Четырехтактный двигатель: описание,фото.

Содержание статьи

Цилиндр двигателя закрыт крышкой, в которой располагаются клапаны для впуска свежего заряда и клапаны выпуска газов. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами и давлением в цилиндре при процессах сжатия, сгорания и расширения. Открытие клапанов в нужные моменты производится газораспределительным механизмом.

Газораспределительный механизм состоит из рычагов, штанг и толкателей, на которые воздействуют кулачки распределительного вала.

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала двигателя и имеет вдвое меньшую частоту вращения, чем коленчатый вал, вследствие чего каждый клапан открывается один раз за два оборота коленчатого вала. Взаимосвязь газораспределительного механизма с коленчатым валом находится в определенной механической зависимости. Эта зависимость устанавливается заводом—изготовителем двигателя и изображается диаграммой фаз (углов) газораспределения.

Термодинамический процесс рабочего цикла в четырехтактном двигателе (рис. 23).

Фаза ф;_2 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором клапан впуска открыт. На индикаторной диаграмме этот процесс изображен линией 1—2 — процесс всасывания свежего заряда.

Фаза ф2-3 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором оба клапана закрыты.

На индиикаторной диаграмме наблюдается процесс сжатия свежего заряда, при этом температура его достигает 500… 700 °С. Фаза у3_4 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала при закрытых клапанах впуска и выпуска. Точка 3 находится вблизи ВМТ. С этого момента в цилиндр двигателя подается топливо в мелкораспыленном виде, которое активно (при 7 = 500…700°С) испаряется, воспламеняется и сгорает. Этот процесс длится тысячные доли секунды. В цилиндре резко возрастают температура (1700°С) и давление (Р образовавшихся газов, вследствие чего колено коленчатого вала успевает пройти ВМТ, и сила, равная произведению давления газов на площадь поршня, раскручивает коленчатый вал. Этот процесс расширения газов называют рабочим ходом поршня, и он заканчивается при положении колена коленчатого вала в точке 4. Фаза ц>4_5 — это угол, описываемый коленом коленчатого вала, при котором открыт клапан выпуска. На индикаторной диаграмме этот процесс — выпуск отработавших газов — изображен линией 4—5. В позиции колена коленчатого вала 5 клапан выпуска закрывается, а клапан впуска открывается. Этим завершается рабочий цикл и начинается следующий. Весь рабочий цикл совершился за четыре такта, поэтому такой двигатель называют четырехтактным.

 

Рис. 23. Схема работы четырехтактного двигателя и индикаторные диаграммы: 1— начало открытия впускного клапана; 2 — закрытие впускного клапана; 3 — начало подачи топлива; 4 — начало открытия выпускного клапана; 5 — закрытие выпускного клапана; а—г — такты рабочего цикла; Р0 — атмосферное давление; I — точка максимального давления газов в цилиндре.

Создание комбинированных двигателей явилось новым этапом в развитии ДВС.

 Цель создания комбинированных двигателей — получение более экономичного и мощного двигателя при малых его габаритах. Потребность в таких двигателях особенно велика на железнодорожном транспорте. Увеличение мощности двигателя при тех же габаритах осуществляется за счет компрессорного наддува.В комбинированном двигателе в качестве компрессорных машин используются почти все виды компрессоров, а в качестве расширительной машины применяется только газовая турбина. Благодаря наддуву в цилиндры подается на каждый рабочий цикл больше воздуха, чем при всасывании, что дает возможность сжигать большее количество топлива. Это позволяет получать при одинаковых с обычным дизелем размерах цилиндров и той же частоте вращения вала большую мощность.

При сжатии в нагнетателе воздух нагревается, его удельный объем возрастает, что значительно уменьшает воздушный заряд в цилиндре; поэтому в дизелях со средним и высоким наддувом обязательно применяют охлаждение наддувочного воздуха перед поступлением его в цилиндры.

Охлаждение воздуха на каждые 10 °С дает увеличение мощности дизеля на 3…4% и снижение удельного расхода топлива примерно на 1,5…2,0 г/(кВт-ч). Экономичность комбинированного двигателя с наддувом повышается также вследствие увеличения механического КПД и дополнительного использования теплоты отработавших газов.

Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Основное отличие двухтактного двигателя от четырехтактного обусловлено различием механизмов их газообмена — т.е. подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр и удалении отработавших газов. В четырехтактном двигателе процессы очистки и заполнения цилиндра производятся с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.

В двухтактном двигателе заполнение и очистка цилиндра выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения — в то время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — впускное или продувочное и выпускное, через которые производится впуск топливной смеси и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что делает его значительно проще и легче.

Литровая мощность.

В отличие от четырехтактного двигателя, в котором один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала. Это означает, что 2-х тактный двигатель должен иметь (теоретически) вдвое большую литровую мощность (отношение мощности к литражу двигателя), чем 4-х тактный. На практике, однако, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза. Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, траты части мощности на продувку и прочих явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных двигателей.

Потребление топлива.

Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности. Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной смесью, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры. При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с отработавшими газами и не производя полезной работы.

Смазка.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином. Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. При возгорании топливной смеси масло, существующее в виде мельчайших капель, сгорает вместе с бензином. Продукты его сгорания удаляются вместе с отработанными газами.

Применяются два способа смешивания масла с бензином. Простое перемешивание перед заливкой топлива в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь образуется во впускном патрубке, находящемся между карбюратором и цилиндром.

Раздельная система смазки двухтактного двигателя: 1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 — ручка газа; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.

В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется в зависимости от количества воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи «газа». Чем больше подается топлива, тем больше поступает масла, и наоборот. Раздельная система смазки двухтактных двигателей является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, снижению образования нагара и расхода масла. Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.

В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели оснащены классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может выполнять картер двигателя (система смазки с «мокрым» картером) или отдельный бачок (система с «сухим» картером).

Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — масляный насос; 4 — масляный фильтр; 5 — предохранительный клапан.

При смазке с «мокрым» картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и далее по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.

При смазке с «сухим» картером масло заливается в бачок, откуда с помощью насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.

Для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя имеется фильтр. При необходимости устанавливается и охлаждающий радиатор, так как в процессе работы температура масла может подниматься до высоких температур.

Поскольку в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам сильно разнятся. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность характеристик в течение как можно более длительного времени.

Сравнение основных параметров двухтактных и четырехтактных двигателей:

• Литровая мощность. У 2-х тактных двигателей выше в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных.
• Удельная мощность (отношение мощности к массе двигателя). Также выше у 2-х тактных.
• Обеспечение подачи топлива и очистки цилиндра. 4-х тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, который отсутствует у 2-х тактных двигателей.
• Экономичность. Выше у 4-х тактных, расход топлива у которых примерно на 20-30 % ниже, чем у 2-х тактных.

 

Двигатель	Количество тактов	Мощность, л.с.	Расход топлива (бензина), кг/час
Briggs&Stratton	4	3,5	0,9
Minarelli	2	3,5	1,5
Tecumzeh	4	3,7	0,9
Briggs&Stratton	4	5,0	1,0
Tecumzeh	4	5,0	1,0
Briggs&Stratton	4	6,0	1,1
Lombardini	4	7,0	1,6
Minsel	2	7,0	2,1

 

• Система смазки. Масло для 2-х тактных двигателей разводится в бензине или (значительно реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. У 4-х тактных двигателей реализована полноценная система, обеспечивающая качественную смазку двигателя и длительное использование масла.
• Экологичность. У 4-х тактных выше. Выхлоп 2-х тактных двигателей обладает большей токсичностью.
• Шумность работы. 4-х тактные двигатели менее шумные.
• Сложность конструкции. 2-х тактные двигатели значительно проще 4-х тактных.
• Ресурс работы. Выше у 4-х тактных из-за более совершенной системы смазки и меньшей частоты вращения коленвала.
• Скорость набора оборотов. 2-х тактные двигатели набирают обороты быстрее.
• Обслуживание. Сложнее у 4-х тактных из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
• Вес. 2-х тактные значительно легче.
• Цена. 2-х тактные дешевле.

Благодаря своей высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют достаточно широкую область применения. В отношении некоторой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать — двухтактный или четырехтактный — даже не возникает. В бензопилах, например, двухтактный двигатель благодаря своему небольшому весу и высокой удельной мощности находится вне конкуренции по сравнению с четырехтактным. Широко используются 2-х тактные двигатели также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.

