Как работает двухтактный двигатель | АВТОСТУК.РУ

Помимо всем известных четырехтактных двигателей, которые используются в автомобилях, есть еще двигатели двухтактного действия, которые устанавливают на технические агрегаты: бензопилы, мотоциклы, газонокосилки, квадроциклы, скутеры, моторные лодки и т.д. Основное отличие двухтактного от четырехтактного двигателя — это принцип работы ДВС. Кроме этого, 2-х тактные моторы меньше по габаритам, способны развивать меньшую мощность и, следовательно, имеют меньший КПД.

Содержание статьи:

1. Устройство двухтактного двигателя.
2. Принцип работы 2-х тактного ДВС.
3. Как увеличить мощность двигателя своими руками?
4. Как увеличить тягу?
5. Проблема с продувкой после увеличения мощности.
6. Видео.

 

Устройство двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проще, чем у четырехтактного. В двухтактного ДВС нет газораспределительного механизма. Двигатель состоит из блока цилиндра, в котором располагается коленвал на подшипниках.

Головка шатуна ложится в специальное для нее место — шейка вала. Между головкой шатуна и шейкой вала — вкладыши, которые фиксируются корончатыми гайками.

Верхняя часть шатуна крепится с поршнем посредством пальца. Палец — это пустотелый цилиндр, который служит соединительными элементом конструкции шатун-поршень.

На поршне в специальные канавки по периметру в верхней части устанавливаются компрессионные кольца, от которых зависит компрессия двигателя.

Движущим элементом в двигателе внутреннего сгорания является топливно-воздушная смесь, которая сгорая создает энергию, толкающая поршень вниз. От движения поршня вверх-вниз происходит вращения коленчатого вала. На коленвале закрепляется маховик, который передает вращение дальше, то есть валу коробки и так далее.

Охлаждение двухтактного двигателя осуществляется через ребра наружного блока. Кроме внешнего охлаждения, некоторая часть охлаждения идет от масла, которое содержится в бензине.

В двухтактные двигатели заливается бензин, в которое добавлено специальное моторное масло. Например, для газонокосилки Штиль, на 5 литров бензина, надо добавить 100 грамм, то есть, соотношение бензина к маслу 50:1. Именно столько количества масла отлично смазывает трущиеся поверхности цилиндр с кольцами поршня.

 

Принцип работы

Один оборот коленчатого вала является одним циклом рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания.

Топливо (бензин+масло) с воздухом подается в рабочую камеру сгорания цилиндра, после чего за счет образования искры свечи зажигания, происходит взрыв горючей смеси, энергия которой резко отталкивает поршень вниз.

Когда поршень движется вниз, открывается выпускное окно и немного позже открывается переходное окно, через которое впрыскивается новая порция горючего.

В картер двигателя топливная смесь попадает через окно, открывающееся за счет вакуума при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). При этом движении также открывается окно для выброса газов сгоревшей смеси. Через милисекунды открывается продувочное окно. Через продувочное окно подается новая порция топлива.

 

Как повысить мощность

Как и 4-х тактные двигатели, 2-х тактные можно усовершенствовать, сделать, так называемый, чип-тюнинг.

Для повышения мощности ДВС можно сделать следующее:

• Расточить выпускное отверстие, чтобы отработавшие газы выходили полностью.
• Улучшить эффект продувки. Продувка — это удаление отработавших газов и наполнение рабочего объема цилиндра новой порцией топливной смеси. Сделать нужно так, чтобы через впускное окно успевало впрыскиваться топливо в камеру сгорания. Если топливо не будет в нужном объеме поступать в камеру сгорания, то в картере мотора будет скапливаться топливо. Поэтому, для качественного заполнения топливом рабочей части цилиндра, требуется увеличить диаметр отверстия выпускного окна (выброса отработавших газов).
• Можно применять на карбюраторе вихревой диффузор. Вихревой диффузор называют также нулевой. За счет этого диффузора за меньший период времени будет поступать в цилиндр больше топлива.
• На глушитель вмонтировать специальный резонатор, подходящий по оборотам к конкретному двигателю. Резонатор делает так, чтобы не сгоревшая топливная смесь, возвращалась обратно в цилиндры. Это эффективно, когда в цилиндре происходит не полное сгорание смеси.

Чтобы часть цилиндра под поршнем заполнялась полностью, надо осмотреть впускные и выпускные каналы, возможно, на отверстиях есть царапины, задиры, сколы. Такие мелкие дефекты влияют на скорость движения топлива и газов.

Для лучшего эффекта повышения мощности можно отфрезеровать и затем отшлифовать головка блока цилиндров (ГБЦ).

