Реклама на портале

Внешняя характеристика двухтактных двигателей. Двухтактный двигатель: принцип работы. Что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко используются в разных сферах человеческой жизни. Однако не все они работают одинаково. Между ними есть одно принципиальное отличие. В зависимости от конструкции рабочий цикл двигателя может состоять из двух или четырёх тактов. Поэтому и называется он соответственно двухтактным двигателем или четырехтактным. Это справедливо как для бензинового мотора, так и для дизеля.

Основные термины и определения

Принцип работы всех поршневых двигателей заключается в превращении энергии сгорания топлива в механическую энергию. Передаточным звеном является кривошипно-шатунный механизм. Для описания их работы используются следующие понятия:

  • Рабочий цикл - это определённая последовательность взаимосвязанных событий, вследствие которых происходит преобразование энергии теплового расширения сгорающего топлива в механическую энергию перемещения поршня и поворота коленчатого вала.
  • Такт - последовательность изменения состояния узлов и механизмов, происходящая в течение одного хода поршня.
  • Ход поршня - это расстояние, которое проходит поршень внутри цилиндра между его крайними точками.
  • Верхняя мёртвая точка (ВМТ) - это наивысшее положение поршня в цилиндре, при этом объем камера сгорания имеет минимальный объем.
  • Нижняя мёртвая точка (НМТ) - максимально удалённое от ВМТ положение поршня.
  • Впуск - заполнение цилиндра топливовоздушной смесью.
  • Сжатие - уменьшение объёма смеси и сжатие её под давлением поршня.
  • Рабочий ход - перемещение поршня под давлением газов сгорающего топлива.
  • Выпуск - выталкивание из цилиндра продуктов горения топлива.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Четырехтактным называется такой поршневой двигатель, в котором один рабочий цикл состоит из четырёх тактов. Они имеют следующие названия:

  • впуск;
  • сжатие;
  • рабочий ход;
  • выпуск.

За один цикл поршень два раза двигается от ВМТ к НМТ и обратно, а коленчатый вал проворачивается на два полных оборота. События, которые происходят за это время в двигателе, имеют чётко определённую последовательность.

Впуск. Поршень перемещается вниз, к НМТ. Под ним образуется разрежение, благодаря которому через открытую тарелку впускного клапана из впускного коллектора в цилиндр затягивается топливо, смешанное с воздухом. Поршень проходит нижнюю мёртвую точку, после чего впускной клапан закрывает впускной коллектор.

Такт сжатия. Продолжающий двигаться вверх поршень сжимает воздушную смесь.

В верхней мёртвой точке над поршнем происходит поджог горючей смеси. Сгорая, оно вызывает значительное увеличение давления на поршень. Начинается такт рабочего хода. Под действием давления сгорающих газов поршень снова движется к НМТ, выполняя при этом полезную работу.

После прохождения поршнем НМТ открывается тарелка выпускной клапан. Поршень, двигаясь к ВМТ, выталкивает выхлопные газы в выпускной коллектор. Это такт выпуска.

Затем снова начинается такт впуска и так бесконечно.

Рабочий цикл из двух тактов

Одноцилиндровый двухтактный двигатель работает по-другому. Здесь все четыре действия происходят за один полный оборот коленвала. При этом поршень делает только два такта (расширения и сжатия), двигаясь от ВМТ к НМТ и обратно. А впуск и выпуск являются частью этих двух тактов. Подробней принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания можно описать следующим образом.

Газы от сгорания топливной смеси толкают поршень вниз от ВМТ. Примерно на середине хода поршня в гильзе цилиндра открывается выпускное отверстие, через которое часть газов выбрасывается в патрубок глушителя. Продолжая двигаться вниз, поршень создаёт давление, благодаря которому в цилиндр поступает новая порция топлива, одновременно продувая его от остатков сгоревших газов. Подходя к ВМТ, поршень сжимает смесь и система зажигания воспламеняет её. Снова начинается такт расширения.

В авиамоделестроении широко используется двухтактный дизельный двигатель, его принцип работы тот же, что и у бензинового. Разница в том, что смесь топлива с воздухом самостоятельно воспламеняется в конце цикла сжатия. Горючим для таких моторов служит смесь эфира с авиационным керосином. Воспламенение этого горючего происходит при гораздо меньшей степени сжатия, чем у двигателей на традиционном дизельном топливе.

Конструктивные особенности и различия

Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного не только тем, за сколько тактов работы происходит газообмен.

Четырехтактный требует наличия системы газораспределения (впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачковым механизмом и т. д.). В двухтактном такой системы нет, благодаря этому он гораздо проще.

Двигатель с четырьмя тактами работы требует полноценной системы смазки из-за большого количества движущихся и трущихся частей. Для смазки двигателя с двумя тактами работы можно использовать масло просто разводя его вместе с топливом.

