Принцип работы двухтактного двигателя
На сегодняшний день существуют два типа двигателей:
- четырехтактные;
- двухтактные.
Рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя. Все рабочие циклы в двухтактном (процесс впуска топлива и выпуск выхлопных газов, продувка) осуществляются за два основных такта за один оборот коленвала. У данного типа двигателей отсутствуют впускной и выпускной клапаны. Эту роль выполняет поршень, который при своих движениях поочередно закрывает продувочные, выпускные и впускные окна. Это делает данный тип двигателей конструктивно более простыми.
Содержание
- Возможности и преимущества двухтактных
- Как он устроен
- Как он работает
- Такт первый
- Такт второй
- Заключение
Возможности и преимущества двухтактных
Теоретически мощность двигателя данного типа, при одинаковых размерах цилиндра и скорости вращения вала, в два раза выше, чем у 4х-тактного благодаря увеличению числа рабочих циклов. Но в связи с неполным использованием хода поршня при расширении, худшее освобождение цилиндра от выхлопных газов и частичной затраты мощности на продувку приводят к увеличению мощности двигателя лишь на 60-70 процентов.
Как он устроен
Устройство двигателя состоит из картера, в котором с двух сторон на подшипниках установлен коленвал и цилиндр. В цилиндре перемещается поршень, который представляет из себя металлический стакан, на котором в канавки вложены пружинные поршневые кольца. Эти кольца не пропускают газы между стенкой цилиндра и поршнем. В поршне имеется металлический стержень — палец, который соединяет его с шатуном. Шатун передает возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала.
Для смазки подшипников и трущихся поверхностей двухтактного двигателя используется топливная смесь, в которую подмешивают немного масла. Смесь топлива с маслом попадает как в кривошипную камеру, так и в цилиндр. В этих узлах смазки нигде нет, так как она бы все равно смылась топливной смесью. Именно поэтому масло добавляют к бензину в определенной пропорции. Для этого используется специальный тип масла, предназначенный специально для двухтактных двигателей. Такое масло способно выдерживать высокую температуру, а при сгорании с топливом оставлять после себя наименьшее количество зольных отложений.
Как он работает
Рассмотрим принцип работы. Полный рабочий цикл в двухтактном двигателе внутреннего сгорания происходит за два такта:
- сжатие;
- рабочий ход.
Такт первый
Сжатие. Поршень двигается из положения нижней мертвой точки в положение к верхней, при этом закрывает сначала продувочное, а потом выпускное окно. После этого в цилиндре происходит сжатие поступившей в него раннее топливной смеси. Вместе с этим в кривошипной камере под поршнем, после перекрывания продувочного окна, создается разряженное пространство. Под действием этого разряжения через впускное окно в кривошипную камеру из карбюратора попадает горючая смесь.
Такт второй
Рабочий ход. Когда поршень установлен в положении верхней точки, сжатая топливная смесь поджигается от свечи электрическим разрядом, в результате чего давление и температура газов резко увеличивается. Под действием этого расширения поршень двигается в положение нижней мертвой точки — расширившийся газ осуществляет полезную работу. При этом, опускаясь вниз, он образует большое давление в кривошипной камере, закрывающее клапан. После закрытия клапана газы не могут повторно попасть во впускной коллектор и карбюратор.
При достижении поршнем выпускного окна, оно откроется и начинается выпуск выхлопных газов, давление их в цилиндре снижается. Двигаясь дальше, поршень открывает продувочное окно, и сжатые горючие газы в кривошипной камере проходит по каналу в цилиндр, продувая его от остатка газов. После этого цикл повторяется заново.
Заключение
Стоит сказать пару слов о зажигании. В связи с тем, что топливу для воспламенения необходимо время, разряд на свече зажигания должен появиться раньше, чем поршень дойдет до верхней точки, поэтому, чем быстрее двигается поршень, тем раньше должна быть искра. Бывают электронные и механические устройства, способные изменять угол зажигания, изменяющейся при разных частотах вращения.
Принцип работы двухтактного двигателя
Мы поведем рассказ о двухтактном двигателе внутреннего сгорания, его особенностях, а так же подробно поговорим о принципе его работы.
