- Створення двотактного двигуна
- Особливості двотактного двигуна
- Принцип роботи двотактного двигуна
- Такт стиску.
- Такт розширення.
- Способи продувки циліндрів
- Відмінність двотактного двигуна від чотиритактного
Сьогодні неможливо уявити сучасне життя без двигуна внутрішнього згоряння . Пересування на власному авто, поїздки на громадському транспорті, покупка товарів, політ на літаку і інші дії. Ці процеси, так чи інакше, пов'язані з двигуном.
Незважаючи на кількість всіляких конструкцій, і різновидів силових установок, поршневі мотори, на сьогодні, поширені більше інших. Кількість тактів для виконання робочого циклу, ділить агрегат на двотактний і чотиритактний двигун. Ці типи моторів становлять більшість, серед розмаїття техніки, що випускається.
Різниця між моторами виникає з точки зору застосування. Для установки на автомобільну техніку, частіше використовують чотиритактний агрегат, двотактний двигун застосовують в тому випадку, якщо габарити і вага грають вирішальну роль.
Мотоцикл Suzuki RM125 з одноциліндровим двотактним двигуном
Створення двотактного двигуна
Багато припущень про те, хто першим створив двигун внутрішнього згоряння. Достеменно відомо, що перший двотактний двигун, що працює на газу, винайдений і сконструйований бельгійцем Жаном Жозефом Етьєном Ленуаром, відбулася ця подія в 1858 році.
Двигун Ленуара (виставлений в музеї)
На той момент вже створена парова машина, і винахід бельгійця перевершувало її за характеристиками. Мотор набагато легше, простіше, споживав менше палива. Незважаючи на переваги, силова установка мала багато недоробок і поступалася в надійності. Після того як Ніколас Отто, презентував чотиритактний двигун, який на той момент продуманий детальніше, про мотор працює за принципом двох тактів, забули, і тривалий період часу ніде не використовували.
Під час Великої Вітчизняної війни силова установка встановлювалася на літаки. У нашому регіоні мотори відомі завдяки використанню на мотто техніці. Трициліндрові агрегати, що виконують два такту, використовуються на мотоциклах компаній Suzuki і Kawasaki. Сьогодні двигуни експлуатуються в авіації, тут лідер австрійська фірма Rotax, що випускає мотори для використання на невеликих літаках.
Двотактний двоциліндровий двигун Rotax 582 UL
Після посилення вимог до екологічних норм і викидів двотактний двигун перестав застосовуватися для установки на класичний автомобільний транспорт. Однак, на легкій техніці, як: скутера, снігоходи, катери замінити маленький і легкий агрегат не просто. Тут конкурентів у двотактної установки просто немає.
Особливості двотактного двигуна
Силовий агрегат, який використовує два такту, хороший, оскільки простий і надійний. Відмінність двухтактного і чотиритактного двигуна полягає у виконанні робочого циклу. Цей цикл полягає в двох тактах: стиснення і розширення, тоді як в чотиритактний мотор присутній такт впуску нового палива і такт випуску відпрацьованого палива. Цікавим є той факт, що два ці такти присутні і у двотактної силової установки, інакше агрегат не зміг би працювати, проте вони об'єднані з процесами стиснення і розширення.
Здійснюється цикл наочно демонструє, чим відрізняється двотактний двигун від чотиритактного мотора. Процес двотактного мотора проходить за оборот валу. Така особливість домагається збільшення потужності установки в порівнянні з опонентом, в півтора рази. Незважаючи на збільшення потужності, показник віддачі занижений, а це негативний момент.
Крім того, особливість призводить до виділення обсягу тепла в процесі роботи, що сильно перегріває мотор. Двотактні силові агрегати потребують інтенсивного охолоджування. Позитивний момент, працюючи, поршень здійснює в два рази менше рухів, ніж поршень чотиритактного механізму, це скорочує знос деталей і елементів.
Особливість агрегату, не присутній механізм мастила. Масло подається безпосередньо з пальним. З цією метою в бензобак додають суміш бензину і масла, співвідношення один до п'ятдесяти, або змішують мастило з пальним в трубопроводі при впуску. Масло згорає з бензином і виводиться з продуктами відпрацювання.