Эксплуатационные показатели в сравнении

Сопоставляя двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель, разницу между ними можно заметить не только в устройстве, но и в эксплуатационных характеристиках. Сравнивать их можно по следующим показателям:

  • литровая мощность;
  • удельная мощность;
  • экономичность;
  • экологичность;
  • шумность;
  • ресурс работы;
  • простота обслуживания;
  • цена.

Литровой называется мощность, снимаемая с литра объёма цилиндра. Теоретически она должна быть в два раза больше у двухтактного. Однако на деле этот показатель составляет 1,5−1,8. Сказывается неполное использование рабочего хода газов, затраты энергии на продувку, неполное сгорание и потери топлива.

Удельная мощность представляет собой величину отношения мощности мотора к его весу. Она также выше у двухтактных. Для них нужен менее тяжёлый маховик и не нужны дополнительные системы (газораспределения и смазки), утяжеляющие конструкцию. КПД у них также выше.

Экономичность (расход топлива на единицу мощности) выше у четырехтактных. Двигатели с двумя тактами часть топлива теряют впустую при продувке цилиндра.

Экологичность двухтактных ниже, опять-таки из-за потери несгоревшего топлива и масла. Убедиться в этом можно на примере двухтактного лодочного мотора. Он всегда оставляет на воде тонкую плёнку из несгоревшего топлива.

Шумность выше у двухтактных. Это связано с тем, что выхлопные газы из цилиндра вырываются с большой скоростью.

Ресурс работы выше у четырехтактных. Отдельная система смазки и меньшая оборотистость двигателя положительно сказываются на сроке его службы.

Проще обслуживать, безусловно, двухтактные моторы из-за меньшего количества вспомогательных систем. Масса больше у четырехтактных. Двухтактные дешевле.

В некоторых механизмах применение двухтактных двигателей является однозначным. Это, например, бензопилы. Высокая удельная мощность, маленький вес и простота делают его здесь безусловным фаворитом.

Двухтактные двигатели используются также в мототехнике, лодочных моторах, газонокосилках, скутерах, авиамоделировании. В большинстве самодельных машин и механизмов умельцы также используют двухтактный мотор.

Однотактные и трехтактные силовые агрегаты

Существуют также одно- и трехтактные двигатели. Однотактные двигатели делают с внешней камерой сгорания. Такая схема реализует все четыре такта за один ход поршня. Трехтактный двигатель Ванкеля является роторно-поршневым. Из-за сложности конструкции и чрезвычайной требовательности к качеству обработки поверхностей такие моторы не получили широкого распространения.

Двухтактный дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания. Топливо-воздушная смесь сгорает за 2 движения поршня. Цикл завершается всего за 1 оборот коленвала. Такие показатели кажутся впечатляющими, однако существует несколько особенностей работы агрегата, о которых стоит узнать подробнее.

Главным достоинством такого мотора можно считать меньший расход топлива в сравнении с бензиновыми агрегатами . Это происходит за счет одной из особенностей дизельного топлива. Оно плотнее бензина, поэтому при сгорании дает на 15% энергии больше. Это обеспечивается более длинной цепочкой углеродов. Кроме того, технические характеристики таких двигателей стоят наравне с показателями аналогичных двигателей.

Строение

В состав двухтактного дизеля входит картер, совмещенный с коленчатым валом поршень, форсунки, впускные и выпускные окна цилиндра, топливный и водяной насосы. Последний снабжается плунжерным переключателем и датчиком температуры, а также емкостями, которые наполняются водой. Агрегат обеспечивает повышение КПД и за счет улучшенного сгорания топливо-воздушной смеси. Токсичность отходов при этом снижается.

В двухтактном моторе расположена газовая турбина и нагнетатель. Последний отвечает за повышение давления в цилиндрах - это обеспечивает экономию топлива и повышение мощности. Газовая турбина запускает преобразователь энергии тепла в энергию движения.

Продувочный воздух поступает в двухтактный дизельный двигатель несколькими способами - с помощью:

  • насосов;
  • продувочных камер;
  • компрессоров.

Продувка может осуществляться по одной из схем - контурной или клапанно-щелевой.

Стоит отметить, что использование контурной схемы снижает как экономические, так и технические показатели агрегата. Это объясняется тем, что в цилиндрах имеются не продуваемые области.

Цилиндры монтированы вдоль. Каждый из них оснащается выпускными и вентиляционными отверстиями. Газ поступает к турбине через коллектор. Когда поршни двигаются, рабочая камера периодически открывается и закрывается. Коленчатые валы взаимодействуют друг с другом. Это обеспечивается механизмом основной передачи.Топливо при этом сгорает при достаточно высокой температуре.

Для смазки трущихся деталей и подшипников применяется смесь масла и топлива. Она подается в цилиндр и кривошипную камеру. Смазки эти узлы не имеют, поскольку она смылась бы топливом. Именно поэтому к горючему его доливают в определенном соотношении.