Содержание
- Двухтактный двигатель
- Немного о том, как он работает
- Особенности
- Отличие двухтактной модели от четырехтактной
- Принцип работы
- Литровая мощность
- Потребление горючего
- Смазка
Двухтактный двигатель
В наши дни мало кого можно удивить таким устройством, как двигатель внутреннего сгорания. Однако, еще в 19 веке люди и подумать не могли, что оно будет существовать. Именно тогда в эпоху научно-технического прогресса и появилась необходимость в создании механизма, который будет приводить в движение различные части того или иного узла или агрегата.
Тактный двигатель появился именно тогда.
Это было революционное достижение человеческой мысли. Его работа основывалась, да и основывается на основных физических законах. Причем, стоит отметить, что они достаточно тривиальны. Об этом стоит поговорить чуть позже. Двухтактный двигатель стал основой работы различной техники. Вся суть этого устройства говорит нам о том, что работа в нем осуществляется в 2 такта. Если сравнивать его с собратом, который представляет собой 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, то он имеет почти в 2 раза больше мощности. Это связано с его принципом работы.Немного о том, как он работает
Принцип работы двухтактного двигателя достаточно прост. Весь рабочий цикл в таких устройствах состоит всего из 2 тактов, а именно из сжатия и расширения. 4 тактный агрегат отличается от данной модели тем, что в нем впуск выпуск смеси осуществляется в виде отдельного рабочего процесса. Здесь же, эти два действия совмещены со сжатием и расширением.
Сам принцип работы заключается в следующем:
- Сначала происходит движение поршня, направленного от нижней, так называемой мертвой точки, в верхнюю. Этот процесс совмещен еще с одним, который заставляет через продувочное окно доставлять в камеру горючее с воздухом. Так же в это самое время приоткрывается выпускное окно. Через него выходят все отработанные газы. Именно так начинается процесс сжатия.
- Одновременно со стартом процесса сжатия начинает образовываться разреженное воздушное пространство в кривошипной камере. Это способствует тому, что сюда из карбюратора начинает поступать свежая порция горючего. Когда поршень достигает верхней мертвой точки, смесь начинает воспламеняться от свечей зажигания, соответственно, выполняется полезная работа, которая толкает его вниз.
- В это время в кривошипной камере начинает создаваться избыточное давление. Оно действует на горючее, которое начинает сжиматься. Когда верхняя точка поршня достигает выпускного окна, то оно открывается, и выпускает все отработанные газы. Отсюда они попадают напрямую в глушитель. Двигаясь дальше, поршень постепенно открывает продувочное окно. То горючее, которое находилось до этого времени в кривошипной камере, постепенно подается внутрь цилиндра. Когда рабочий орган опускается до нижней мертвой точки, то можно говорить о том, что работа 2 такта завершена, а это означает, что все начинается с самого начала. По сути, двухтактный двигатель по принципу работы сильно отличается от того, что нам предлагает 4 тактный.
Особенности
Весь цикл работы двухтактного двигателя происходит за один оборот коленвала. Это позволяет на выходе получать приблизительно в 1,4-1,8 раз большую мощность, с того же рабочего объема, имея те же самые обороты двигателя. Разумеется, коэффициент полезного действия у таких агрегатов значительно ниже, чем у тех же 4 тактных моделей. Это используется при создании тяжелых и низкооборотных двигателей судов. Здесь они напрямую соединяются с гребным валом. Нашли свое применение такие модели и в мотоциклах.
Это так же приводит к тому, что модели, работающие в 2 такта, очень сильно греются. Здесь выделятся большая тепловая энергия. В некоторых случаях приходится подключать к ним дополнительное охлаждение, чтобы агрегат всегда находился в работоспособном состоянии. Однако, можно выделить и плюс подобной технологии. Ввиду того, что работа поршня ограничивается 2 тактами, он совершает гораздо меньше движений за единицу времени, поэтому потери на трение минимальны. Это напрямую отражается на износе основных рабочих деталях двухтактного двигателя.
