Двухтактный двигатель его устройство и принцип работы

В настоящее время активно используются два основных типа двигателей внутреннего сгорания (ДВС): двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы: впуск готовой топливной смеси, выпуск отработанных газов и продувки, происходят в течении одного оборота коленчатого вала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны газораспределительного механизма, их роль выполняет пара поршень и гильза. Поршень при своем перемещении закрывает собой впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому такие двигатели более просты в конструкции и надежны, а при определенных условиях и более мощные, ранее существовали и грузовые автомобили на двухтактной тяге, но их задавили экологическими требованиями.

Двухтактные дизели

Мало кто знает, что не так давно существовали и двухтактные дизели с сухим картером, которые успешно эксплуатировались в СССР до самых 90-х годов. Отличительной особенностью такого двухтактного двигателя являлось наличие газораспределительного механизма, который имел всего пару (или один) выпускных клапанов, а вот впуск осуществлялся классическим способом для двух тактов — через продувочные окна. К таким двигателям относятся ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 [1], танковые двигатели 5ТДФ (700 л.с) и 6ТДФ-2 (1200 л.с.) [2]. Еще одно привлекательное отличие от бензинового собрата — продувка дизеля осуществлялась воздухом, а не рабочей смесью, как у бензинового варианта, поэтому экономичность дизельного двухтактника была сравнима с четырехтактным вариантом.

Чертежи двигателей тут

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах литровой ёмкости и частоте вращения вала примерно на 50-70% больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов в единицу времени. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70% по сравнению с четырехтактным ДВС.

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.

Общее краткое устройство двигателя

Двигатель двухтактного рабочего цикла состоит из картера (основной его части — базы), в который на шариковых подшипниках установлен коленчатый вал. Цилиндр крепится к блоку через винты или шпильки, которые проходят через все тело гильзы. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан (чаще из алюминиевого сплава), опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне ниже жарового пояса. Во время сжатия или рабочего хода поршневые кольца не пропускают газы и запирают в промежутке между днищем поршня и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из анимации видно, что топливная смесь (голубой цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений.

Система смазки и приготовление топлива

Работа двухтактного двигателя требует эффективной смазки движущихся узлов. Централизованная раздельная система смазки с масляным насосом, как у четырехтактных двигателей, здесь отсутствует, поэтому масло добавляется в бензин в соотношении 1:25 – 1:50. Полученный состав, находясь в поршневой и кривошипно-шатунной камере, смазывает подшипники шатуна, стенки цилиндра и поршневые кольца. При воспламенении воздушной смеси масло сгорает и удаляется вместе с выхлопными газами.

Моторное масло должно быть специальное — для двухтактного двигателя, обычно оно имеет маркировку 2Т на канистре. Использование обычного автомобильного масла недопустимо по ряду причин:

• Масло для двухтактных двигателей обязано обладать хорошей растворимостью в бензине;
• Обладает прекрасными смазывающими свойствами, улучшая работу двигателя и уменьшая трение;
• Защита от коррозии трущихся деталей поршневой группы;
• Двухтактное масло должно сгорать без остатка, не образовывая нагар и сажу. Высокая зольность обычного масла приводит к закоксовыванию поршневых колец.

Подачу смазки в двухтактный двигатель можно осуществить двумя способами. Первый и самый простой – смешивать с топливом в нужной пропорции. Второй – это раздельная система смазки двухтактного двигателя, когда состав из топлива и масла готовится непосредственно перед попаданием внутрь в специальном патрубке. В этом случае устанавливается отдельный бачок для масла, а его подача осуществляется с помощью специального плунжерного насоса.

Эта система получила широкое распространение на современных мотоциклах и скутерах. Кроме удобства использования (теперь не нужно доливать масло в бак на глаз каждую заправку), происходит серьезная экономия масла, потому что впрыск его зависит от оборотов двигателя. На холостых оборотах пропорция масла может составлять всего 1:200.

Принцип действия

Такт сжатия.