Не рекомендуется уменьшать вес деталей двигателя, так как из-за увеличения разности противовеса, нарушения центра тяжести, может увеличиться торцевое биение маховика и коленвала.

 

Как увеличить тягу

Тяга двухтактных моторов зависит от открытия дроссельной заслонки. С резким возрастание оборотов двигателя, возрастает тяга. Отсюда следует, что, для того, чтобы уменьшить время разгона ДВС, надо увеличить рабочий объем цилиндра.

Когда двигатель работает на низких оборотах, качественная тяга повышает приемистость, увеличивает скорость разгона — ускорение.

Тягу также можно увеличить путем замены клапанов на специальные и настроить их так, чтобы они держались в открытом положении дольше, чем обычные.

 

 

Проблема с продувкой

Чем выше обороты коленвала, тем больше мощность. Но, конструкция двухтактных двигателей имеет такую особенность — чем быстрее начинает двигаться поршень, тем хуже продувается камера сгорания цилиндра, так как окна подачи и выпуска отработавших газов остаются открытыми очень мало времени.

Камерная продувка — это удаление газов и впрыск топлива в цилиндр из картера. Топливо начинает всасываться и находиться в картере при движении поршня вверх. Затем, когда поршень идет вниз, впускной канал закрывается и открывается продувочное окно, через которое подается новая порция топлива и выгоняются газы отработавшей предыдущей смеси топлива (смотрите рисунок выше, посередине).

Такая простая конструкция двухтактного двигателя исключает необходимость устанавливать газораспределительный механизм (ГРМ), насоса продувки, клапанов и узла смазки.

Продувка во время работы двухтактного двигателя на холостом ходу (ХХ) осуществляется по-другому. Во время работы на ХХ, продувка осуществляется открыванием на маленький угол заслонки. Такая продувка не качественная, поэтому на холостом ходу, многие наверное замечали, двигатель бензопилы или газонокосилки работает не стабильно. Что касается бензопилы, например, Echo (Эхо), то там надо наполовину вытягивать подсос.

Одноцилиндровый двухтактный двигатель имеет контурную продувку, то есть щелевую. В нижней части цилиндра в стенке есть специальная щель, через которую происходит газораспределение. В такте сжатия и рабочего хода, то есть когда поршень вверх, отверстия впуска и продувки должны быть закрытыми.

Контурная продувка — это предпоршневой объем (цилиндр под поршнем) представляет собой продувочный насос. Такая конструкция позволяет делать двигатели самых малых габаритов.

 

Видео

На скутеры устанавливаются двухтактные двигатели 2Т или 4 Т. Какой лучше?

Анимация работы двухтактного двигателя.

Двухтактный двигатель Stihl (Штиль) в разрезе.

В этом видео — работа двухтакного двигателя.

 

 

Автор публикации

Рабочий процесс двухтактного карбюраторного двигателя

Категория:

   Передвижные электростанции

Публикация:

   Рабочий процесс двухтактного карбюраторного двигателя

Читать далее:

   Рабочий процесс четырехтактного дизеля

Рабочий процесс двухтактного карбюраторного двигателя

Двухтактные легкие карбюраторные двигатели применяются в качестве привода бензомоторных пил в лесозаготовительной промышленности, а также в качестве первичных двигателей переносных электростанций малой мощности (до 5 кет).

Двухтактный двигатель (рис. 1) конструктивно прост, у него отсутствует клапанный механизм, вместо которого в стенках цилиндра имеются три окна — впускное, продувочное и выпускное. При ходе поршня вверх происходит впуск в цилиндр горючей смеси через впускное окно, сообщающееся через канал с полостью герметичного картера. В конце рабочего хода производится выпуск отработавших газов через выпускное окно, расположенное над впускным.

Первый такт. При положении поршня, показанном на рис. 1, рабочая смесь в цилиндре, над поршнем, находится в сжатом состоянии. В этот момент между контактами свечи проскакивает искра, смесь воспламеняется, давление в цилиндре резко возрастает и поршень перемещается вниз, совершая рабочий ход. При движении поршня вниз вначале открывается выпускное окно и продукты сгорания, давление которых выше атмосферного, начинают выходить из цилиндра в атмосферу; при дальнейшем движении вниз поршень открывает продувочное окно.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Схема работы двухтактного карбюраторного двигателя: 1 — свеча зажигания, 2 — поршень, 3- картер, 4 — карбюратор, 5 — впускное окно, 6 — впускной трубопровод, 7 — выпускное окно, 8 — продувочное окно, 9 — канал

Когда поршень, совершая рабочий ход, перемещается вниз, объем пространства под ним уменьшается и предварительно поступившая в картер свежая порция горючей смеси сжимается. Поэтому, когда поршень открывает продувочное окно, сжатая горючая смесь из картера через: канал и продувочное окно поступает в цилиндр, заполняя его и вытесняя из него остаточные газы. Некоторая часть рабочей смеси удаляется при этом вместе с отработавшими газами в атмосферу.