При этом для двухтактного дизельного двигателя используется определенное масло. Оно выдерживает продолжительное воздействие высоких температур, способно практически не оставлять после сгорания зольных отложений.

Как работает?

Принцип работы двухтактного дизеля основан на выполнении 2 тактов: сжатие и рабочий ход. Конструкция агрегата позволяет выполнять весь цикл вдвое быстрее, чем в четырехтактных моторах.

Для двухтактных дизельных двигателей принцип работы следующий:

  1. Поршень из НМТ начинает двигаться вверх. В цилиндре имеется воздух. Приходе поршня вверх он сжимается, а когда поршень подходит к ВМТ, впрыскивается порция свежего топлива. При этом горючее самовоспламеняется и осуществляется рабочий ход.
  2. Продукты сгорания толкают поршень, вследствие чего тот движется вниз. Когда поршень доходит до НМТ, осуществляется продувка -воздух замещает продукты сгорания. Это является завершением цикла.

Внизу цилиндра имеются продувочные окна. Они необходимы для процесса продувки. Когда поршень снизу, они открыты. Во время подъема поршня они закрываются. Значительное увеличение показателя мощности двухтактных моторов происходит за счет повышения числа рабочих ходов. Двухтактный дизельный двигатель, принцип работы которого достаточно прост, обладает массой преимуществ.

Мифы о двухтактных дизельных моторах

Существует несколько распространенных мифов касательно двухтактных двигателей:

  1. Слишком медленная работа. В действительности современные моторы с турбонаддувом гораздо эффективнее предыдущих моделей.
  2. Такие моторы слишком громкие. Чтобы этого избежать, необходима правильная настройка двигателя. При правильном выполнении всех настроек работа мотора происходит немногим громче бензинового аналога. Высокий уровень шума свидетельствует о неправильной настройке мотора или его неисправности. Для старых моделей высокий уровень шума - характерная черта, создание появление аккумуляторных систем с высоким давлением существенно снизило уровень шума.
  3. Покупать дизель выгоднее бензина. Это так, но лишь отчасти. Несколько лет назад дизельное топливо стоило намного дешевле бензина, однако сегодня разница составляет всего 10-20%. Основная экономичность заключается в способности теплотворной способности горючего.
  4. Такие моторы плохо заводятся зимой. Раньше проблемы с ними действительно возникали. Однако современные автомобили с дизельными двигателями оснащены быстрым запуском, что снижает время на ежедневные подготовки к поездкам.

Срок службы дизеля превышает бензиновые агрегаты. Он может достигать 400-600 тыс. км.

Каждый двухтактный дизельный двигатель имеет одну отличительную особенность - через окна цилиндров впускается воздух и устраняются отработавшие газы. Когда они выходят через клапан в цилиндре, а воздух поступает через окна, система такой очистки называется клапанно-щелевой.

Подобные системы очистки имеют одну особенность - в цилиндре остается только часть воздуха. Поднимаясь вверх, он частично выходит за пределы мотора. Такую очистку еще называют прямоточной. Она обеспечивает максимальную эффективность очистки двигателя от продуктов сгорания.

Помимо прямоточной продувки существует и петлевая, однако она отличается меньшим качеством очистки. Именно поэтому для современных автомобилей она используется нечасто. Рабочие ходы такого агрегата выполняются в два раза чаще, однако на мощности это сказывается незначительно (она увеличивается в 1,5-1,7 раза). Это объясняется наличием продувки, а также тем, что внутри цилиндра происходит более короткий ход.

Преимущества

Двухтактные дизельные двигатели стали производиться относительно недавно. Такие моторы на сегодняшний день имеют множество модификаций. К примеру, зажигание бывает 2 типов: контактным и бесконтактным.Также отличаются и схемы таких моторов. Применяется двухтактная система на танках, в самолетах, в тяжелой промышленной технике.

Другие достоинства:

  1. Небольшой размер. Для установки агрегата требуется совсем немного места. Такие моторы легко умещаются под капотом транспортных средств.
  2. Небольшая масса. Стандартный турбодизель весит почти в 2 раза больше, чем двухтактный дизельный двигатель.
  3. Значительная экономия топлива. Расход горючего снижен практически в 2 раза по сравнению с обычным дизельным агрегатом.
  4. Простая конструкция. При обслуживании таких двигателей нет необходимости применять специальные технологии.

Такие преимущества выгодно выделяют двухтактные дизельные двигатели на фоне бензиновых собратьев. Имеются у таких моторов и серьезные недостатки.

Недостатки

Небольшое распространение агрегатов объясняется рядом причин. К примеру, детали на такие моторы найти получится с трудом. Именно поэтому выполнить ремонт двухтактного дизельного двигателя становится проблематично. Кроме того, специалистов по обслуживанию таких агрегатов достаточно мало.

