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

Устройство и принцип работы двухтактного двигателя — МОПЕДИСТ.ру

 

 

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 — 70%. 

 

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, — смеси бензина и масла в определённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр.  Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

 

 

1. Такт сжатия — двухтактный двигатель

Пoршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру двухтактного двигателя.

 

 

2. Такт рабочего хода — двухтактный двигатель

При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко подскакивают. Под действием теплового расширения газов поршень 

двухтактного двигателя опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, пoршень создает высокое давление в кривошипной камере двухтактного двигателя (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

 

Когда поршень двухтактного двигателя дойдет до выпускного отверстия (1 на рис. 4), оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении пoршень открывает продувочное (впускное) окно (1 на рис. 5) и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов.

 

Далее цикл повторяется.

Немного о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем пoршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что пoршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.  Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda DioZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением, то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С ним расширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезной отдачей, и двигатель развивает больше мощности.

Преимущества и недостатки двух- и четырехтактных двигателей.

Двухтактные преимущества 

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.

2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже двухтактников.

3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручку газа. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных только один.

Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.

2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.

3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от  четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле.

Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит иззначительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же двигатель выбрать?

Взвесь все за и против изложенные выше и сделай выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из двигателей лучше ты не найдешь ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.

 

2-тактный двигатель. Введение, конструкция, применение, схема и принцип работы и завершает рабочий цикл всего за два хода поршня только за один оборот коленчатого вала. Двухтактный двигатель был представлен Карлом Бенцем, который зарегистрировал его в книгах в 1879 году. Карл Бенц также был тем, кто основал роскошный бренд Mercedes-Benz. Около десяти лет назад мотоциклы с двухтактными двигателями были основным выбором любителей велосипедов.

Конструкция двухтактного двигателя

Конструкция двухтактного двигателя состоит из следующих наиболее важных частей:

1. Поршень

Поршень используется для передачи усилия газов, которые расширяются при механическом вращении коленчатого вала с помощью шатуна.

2. Коленчатый вал

Коленчатый вал используется для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное.

3. Шатун

Роль шатуна заключается в передаче движения от поршня к коленчатому валу. Шатун также может действовать как плечо рычага.

4. Маховик

 Маховик относится к механическому устройству, которое используется для накопления энергии.

5. Свеча зажигания

Роль свечи зажигания заключается в подаче электрического тока в камеру, которая, в свою очередь, воспламеняет топливовоздушную смесь, что приводит к резкому расширению газов.

6. Противовес

Противовес на коленчатом валу уменьшает количество вибраций, вызванных дисбалансом вращающегося узла.

7. Впускной и выпускной порты

Роль впускного и выпускного портов заключается в обеспечении впуска и выхода свежего воздуха вместе с топливом из цилиндра.

Цикл двухтактного двигателя

Очень важно знать рабочий цикл двухтактного двигателя. Прокрутите вниз, чтобы узнать об этом подробнее:

Ход вниз

В двигателе с ходом вниз поршень перемещается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ), что позволяет свежему воздуху поступать в камеру сгорания. Смесь свежего воздуха и топлива попадает в камеру сгорания через картер. При ходе вниз коленчатый вал поворачивается на угол 180 ⁰ .

Ход вверх

При ходе вверх условие обратное. Поршень перемещается из НМТ в ВМТ, в результате чего топливо и воздух смешиваются и сжимаются, что, в свою очередь, приводит к воспламенению свечи зажигания. Впускное отверстие остается открытым во время хода вверх, за счет чего оно всасывает смесь внутрь картера.

Всякий раз, когда смесь проталкивается внутрь камеры сгорания, создается своего рода вакуум, так как в картере не остается смеси. После этого смесь готова к перемещению в камеру сгорания, но остается в картере до тех пор, пока поршень не дойдет до ВМТ.

После завершения первого хода вниз, второго хода вниз газы из выхлопных газов выходят с одной стороны, при этом свежая смесь поступает в камеру сгорания, так как после удаления выхлопных газов в камере сгорания создается частичный вакуум газы. Этот процесс происходит одновременно, что делает его двухтактным двигателем.

После выхода выхлопных газов поступает свежий воздух с одной стороны и топливо с другой стороны, которые поступают в камеру сгорания за счет эффекта частичного вакуума, который создается в камере сгорания после удаления выхлопные газы.

Применение 2-тактного двигателя

• Двухтактные двигатели идеально подходят, когда приоритетом конструкции является простая, легкая конструкция и высокая удельная мощность.
• Эти двигатели смазываются старым и традиционным методом смешивания масла и топлива. Это причина, по которой они пользуются большим спросом для использования в качестве ручного инструмента, такого как бензопила.

Как отличить 2-тактный двигатель от 4-тактного

Основные части 2-тактного двигателя остаются такими же, как и у 4-тактного двигателя, но основное отличие заключается в подаче наддува внутри двигателя то есть воздушно-топливной смеси.

• Двухтактный двигатель не имеет клапанов, вместо этого имеет порты, которые хорошо выполняют свою работу. Движение поршня отвечает за открытие и закрытие портов.
• Двухтактный двигатель имеет перепускное отверстие, которое используется для перемещения свежего заряда из картера в камеру сгорания.
• Поскольку в моторе есть поршень, он немного отличается от обычных. Головка поршня имеет горб.