 

Двухтактный двигатель- Принцип работы и отличия от четырехтактного двигателя. Motoran.ru

Сегодня невозможно представить современную жизнь без двигателя внутреннего сгорания. Передвижение на собственном авто, поездки на общественном транспорте, покупка товаров, полет на самолете и другие действия. Эти процессы, так или иначе, связаны с двигателем.

Несмотря на количество всевозможных конструкций, и разновидностей силовых установок, поршневые моторы, на сегодня, распространены больше остальных. Количество тактов для выполнения рабочего цикла, делит агрегат на двухтактный и четырёхтактный двигатель. Эти типы моторов составляют большинство, среди разнообразия выпускаемой техники.

Разница между моторами возникает с точки зрения применения. Для установки на автомобильную технику, чаще используют четырехтактный агрегат, двухтактный двигатель применяют в том случае, если габариты и вес играют решающую роль.

Мотоцикл Suzuki RM125 с одноцилиндровым двухтактным двигателем

Создание двухтактного двигателя

Много предположений о том, кто первым создал двигатель внутреннего сгорания. Доподлинно известно, что первый двухтактный двигатель, работающий на газу, изобретен и сконструирован бельгийцем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром, произошло это событие в 1858 году.

Двигатель Ленуара (выставлен в музее)

На тот момент уже создана паровая машина, и изобретение бельгийца превосходило её по характеристикам. Мотор намного легче, проще, потреблял меньше топлива. Несмотря на преимущества, силовая установка имела много недоработок и уступала в надёжности. После того как Николас Отто, презентовал четырёхтактный двигатель, который на тот момент продуман детальней, о моторе работающем по принципу двух тактов, забыли, и длительный период времени нигде не использовали.

Во время Великой Отечественной войны силовая установка устанавливалась на самолёты. В нашем регионе моторы известны благодаря использованию на мотто технике. Трёхцилиндровые агрегаты, выполняющие два такта, используются на мотоциклах компаний Suzuki и Kawasaki. Сегодня двигатели эксплуатируются в авиации, здесь лидер австрийская фирма Rotax, выпускающая моторы для использования на небольших самолетах.

Двухтактный двухцилиндровый двигатель Rotax 582 UL

 

После ужесточения требований к экологическим нормам и выбросам двухтактный двигатель перестал применяться для установки на классический автомобильный транспорт. Однако, на лёгкой технике, как: скутера, снегоходы, катера заменить маленький и лёгкий агрегат не просто. Здесь конкурентов у двухтактной установки попросту нет.

Особенности двухтактного двигателя

Силовой агрегат, использующий два такта, хорош, поскольку прост и надёжен. Отличие двухтактного и четырехтактного двигателя заключается в выполнении рабочего цикла. Этот цикл заключается в двух тактах: сжатие и расширение, тогда как в четырёхтактном моторе присутствует такт впуска нового топлива и такт выпуска отработанного топлива. Интересен тот факт, что два эти такты присутствуют и у двухтактной силовой установки, иначе агрегат не смог бы работать, однако они объединены с процессами сжатия и расширения.

Выполняемый цикл наглядно демонстрирует, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного мотора. Процесс двухтактного мотора проходит за оборот вала. Такая особенность добивается увеличения мощности установки в сравнении с оппонентом, в полтора раза. Несмотря на увеличение мощности, показатель отдачи занижен, а это отрицательный момент.

Кроме того, особенность приводит к выделению объёма тепла в процессе работы, что сильно перегревает мотор. Двухтактные силовые агрегаты нуждаются в интенсивном охлаждении. Положительный момент, работая, поршень совершает в два раза меньше движений, чем поршень четырехтактного механизма, это сокращает износ деталей и элементов.

Особенность агрегата, не присутствует механизм смазки. Масло подаётся непосредственно с горючим. С этой целью в бензобак добавляют смесь бензина и масла, соотношение один к пятидесяти, либо смешивают смазку с горючим в трубопроводе при впуске. Масло сгорает с бензином и выводится с продуктами отработки.

Отличительный момент и само горение. У четырёхтактного агрегата на это отводится один такт. В двухтактных установках сгорание происходит за доли секунды, поэтому для достижения эффекта механизм нуждается в настройках.

Двухтактные моторы нашли себя еще в одной отрасли, судостроение. Так же цилиндровые силовые установки применяют на скутерах, выпускаемых в больших количествах.