Відмітна момент і саме горіння. У чотиритактного агрегату на це відводиться один такт. У двотактних установках згорання відбувається за частки секунди, тому для досягнення ефекту механізм потребує налаштуваннях.
Двотактні мотори знайшли себе ще в одній галузі, суднобудування. Так само циліндрові силові установки застосовують на скутерах, що випускаються у великих кількостях.
Принцип роботи двотактного двигуна
Що б зрозуміти, чому чотиритактні мотори витіснили молодших братів на автомобільній техніці, розберемося, як працює двотактний двигун.
Послідовність дій робочого циклу силової установки:
Такт стиску.
Процес супроводжується переміщенням поршня від низу до верху. Рух провокує надходження пального через отвори продувки в агрегат, згодом, спідниця поршня перегороджує ці отвори. Подальший рух супроводжується закриттям каналів випуску, в які виштовхувалися відходи горіння. Між поршнем і верхньою частиною циліндра, утворюється простір згоряння, в якому створюється надлишковий тиск. Одночасно, в просторі під поршнем, виникає розрядження, і простір використовується для перетікання оновленої дози пального. Досягнувши верхньої точки, заряд загоряється.
Схема двотактного двигуна
Такт розширення.
Запаливши, порція створює надлишковий тиск, який тисне на дно поршня і змушує переміщатися. Процес супроводжується почерговим відкриттям вікон, спочатку на випуск, потім на продувку. Спуск створює надлишковий тиск під поршневий камери, під його впливом пальне знову надходить в циліндр, видавлюючи залишилася відпрацювання і наповнюючи простір для повторення попереднього такту.
Принцип роботи двотактного двигуна дозволяє обходитися без системи газорозподілу, полегшуючи і надійніше конструкцію агрегату. Зворотний бік, якість процесу газообміну. Двотактний режим неможливий без продувки, процес якої супроводжується виходом не згорілого палива разом з відпрацьованими газами назовні. Це веде до перевитрати пального і підвищеної токсичності вихлопу агрегату.
Варто зауважити, що вище описана схема характерна для карбюраторних моторів. У випадку з дизелем або інжектором , В циліндр через отвори продувки подається чисте повітря. Горюча суміш надходить за допомогою уприскування, цю роботу виконують форсунки.
Способи продувки циліндрів
Очевидно, що процес продувки, механізм, кваліфікуються, як складний. Правильно виконана продування безпосередньо впливає на показники потужності і коефіцієнта корисної дії. Для поліпшення характеристик, конструктори постійно намагаються удосконалити і довести процес до ідеалу.
Як можна продути циліндр:
- «Контурна» продувка.Від продувки простий і тому поширений. Недолік те, що застосування пов'язано з перевитратою палива. Різновиди контурної продувки: зворотно-петлевая, дефлекторная, висотна.
- «П-образна» продувка.Прінціп «П-образної» полягає в застосуванні тільки на моторах з двома циліндрами. При проведенні, один циліндр бере участь в процесі впуску газів, другий випускає відпрацювання. Ефект продувки відчувається в паливній економічності, процес супроводжується нерівномірним нагріванням пари, що відповідає за випуск.
- «Клапан-щілинна» продувка.Отлічается тим, що вимагає наявності газорозподільного механізму для управління клапанами. Клапан використовується, як для надання пального, так і для виведення відпрацьованих парів. Продування передбачає відведення відпрацювання за допомогою клапана в голівці циліндрів і надходження пального через отвори. Перевага, що продування підвищує паливну економічність і мінімізує показник токсичності випускаються парів. Недолік, складність конструкції і порушення режимів, пов'язаних з підвищенням температури роботи агрегату.
- «Прямоточная» продувка.Іспользуется в силових установках з кількістю поршнів рівним двом. При цьому розташування циліндра знаходиться в горизонтальному положенні. Поршні рухаються, назустріч один одному. У русі кожен поршень звільняє і перекриває клапан: один поршень впускає порцію пального, другий видаляє порцію відпрацювання з циліндра. Камера згоряння утворюється в момент зближення поршнів один з одним. Ефект цього варіанту продувки максимальний: видаляє згорілі гази і економить пальне. Мінус, потрібно складний механізм кривошипів і шатунів, показники температури двигуна вимагають застосування охолоджувачів і стійких матеріалів для виготовлення деталей.