Второй такт. При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень перемещается от н. м. т. к в. м. т., последовательно перекрывая окна и сжимая рабочую смесь.

Как видно из изложенного, за один ход поршня (первый такт) от в. м. т. до н. м. т. последовательно совершаются рабочий ход, выпуск отработавших газов и заполнение цилиндра горючей смесью. Во время второго такта происходит сжатие рабочей смеси и заполнение картера горючей смесью.

В двухтактном двигателе рабочий ход совершается, как указывалось выше, за каждый оборот коленчатого вала. Казалось бы, этот двигатель при одинаковых размерах и числе оборотов должен развивать в два раза большую мощность, чем четырехтактный. Однако из-за потери рабочей смеси при очистке цилиндра от продуктов сгорания и неполного удаления из него отработавших газов мощность двухтактного двигателя при прочих равных условиях больше мощности четырехтактного двигателя не в два раза, а только в 1,4-1,7 раза.

Рис. 2. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизеля

Двухтактный двигатель: основные части, принцип работы, применение, преимущества и недостатки

1 комментарий / Автомобиль / От администратора

Содержание

Делиться — значит заботиться :)-

Что вы узнаете из этой статьи?

• Основная часть двухтактных двигателей SI и CI.
• Принцип работы двухтактного двигателя с искровым зажиганием (бензиновый) и двигателя с воспламенением от сжатия (дизельный) с его приложениями.
• Преимущества и недостатки двухтактного двигателя.

В наших предыдущих статьях мы узнали о двигателях типа и классификации двигателей внутреннего сгорания . Мы знаем, что как двухтактные, так и четырехтактные двигатели широко используются в механической промышленности. Как следует из названия, двухтактные двигатели имеют два хода поршня. Эти двигатели находят применение в морской промышленности и в небольших транспортных средствах.

Принцип:

Работает по тому же принципу, что и четырехтактный двигатель . Когда топливо сгорает внутри цилиндра, создается большая сила давления, которая в дальнейшем используется для движения поршня, следовательно, для движения коленчатого вала. Он совершает два хода поршня за один рабочий ход. Он завершает все процессы, такие как всасывание, сжатие, мощность и выпуск, всего за два хода поршня.

 

Детали:

Поршень:  Перемещается от НМТ до ВМТ . Один ход поршня определяется как перемещение поршня из одной крайней точки (ВМТ или НМТ) в другую крайнюю точку (НМТ в ВМТ).

Цилиндр: Такой же, как и в четырехтактном двигателе, за исключением того, что у него нет клапанного механизма. Он имеет два порта на боковой стенке цилиндра.

Коленчатый вал: Используется для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное.

Впускной и выпускной порты: Двухтактные двигатели содержат порты, кроме клапанов. Эти порты открываются и закрываются за счет движения поршня. При движении поршня к ВМТ открываются впускные каналы, а при движении к НМТ – выпускные. Порт передачи:  Эти двигатели содержат один дополнительный порт, известный как порт передачи. Подключен

от картера к камере сгорания. Его основная функция заключается в подаче заряда из картера в камеру сгорания при движении поршня от ВМТ к НМТ.

Впускной и выпускной коллекторы: Подсоединяются к впускному и выпускному отверстиям и регулируют поток наддувочных и выхлопных газов.

Маховик: Требуется меньший маховик по сравнению с четырехтактным двигателем из-за меньшего колебания мощности.

Картер:  Это та часть, где находится коленчатый вал. Впускной порт также соединен с картером. Первый заряд поступает в картер и направляется в камеру сгорания через переходное отверстие.

Работа двухтактного двигателя:

Двухтактные двигатели бывают двух типов. Первый известен как двигатель с искровым зажиганием или более известный как бензиновый двигатель, работающий по циклу Отто, а другой — двигатель с воспламенением от сжатия или дизельный двигатель, работающий по дизельному циклу. Оба эти двигателя работают по одному принципу с некоторыми принципиальными отличиями. Мы можем обобщить его работу в следующих пунктах.