Принцип работы двухтактного двигателя

Что бы понять, почему четырёхтактные моторы вытеснили младших братьев на автомобильной технике, разберемся, как работает двухтактный двигатель.

Последовательность действий рабочего цикла силовой установки:

• Такт сжатия.

  Процесс сопровождается перемещением поршня снизу вверх. Движение провоцирует поступление горючего через отверстия продувки в агрегат, впоследствии, юбка поршня перегораживает эти отверстия. Дальнейшее движение сопровождается закрытием каналов выпуска, в которые выталкивались отходы горения. Между поршнем и верхней частью цилиндра, образуется пространство сгорания, в котором создаётся избыточное давление. Одновременно, в пространстве под поршнем, возникает разряжение, и пространство используется для перетекания обновлённой дозы горючего. Достигнув верхней точки, заряд загорается.

Схема двухтактного двигателя

• Такт расширения.

  Воспламенившись, порция создаёт избыточное давление, которое жмёт на дно поршня и заставляет перемещаться. Процесс сопровождается поочерёдным открытием окон, сначала на выпуск, потом на продувку. Спуск создаёт избыточное давление под поршневой камеры, под его воздействием горючее снова поступает в цилиндр, выдавливая оставшуюся отработку и наполняя пространство для повторения предыдущего такта.

Принцип работы двухтактного двигателя позволяет обходиться без системы газораспределения, делая легче и надёжней конструкцию агрегата. Обратная сторона, качество процесса газообмена. Двухтактный режим невозможен без продувки, процесс которой сопровождается выходом не сгоревшего топлива вместе с отработанными газами наружу. Это ведет к перерасходу горючего и повышенной токсичности выхлопа агрегата.

Стоит заметить, что выше описанная схема характерна для карбюраторных моторов. В случае с дизелем или инжектором, в цилиндр через отверстия продувки подаётся чистый воздух. Горючая смесь поступает посредством впрыска, эту работу выполняют форсунки.

Способы продувки цилиндров

Очевидно, что процесс продувки, механизм, квалифицирующийся, как сложный. Правильно выполненная продувка напрямую влияет на показатели мощности и коэффициента полезного действия. Для улучшения характеристик, конструкторы постоянно стараются усовершенствовать и довести процесс до идеала.

Как можно продуть цилиндр:

• «Контурная» продувка.Вид продувки прост и поэтому распространён. Недостаток то, что применение связано с перерасходом топлива. Разновидности контурной продувки: возвратно-петлевая, дефлекторная, высотная.

• «П-образная» продувка.Принцип «П-образной» заключается в применении только на моторах с двумя цилиндрами. При проведении, один цилиндр участвует в процессе впуска газов, второй выпускает отработку. Эффект продувки ощущается в топливной экономичности, процесс сопровождается неравномерным нагревом пары, отвечающей за выпуск.

• «Клапанно-щелевая» продувка.Отличается тем, что требует наличия газораспределительного механизма для управления клапанами. Клапан используется, как для предоставления горючего, так и для вывода отработанных паров. Продувка предусматривает отвод отработки посредством клапана в головке цилиндров и поступление горючего через отверстия. Преимущество, что продувка повышает топливную экономичность и минимизирует показатель токсичности выпускаемых паров. Недостаток, сложность конструкции и нарушения режимов, связанных с повышением температуры работы агрегата.

• «Прямоточная» продувка.Используется в силовых установках с количеством поршней равным двум. При этом расположение цилиндра находится в горизонтальном положении. Поршни двигаются, друг навстречу другу. В движении каждый поршень освобождает и перекрывает клапан: один поршень впускает порцию горючего, второй удаляет порцию отработки из цилиндра. Камера сгорания образуется в момент сближения поршней друг с другом. Эффект этого варианта продувки максимален: удаляет сгоревшие газы и экономит горючее. Минус, требуется сложный механизм кривошипов и шатунов, показатели температуры двигателя требуют применения охладителей и устойчивых материалов для изготовления деталей.

Двухтактный двигатель 5 ТДФ с прямоточной продувкой

Отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного

Авто владельцы задаются вопросом: что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель. Однозначного ответа нет, у каждого механизма положительные и отрицательные стороны, зависящие от предъявляемых к мотору требований.

