Двухтактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, который завершается за один оборот коленчатого вала.
Четырехтактный двигатель требует четырех ходов поршня для завершения рабочего цикла за два оборота коленчатого вала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, при этом функции впуска и выпуска (или продувки) происходят одновременно.
Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, при этом мощность доступна в узком диапазоне скоростей, так называемом диапазоне мощности. В двухтактных двигателях меньше движущихся частей, чем в четырехтактных.
На случай, если кто-то из вас не знает, как работают двухтактные двигатели, вот небольшой обзор. В четырехтактном двигателе каждому из четырех основных этапов цикла выработки энергии соответствует свой ход поршня:
<ол тип="1">Двухтактный двигатель выполняет все те же действия, но всего за два хода поршня. Простейшие двухтактные двигатели делают это, используя картер и нижнюю часть движущегося поршня в качестве насоса свежей подпитки. Такие двигатели носят официальное название «двухтактные двигатели с продувкой картера».
Когда двухтактный поршень поднимается при сжатии, его нижняя сторона создает частичный вакуум в картере. Впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, лепестковый клапан или поворотный дисковый клапан) открывается, позволяя воздуху устремляться в картер через карбюратор.
Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра воспламеняет сжатую смесь. Как и в четырехтактном, смесь сгорает, и ее химическая энергия становится тепловой энергией, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм. Это давление перемещает поршень вниз по отверстию, вращая коленчатый вал.
По мере того, как поршень продвигается по каналу ствола, он начинает обнажать выпускное отверстие в стенке цилиндра. Когда отработавшие газы вырываются через это отверстие, опускающийся поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, находящуюся под ним в картере.
По мере того, как поршень еще больше опускается, он начинает открывать два или более порта свежего заряда, которые соединены с картером короткими каналами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера устремляется в цилиндр через порты свежего заряда (или «перекачки»).
Эти отверстия имеют форму и направлены на минимизацию прямой потери свежего заряда в выпускное отверстие. Даже в самых лучших проектах есть некоторая потеря, но простота имеет свою цену! Этот процесс наполнения цилиндра при одновременном вытеснении оставшихся выхлопных газов через выпускное отверстие называется «продувкой».
Пока поршень находится вблизи нижней мертвой точки, смесь продолжает двигаться из картера вверх через перепускные каналы и в цилиндр. Когда поршень поднимается, он сначала закрывает передаточные каналы, оставляя открытым только выпускное отверстие. Если бы не было способа остановить это, большая часть свежего заряда теперь выкачивалась бы из выхлопных газов.
Но есть простой способ остановить это, используя волны давления выхлопных газов в выхлопе. Если мы правильно сформируем и подберем выхлопную трубу, отражение исходного импульса давления, генерируемого при открытии выпускного отверстия, отразится обратно в отверстие, как только из него будет выкачиваться новый заряд. Эта волна давления заталкивает новый заряд обратно в цилиндр как раз в тот момент, когда поднимающийся поршень закрывает выпускное отверстие.
Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно прокачивается картером, нецелесообразно смазывать поршень и кривошип перекачиваемым циркулирующим маслом, оно будет смыто смесью, поступающей и выходящей.
Поэтому мы должны либо смешивать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыскивать его в подшипники крошечным насосом-дозатором. Тот факт, что масла так мало, диктует, что в таких простых двухтактных двигателях должны использоваться подшипники качения, потребность которых в масле очень мала.
Существуют более сложные двухтактные двигатели. Вместо того, чтобы использовать картер и нижнюю часть поршня в качестве насоса свежей заправки, мы можем использовать отдельный роторный нагнетатель, напрямую подключенный к перепускным отверстиям в цилиндрах.
Нам не нужно размещать выпускной порт в стенке цилиндра, он может иметь форму четырех верхних тарельчатых выпускных клапанов, как это делается в двухтактных судовых, железнодорожных и грузовых дизелях. Поскольку в таких двигателях их картеры не используются в качестве насосов свежей подпитки, в них могут использоваться долговечные подшипники скольжения, смазываемые обычно перекачиваемым рециркуляционным маслом.
Двухтактный дизель продувается чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, что предотвращает любые потери. Некоторые двухтактные двигатели с очищенным картером делают то же самое и называются «DI» или двухтактными двигателями с прямым впрыском. Их можно сделать такими же экономичными и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.