Двотактний двигун 5 ТДФ з прямоточною продувкою
Відмінність двотактного двигуна від чотиритактного
Авто власники задаються питанням: що краще двотактний або чотиритактний двигун. Однозначної відповіді немає, у кожного механізму позитивні і негативні сторони, що залежать від пропонованих до мотору вимог.
Здавалося б, потужність мотора виконує два такту, в порівнянні з рівнозначним мотором, який виконує чотири такту, більше, а значить він краще. Однак, реальність складніша. На практиці, виникають додаткові втрати: часткове попадання і змішування газової відпрацювання зі свіжим пальним, викид частини палива при продувці. Результат, при виконанні однакового циклу, агрегат, який виконує два такту, за показником економічності поступається агрегату з чотирма тактами.
Різний спосіб мастила силових установок на чотири і два такту. Установка на два такту змащується за допомогою змішування масла для мотора і бензину. У чотиритактний агрегаті передбачений механізм мастила з використанням насоса, який витрачає масла стільки, скільки вимагає експлуатація установки.
Двотактні мотори не мають клапанів, роль деталі грає поршень, він відкриває і закриває отвори впуску та випуску. Відсутність механізмів газорозподілу спрощує силовий агрегат, роблячи обслуговування простим. Потужність установки, яка виконує два такту, вважається вище, так як її циклічність вище. Однак, в повному обсязі використовуючи поршневий хід, втрати потужності при продувці і залишках відпрацьованих газів знижують показник потужності.
Що б було легше визначити, який двигун краще, двотактний або чотиритактний, уявімо короткий опис обох силових установок у вигляді таблиці:
Чотиритактний силова установка Двотактна силова установка Робочий процес - оборотів колінчастого вала два. Робочий процес - оборотів колінчастого вала один. Запалення робочої рідини відбувається кожного разу при скоєнні другого обороту, як наслідок, нерівномірний розподіл імпульсу і використання противаги для усунення биття. Запалення робочої рідини відбувається кожного разу при скоєнні обороту, як наслідок, рівномірний розподіл імпульсу, робота мотора збалансована краще. Агрегат важкий. Агрегат легкий. Складна конструкція силової установки, присутня газорозподільний механізм. Простота конструкції, відсутність клапанів. Агрегат дорогою. Вартість нижче чотиритактного. Складні пристрої і механізми призводять до заниженим показником механічного коефіцієнта корисної дії. Механічний коефіцієнт корисної дії вище, ніж у агрегату з чотирма тактами. Повне видалення парів відпрацювання, наслідок, підвищений показник продуктивності. Залишки відпрацювання змішуються з новим пальним, через що продуктивність мотора нижче. Робоча температура нижче. Робоча температура мотора вище через порушення сумішоутворення. Охолодження рідинне. Охолодження повітряне. Витрата палива нижче. Показник витрати палива збільшений, обумовлено утворенням суміші і продувкою. Габарити силової установки збільшені. Габарити силової установки нижче. Вимагає застосування складних механізмів мастила. Механізм мастила простий. Робота агрегату менш галаслива. Агрегат працює з великим шумом. Клапанний механізм газорозподілу. Функцію механізму газорозподілу виконує поршень і канали. Показник використання тепла ефективний. Показник використання тепла не ефективний. Витрата масла занижений. Показник витрати масла завищений, оскільки частина мастила викидається з відпрацьованими газами.
Застосовувати двигун, який виконує два такту при роботі, доцільно в моменти, коли мова не йде про економію палива і мастила, а на першому місці стоять габарити і вага установки.
У той же час, в конструкції двотактного двигуна криється потенціал, який ніяк не вдається реалізувати на практиці. Розрахунковий показник потужності і економічності в цьому агрегаті високий, складність реалізувати виникає через тонкощі налаштувань. Можливо, в недалекому майбутньому завдяки застосуванню електронних датчиків і механізмів контролю і налаштувань, двотактним агрегатів вдасться зайняти лідируючі позиції на автомобільному ринку.