Казалось бы, мощность мотора выполняющего два такта, в сравнении с равнозначным мотором, выполняющим четыре такта, больше, а значит он лучше. Однако, реальность сложней. На практике, возникают дополнительные утраты: частичное попадание и смешивание газовой отработки со свежим горючим, выброс части топлива при продувке. Результат, при выполнении одинакового цикла, агрегат, выполняющий два такта, по показателю экономичности уступает агрегату с четырьмя тактами.

Различен способ смазки силовых установок на четыре и два такта. Установка на два такта смазывается посредством смешивания масла для мотора и бензина. В четырёхтактном агрегате предусмотрен механизм смазки с использованием насоса, который расходует масла столько, сколько требует эксплуатация установки.

Двухтактные моторы не имеют клапанов, роль детали играет поршень, он открывает и закрывает отверстия впуска и выпуска. Отсутствие механизмов газораспределения упрощает силовой агрегат, делая обслуживание простым. Мощность установки, выполняющей два такта, считается выше, так как её цикличность выше. Однако, не полностью используя поршневой ход, потери мощности при продувке и остатках отработанных газов снижают показатель мощности.

Что бы было легче определить, какой двигатель лучше, двухтактный или четырёхтактный, представим краткое описание обоих силовых установок в виде таблицы:

Четырёхтактная силовая установка	Двухтактная силовая установка
Рабочий процесс – оборотов коленчатого вала два.	Рабочий процесс — оборотов коленчатого вала один.
Воспламенение рабочей жидкости происходит каждый раз при совершении второго оборота, как следствие, неравномерное распределение импульса и использование противовеса для устранения биений.	Воспламенение рабочей жидкости происходит каждый раз при совершении оборота, как следствие, равномерное распределение импульса, работа мотора сбалансирована лучше.
Агрегат тяжёлый.	Агрегат лёгкий.
Сложная конструкция силовой установки, присутствует газораспределительный механизм.	Простота конструкции, отсутствие клапанов.
Агрегат дорогой.	Стоимость ниже четырёхтактного.
Сложные устройства и механизмы приводят к заниженному показателю механического коэффициента полезного действия.	Механический коэффициент полезного действия выше, чем у агрегата с четырьмя тактами.
Полное удаление паров отработки, следствие, повышенный показатель производительности.	Остатки отработки смешиваются с новым горючим, из-за чего производительность мотора ниже.
Рабочая температура ниже.	Рабочая температура мотора выше из-за нарушения смесеобразования.
Охлаждение жидкостное.	Охлаждение воздушное.
Расход топлива ниже.	Показатель расхода топлива увеличен, обусловлено смесеобразованием и продувкой.
Габариты силовой установки увеличены.	Габариты силовой установки ниже.
Требует применения сложных механизмов смазки.	Механизм смазки прост.
Работа агрегата менее шумная.	Агрегат работает с большим шумом.
Клапанный механизм газораспределения.	Функцию механизма газораспределения выполняет поршень и каналы.
Показатель использования тепла эффективен.	Показатель использования тепла не эффективен.
Расход масла занижен.	Показатель расхода масла завышен, поскольку часть смазки выбрасывается с отработанными газами.

Применять двигатель, выполняющий два такта при работе, целесообразно в моменты, когда речь не идёт об экономии топлива и смазки, а на первом месте стоят габариты и вес установки.

В то же время, в конструкции двухтактного двигателя кроется потенциал, который никак не удается реализовать на практике. Расчетный показатель мощности и экономичности в этом агрегате высок, сложность реализовать возникает из-за тонкости настроек. Возможно, в скором будущем благодаря применению электронных датчиков и механизмов контроля и настроек, двухтактным агрегатам удастся занять лидирующие позиции на автомобильном рынке.

Анимация и диаграммы двухтактного двигателя

Твитнуть

Анимация двухтактного двигателя

Эта статья и фотографии любезно предоставлены www.southernskies.net

Как показано на анимации двухтактного двигателя ниже, двухтактный двигатель в чистом виде чрезвычайно прост по конструкции и эксплуатации. поскольку он имеет только три основных движущихся части (поршень, шатун и коленчатый вал). Тем не менее, двухтактный цикл может быть трудно визуализировать для некоторых поначалу. потому что определенные фазы цикла происходят одновременно, что делает его трудным чтобы сказать, когда заканчивается одна часть цикла и начинается другая.