Самые эффективные поршневые двигатели в мире на самом деле представляют собой гигантские медленно вращающиеся судовые дизельные двигатели, которые используются в международных морских перевозках. Они в два раза эффективнее обычных четырехтактных двигателей с искровым зажиганием, используемых в автомобилях и мотоциклах.
Механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа. Типы конструкций различаются в зависимости от способа подачи заряда в цилиндр, способа продувки цилиндра и способа выпуска воздуха из цилиндра.
<ол тип="1">Порт поршня - самая простая конструкция, наиболее распространенная в небольших двухтактных двигателях. Все функции контролируются исключительно за счет того, что поршень закрывает и открывает отверстия, когда он движется вверх и вниз в цилиндре.
В 1970-х Yamaha разработала некоторые основные принципы этой системы. Они обнаружили, что, как правило, расширение выпускного отверстия увеличивает мощность на ту же величину, что и поднятие порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятом порте.
Пластинчатый клапан представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, обычно устанавливаемую во впускном тракте порта с поршневым управлением. Это позволяет асимметрично подавать топливный заряд, повышая мощность и экономичность при одновременном расширении диапазона мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских подвесных двигателях.
Впускной тракт открывается и закрывается вращающимся элементом. Знакомый тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой диск с прорезями, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и открывает отверстие в конце картера, позволяя заряду поступать в течение одной части цикла (так называемый дисковый клапан).
Другая форма поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, использует два цилиндрических элемента с соответствующими вырезами, расположенными так, чтобы вращаться один внутри другого, при этом впускная труба имеет проход в картер только тогда, когда два выреза совпадают.
Сам коленчатый вал может образовывать один из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания. В другом варианте диск кривошипа установлен так, чтобы плотно входить в картер, и снабжен вырезом, который в нужное время совпадает с впускным каналом в стенке картера, как в мотороллерах Vespa.
В двигателе с поперечным потоком перепускное и выпускное отверстия находятся на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор на верхней части поршня направляет свежий всасываемый заряд в верхнюю часть цилиндра, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз по другой стороне. стороне дефлектора и наружу из выпускного отверстия.
Этот метод продувки использует тщательно сформированные и расположенные передаточные порты, чтобы направить поток свежей смеси к камере сгорания, когда она входит в цилиндр. Топливно-воздушная смесь ударяется о головку блока цилиндров, затем следует по изгибу камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.
Это не только предотвращает попадание топливно-воздушной смеси прямо в выхлопное отверстие, но и создает завихрения, повышающие эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому такой подход имеет явное преимущество перед перекрестноточной схемой.
В прямоточном двигателе смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля входит на одном конце цилиндра, управляемом поршнем, а выхлоп выходит на другом конце, управляемом выпускным клапаном или поршнем. Таким образом, поток продувочного газа идет только в одном направлении, отсюда и название прямоточный.
Поршень этого двигателя имеет цилиндрическую форму; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет продувочную функцию. Блоки работают парами, при этом нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.
Двухтактный двигатель — это тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, который завершается за один оборот коленчатого вала.
Это делает их желательными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы. Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.
Двухтактные двигатели работают, объединяя больше функций в одно движение поршня; при движении поршня вверх (сжатии воздушно-топливно-масляной смеси) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер всасывается свежая воздушно-топливно-масляная смесь.
Типы двухтактных двигателей:
Двухтактные двигатели ушли с рынка, потому что они не могли соответствовать постоянно ужесточающимся стандартам EPA по выбросам выхлопных газов автомобилей. Та самая особенность, которая делает двухтактные двигатели привлекательными, - простота наличия всего трех движущихся частей (коленчатый вал, шатун и поршень) также погубила их.
Основное различие между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, что 4-тактный двигатель проходит четыре стадии или два полных оборота, чтобы завершить один рабочий такт. Двухтактный двигатель проходит 2 этапа или один полный оборот, чтобы завершить один рабочий такт.
Топливо для двухтактного двигателя содержит небольшое количество масла. Он называется «двухтактным», потому что всего одно движение поршня вверх и вниз за два такта выполняет полный цикл впуска, сжатия, сгорания и выпуска.
По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, могут использовать топливо более низкого качества и более экономичны. Таким образом, более легкие двигатели обеспечивают более высокое отношение мощности к весу (больше мощности при меньшем весе).