Еще одной актуальной проблемой для данной модели является тот факт, что постоянно нужно искать компромисс между потерями свежего заряда и качеством продувки. Да, принцип работы заставляет ведущих инженеров и техников трудится над созданием универсальной системы, которая бы сводила к минимуму потери. 4 тактный двигатель вытесняет отработанные газы в тот момент, когда его поршень находится в верхней мертвой точке. Здесь ситуация коренным образом меняется. Вся отработка вылетает в трубу в тот момент, когда цилиндр практически полностью свободен, то есть этот процесс захватывает его объем полностью. Качество обдува играет в этом очень важную роль.
Газообмен в двухтактном двигателеИменно поэтому не всегда удается разделить свежую рабочую смесь от выхлопных газов. В любом случае они будут смешиваться. Особенно отчетливо такая проблема выделяется у карбюраторных моделей моторов, которые напрямую подают готовое к работе горючее в цилиндр. Естественно, в данном случае стоит говорить о большем количестве используемого воздуха. Отсюда возникает необходимость применения сложных по структуре и составу воздушных фильтров. 4 тактный двигатель обделен этим недостатком.
Принцип работы данной модели двигателя говорит о том, что его применение может быть ограничено ввиду особенностей конструкции и большого количества потерь. Однако от 2 тактов еще никто не отказывается, создавая все больше устройств на его основе.
Стоит отметить, что сегодня на рынке представлено множество различных механизмов, которые используют как 4 тактный двигатель внутреннего сгорания, так и двухтактный. Кстати, тот экземпляр, о котором мы решили поговорить сегодня, может иметь не только простейшее строение, в некоторых механизмах используются достаточно сложные его варианты.
Отличие двухтактной модели от четырехтактной
В предыдущей главе была частично затронута эта тема, однако стоит изучить ее более подробно, так как проблема выбора стоит перед многими людьми.
Принцип работы
Основное различие между 4 тактным и двухтактным двигателями заключается в принципе построения их механизмов удаления и подачи топлива в цилиндр. 4 тактный агрегат использует в своей основе специальный механизм, который открывает и закрывает выпускной и впускной клапана в определенный момент времени. Когда мы говорим о модели с 2 рабочими тактами, то тут очистка и заполнение цилиндра смесями происходит одновременно с процессами сжатия и разрежения. Для этого на стенках цилиндра делаются два рабочих отверстия. Одно из них продувочное, а второе — впускное.
Литровая мощность
4 тактный агрегат совершает в ходе своей работы два хода поршня. Казалось бы, мощность двухтактного двигателя должна быть в два раза больше, так как рабочий процесс происходит за одно перемещение поршня.
Потребление горючего
4 тактный двигатель имеет мощность ниже двухтактной модели, поэтому потребляет меньше горючего. Хотя, казалось бы, этот параметр должен быть приблизительно одинаковым. На практике такого не получается. Агрегат, который работает в 2 такта, ввиду особенностей своего принципа работы, создает дополнительные потери. Они связаны с тем, что отработанные газы частично смешиваются со свежим топливом, поэтому удаляются вместе с его частью через выхлопную трубу. Отсюда вывод: на одинаковое количество рабочих циклов для 4 тактной модели понадобится меньше горючего.
Смазка
Смазка в обеих моделях так же осуществляется по-разному. В нашем случае она осуществляется путем пропорционального смешивания бензина и масла. 4 тактный двигатель подразумевает использование специального расширительного бачка. он связан системой патрубков с плунжерным насосом. отсюда смазка опадает во впускной патрубок. Причем, ее количество поставляется ровно в том объеме, который необходим.
На основе всего вышесказанного можно выделить следующие преимущества, которыми обладает двухтактный двигатель:
- Большая мощность при том же рабочем объеме;
- Простое устройство;
- Малый вес агрегата.
Все это заставляет конструкторов и разработчиков современной техники использовать данную модель в своих новых проектах. Как знать, может быть со временем система разряжения и сжатия претерпит изменения, выведя КПД оборудования на новый уровень.
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 (приблизительно 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 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. От 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.
Что такое двухтактный двигатель? Типы и работа
Что такое двухтактный двигатель?
Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, причем цикл завершается за один оборот коленчатого вала.
Четырехтактный двигатель требует четырех ходов поршня для завершения рабочего цикла за два оборота коленчатого вала. В двухтактном двигателе конец такта сгорания и начало такта сжатия происходят одновременно, при этом функции впуска и выпуска (или продувки) происходят одновременно.