Другие недостатки:

  • высокая цена дизельных двигателей и малый выбор моделей;
  • увеличенный расход масла;
  • необходимость установки воздушных фильтров.

Явным недостатком дизелей является использование мощного стартера. На морозе дизельное топливо мутнеет и застывает. Ремонт топливной аппаратуры затрудняется тем, что насосы высокого давления изготавливаются с высокой точностью.

Существенным минусом двухтактных дизелей является невозможность их применения в высокотемпературных режимах. Масло при таких условиях закоксовывается, возникает залегание поршневых колец. Кроме того, из-за недостаточной продувки топливо сгорает не полностью, что сказывается на значении КПД и уровне токсичности.

Итоги

Дизельные двигатели, имеющие два такта, изобретались с одной целью - снизить токсичность отработавших газов, а также увеличить экономичность двигателя, повысить КПД.

Стоит упомянуть о зажигании. Чтобы топливо воспламенилось, необходимо время, поэтому разряд на свече возникает заранее, перед тем, как поршень достигнет ВМТ. Чем быстрее происходит движение поршня, тем раньше должна зажигаться свеча. Существуют специальные устройства, позволяющие менять угол зажигания в зависимости от частоты вращения коленвала.

Всем доброго времени суток, уважаемые читатели! Несмотря на то, что большинство из Вас являются владельцами четырехколесных транспортных средств, есть среди подписчиков и ценители мотоциклов, мопедов, скутеров. Если Вы еще не знаете принцип работы двухтактного двигателя, то самое время ознакомиться с этой интересной темой.

Подобный тип силового агрегата стал базовым для различных типов устройств и техники благодаря своей простоте и надежности. В рабочем цикле такого мотора всего два такта, в отличие от 4‑х тактных, которые устанавливаются на большинстве автомобилей. Эта пара тактов - сжатие и расширение. Читатель может вполне справедливо поинтересоваться: а куда деваются впуск и выпуск рабочей смеси. Дело в том, что они объединены с указанными выше сжатием и расширением.

В отличие от мотора на 4 такта, в 2‑хтактном всего за один оборот коленчатого вала происходит весь рабочий цикл. Это позволяет повысить мощностные качества двигателя в 1,5 и более раза при равносильном рабочем объеме. Однако это приводит к снижению коэффициента полезного действия, иначе такими силовыми агрегатами оснащались бы все без исключения самоходные механизмы. Зато в судостроении они нашли самое широкое применение. Одноцилиндровый двухтактный мотор - также неотъемлемая составляющая каждого скутера с малым объемом двигателя, которые вовсю колесят по нашим дорогам.

Еще одной важной особенностью таких механизмов является их склонность к перегреву. Это связано с выделением больших объемов тепла во время работы. Для решения данной проблемы может потребоваться подведение принудительного охлаждения. Зато есть и преимущества у такого моторчика: работа поршня ограничивается 2‑мя тактами, а это значит, что он совершает вдвое меньше перемещений. За счет этого, сокращается износ ключевых деталей силового агрегата.

Принцип функционирования

Рассмотрим, как на практике происходит работа такого движка (см. видео):

  1. Поршень начинает двигаться от нижней точки, которая еще называется «мертвой», вверх. Одновременно с этим процессом происходит доставка топлива вместе с воздухом. Приоткрывается выпускное окно, и через него наружу беспрепятственно уходят выхлопные газы. При этом, происходит момент сжатия рабочей смеси.
  2. Как только начинает осуществляться сжатие, в кривошипной камере формируется пространство на основе разреженного воздуха. Высвобождается место для поступления свежей порции топлива. При достижении верхней точки движения поршнем свечи зажигания выдают искру, которая воспламеняет рабочую смесь.
  3. Вследствие возгорания рабочей смеси возникает энергия, которая вынуждает поршень двигаться уже вниз. Избыточное давление, создаваемое в кривошипной камере, заставляет сжиматься горючее. В верхней точке движения поршня выпускное окно открывается, освобождая выход отработанных газов, откуда они направляются прямиком в глушитель.
  4. Дальнейшее движение поршня приводит к открытию продувочного окна. Топливо из кривошипной камеры перемещается в рабочий цилиндр. Как только поршень опустится в нижнюю точку, это означает, что полный цикл работы двигателя состоялся. И все начинается снова, но это будет уже начало нового цикла.

Сравнение двигателей на 2 и 4 такта

Поскольку мощность равноценного мотора на два такта больше, чем у 4‑тактного собрата, он, по идее, должен быть более экономичным. На практике этого не происходит из-за возникающих дополнительных потерь. Происходит частичное смешивание отработанных газов с вновь поступающим топливом, и вся эта смесь благополучно уходит через выхлопную трубу. Поэтом на то же самое количество циклов карбюратор двухтактника требует больше горючего.

