Как работает двухтактный двигатель

Почти все автомобильные двигатели работают по четырехтактному циклу, названному так потому, что для воспламенения топливно-воздушной смеси требуется четыре хода поршня:впуск, сжатие, зажигание и выпуск. Это означает, что коленчатый вал совершает два оборота для завершения каждого цикла.

Однако некоторые двигатели меньшего размера, особенно те, которые устанавливаются на некоторые мопеды или мотоциклы, работают по двухтактному циклу:поршень находится в рабочем такте каждый раз, когда он перемещается вниз по цилиндру, поэтому коленчатый вал проворачивается только один раз за каждый цикл. Этот двигатель также использовался в нескольких автомобилях, таких как Wartburg Knight и некоторые ранние модели Saab.

Единый поток

Самые ранние двухтактные двигатели были прямоточного типа. В этой конструкции топливно-воздушная смесь нагнетается в цилиндр роторным нагнетателем (нагнетателем), приводимым в движение двигателем. Впускного клапана нет:вместо него имеется продолговатое отверстие, называемое портом, в боковой стенке цилиндра в нижней части хода поршня. Порт открывается или закрывается, когда поршень проходит вверх и вниз по цилиндру. Выхлопные газы обычно выходят через обычный тарельчатый клапан с кулачковым приводом.

Цикл начинается с хода поршня вниз, при котором горящее топливо толкает поршень вниз. Когда поршень открывает впускное отверстие в нижней части своего хода, топливо и воздух выталкиваются над ним. При ходе вверх выхлопные газы вытесняются, а топливо сжимается, готовое к воспламенению. Чтобы это произошло, выпускной клапан открывается как раз перед тем, как опускающийся поршень открывает впускное отверстие, поэтому входящий заряд не оказывает сопротивления.

Двухтактный цикл

Современная версия

Большинство современных двухтактных двигателей работают немного по-другому. Вместо нагнетателя воздушно-топливной смеси в цилиндры используется так называемое сжатие картера.

Этот тип двигателя не нуждается в обычных клапанах. Впускные каналы ведут в нижнюю часть цилиндра, который открыт для картера:выше цилиндра на противоположной стороне находится еще один набор портов, ведущих к выхлопной трубе. Перепускное отверстие ведет обратно к цилиндру из картера, входя на несколько более высокий уровень, чем впускное отверстие, но немного ниже выпускного отверстия.

Во время хода вверх поршень открывает впускное отверстие и позволяет воздушно-топливной смеси устремляться в картер двигателя под поршень. Иногда сбоку поршня имеется вырез, через который смесь может попасть в картер двигателя.

Когда поршень достигает верхней части цилиндра, сжатая топливно-воздушная смесь воспламеняется свечой зажигания, толкая поршень вниз при такте рабочего хода.

По мере того, как поршень опускается, он сжимает топливно-воздушную смесь в картере, а также обнажает выпускное отверстие, за которым следует перепускное отверстие. Выхлопные газы начинают выходить, когда выпускное отверстие открывается, и далее очищаются (вытесняются). топливно-воздушной смесью, поступающей из перепускного отверстия под небольшим давлением из картера.

Чтобы помочь удалить выхлопные газы из цилиндра, верхняя часть поршня часто имеет такую ​​форму, чтобы отклонять поступающую смесь вверх. Затем смесь удваивается, когда ударяется о головку цилиндров, стекает по стороне выпускного отверстия и выталкивает выхлопные газы наружу.

Импульс газов из перепускных отверстий, которые открываются в нижней части хода поршня вниз, продолжает вытеснять продукты выхлопа до тех пор, пока выпускные отверстия не закроются. Эта система удаления выхлопных газов известна как петлевая продувка.

Конструкция выхлопа

Конструкция выхлопа более важна для двухтактного двигателя, чем для четырехтактного. Сгоревшие выхлопные газы не вытесняются движущимся вверх поршнем, поэтому важно, чтобы выхлопная система оказывала минимальное сопротивление на пути газов.

В большинстве двухтактных двигателей направленный внутрь впускной заряд помогает удалить остаточные выхлопные газы из цилиндра. Проблема в том, что часть впускного заряда — несгоревшего топлива — может улетучиваться в атмосферу, потому что впускное и выпускное отверстия некоторое время одновременно открыты. Однако конструкция выхлопной трубы и глушителя может минимизировать этот эффект.

Когда выхлопной заряд покидает цилиндр, он посылает импульс — ударную волну — вниз по выхлопной трубе, которая отражается обратно от конца трубы. Уделяя пристальное внимание конструкции выхлопной трубы, инженеры могут создать систему, которая может использовать возвращающийся импульс выхлопных газов, чтобы протолкнуть впускной заряд, который пытается следовать за выхлопными газами по выхлопной трубе, обратно в цилиндр.

Смазка

В большинстве двигателей картер и поддон содержат масло для смазки движущихся частей двигателя. Но при двухтактном сжатии картера картер этого сделать не может, потому что он нужен для начального сжатия топлива и воздуха.