Велосипеды с двухтактным двигателем — это более легкие и быстрые велосипеды, которые сильно ударяют по двигателю. Это облегчает разбрасывание вашего велосипеда благодаря более быстрому удару на кубический сантиметр. В то же время на таких велосипедах обычно сложнее ездить и управлять ими.
1-4, двигатель по настоящему изобретению работает в трехтактном цикле:такт расширения, такт выпуска-впуска и такт сжатия. Три такта совершаются за один оборот коленчатого вала, при котором каждый из двух поршней совершает однократное возвратно-поступательное движение.
Поскольку двухтактные двигатели предназначены для работы на более высоких оборотах, они также имеют тенденцию к более быстрому износу; 4-тактный двигатель, как правило, более долговечный. При этом двухтактные двигатели более мощные. Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, поэтому их легче ремонтировать.
Конфигурация трехцилиндрового двухтактного двигателя с оппозитными поршнями имеет слегка перекрывающиеся процессы газообмена, что приводит к явлению, известному как перекрестная зарядка. Однако в конфигурации с двумя цилиндрами процессы газообмена слишком своевременно разделены.
В отличие от четырехтактного двигателя уникальной особенностью двухтактного двигателя является отсутствие внутреннего масляного резервуара. Вместо этого двухтактные двигатели требуют, чтобы владелец смешивал масло с топливом в заданном соотношении, чтобы обеспечить достаточную смазку двигателя во время работы.
В двухтактном двигателе для полного цикла сгорания требуется только один ход поршня. Идет такт сжатия, затем взрыв сжатого топлива. На обратном пути выхлопные газы выталкиваются из цилиндра поступающим в него свежим топливом. Свечи зажигания срабатывают при каждом обороте.
Топливом для двухтактных двигателей в основном является неэтилированный бензин, смешанный с маслом для двухтактных двигателей. Соотношение смеси масла и топлива должно быть указано в руководстве по эксплуатации вашего двигателя. Масло в топливе для двухтактных двигателей чрезвычайно важно для смазки двигателя, поскольку двухтактные двигатели не имеют внутреннего масляного резервуара.
НИ ОДИН рынок новых автомобилей в Соединенных Штатах не оснащался двухтактными двигателями с тех пор, как компания Saab прекратила выпуск своих трудно ломаемых трехцилиндровых двигателей в конце 1960-х годов, когда вступили в силу федеральные законы о загрязнении воздуха.
Двухтактные двигатели не «запрещены» для использования на всех водных путях в Калифорнии, и это не планируется. Карбюраторные двухтактные двигатели и двухтактные двигатели с электронным впрыском считаются двигателями с высоким уровнем выбросов. Как правило, эти двигатели были произведены до 1999 года.
Недостатки двухтактного двигателя
При смешивании топлива для двухтактных двигателей важно правильно подобрать соотношение топлива и масла. Слишком много масла, и ваш двигатель может с трудом запускаться или работать, образовывать нагар на внутренних деталях двигателя, выбрасывать облака дыма и в целом работать плохо.
Двухтактный двигатель теоретически может производить вдвое больше энергии, потому что он срабатывает один раз за один оборот, тогда как четырехтактный двигатель срабатывает один раз за второй оборот. Из-за этого у него более высокое отношение мощности к весу, что делает его более привлекательным для многих гонщиков.
Хотя 2-тактный двигатель никогда не предложит крутящий момент 4-тактного двигателя, он достаточно близок для большинства гонщиков выходного дня. Мало того, они легче и, как правило, с ними легче обращаться, что делает их отличными для начинающих. Кроме того, двухтактные велосипеды требуют меньше обслуживания, чем большинство четырехтактных, что экономит ваше время и деньги.
Благодаря меньшему количеству движущихся частей двухтактные струнные триммеры являются надежными инструментами. Они меньше весят и вибрируют меньше, чем 4-тактные триммеры, что снижает утомляемость оператора и повышает качество стрижки. Они также требуют меньше обслуживания.
Двухтактные (или двухтактные) двигатели требуют добавления в топливный бак смеси топлива и масла. Эта смесь приводит как к сгоранию двигателя, так и к смазке. Эксплуатация двухтактного двигателя только на бензине приведет к отказу двигателя.
Повреждения поршня и их причины
Какие причины и двигатель перегреваются?
Что такое четырехтактный двигатель? Запчасти и работа
Что такое поршень? - Определение, детали и типы
Что такое система охлаждения? Типы и принцип работы