 

Такт всасывания и такт сжатия:

Под всасыванием понимается заряд, втягиваемый в цилиндр двигателя или, в случае двухтактного двигателя, в картер, а при сжатии подразумевается сжатие предыдущего втянутого заряда в цилиндр двигателя. В двухтактных двигателях оба эти процесса происходят одновременно. Когда поршень движется от НМТ к ВМТ, впускное отверстие открывается и в картере создается частичное разрежение, которое ускоряет втягивание заряда в картер. Одновременно поршень сжимал заряд, имеющийся в цилиндре двигателя или камере сгорания. Выпускное отверстие остается закрытым во время этого хода.

Рабочий ход и ход выпуска:

В этом такте поршень перемещается от ВМТ к НМТ. Впускное отверстие остается открытым в течение первой половины этого хода и закрыто в течение другой половины. Одновременно выпускное отверстие остается закрытым в течение первой половины этого хода и открытым во второй половине. Порт передачи открывается во второй половине этого хода.

В цилиндре двигателя имеется дефлектор, регулирующий подачу свежего заряда, не выбрасываемого с выхлопными газами.
Во время этого хода поршня в двигателях SI свеча зажигания производит искру. Эта искра подожгла заряд, создавший большую силу давления. Эта сила перемещает поршень из ВМТ в НМТ. Когда поршень достигает середины, одновременно открываются выпускной и передаточный порты. Эти отработавшие сгоревшие газы из цилиндра двигателя и переходное отверстие подают свежую топливно-воздушную смесь в цилиндр двигателя из картера для дальнейшего цикла.

В двигателях с воспламенением форсунка впрыскивает топливо во время этого такта. Это топливо сгорает за счет тепла, выделяемого при сжатии, которое создает большую силу давления. Эта сила перемещает поршень из ВМТ в НМТ. Когда поршень достигает середины, одновременно открываются выпускной и передаточный порты. Эти выхлопные сгоревшие газы выходят из цилиндра двигателя и перепускное отверстие подает свежий воздух в цилиндр двигателя из картера для дальнейшего цикла.

Применение:

• Эти двигатели используются в небольших транспортных средствах, таких как мопеды, скутеры и т. д.
• Небольшие бензиновые двигатели используются для газонокосилок.
• Также используется для небольших электрогенераторных установок, насосных установок, лодок с подвесным мотором.
• Двухтактные дизельные двигатели используются для движения судов.

 

Преимущества и недостатки:

Преимущества:

• Более низкая стоимость.
• Высокая мощность по сравнению с четырехтактными двигателями.
• Простота обслуживания благодаря отсутствию клапанного механизма и системы смазки.
• Компактный по сравнению с четырехтактными двигателями.
• Создает равномерный крутящий момент на коленчатом валу.
• Большее соотношение мощности и веса.
• Легко заводится и прост в механизме.

Недостатки:

• Требуется охлаждающее и смазочное масло.
• Эти двигатели менее эффективны по сравнению с четырехтактными двигателями.
• Меньший объемный КПД из-за меньшего времени перемешивания на входе.
• Повышенный износ из-за плохой системы смазки.
• Создает сильную вибрацию и шум при работе.
• Эти двигатели сжигают смазочное масло вместе с зарядом, что приводит к большему загрязнению.

Теперь вы должны задать себе эти вопросы?

•  
• Какова функция порта передачи?
• Как предотвратить выброс свежего заряда через выпускное отверстие?
• Какой двигатель (SI или CI) больше подходит для двухтактных двигателей и почему?

Если вам понравилась эта статья, задавайте вопросы в поле для комментариев, делитесь ею в социальных сетях и подписывайтесь на наш сайт.

Делиться — значит заботиться :)-

Двухтактный двигатель | Конструкция, работа и ограничения

под редакцией Редакционная группа | Теплотехника

Двигатель более простой, но еще не получивший широкого распространения – вот история двухтактного двигателя. Несмотря на простоту конструкции и простую конструкцию , эти двигатели имеют серьезные проблемы с эффективностью . Почему он в основном ограничен некоторыми приложениями и почему он не может конкурировать со своими четырехтактный аналог ? На все эти вопросы даны ответы с подробным объяснением их работы и ограничений в этом посте.

Двухтактный двигатель

Как следует из названия, двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания (ВС), который производит работу за два хода (т. е. момент вверх и вниз) поршня. Поршень перемещается вверх и вниз один раз, то есть один оборот коленчатого вала , чтобы завершить свой силовой или термодинамический цикл. История этих двигателей восходит к 1881 году, когда они были впервые выпущены в серийное производство компанией 9.0020 Шотландский Инженер Дугалд Клерк.

В термодинамических циклах бензиновых и дизельных двигателей четыре процесса включают сжатие, подвод тепла, расширение и выхлоп. Эти четыре процесса осуществляются за два такта, так что два процесса выполняются при движении поршня вверх и два процесса выполняются при движении поршня вниз.