Поршень перемещается от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ), перекрывая сначала продувочное, а затем и выпускное окно. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере вследствие её герметичности, и после того как поршень перекрывает продувочные окна, под поршнем создается разряжение, под действием которого из впускного коллектора через впускное окно и приоткрытый клапан поступает готовая горючая смесь в кривошипную камеру.

Такт рабочего хода.

При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ (при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу). Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает избыточное давление в кривошипной камере. Под действием этого давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси вернуться во впускной коллектор и карбюратор. Когда поршень дойдет до выпускного окна, оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу нашей любимой Земли — давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу, заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания

Принцип зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движется поршень, тем раньше должно быть зажигание — поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты статично.

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.

Ремонт двухтактных двигателей внутреннего сгорания

Ремонт двухтактных ДВС осуществляется только квалифицированными рабочими по технологическим и маршрутным картам, которые разрабатывают инженеры и проектировщики. Эти инструкции дают рабочему понять, где и когда использовать ту или иную операцию, как и каким порядком устанавливать детали, а также в какой последовательности и с усилием их затягивать.

Сами «двухтактники» устанавливаются в специальные стенды-кантователи, которые позволяют с большим удобством и правильно, доступно визуально осуществить правильную сборку и протяжку его узлов.

Разработка процесса ремонта ДВС включает в себя не только визуальный осмотр и мойку всего узла в моечной машине, но и разработку карт дефектов деталей, маршрутные карты восстановления и т.д.

Именно таким образом осуществляет ремонт двухтактных ДВС в производственных условиях АТП.

Применение

Наибольшее применение двухтактные двигатели нашли в мототранспорте. Имея весьма небольшие размеры, такой мотор можно применять на мопедах, мотоциклах и мотороллерах. Кроме того, двигатели таких габаритов нашли широкое применение в бензиновых пилах. Дело в том, что для приведения цепи в действия совсем не нужны высокие характеристики, главное создать определенную частоту вращения, при которой бензопила будет способна справиться со своими основными обязанностями.

Помимо мотоциклетной техники, двухтактными двигателями малоактивно оснащали и автомобили. Как правило, это были небольшие малолитражки, предназначенные для поездок на небольшие расстояния по городу. Двухтактные двигатели применяются и по сей день на многих моторных лодках.

Это все, что необходимо знать о двухтактных двигателях внутреннего сгорания. При всех преимуществах и недостатках данного мотора, многие конструкторы отдают предпочтение именно четырехтактным двигателям, поэтому малообъемный мотор не нашел широкого распространения.

Недостатки двухтактных двигателей:

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадиную силу, для четырёхтактного 200 грамм. 2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных. 3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели внутреннего сгорания не так вибрируют на малых оборотах (касается только двухцилиндровых двигателей — одноцилиндровые 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 значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики “Чем проще тем надежнее” еще никто не отменял. 5. Высокая температура и перегрев отдельных деталей, за счет более частой вспышки рабочей смеси в цилиндрах. Требуется более интенсивное охлаждение. 6. Повышенный расход воздуха (двухкратный), что приводит к быстрому выходу из строя фильтров системы очистки воздуха. Такая проблема была у танков Т-64 и Т-80УД (Т-84).

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

• Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси.
• Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии.
• Низкокачественное моторное масло. Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно.
• Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ.
• Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Чтобы продлить срок службы и отсрочить капремонт, следует провести правильную обкатку двухтактного лодочного или мотоциклетного мотора. Для этого пропорция масла смешиваемого с бензином должна быть немного выше установленной для нормальной эксплуатации. На такой смеси дать двигателю поработать в режиме неполной мощности несколько часов, что эквивалентно 500-1000 км пробега для скутера и мотоцикла.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

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.

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 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

Области применения, преимущества и недостатки двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели, как правило, отличаются от четырехтактных двигателей, поскольку они предназначены для питания небольших устройств. В отличие от четырехтактных двигателей, которыми сегодня оснащены почти все легковые и грузовые автомобили. Важно знать, что отличает эти двигатели, которые были подробно рассмотрены в другой статье.