1. Пластинчатый впускной клапан

Пластинчатый клапан представляет собой простой клапан, представляющий собой высокоэффективную форму обратного клапана, который обычно устанавливается во впускном канале порта поршневого контроллера. Это способствует асимметричному всасыванию топливного заряда, повышает мощность и экономичность, а также расширяет диапазон мощности. Клапаны этого типа в основном используются в мотоциклах и судовых двигателях.

2. Поворотный впускной клапан

Впускной канал этих клапанов открывается и закрывается элементами, которые участвуют в постоянном процессе вращения. Этот тип активности иногда наблюдается в велосипедах, в которых диск с прорезями прикреплен к коленчатому валу, который закрывает и открывает отверстие в конце, чтобы позволить заряду поступать в течение одной части цикла.

3. Продувка поперечным потоком

В этих типах двигателей имеется два порта: один перепускной, а другой выпускной, которые расположены напротив цилиндра. Дефлектор поршня, который находится вверху, направляет свежий всасываемый заряд в верхнюю часть цилиндра, который выталкивает остаточные выхлопные газы вниз из выпускного отверстия.

4. Петлевая продувка

Петлевая продувка использует отверстия тщательной формы и расположения, которые направляют поток свежей смеси к камере сгорания, как только она поступает в цилиндр. Топливно-воздушная смесь ударяется о головку цилиндра, после этого следует по кривизне камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (S.S.S 1) – ОБУЧЕНИЕ АВТОМЕХАНИКАМ

Перейти к содержимому

АВТОМЕХАНИКА

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (S.S.S.1)

       Конструкция двухтактного двигателя такова, что на стенках цилиндров расположены три отверстия. Движение поршня вверх и вниз открывает и закрывает порты, что исключает использование клапанов, как в четырехтактном цикле. Выпускное отверстие расположено непосредственно над впускным отверстием, в то время как передаточное отверстие расположено от картера к цилиндру в точке, противоположной выпускному отверстию, но немного ближе к НМТ (НИЖНЯЯ МЕРТВАЯ ТОЧКА), используется метод смазки бензином/маслом. (специального места для масла нет, масло смешивается с бензином). Работа в двухтактном двигателе включает:

1. ХОД ВВЕРХ

2. ХОД ВНИЗ

ХОД ВВЕРХ

      Когда поршень движется вверх, он закрывает перепускное и выпускное отверстия и сжимает смесь бензина, воздуха и масла. Дальнейшее движение вверх открывает впускной канал и в картере создается частичное разрежение за счет смещения поршня и в картер всасывается свежая смесь из карбюратора. Заряд над поршнем сжимается в камеру сгорания и непосредственно перед окончанием хода вверх; газ воспламеняется от электрического тока через свечу зажигания.

 

ХОД ВНИЗ

Сгорание заряда вызывает повышение температуры и, следовательно, повышение давления, которое заставляет поршень опускаться вниз во время его рабочего хода во время движения поршня вниз, впускное отверстие закрывается и вращение картер помогает сжимать смесь в картере. Дальнейшее движение поршня вниз открывает выпускное отверстие, а затем перепускное отверстие. Затем сжатая смесь выталкивается из картера через передаточный канал, ударяет по изгибу днища поршня и поднимается к верхней части цилиндра. Давление, при котором заряды устремляются в цилиндр, помогает вытолкнуть более поздние части сгоревших выхлопных газов

.

КОМПОНЕНТЫ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Свеча зажигания/накаливания
2. головка блока цилиндров
3. ребра охлаждения
4. поршень
5. поршневые кольца
6. порт передачи
7. шатун
8. выпускное отверстие
9. впускной/впускной порт
10. поршневой палец
11. коленчатый вал
12. картер и т. д.

СРАВНЕНИЕ ДВУХТАКТНОГО И ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Простота, дешевизна, простая смазка и меньше движущихся частей
2. низкий тепловой КПД и низкий механический КПД
3. мощности приходится на каждые 360 градусов в двухтактном с плавным ходом.

НАЗНАЧЕНИЕ

Перечислите любые три преимущества четырехтактного цикла перед двухтактным циклом.

Нравится:

Нравится Загрузка…

ОпубликованоFOLORUNSHO SULE DAVID 6 января, 2016 6 января, 2016 Опубликовано вБез рубрики

ФОЛОРУНШО СУЛЕ ДЭВИД — преданный своему делу, амбициозный и целеустремленный учитель с более чем 8-летним опытом работы в средней школе. Документально подтвержденный успех в предоставлении мероприятий и материалов, которые привлекают и развивают учащихся. Известно использование информационных технологий в подготовке к уроку. Я сертифицированный преподаватель Microsoft (MCE), зарегистрированный и сертифицированный преподаватель TRCN, квалифицированный инструктор, изучавший образование как дисциплину, текущий обладатель B.Ed (tech) и NCE (tech), автомобильный специалист и в настоящее время преподаю Auto механика. В настоящее время я живу и работаю в Лагосе, Нигерия, именно в Оджо. Я увлечен своей ролью учителя, потому что это позволяет мне формировать и структурировать жизнь разных людей.