Двухтактные двигатели часто имеют высокое отношение мощности к весу, при этом мощность доступна в узком диапазоне скоростей, так называемом диапазоне мощности. Двухтактные двигатели имеют меньше движущихся частей, чем четырехтактные.
Как работает двухтактный двигатель?Если кто-то из вас не знает, как работают двухтактные двигатели, вот небольшой обзор. В четырехтактном двигателе каждому из четырех основных этапов цикла выработки энергии соответствует свой ход поршня:
- Компрессия
- Мощность
- Выпуск
- Впуск
Двухтактный двигатель выполняет все те же действия, но всего за два хода поршня. Простейшие двухтактные двигатели делают это, используя картер и нижнюю часть движущегося поршня в качестве насоса свежей подпитки. Такие двигатели носят официальное название «двухтактные двигатели с продувкой картера».
Когда поршень двухтактного двигателя поднимается при сжатии, его нижняя часть создает в картере частичный вакуум. Впускное отверстие какого-либо типа (отверстие в стенке цилиндра, лепестковый клапан или поворотный дисковый клапан) открывается, позволяя воздуху устремляться в картер через карбюратор.
Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра воспламеняет сжатую смесь. Как и в четырехтактном, смесь сгорает, и ее химическая энергия становится тепловой энергией, повышая давление сгоревшей смеси до сотен фунтов на квадратный дюйм. Это давление перемещает поршень вниз по отверстию, вращая коленчатый вал.
По мере того, как поршень продвигается вниз по отверстию, он начинает открывать выпускное отверстие в стенке цилиндра. По мере того, как отработавшие газы выбрасываются через это отверстие, опускающийся поршень одновременно сжимает топливно-воздушную смесь, находящуюся под ним в картере.
По мере того, как поршень опускается дальше, он начинает открывать два или более портов свежего заряда, которые соединены с картером короткими каналами. Поскольку давление в цилиндре теперь низкое, а давление в картере выше, свежий заряд из картера устремляется в цилиндр через порты свежего заряда (или «перекачки»).
Форма этих портов минимизирует прямые потери свежего заряда в выпускной порт. Даже в самых лучших проектах есть некоторая потеря, но простота имеет свою цену! Этот процесс наполнения цилиндра при одновременном вытеснении оставшихся выхлопных газов из выпускного отверстия называется «продувкой».
Пока поршень находится вблизи нижней мертвой точки, смесь продолжает двигаться из картера вверх через перепускные каналы и в цилиндр. Когда поршень поднимается, он сначала закрывает передаточные каналы, оставляя открытым только выпускное отверстие. Если бы не было способа остановить это, большая часть свежего заряда теперь откачивалась бы выхлопными газами.
Но есть простой способ остановить это, используя волны давления выхлопа в выхлопе. Если мы правильно сформируем и подберем выхлопную трубу, отражение исходного импульса давления, генерируемого при открытии выпускного отверстия, отразится обратно в отверстие, как только из него будет выкачиваться новый заряд. Эта волна давления заталкивает свежий заряд обратно в цилиндр, как только поднимающийся поршень закрывает выпускное отверстие.
Поскольку топливно-воздушная смесь постоянно нагнетается картером, смазывать поршень и кривошип перекачиваемым циркулирующим маслом нецелесообразно, оно будет смыто смесью, поступающей и вытекающей.
Поэтому мы должны либо смешать немного масла с топливом (от 2 до 4 процентов), либо очень экономно впрыскивать его в подшипники с помощью крошечного дозирующего насоса. Тот факт, что масла так мало, диктует, что в таких простых двухтактных двигателях должны использоваться подшипники качения, потребность которых в масле очень мала.
Существуют более сложные двухтактные двигатели. Вместо того, чтобы использовать картер и нижнюю часть поршня в качестве насоса свежего заряда, мы можем использовать отдельный роторный нагнетатель, напрямую подключенный к перепускным отверстиям в цилиндрах.
Нам не нужно размещать выпускной канал в стенке цилиндра, он может иметь форму четырех верхних тарельчатых выпускных клапанов, как в двухтактных судовых, железнодорожных и грузовых дизельных двигателях. Поскольку в таких двигателях их картеры не используются в качестве насосов свежей подпитки, в них могут использоваться долговечные подшипники скольжения, обычно смазываемые перекачиваемым рециркуляционным маслом.