Подробнее: Понимание двухтактных двигателей

Цель поста — объяснить применение, преимущества и недостатки двухтактных двигателей

Читать больше: разница между Si (Spark Ignition) и CI (сжатие зажигания) двигатели

Содержание

• 1 Применение
• 2 Преимущества и недостатки двухтактных двигателей
  • 2.1 PROS
  • 2.2 CONS
  • 2.1. Делиться!

  Области применения

  Бензиновые и дизельные двигатели очень эффективны на двухтактных двигателях, что делает их применение очень широким. Ниже приведены области применения двухтактных двигателей в различных областях.

  Искровое зажигание, известное как бензиновый вариант двухтактного двигателя, в основном эффективно в портативных и легких устройствах. Эти приложения включают бензопилы и мотоциклы. Но, когда необходимо учитывать размер и вес, цикл, вероятно, для высокой термодинамической эффективности заставляет дизельные двигатели с воспламенением от сжатия использоваться в больших и тяжелых приложениях, таких как морские силовые установки, железнодорожные локомотивы и производство электроэнергии.

  • Оборудование для газонов и садов
  • Грязные велосипеды
  • Мопеды
  • Jet Skis
  • Маленькие подвесные двигатели
  • Радио-контролируемые модель тактные двигатели

    Pros

    Ниже перечислены преимущества двухтактных двигателей:

    1. Двухтактные двигатели не имеют клапанов, что значительно упрощает их конструкцию и снижает их вес
    2. двухтактные двигатели имеют меньшую мощность в лошадиных силах
    3. Он срабатывает один раз за каждый оборот, а четыре такта через каждый второй оборот,
    4. Двухтактные двигатели могут работать в любом положении, благодаря потоку масла не возникает проблем с любым клапаны, о которых нужно беспокоиться.

    Подробнее: Принципы работы, преимущества и недостатки дизельного двигателя

    Минусы

    Ниже приведены недостатки двухтактных двигателей как в бензиновых, так и в дизельных двигателях:

    1. Двухтактный двигатель не имеет системы смазки, из-за чего детали двигателя изнашиваются быстрее.
    2. Двухтактные двигатели потребляют много масла; он сжигал бы галлон каждые 1000 миль, если бы находился в автомобиле
    3. Он потребляет больше топлива
    4. Двухтактные двигатели сильно загрязняют окружающую среду
    5. Топливо может легко вытекать из камеры сгорания через выпускное отверстие.
    6. Двухтактные двигатели всегда грязные из-за утечки воздуха/топлива вокруг подвесного двигателя.

    Подробнее: применение, преимущества и недостатки бензиновых двигателей

    Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются области применения, преимущества и недостатки двухтактных двигателей. Я надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, поделитесь с другими студентами. Спасибо за чтение, увидимся в следующий раз!

    У технологии двухтактных двигателей есть будущее

    Двухтактный двигатель использовался в различных устройствах, включая легкие самолеты, мотоциклы, бензопилы, подвесные моторы и электроэнергетику.

    Несмотря на то, что двухтактные двигатели в значительной степени заменены четырехтактными двигателями, будущее двухтактных двигателей может иметь большие преимущества в гибридных транспортных средствах и их производстве.

    Двухтактный двигатель был разработан примерно 140 лет назад. Простая конструкция и высокая удельная мощность двухтактного двигателя хорошо известны. Однако, поскольку эти двигатели смазываются смесью топлива и масла для двухтактных двигателей, их выбросы выше, чем обычно. Двухтактные двигатели были постепенно заменены четырехтактными двигателями, которые имеют более сложную конструкцию с более низким уровнем выбросов, поскольку бензин и масло не сочетаются.

    Благодаря превосходным качествам, высокому соотношению мощности и веса, а также безопасному хранению и транспортировке топлива, двухтактный дизельный двигатель широко используется в качестве силовой установки в беспилотных летательных аппаратах и ​​самолетах авиации общего назначения. Кроме того, он имеет достаточную удельную мощность при низких скоростях вращения коленчатого вала, что позволяет напрямую подключать его к гребному винту без использования редуктора.