Несколько различных вариантов двухтактных двигателей были развивались годами, и каждый тип имеет свой набор преимуществ и недостатки. Тема анимации двухтактного двигателя (и этой диссертации) известна как корпус-геркон тип , потому что индукция контролируется язычковым клапаном установлен в боковой части картера.

Самый простой способ визуализировать двухтактный режим — это Следите за потоком газов через двигатель, начиная с воздухозаборника. Как и в Анимация двухтактного двигателя и диаграмма, в этом В этом случае цикл начнется примерно в середине хода, когда поршень поднимается и закрывает отверстия перепускного отверстия:

Когда поршень движется вверх, под поршень в замкнутом объеме картера. Воздух проходит через лепестковый клапан и карбюратор для заполнения вакуума, создаваемого в картере. Для целей обсуждение, фаза впуска завершается, когда поршень достигает верхней части такта (в действительности, как показано на анимации двухтактного двигателя, смесь продолжает поступать в картер даже при поршень движется обратно из-за инерции топливной смеси, особенно на высоких оборотах):

Во время хода вниз падающий поршень создает положительное давление в картере, которое приводит к закрытию лепесткового клапана. смесь в картере сжимается до тех пор, пока поршень не обнажит раздаточную отверстия, через которые смесь поступает в цилиндр. Двигатель изображенный в анимации и диаграммах двухтактного двигателя, известен как двухтактный двигатель с очисткой контура, потому что входящий смесь описывает круговой путь, как показано на рисунке ниже. Что не является на картинке хорошо видно, что основная часть смеси направлен к стенке цилиндра, противоположной выпускному отверстию (это уменьшает количество смеси, выходящей через открытое выпускное отверстие, также известное как короткое замыкание):

Перекачка смеси продолжается до тех пор, пока поршень снова не поднимется достаточно высоко, чтобы перекрыть передаточные порты (с чего мы начали это обсуждение). Давайте перемотаем вперед примерно на 25 градусов вращения коленчатого вала до точки где выпускное отверстие закрыто поршнем. Захваченная смесь теперь сжимается движущимся вверх поршнем (в то же время, когда новый заряд втягивается в картер внизу), как показано на анимации двухтактного двигателя и на диаграмме здесь:

Незадолго до того, как поршень достигнет верхней точки хода (примерно 30 градусов поворота кривошипа до верхней мертвой точки), свеча воспламеняет смесь. Если вы посмотрите анимацию двухтактного двигателя, вы увидите, что это событие рассчитано так, что горящая смесь достигает пикового давления немного после верхней мертвой точки . Расширение смесь толкает поршень вниз до тех пор, пока он не начнет открывать выпускное отверстие. Большая часть давления в цилиндре сбрасывается в течение нескольких градусов вращение кривошипа после того, как порт начинает открываться:

Остаточные выхлопные газы выталкиваются из выпускного отверстия с помощью новая смесь поступает в цилиндр из перепускных портов. В анимации двухтактного двигателя вы можете видеть, как газы выходят из выхлопных газов, в то время как новая смесь поступает в цилиндр.

Это завершает цепочку событий для базового двухтактного двигателя. цикл. Обсуждение не завершено. Демонстрация анимации двухтактного двигателя обычно включает добавленное устройство. известная как расширительная камера, прикрепленная к выпускному отверстию. Расширение камера (устройство с неправильным названием) использует звуковую энергию, содержащуюся в начальный резкий импульс выхлопных газов, выходящих из цилиндра, для наддува цилиндр со свежей смесью. Это устройство также известно как настроенный выхлоп.

Продолжаем обсуждение в точке, показанной выхлопом На изображении продувки выше импульс отработавших газов с чрезвычайно высокой энергией поступает в Напорная труба, когда поршень начинает открывать выпускное отверстие, вы можете увидеть эти импульсы в анимации двухтактного двигателя:

Звуковая волна сжатия, возникающая в результате этого резкого сброс давления в цилиндре проходит по выхлопной трубе до тех пор, пока не достигнет начало расширяющегося конуса или диффузора расширительной камеры. Из с точки зрения звуковых волн, достигающих этого соединения, диффузор выглядит почти как трубка с открытым концом в той части энергии импульса отражается обратно вверх по трубе, за исключением перевернутого знака (разрежение или вакуумный импульс возвращается). Внимательно посмотрите анимацию двухтактного двигателя, чтобы увидеть, как волны отражаются вверх по трубе. Угол наклона стенок конуса определяет величину возвратного отрицательного давления, а длина конуса определяет продолжительность возвратных волн:

Отрицательное давление способствует прохождению смеси через перепускные отверстия и фактически втягивает часть смеси в выхлопную трубу. заголовок. Между тем, первоначальный импульс давления все еще проходит вниз по расширительной камере, хотя значительная часть ее энергии отдавалась в создание волн отрицательного давления. Конвергентная часть камеры выглядит как трубка с закрытым концом для импульса давления и, как таковая, вызывает другой серии волн, которые должны отражаться вверх по трубе, за исключением того, что эти волны являются тот же знак, что и у оригинала (возвращается сжатие или волна давления). Уведомление что этот конус имеет более острый угол, чем диффузор, так что больший часть энергии извлекается из уже слабого импульса давления. Посмотрите, как свежая зеленая смесь в анимации двухтактного двигателя втягивается в камеру расширения, прежде чем возвращающиеся волны «выдавливают» ее обратно в камеру сгорания:

Этот импульс рассчитан на достижение выпускного отверстия после передаточные порты закрываются, но до закрытия выпускного порта. Возвращение волна сжатия выталкивает втягиваемую в коллектор смесь отрицательным волна давления возвращается в цилиндр, таким образом происходит наддув (больший заряд чем обычно) двигатель. Прямой участок трубы между двумя конусами существует, чтобы гарантировать, что положительные волны достигают выпускного отверстия в правильном время. Как показано на анимации 2-тактного двигателя, характеристики сборки труб чрезвычайно важны для 2-тактного двигателя:

Поскольку это устройство использует звуковую энергию для достижения наддува, оно регулируется по скорости звука в горячих выхлопных газах размеры различных секции выхлопной системы и порты двигателя. Потому что из этого он эффективен только для очень узкого диапазона оборотов. Это объясняет, почему двухтактные мотоциклы, оснащенные расширительными камерами, имеют такие порочные диапазоны мощности (особенно в старые времена, когда не существовало регулируемого времени выхлопа). С схема, показанная здесь (т. е. одна расходящаяся ступень и одна сходящаяся этап), диапазон мощности двигателя будет похож на «выключатель света» — один раз расширительная камера уходит в резонанс, будет ОГРОМНЫЙ, почти мгновенный увеличение мощности. Как показывает анимация двухтактного двигателя, синхронизация волн давления идеальна при определенных оборотах, что приводит к тому, что двухтактный двигатель «надвигается на трубу». Диапазон мощности можно несколько смягчить, уменьшив углы на конусах, но это просто из-за меньшей степени наддува. В чтобы получить лучшее из обоих миров (большое увеличение мощности и широкий диапазон мощности), конусы должны состоять из нескольких секций, с разным углом для каждой раздел. Надлежащая конструкция даже простой расширительной камеры несколько сомнительна. искусство, хотя и существуют формулы, которые помогут вам приблизиться к цели (есть это немного больше, чем просто выбор подходящих углов и длин на основе скорости звука — все, что касается трубы, вступает в игру, в том числе диаметр и длина выхлопной трубы, а также диаметр выхлопной трубы («жала») и длина). Конструкция многоступенчатой ​​расширительной камеры становится невероятно сложной — в конце концов, это в основном сводится к старому подходу «пробуй и пробуй». Этот конечно, даже не учитывая, есть ли выпускной и передаточный порт тайминги и площади выхода были оптимизированы для использования расширительной камеры.

Анимация двухтактного двигателя — это инструмент, помогающий понять важность синхронизации портов и волн выхлопа в двухтактном двигателе.

Двухтактные двигатели: определение, схема, работа

Двухтактные, известные как двухтактные двигатели, представляют собой типы двигателей внутреннего сгорания, которые работают иначе, чем четырехтактные двигатели. В этой ситуации для завершения силового цикла требуется двухтактный двигатель. То есть движения поршня вверх и вниз составляют один оборот коленчатого вала. Отличие от четырехтактного двигателя состоит в том, что для завершения рабочего цикла за два оборота коленчатого вала требуется четыре хода поршня.

