапы рабочего цикла:

Процесс наполнения происходит на фазе избыточного давления с использованием механического газового компрессора и дросселя с целью регулирования.
Изменение нагрузки обеспечивается четырехтактным поршнем, работающим в качестве системы динамического наддува и обеспечивающей хорошую очистку рабочего пространства.
Существует возможность изменения относительных положений поршня во время работы двигателя, что дает возможность изменять степень сжатия в зависимости от временного уровня нагрузки. Это предполагает возможность использования различных видов топлива для сжигания (низкооктановый бензин, биотопливо с высоким содержанием растительных компонентов).

Рабочий цикл характеризуется почти постоянной характеристикой сгорания объема рабочего пространства, увеличивающегося на стадии расширения. [6] [7]

Двигатель характеризуется:

  • расширенное расширение газа и ограниченная температура выхлопных газов на выходе,
  • Изменчивость степени сжатия и возможность изменения степени сжатия при работе двигателя в зависимости от временной нагрузки,
  • выгодное изменение рабочего пространства при сжатии смеси с полярным расположением разных коленвалов. Это делает возможным формирование давления в цилиндре (в разумных пределах)
  • - почти постоянная характеристика увеличения объема на этапе расширения в разных положениях поршня (это влияет на устойчивую передачу мощности).

Расчеты показывают, что новый двигатель имеет более выгодные параметры и показатели работы:

  • увеличение теплового КПД двигателя (хотя механический КПД меньше, чем у обычного двигателя)
  • выше общая эффективность - КПД более благоприятен при средней нагрузке. Это сопоставимо с эффективностью дизельного двигателя, поэтому потребление топлива относительно меньше.
  • - более высокий крутящий момент и более высокая выходная мощность по сравнению с четырехтактным двигателем SI с таким же рабочим объемом

двигатель Ricardo 2x4 [править]

Режимы с двумя циклами в настоящее время исследуются в Ricardo Consulting Engineers в Великобритании.Концепция заключается в переключении из одного режима в другой в зависимости от значения частоты вращения. Четырехтактный двигатель более эффективен при работе на полном газу, в то время как для двухтактного двигателя ситуация противоположна. Когда небольшая машина с большой нагрузкой работает на половине скорости, двигатель автоматически переключается в двухтактный режим, который в этом случае более эффективен. Исследования показали, что потребление топлива сократилось на 27%. [8] [9]

Поскольку вал четырехтактного поршня в двигателе M4 + 2 всегда вращается в два раза быстрее, чем вал двухтактного поршня, то есть двухтактная деталь всегда вращается со скоростью на половине скорости обе части работают в оптимальных условиях относительно расхода топлива.Те же принципы, что и при наличии отдельных двигателей, но дизайн M4 + 2 намного проще.

См. Также [править]

Список литературы [править]

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020