    Благодаря этому двухтактный двигатель продолжает очаровывать инженеров своей экономичностью, высокой выходной мощностью и чистыми выбросами. Из-за этих оптимальных рабочих характеристик двигатель находится на пороге новых разработок, поскольку производители автомобилей во всем мире стремятся использовать технологии, полученные в результате исследований двухтактных двигателей, в новых приложениях.

    Как следует из названия, двухтактному двигателю требуется всего два движения поршня (один цикл) для выработки мощности. Двигатель способен производить мощность после одного цикла, потому что выхлоп и впуск газа происходят одновременно. Из-за изменения давления клапан такта впуска открывается и закрывается. Кроме того, поскольку топливо часто контактирует с движущимися компонентами, оно в сочетании с маслом обеспечивает смазку, обеспечивая более плавный ход.

    Двухтактные двигатели легче, эффективнее, могут работать на бензине более низкого качества и более экономичны, чем четырехтактные двигатели. В результате более легкие двигатели имеют более высокое отношение мощности к весу (больше мощности при меньшем весе). У них нет подвижности четырехтактных двигателей, и они требуют большего количества смазки. Это делает двухтактные двигатели подходящими для судов (которые должны перевозить большое количество груза), мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные двигатели лучше всего подходят для легковых и грузовых автомобилей.

    Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. В общем, бензиновые двигатели преобразуют 20% энергии топлива (химической) в механическую энергию, при этом только 15% используется для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы).

    Первоначальным преимуществом двухтактного двигателя является двойная частота тактов, что позволяет разработчику либо спроектировать очень компактный и легкий агрегат для заданной мощности, либо ограничить максимальную скорость вращения, что приводит к механическому КПД, шуму и преимущества вибрации. В отличие от роторных двигателей, двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель могут легко использовать много общих технологий и компонентов. В частности, на двухтактных двигателях можно использовать обычную автомобильную систему прямого впрыска бензина (GDI), если максимальные обороты двигателя эквивалентны. Положение форсунки и геометрия сопла, конечно, должны быть тщательно разработаны для конкретной цели. Двухтактный двигатель может решить большинство распространенных проблем с экономией топлива и загрязнением окружающей среды благодаря прямому впрыску.

    Во-первых, бензин можно впрыскивать после закрытия выпускного отверстия, что предотвращает любые потери и выбросы. Кроме того, из-за высокого уровня турбулентности, компактности камеры и способности форсунки создавать адекватное расслоение заряда двухтактный двигатель GDI может работать на обедненной/расслоенной смеси с относительно значительным количеством остатков при низкой нагрузке и скорость. В результате все выбросы загрязняющих веществ могут быть резко сокращены, а эффективность использования топлива может быть повышена по сравнению с типичными операциями с частичной нагрузкой (которые наказываются индукционным дросселированием).

    Двухтактный двигатель и двигатель легкового автомобиля с искровым зажиганием (SI) легко могут использовать много общих технологий и компонентов. Система смазки (масляный картер, насос, внутренние каналы) может быть такой же, если снять картерный насос. Кроме того, двухтактный двигатель может быть оснащен коммерческой системой GDI высокого давления. Наконец, двухтактный прототип может быть построен с использованием существующего четырехтактного двигателя и простым изменением подхода к срабатыванию клапана, как это сделали несколько исследователей.

    Двухтактные двигатели в прошлом были известны своей низкой топливной экономичностью и выбросами вредных веществ. Однако этот типичный архетип двухтактного двигателя сильно изменился за предыдущее десятилетие. Большинство огромных двухтактных двигателей, потребляющих бензин, были заменены двухтактными двигателями с непосредственным впрыском и впрыском топлива. Эти новые двигатели являются передовыми, они потребляют меньше бензина, но производят больше энергии.