Существуют различия и в системе смазки. В случае с мотором на 2 такта она осуществляется за счет смешивания и . В 4‑тактном предусмотрена система смазки с шестеренным насосом. Смазка попадает во впускной патрубок системы, и ее поставляется именно столько, сколько необходимо.

В таких движках нет клапанов, которые присущи четырехтактным моторам внутреннего сгорания. За них ту же самую работу делает поршень, который при последовательном движении вверх и вниз открывает и закрывает продувочные, впускные и выпускные окна. Благодаря этому они считаются более конструктивно простыми и легкими в обслуживании. Считается, что показатель мощности у них примерно в 2 раза выше, чем у тех, что рассчитаны на 4 такта, за счет большего количества прошедших циклов.

Но из-за недостаточно полного использования хода поршня, остатков в цилиндре скопившихся газов и частичной потери производимой мощности для продувки, фактическое увеличение полезной мощности будет не более, чем на 60–70 процентов. Искра на таких движках появляется на доли секунды раньше, чем поршень достигает верхней мертвой точки, а для изменения угла зажигания предусмотрены различные устройства механического и электронного типа действия. На прежних моделях момент воспламенения устанавливался, исходя из оптимального числа оборотов.

Итак, подытожим основные достоинства рассматриваемого силового агрегата:

  • отличается малыми габаритами;
  • обладает простым устройством;
  • выдает большую мощность при том же рабочем объеме.

При этом, его применение ограничивается из-за особенностей конструкции и значительных потерь. Однако на сегодняшний день именно таким типом двигателя по-прежнему оснащается большое число разнообразных механизмов, которые могут использовать как одно‑, так и двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания на 2 такта. Зная особенности и принцип функционирования такого движка, можно самостоятельно находить возникающие в нем неполадки. В ряде случаев такие знания позволяют определиться с выбором между 2‑х и 4‑х тактным силовым агрегатом.

В сегодняшнем обзоре мы постарались рассмотреть устройство 2‑х тактного силового агрегата, которым оснащается практически любой современный мотоцикл или мопед, а также другая техника. Друзья, буду благодарен за Ваши рекомендации моего блога в кругу своих друзей. В ближайших выпусках блога мы обязательно рассмотрим новые интересные темы из области автомобилей, . А пока несколько слов о и какой смысл в их использовании. Оставайтесь с нами и до новых встреч!

Хотя из-за жёстких стандартов Евро двухтактные двигатели почти полностью исчезли из автомобильного и мотоциклетного производства, однако и сейчас используются большие дизельные двигатели для тепловозов, грузовиков, самолётов и морских судов. Из-за их высокой эффективности двухтактные большие дизельные двигатели относятся к числу наиболее экономичных тепловых двигателей.

В значительной степени двухтактный двигатель по-прежнему используется в подвесных двигателях, цепных пилах и других переносных или даже самодельных устройствах, которые должны быть лёгкими, а с другой стороны, имеют независимую от положения смазку двигателя.

Двухтактный двигатель представляет собой возвратно-поступательный двигатель внутреннего сгорания, который обеспечивает механические характеристики при сжигании топлива. Два цикла приводят к циклической циркуляции процесса (360° оборотов коленчатого вала). Двухтактный двигатель завершает цикл работы двумя ходами поршня во время одного оборота коленчатого вала. Это его главное отличие от четырехтактного двигателя, который требует четырёх ходов для завершения цикла при двух оборотах вала.

В 2х-тактном двигателе одновременно происходит торможение хода и начало действия сжатия, при этом одновременно возникают функции впуска и выпуска. Как и четырехтактный двигатель, он может работать на бензиновом или дизельном топливе.

Термин «двухтактный» относится к бесступенчатому агрегату со смешанной смазкой и свечой зажигания, который является простым, недорогим и лёгким. Примерами применения такого двигателя являются:

  • мотоциклы;
  • мопеды;
  • бензопилы;
  • скутеры.

В легковых автомобилях он устанавливался:

  • на DKW;
  • Aero;
  • Saab;
  • IFA (Trabant, Wartburg);
  • Lloyd;
  • Suzuki;
  • Mitsubishi.

История появления

Дугалд Клерк считается изобретателем двухтактного двигателя. Он разработал в 1878 году двигатель с отдельным промывным насосом, который требовал только одного оборота коленчатого вала за ход. Этот принцип двигателя был впервые использован в 1887 году в бензиновом цикле Эдварда Батлера для автомобиля.

В 1891 году Юлий Сонлейн получил патент на промывку картера, в котором нижняя часть рабочего поршня выступала в качестве поршня промывающего насоса. Как и современных двухтактных агрегатов, у него были входные и выходные пазы и канал перелива. В то же время Джозеф Дейв разработал аналогичный принцип с перегородкой на поршне.

В 1904 году Альфред Ангас Скотт успешно разработал двухцилиндровый 2х тактный агрегат и установил усовершенствованную версию на мотоцикл. В 1909 году он основал компанию Scott Motor Cycle, которая производила до 1966 года двухтактные мотоциклы.