!важно;поле-справа:авто!важно;нижнее поле:15px!важно;высота строки:0;минимальная ширина:728px;минимальная высота:90px;максимальная ширина:100%!важно;поле- top:15px!important;margin-left:auto!important;display:block!important;text-align:center!important»>

Удивительная правда о двухтактном двигателе заключается в том, что начало такта сжатия и конец такта сгорания происходят одновременно. При этом впуск и выпуск происходят одновременно.По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели всегда имеют большую удельную мощность, то есть мощность, доступную в узкий диапазон скоростей вращения, известный как «диапазон мощности». Он имеет значительно уменьшенное количество движущихся частей, что делает его портативным и более эффективным.0004

Что такое двухтактный двигатель? | Как…

Включите JavaScript

Что такое двухтактный двигатель? | Как работает двухтактный двигатель?

Сегодня вы узнаете определение, схему, историю и работу двухтактных двигателей. Вы узнаете, как они работают как с дизельными, так и с бензиновыми двигателями.

Подробнее: Четырехтактные двигатели

Содержание

Небольшие бензиновые двухтактные двигатели, признанные двигателями с компрессионным двигателем. Они смазываются бензиновой смесью в системе полной потери. Масло предварительно смешивалось с бензиновым топливом в соотношении примерно 1:50. Масло образует выбросы в виде маслянистых капель в выхлопных газах или при сжигании. Это помогает производить дополнительные выбросы выхлопных газов с экстремальными углеводородами, чем четырехтактные двигатели такой же мощности. Из-за одинакового времени открытия впускного и выпускного отверстий в некоторых конструкциях двухтактных двигателей. Некоторое количество несгоревших топливных газов может покинуть поток выхлопных газов. Однако небольшие двигатели с воздушным охлаждением и высокими температурами сгорания могут давать высокие выбросы NOx.

Подробнее: Разница между двухтактными и четырехтактными двигателями

Воспламенение двухтактных дизельных двигателей полностью зависит от теплоты сжатия. Прямоточный дизель получает воздух в камеру, а выхлопные газы выходят через верхний тарельчатый клапан.
В двигателях Schnuerle с портами и петлевой продувкой впуск и выпуск осуществляются через порты, управляемые поршнем. Все двухтактные дизельные двигатели очищаются принудительной индукцией. Хотя в некоторых конструкциях используется нагнетатель Рутса с механическим приводом, в то время как в морском дизеле обычно используются турбонагнетатели с приводом от выхлопных газов, а вспомогательные нагнетатели с электрическим приводом используются для работы на низкой скорости, когда турбокомпрессоры не могут подавать достаточно воздуха.

Подробнее: Понятие о дизельном двигателе

Гребной винт устанавливается непосредственно на морской двухтактный дизельный двигатель, благодаря чему он вращается в обоих направлениях. Время газораспределения и впрыск топлива регулируются механически с помощью другого набора кулачков на распределительном валу.

Подробнее: Что такое бензиновый двигатель

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать о работе двухтактных двигателей на бензиновых и дизельных двигателях:

Современные двухтактные двигатели имеют систему силового клапана. Они устанавливаются вручную в или вокруг выпускных отверстий. Работа этих клапанов следующая:
Выпускное отверстие трансформируется путем закрытия верхней части отверстия, что изменяет синхронизацию. Или путем изменения количества выхлопа, что меняет частоту вибрации расширительной камеры.

Подробнее: Что нужно знать о автомобильных датчиках

Одним из самых больших преимуществ двухтактных двигателей является непосредственный впрыск. Это помогает устранить некоторые загрязнения и отходы производства карбюраторного двухтактного двигателя; количество топливно-воздушной смеси, проникающей в цилиндр, мгновенно выходит несгоревшим через выпускной канал.
Используются две системы: впрыск под низким давлением с подачей воздуха и впрыск под высоким давлением.

История

Первый коммерческий двухтактный двигатель был приписан Дугальду Клерку, шотландскому инженеру, который запатентовал свой проект в 1881 году. Конструкция клерка была совершенно другой, с отдельным зарядным цилиндром. Англичанину Джозефу Дэю также приписывают двигатель с очищенным картером за использование пространства под поршнем в качестве нагнетательного насоса. Популярный немецкий изобретатель Карл Бенц изготовил двухтактный двигатель 31 декабря 1879 года., авторские права на которые он получил в 1880 году.
Первый подтвержденный двухтактный двигатель был приписан человеку, который начал производить двухцилиндровые мотоциклы с водяным охлаждением в 1908 году.