    Несмотря на то, что двухтактные двигатели уступали четырехтактным двигателям в нескольких категориях, была одна область, в которой двухтактный двигатель превосходил их. Благодаря более простой конструкции двухтактные двигатели более надежны. Владельцы, которые заботятся о своем двухтактном двигателе, получат двигатель, который прослужит долго. Новые двухтактные двигатели так же надежны, как и их предшественники. В новых двухтактных двигателях с непосредственным впрыском и впрыском топлива используется дозированная подача масла для двухтактных двигателей для смазки всех колец и подшипников, поддерживая двигатель в хорошем состоянии и повышая экономию топлива.

    Гибридные автомобили и другие приложения

    Одной из областей, где двухтактные двигатели могут быть очень полезными, являются гибридные автомобили. Kawasaki готовится к выпуску гибридного двухтактного мотоцикла. Kawasaki разрабатывает электрический мотоцикл с механической коробкой передач. Патент на этот мотоцикл в настоящее время находится в разработке и показывает, что Kawasaki разрабатывает серийный гибрид. Большинство гибридных автомобилей, таких как Prius, являются «параллельными гибридами», то есть они используют комбинацию бензина и электроэнергии. Однако серийный гибрид, такой как Chevrolet Volt или BMW i3, в основном представляет собой электромобиль, использующий бензиновый двигатель для подзарядки аккумуляторов. Патентная схема гибридного мотоцикла показана на рис. 2.9.0003 Патентная схема гибридного мотоцикла Kawasaki

    Серийно-гибридные автомобили устраняют один из самых существенных недостатков легковых электромобилей — их ограниченную автономность. Эти транспортные средства особенно хорошо подходят для городских (часто в полностью электрическом режиме) и пригородных (автономность, поддерживаемая двигателем внутреннего сгорания, широко известная как Range Extender, RE), а также для программируемых миссий, которые включают возможность зарядки аккумуляторов через сетка (подключаемый гибрид).

    За последние 50 или более лет популярность двухтактных двигателей неуклонно снижалась. Хотя они имеют более высокое отношение мощности к весу и часто технически проще, чем четырехтактные конкуренты, они также имеют более высокие выбросы и ограниченные диапазоны мощности. Mazda, с другой стороны, находит ценность в технологии и запатентовала новую конструкцию двухтактного двигателя с наддувом, как обнаружили пользователи форумов New Nissan Z. Дизайн основан на технологии Mazda Skyactiv X и обещает «повышенную экономию топлива», хотя неясно, в какой степени он улучшился.

    Текущий четырехтактный двигатель компании использует усовершенствованный режим воспламенения от сжатия с искровым управлением для работы двигателя с более бедной топливно-воздушной смесью для повышения эффективности, в то время как традиционное искровое зажигание сохраняется для работы с высокой нагрузкой и большой мощностью, где воспламенение от сжатия становится более нестабильным. Та же концепция реализована в этой двухтактной конструкции, которая направлена ​​​​на работу в режиме воспламенения от сжатия для повышения эффективности при переключении на искровое зажигание при больших нагрузках на двигатель.

    Перспективы

    Ожидается, что к 2027 году рынок двухтактных подвесных двигателей превысит 3 миллиарда долларов. Растущая популярность двухтактных двигателей может быть напрямую связана с функциональными преимуществами по сравнению с четырехтактными двигателями, такими как меньший вес, более высокий выходной крутящий момент, более низкие затраты на техническое обслуживание и лучшее соотношение мощности к весу. Недавние разработки в области технологии двигателей также сыграли свою роль в увеличении популярности двухтактных двигателей. Чтобы использовать возможности двухтактной технологии, производители постоянно исследуют ее и экспериментируют с ней.

    Подводя итог, можно сказать, что двухтактные двигатели имеют ряд преимуществ, особенно когда речь идет о езде по пересеченной местности, где их скромный вес является значительным преимуществом. Независимо от эффективности, экономии топлива или выбросов, все больше автопроизводителей пытаются использовать двухтактные двигатели, и в ближайшие несколько лет они должны получить более широкое распространение.