Хьюго Руппе разработал свой двигатель до Первой мировой войны; его патенты отправились в DKW. Важнейшим шагом в развитии стала запатентованная обратная очистка Адольфа Шнюрля, которая заменила двухточечную очистку с поперечным потоком с 1932 года. В 1952 году Даниэль Циммерманн разработал пластинчатый поворотный клапан, а Yamaha в 1978 — выходное управление.

До 1950 годов двухтактный агрегат обещал большой потенциал развития. Однако оказалось, что присущие ему недостатки не могут быть устранены. В автомобильной промышленности двухтактный процесс не смог успешно утвердиться, в течение 1950-х / 60-х годов производители автомобилей, такие как Saab, Borgward и DKW, отказались от двухтактного процесса. Потери при промывке вызвали довольно высокий расход топлива, а также проблему высокого потребления масла и вытекающего загрязнения выхлопными газами.

В течение очень долгого времени двухтактный мотор использовался в автомобильной промышленности ГДР. Более продолжительное существование двухтактного мотора сохранилось при производстве мотоциклов. Недостатки, такие как высокий уровень шума и выбросы выхлопных газов считались не столь значительными для спортивных мотоциклов.

В мотоциклетных гонках 2х тактный агрегат имел свои принципиальные преимущества перед четырёхтактными двигателями и был смещён только с помощью запретов, которые постепенно осуществлялись с 1994 года. В области мопедов двухтактные моторы были недавно выведены из рынка с помощью правовых мер, основанных на выбросах выхлопных газов.

Сегодня двигатель этого типа работает только там, где преимущества процесса, такие как независимость места, простота или малый вес, очень важны. К ним относятся небольшие мобильные устройства, лодки и моделирование. Двухтактный дизельный мотор по-прежнему используется для морских судов, поскольку выбросы выхлопных газов в судоходстве не регулируются законом до сегодняшнего дня.

KTM Freeride 250 R в настоящее время является единственным двухтактным мотоциклом, разрешённым в Германии.

Текущие события

В настоящее время двухтактный мотор испытывает определённый ренессанс в области морских перевозок, водных мотоциклов или сверхлёгких полётах. Примерами являются агрегаты BRP Rotax, которые стали более экологически чистыми, используя систему прямого впрыска (Ficht FFI), такую ​​как серия Rotax, используемая в снегоходах. Yamaha имеет так называемую систему HPDI (прямое впрыскивание под высоким давлением).

Кроме того, с 2007 года был разработан проект Envirofit International для преобразования обычных двухтактных двигателей в агрегаты с прямым впрыском с использованием орбитального впрыска топлива с более экологически чистыми выбросами. Это достигается заменой головки цилиндров. Цель этого проекта — произвести миллионы лёгких мотоциклов в Азии.

Технические принципы

В двухтактном моторе масло добавляется к топливу. В результате масляный компонент сгорает во время процесса горения. Недостатком является то, что в процессе сгорания образуется уголь, который осаждается в рабочем пространстве и в выхлопной системе и влияет на работу агрегата. Удаление отложений в выхлопной системе может быть осуществлено путём «выгорания» или химического растворения.

В начале 1930 годов соотношение смешивания составляло 1 (масло): 10 (бензин), позже оно уменьшилось до 1:15 и 1:18. Для обычных мотоциклов или скутеров соотношение 1:25 было обычным в течение многих лет. Благодаря использованию высокоэффективных масел соотношение масла было сокращено в течение 3 лет от 1:33 (Trabant P50) до 1:50 (Trabant 601) и 1:100. Современные бензопилы и другие переносные электроинструменты работают со смешением 1:50 (2% масла).

В случае отдельной смазки требуемое смазочное масло поставляется отдельно от топлива. Первый мотоцикл Скотта (базовая модель 3 ¾, построенная в 1908 году) уже имел отдельную смазку.

Suzuki предложила «настоящую» отдельную смазку для производства мотоциклов в 1971 году с GT 750, в которой дозирующий насос транспортирует масло непосредственно в точки смазки (подшипники, стенки цилиндров). Насос несёт масло в зависимости от нагрузки положением рукоятки дроссельной заслонки, системы, которая позднее была также применена Kawasaki.

Большие двухтактные моторы могут быть построены с замкнутым контуром смазочного масла, сравнимым с четырехтактным двигателем.

Большие двухтактные агрегаты, такие как судовые дизельные двигатели, могут быть спроектированы с поперечной головкой, особенно с более старыми типами с потерей смазки. Для этой цели точки смазки, такие как основные и шатунные подшипники или крейцкопфа, поставляются непосредственно с помощью смазки через масляную линию рядом с подшипником.

Применение в качестве бензинового двигателя

Один цилиндр : в портативных устройствах двухтактный агрегат обычно сконструирован как одноцилиндровый с вентилятором.