Двухтактный дизель продувается чистым воздухом, а не топливно-воздушной смесью. Их топливо впрыскивается только после того, как все порты закрыты, что предотвращает любые потери. Некоторые двухтактные двигатели с очищенным картером делают то же самое и называются «DI» или двухтактными двигателями с прямым впрыском. Их можно сделать такими же экономичными и с низким уровнем выбросов выхлопных газов, как четырехтактные.
Самые эффективные в мире поршневые двигатели на самом деле представляют собой гигантские тихоходные судовые дизельные двигатели, которые обеспечивают международное судоходство по всему миру. Они в два раза эффективнее обычных четырехтактных двигателей с искровым зажиганием, используемых в автомобилях и мотоциклах.
Конструкция двухтактного двигателя- Поршень: Поршень передает силу расширения газов на механическое вращение коленчатого вала через шатун.
- Коленчатый вал: Преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное.
- Шатун: Он передает движение от поршня к коленчатому валу и действует как плечо рычага.
- Маховик: Это механическое устройство, используемое для хранения энергии.
- Свеча зажигания: Подает электрический ток в камеру сгорания и, в свою очередь, воспламеняет топливно-воздушную смесь, что приводит к резкому расширению газов.
- Противовес: Противовес на коленчатом валу используется для снижения вибраций из-за дисбаланса вращающегося узла.
- Впускной и выпускной порты: Эти порты позволяют свежему воздуху с топливом входить и выходить из цилиндра.
Механические детали различных двухтактных двигателей различаются в зависимости от типа. Типы конструкций различаются в зависимости от способа подачи заряда в цилиндр, способа продувки цилиндра и способа выпуска воздуха из цилиндра.
- Впускной порт с поршневым управлением.
- Пластинчатый впускной клапан.
- Поворотный впускной клапан.
- Продувка поперечным потоком.
- Очистка циклов.
- Прямоточная продувка.
- Ступенчатый поршневой двигатель.
Порт поршня является самой простой конструкцией и наиболее часто используется в небольших двухтактных двигателях. Все функции контролируются исключительно за счет того, что поршень закрывает и открывает отверстия, когда он движется вверх и вниз в цилиндре.
В 1970-х годах Yamaha разработала некоторые основные принципы этой системы. Они обнаружили, что, как правило, расширение выпускного отверстия увеличивает мощность на ту же величину, что и поднятие порта, но диапазон мощности не сужается, как при поднятом порте.
Пластинчатый впускной клапанПластинчатый клапан представляет собой простую, но очень эффективную форму обратного клапана, обычно устанавливаемую во впускном тракте канала с поршневым управлением. Это позволяет асимметрично подавать топливный заряд, повышая мощность и экономичность при одновременном расширении диапазона мощности. Такие клапаны широко используются в мотоциклах, квадроциклах и морских подвесных двигателях.
Поворотный впускной клапанВпускной тракт открывается и закрывается вращающимся элементом. Знакомый тип, который иногда можно увидеть на небольших мотоциклах, представляет собой диск с прорезями, прикрепленный к коленчатому валу, который закрывает и открывает отверстие в конце картера, позволяя поступать заряду в течение одной части цикла (так называемый дисковый клапан).
Другая форма поворотного впускного клапана, используемого в двухтактных двигателях, состоит из двух цилиндрических элементов с соответствующими вырезами, выполненными с возможностью вращения друг в друге, при этом впускной патрубок имеет проход в картер только тогда, когда два выреза совпадают.
Сам коленчатый вал может быть одним из элементов, как в большинстве моделей двигателей со свечами накаливания. В другом варианте диск кривошипа устроен таким образом, чтобы плотно входить в картер, и снабжен вырезом, который в соответствующее время совпадает с впускным каналом в стенке картера, как в мотороллерах Vespa.
Продувка с поперечным потокомВ двигателе с поперечным потоком перепускное и выпускное отверстия расположены на противоположных сторонах цилиндра, а дефлектор на верхней части поршня направляет свежий всасываемый заряд в верхнюю часть цилиндра. цилиндр, выталкивая остаточный выхлопной газ вниз по другой стороне дефлектора и через выпускное отверстие.