При сравнении этого двигателя с четырехтактным можно легко увидеть огромную разницу в их конструкции. Отсутствие 9Клапаны 0020 и распредвал делают эти двигатели простыми и легкими.

Конструкция двухтактного двигателя

Чтобы четко понять работу двухтактного двигателя, необходимо увидеть его основные компоненты. На самом простом уровне эти двигатели имеют поршневой цилиндр , коленчатый вал , порты и свечу зажигания или топливную форсунку .

Схема двухтактного двигателя

Компоненты, из которых состоят эти двигатели:

• Поршень-цилиндр: Как и любой двигатель внутреннего сгорания, они также имеют поршни и цилиндры, содержащие воздушно-топливную смесь и передающие энергию на механическое вращение коленчатого вала.
• Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение. Это также помогает в процессе сжатия.
• Свеча зажигания или топливная форсунка: В бензиновом двигателе свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. А в дизелях вместо свечи зажигания стоит топливная форсунка, которая распыляет топливо внутри цилиндра.
• Впускные и выпускные отверстия: Они действуют как отверстия, через которые свежий воздух поступает внутрь и выхлопные газы выходят из цилиндра.

Работа двухтактного двигателя

Как и любой бензиновый или дизельный двигатель, двухтактный двигатель работает по термодинамическому циклу. Если вы не уверены, что это за циклы, вы можете прочитать предыдущий пост о цикле Отто и цикле Дизеля.

В целом двухтактный двигатель рассчитан на два такта:

• Такт сжатия: Движение поршня вверх открывает впускное отверстие, и воздух или воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр. Дальнейшее движение поршня сжимает смеси. Свеча зажигания воспламеняет сжатую воздушно-топливную смесь и инициирует рабочий ход.
• Рабочий и выпускной такт: Сгоревший газ расширяется, оказывая давление на поршень. В результате начинается движение поршня вниз, за ​​которым следует открытие выпускного окна. Это удаляет выхлопные газы из цилиндра.

Двухтактный двигатель в такте сжатия и рабочем такте.

Если говорить точнее, то процесс удаления выхлопных газов и забора топливовоздушной смеси происходит в какой-то мере одновременно. А сжатая топливно-воздушная смесь способствует удалению выхлопных газов. В результате эти двухтактные двигатели получили свое название картера двухтактных .

Применение двухтактного двигателя

Небольшой размер и простота обслуживания делают эти двигатели предпочтительными во многих случаях.

Основное применение и преимущества этих двигателей:

• Высокая удельная мощность: Механическая простота и высокая удельная мощность этих двигателей предпочтительны в областях, где вес имеет решающее значение.
• Работа в различных положениях: Традиционная система смазки на основе топлива позволяет этим двигателям работать в различных положениях.

Ограничения двухтактного двигателя

Несмотря на компактный размер и простоту, за эту простоту приходится платить огромные деньги.

Критические ограничения этих двухтактных двигателей:

• Низкий тепловой КПД: Несгоревшая топливно-воздушная смесь выбрасывается, что снижает КПД.
• Неполное сгорание: Неполное сгорание и присутствие выхлопных газов в свежей смеси приводят к неполному сгоранию.
• Высокая вибрация: Эти двигатели часто создают сильную вибрацию на высокой скорости.

Выводы

Тепловые двигатели, особенно двигатели внутреннего сгорания, повсюду. Одним из таких двигателей является двухтактный двигатель, который со временем потерял свою известность и применение. В то время, когда мир стремился стать устойчивым , эти двигатели получили плохой имидж из-за их низкой эффективности по сравнению с их четырехтактным аналогом. Несмотря на все недостатки, он по-прежнему является предпочтительным выбором в областях, где вес и размер являются основными ограничениями.

Некоторые ключевые выводы из поста:

• Двухтактный двигатель: Двигатель внутреннего сгорания, который производит работу за два хода поршня (т. е. момент вверх и вниз).
• Такты в двухтактном двигателе: В цикле происходят два такта; это сжатие и рабочий ход.
• Преимущество: Простая конструкция и малый вес обеспечивают высокое соотношение мощности и веса.
• Ограничения: Они имеют критические ограничения, такие как низкий тепловой КПД, неполное сгорание и высокие вибрации.

Приложения для Android

⭐️ ⭐️ ⭐️ ⭐️ ⭐️ 1000+ | 400 000 + загрузок (всего)

Наша цель в eigenplus — научить студентов-строителей анализу конструкций и проектированию, начиная с фундаментальных принципов.