Двухцилиндровый : двухцилиндровый ряд, коленчатый вал в поперечном направлении был первоначально воздушно-водяным DKW; с управлением поворотным клапаном. Первичный привод находится между цилиндрами. Автомобили с двухцилиндровым двухтактным мотором: DKW F1 до DKW F8 и их преемник; в ФРГ DKW F89 и в GDR IFA F8, P70 и автомобили марки Trabant.

Три цилиндра : мотоцикл Scott 3S 1934 года имел трёхцилиндровый двухтактный мотор, установленный продольно.

DKW представил в 1939 году трёхцилиндровый DKW F9,

В 1969 году Kawasaki 500 H1 (с воздушным охлаждением) и 1971 Suzuki G. T. 750 (с водяным охлаждением) представили трёхцилиндровые линейные моторы для мотоциклов в стандартной комплектации;

Четырехцилиндровый : четырехцилиндровый четырехтактный агрегат с четырьмя цилиндрами использовался в модели мотоцикла Suzuki R. G. 500 Gamma и с двумя коленчатыми валами 50° V в Yamaha R. D. 500 LC.

Шестицилиндровый : разработан и используется как V6 в секторе гоночных лодок.

Восемь цилиндров : разработан компанией Galbusera.

Теоретически разница в мощности двухтактного агрегата в два раза превосходит четырехтактный мотор при тех же условиях (кубическая мощность) поэтому правилами Формулы 1 запрещается использование 2х тактных двигателей с 1984 года.

Эпоха 2хтактных двигателей в гоночных мотоциклах длилась с 1911 по 2011 год.

Принцип работы

Двухтактными дизельными двигателями с выпускными клапанами в головке цилиндров были серии 53, 71, 92, 149 (кубический дюйм) от Detroit Diesel Corporation (DDC). Они использовали вентилятор Roots — в некоторых случаях с турбонагнетателями и промежуточными охладителями с водяным охлаждением.

Двухтактные дизельные агрегаты для грузовых автомобилей с регулируемыми выпускными клапанами выпускали Kruppwerke до 1950 годов.

Многие из современных моторов имеют регулируемые выпускные клапаны и впускные пазы. Они промываются отдельными нагнетательными насосами. В результате достигается чистый обмен газом. Больше нет необходимости в смешанной смазке, коленчатый вал работает как в четырехтактных двигателях в подшипниках скольжения с масляной смазкой.

Эта конструкция особенно подходит для двигателей с медленным ходом с большим объёмом (морской дизель), так как низкая скорость всегда оставляет достаточно времени для газообмена, а вес не имеет значения.

Большой двухтактный морской дизельный двигатель с турбонаддувом превосходит тепловую эффективность только среди стационарных комбинированных газовых и паровых турбин, с точки зрения теплового КПД. Морское дизельное топливо с потреблением менее 160 г/кВт может превращать до 55% химически связанной энергии топлива в полезные механические работы. Четырехтактные дизельные двигатели достигают только 40−42% эффективности, четырехтактный четырехцилиндровый турбодизель 4%, четырехтактные турбобензиновые двигатели 35−37%.

Преимущества и недостатки

Некоторые особенности двухтактного агрегата могут быть преимуществом или недостатком, например, более низким тормозным эффектом. 2х тактный двигатель имеет в два раза больше ходов за единицу времени в виде четырехтактных хомутов, хотя из-за использования части хода для фазы продувки (впускной и выпускной) используется только от 70 до 80% от энергии на ход. Это само по себе создаёт ряд преимуществ:

Недостатки:

  • В зависимости от конструкции большой уровень выхлопного газа.
  • В случае смешанной смазки может произойти переполнение захват поршня или повреждение подшипника во время переполнения из-за недостаточной масляной смеси.
  • Высокая тепловая нагрузка на поршень из-за низкого внутреннего охлаждения.
  • В зависимости от конструкции более или менее высокий расход масла.
  • Проблемы с выбросами.
  • Высокий механический износ поршневых колец.

В принципе, хорошие значения выбросов могут быть достигнуты при использовании больших двигателей. Простые и маленькие двигатели обычно имеют больше выбросов, чем более крупные четырехтактные агрегаты.

Юридические ограничения

Для двухколёсных транспортных средств с января 2016 года применяются нормы выбросов Euro 4, независимо от того, используется ли двухтактный двигатель или четырехтактный двигатель. Это привело к общему запрету на установку 2х тактных двигателей в области мопедов, для которых с 2016 года также применяется стандарт Euro 4 (ранее Euro 2).

Особое применение

Японский танк типа 90 оснащён двухтактным агрегатом Mitsubishi 10ZG с непосредственным впрыском дизельного топлива и воздуходувкой Roots для зарядки.

Бронетранспортёр США M113 оснащён 2х тактным дизельным двигателем V6 с водяным охлаждением General Motors. Он обеспечивает 156 квт (M113A1 и M113A2) или 202 квт (M113A3).