Петлевая продувкаВ этом методе продувки используются перепускные отверстия тщательной формы и расположения для направления потока свежей смеси к камере сгорания, когда она поступает в цилиндр. Топливно-воздушная смесь ударяется о головку блока цилиндров, затем следует по кривизне камеры сгорания, а затем отклоняется вниз.
Это не только предотвращает попадание топливно-воздушной смеси прямо в выхлопное отверстие, но и создает вихревую турбулентность, повышающую эффективность сгорания, мощность и экономичность. Обычно поршневой дефлектор не требуется, поэтому такой подход имеет явное преимущество перед перекрестноточной схемой.
Прямоточная продувкаВ прямоточном двигателе смесь или «наддувочный воздух» в случае дизеля поступает с одного конца цилиндра, управляемого поршнем, а выхлопные газы выходят с другого конца, управляемого поршнем. выпускной клапан или поршень. Таким образом, поток продувочного газа идет только в одном направлении, отсюда и название прямоточный.
Двигатель со ступенчатым поршнемПоршень этого двигателя имеет цилиндрическую форму; верхняя секция образует обычный цилиндр, а нижняя секция выполняет продувочную функцию. Блоки работают парами, при этом нижняя половина одного поршня заряжает соседнюю камеру сгорания.
Применение двухтактного двигателя- Двухтактные двигатели предпочтительны, когда конструктивными приоритетами являются механическая простота, малый вес и высокое отношение мощности к массе.
- Они смазываются традиционным методом смешивания масла с топливом, их можно использовать в любом направлении, так как они не имеют резервуара, зависящего от силы тяжести. Это делает их желательными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы.
- Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.
Часто задаваемые вопросы.
Что такое двухтактный двигатель?
Двухтактный двигатель представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает рабочий цикл из двух ходов (движения вверх и вниз) поршня в течение одного рабочего цикла, причем цикл завершается за один оборот коленчатого вала.
Где используется двухтактный двигатель?
Это делает их предпочтительными для использования в ручных инструментах, таких как бензопилы. Двухтактные двигатели используются в небольших силовых установках, таких как мотоциклы, мопеды и мотоциклы для бездорожья.
Как работает двухтактный двигатель?
Двухтактные двигатели работают, объединяя больше функций в одно движение поршня; при движении поршня вверх (сжатии смеси воздух/топливо/масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер всасывается свежая смесь воздух/топливо/масло.
Какие бывают двухтактные двигатели?
Типы двухтактных двигателей:
- Герметичный впускной клапан.
- Поворотный впускной клапан.
- Продувка поперечным потоком.
- Очистка циклов.
- Прямоточная продувка.
- Ступенчатый поршневой двигатель.
Почему двухтактные двигатели запрещены?
Двухтактные моторы ушли с рынка, потому что они не соответствовали постоянно ужесточающимся стандартам Агентства по охране окружающей среды (EPA) по выбросам выхлопных газов автомобилей. Сама особенность, которая делает привлекательными двухтактные двигатели, — простота наличия всего трех движущихся частей (коленчатый вал, шатун и поршень) — также их погубила. 0004
В чем разница между двухтактным и четырехтактным двигателем?
Основное различие между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, что 4-тактный двигатель проходит четыре стадии или два полных оборота, чтобы завершить один рабочий такт. Двухтактный двигатель проходит 2 этапа или один полный оборот, чтобы завершить один рабочий такт.
Что такое 2 такта в двигателе?
Топливо для двухтактного двигателя содержит небольшое количество масла. Он называется «двухтактным», потому что всего одно движение поршня вверх и вниз за два такта выполняет полный цикл впуска, сжатия, сгорания и выпуска.
Почему используются двухтактные двигатели?
По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, могут использовать топливо более низкого качества и более экономичны. Следовательно, более легкие двигатели обеспечивают более высокое отношение мощности к весу (больше мощности при меньшем весе).
Почему двухтактные двигатели такие быстрые?