Однотактный и трехтактный двигатели не получили распространения из-за различных недостатков конструкций и в это время находятся в стадии разработок, хотя несколько патентов было выдано ещё в начале прошлого века.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в свое время сделал большой переворот в истории промышленных технологий. Двигатель, работающий на солярке или бензине впервые был изобретен в 19 веке французским изобретателем по имени Жан Этьен Ленуар. Прежде чем двигатель внутреннего сгорания начал работать, изобретателю потребовалось несколько попыток запуска и переустройства двигателя. Поняв, почему двигатель перестает работать, Жан добавил систему жидкостного охлаждения и смазки. Сегодня же двигатели заметно скакнули вперед по ступеням эволюции. Однако не каждый из мотоциклистов знает, устройство и принцип работы двухтактного двигателя. Прочитав статью, вы узнаете, как же работает двухтактный двигатель.

Устройство двухтактного двигателя

Прежде чем разбирать принцип работы двухтактного двигателя мотоцикла, необходимо разобраться в его устройстве: из чего он состоит, как сделан и какие детали наиболее важные. Вообще, устройство двухтактного двигателя не так сложно, как кажется на первый взгляд. Обратите внимание на картинку. Из рисунка мы можем видеть, что двигатель представляет собой картер, в котором установлены такие важные детали как коленчатый вал с подшипниками и цилиндр. Поршень вращается и доводит горючую жидкость до свечи зажигания, которая дает искру.

Во всем устройстве двигателя очень важны зазоры между трущимися деталями. Из первых опытов Жана, о котором мы говорили ранее, можно понять, что двигатель не будет работать без смазки. Именно для этого, в двухтактный двигатель требуется заливать бензин, разбавленный с маслом. Пропорции у всех мотоциклов и масел разные, но главное качество хорошего масла, — сгорание его в двигателе с минимальным остатком нагара или зольных отложений.

Цилиндр и сам корпус двигателя внутреннего сгорания сделаны так, чтобы получать наилучшее воздушное охлаждение. Несмотря на то, что большинство двигателей имеют водяное охлаждение, дополнительное охлаждение встречными потоками ветра никто не отменял. Такое устройство двухтактного двигателя обеспечивают наилучшую производительность на всех этапах работы.

Принцип работы двухтактного двигателя

Работа двухтактного двигателя достаточно проста, хоть на первый взгляд и кажется, что для того чтобы разбираться в ДВС, нужно освоить профессию автомеханика. На самом деле все гораздо проще, ведь его работа основана на основных физических законах. Итак, как работает двухтактный двигатель?

Как вам уже известно, работа двигателя внутреннего сгорания происходит за два этапа (такта). Во время первого такта происходит сжатие. В этот момент поршень находится в самой низкой или как ее еще называют мертвой точке, вверх. Пока поршень находится в нижнем положении, в камеру поступает бензин и воздух. В это же время через выпускное окно выходят все выхлопные газы, образовавшиеся за один полный ход поршня. Как только горючее поступило в камеру сгорания, поршень посредством инерции поднимается вверх и доставляет туда попавшую в камеру жидкость.

Дальше наступает второй этап, называемый расширением. Теперь мы имеем поршень, находящийся в верхней мертвой точке. Так как поршень доставляет вместе с собой горючее, доходя до верхней мертвой точки оно воспламеняется. Из-за чего и происходит работа двигателя. Так и происходит работа двухтактного двигателя.

Что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель?

Как показывает принцип работы двухтактного двигателя, такой ДВС довольно эффективен. Но многие мотоциклисты при выборе новой модели задаются вопросом, что же эффективнее – двухтактный или четырехтактный мотор? Попробуем ответить на этот вопрос.

Итак, как показывают многочисленные эксперименты и практика мотопроизводителей в целом, четырехтактные двигатели все-таки менее эффективны. На первый взгляд это непонятно, но двигатели одного и того же объема, но при разных тактах работы выдают разные мощности. Посредством нехитрых расчетов удалось понять, что работа двухтактных двигателей внутреннего сгорания эффективнее четырехтактных двигателей в среднем в 1,5 раза.

Если вновь рассматривать принцип их работы, то можно понять почему так происходит. Все дело в том, что четырехтактные двигатели имеют немного другое устройство, в связи с чем процессы подачи топлива и выброса газов происходят дольше, нежели у двухтактников. Главная особенность двухтактных моторов и заключается в том, что у них эти процессы происходят во время сжатия, то есть они совмещены с основными этапами работы двигателя. Так и получается, что КПД четырехтактного двигателя меньше, чем у двигателя, работающего на двух тактах.

Заключение

Разобрав и поняв, как работает двухтактный двигатель, можно сделать определенные выводы. Теперь, вы знаете устройство двухтактного двигателя и можете решить, какой ДВС подходит вам больше.