Велосипеды с двухтактным двигателем — это более легкие и быстрые велосипеды, которые имеют сильную отдачу двигателя. Это облегчает разбрасывание вашего велосипеда благодаря более быстрому удару на кубический сантиметр. В то же время на таких байках обычно сложнее ездить и управлять ими.
Существует ли трехтактный двигатель?
1-4, двигатель по настоящему изобретению работает в трехтактном цикле: такте расширения, такте выпуска-впуска и такте сжатия. Три такта совершаются за один оборот коленчатого вала, при котором каждый из двух поршней совершает однократное возвратно-поступательное движение.
Что быстрее двухтактный или четырехтактный?
Поскольку двухтактные двигатели рассчитаны на более высокие обороты, они быстрее изнашиваются; 4-тактный двигатель, как правило, более долговечный. При этом двухтактные двигатели более мощные. Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, поэтому их легче ремонтировать.
Сколько цилиндров у двухтактного двигателя?
Конфигурация трехцилиндрового двухтактного двигателя с оппозитными поршнями имеет слегка перекрывающиеся процессы газообмена, что приводит к явлению, известному как перекрестная зарядка. Однако в двухцилиндровой конфигурации процессы газообмена слишком своевременно разделены.
Требуется ли масло для двухтактных двигателей?
В отличие от четырехтактного двигателя уникальной особенностью двухтактного двигателя является отсутствие внутреннего масляного резервуара. Вместо этого двухтактные двигатели требуют, чтобы владелец смешивал масло с топливом в заранее определенном соотношении, чтобы обеспечить достаточную смазку двигателя во время работы.
Сколько поршней в двухтактном двигателе?
В двухтактном двигателе для завершения цикла сгорания требуется только один ход поршня. Идет такт сжатия, затем взрыв сжатого топлива. На обратном пути выхлопные газы выталкиваются из цилиндра свежим топливом, поступающим внутрь. Свечи зажигания срабатывают при каждом обороте.
Что такое топливо для двухтактных двигателей?
Топливо для двухтактных двигателей представляет собой в основном неэтилированный бензин, смешанный с маслом для двухтактных двигателей. Соотношение смеси масла и топлива должно быть указано в руководстве по эксплуатации вашего двигателя. Масло в двухтактном топливе чрезвычайно важно для смазки вашего двигателя, поскольку двухтактные двигатели не имеют внутреннего масляного резервуара.
Существуют ли двухтактные автомобили?
НИ ОДИН рынок новых автомобилей в Соединенных Штатах не оснащался двухтактными двигателями с тех пор, как в конце 1960-х годов, когда вступили в силу федеральные законы о загрязнении воздуха, компания Saab прекратила выпуск своего неприхотливого трехцилиндрового двигателя.
Являются ли двухтактные двигатели незаконными?
Двухтактные двигатели не «запрещены» для использования на всех водных путях в Калифорнии, и это не планируется. Карбюраторные двухтактные двигатели и двухтактные двигатели с электронным впрыском считаются двигателями с высоким уровнем выбросов. Как правило, эти двигатели выпускались до 1999.
Каковы недостатки двухтактных двигателей?
Недостатки двухтактных двигателей
- Двухтактные двигатели служат не так долго, как четырехтактные
- Масло для двухтактных двигателей стоит дорого, и вам нужно около 4 унций его на галлон бензина.
- Двухтактные двигатели расходуют топливо неэффективно, поэтому на одном галлоне вы проедете меньше миль.
Что произойдет, если смешать слишком много масла в двухтактный двигатель?
При смешивании топлива для двухтактных двигателей важно правильно подобрать соотношение топлива и масла. Слишком много масла, и ваш двигатель может с трудом запускаться или работать, создавать нагар на внутренних деталях двигателя, выбрасывать клубы дыма и вообще плохо работать.
Два удара вдвое мощнее?
Двухтактный двигатель теоретически может производить вдвое больше энергии, потому что он срабатывает один раз за один оборот, тогда как четырехтактный двигатель срабатывает один раз за второй оборот. Из-за этого у него более высокое отношение мощности к весу, что делает его более желанным для многих гонщиков.
Двухтактный мотоцикл лучше четырехтактного?
Несмотря на то, что двухтактный двигатель никогда не сможет предложить такой же крутящий момент, как четырехтактный, он достаточно близок для большинства гонщиков выходного дня.