Как работает 2 тактный двигатель: Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей

Содержание

Принцип работы 2х тактного и 4х тактного двигателей

При выборе силового оборудования необходимо уделить особое внимание типу двигателя. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный.

Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на использовании такого свойства газов, как расширение при нагревании, которое осуществляется за счет принудительного воспламенения горючей смеси, впрыскиваемой в воздушное пространство цилиндра.

Зачастую можно услышать, что 4-х тактный двигатель лучше, но чтобы понять, почему, необходимо более подробно разобрать принципы работы каждого.

Основными частями двигателя внутреннего сгорания, независимо от его типа, являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы, отвечающие за охлаждение, питание, зажигание и смазку деталей.

Передача полезной работы расширяющегося газа осуществляется через кривошипно-шатунный механизм, а за своевременный впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспре6деления.

Четырехтактные двигатели — выбор компании Honda

Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя.  Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели. Компания Honda уже многие годы представляет свои четырехтактные двигатели на рынке силовой техники и добилась высочайших результатов, при этом их качество и надежность ни разу не подвергались сомнению. Но всё же, давайте рассмотрим принцип работы 2х и 4х тактных двигателей.

Принцип работы двухтактного двигателя

Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: сжатие и рабочий ход.

Сжатие. Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно, после чего газ, находящийся в цилиндре, начинает сжиматься. При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем сжатии.

Рабочий ход. После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой. При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Дальнейшее движение поршня приводит к сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания.

Основным недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает принести пользу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты, что приводит к частичному выбросу горючей смеси в атмосферу. Еще идёт постоянный расход масла, так как 2х тактные двигатели работают на смеси бензина и масла. Очередное неудобство — в необходимости постоянно готовить топливную смесь. Главными преимуществами двухтактного двигателя остаются его меньшие размеры и вес по сравнению с 4х тактным аналогом, но размеры силовой техники позволяют использовать на них 4х тактные двигатели и испытывать намного меньше хлопот в ходе эксплуатации. Так что уделом 2х тактных моторов осталось различное моделирование, в частности, авиамоделирование, где даже лишних 100г имеют значение. 

Принцип работы четырехтактного двигателя

Работа четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов.

Во время впускного этапа поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, и в полость цилиндра поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь.

При сжатии поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.

Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня от ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи. Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан.

Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые поршнем, движущимся от НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.

За счет применения системы клапанов четырехтактные двигатели внутреннего сгорания более экономичны и экологичны — ведь выброс неиспользованной топливной смеси исключен. В работе они значительно тише, чем 2х тактные аналоги, и в эксплуатации намного проще, ведь работают на обычном АИ-92, которым вы заправляете свою машину. Нет необходимости в постоянном приготовлении смеси масла и бензина, ведь масло в данных двигателях заливается отдельно в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление. Вот именно поэтому компания Honda производит только 4х тактные двигатели и достигла в их производстве колоссальных успехов.

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?

Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу — это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

По материалам сайта airbase.ru

Преимущества и недостатки двух и четырех тактных ЛОДОЧНЫХ моторов.

Двухтактные преимущества

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным. 

2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.

3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы 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  4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же лодочный мотор выбрать? 

Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.

Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!

Как работают 4-тактные двигатели | Briggs & Stratton

Хотите знать, как работает двигатель малого объема? В этом видеоролике подробно описывается то, как работают 4-тактные двигатели Briggs & Stratton для обеспечения максимальной мощности ваших газонокосилок & наружного оборудования.

Четырехтактные двигатели Briggs & Stratton являются лучшими в мире с точки зрения производительности и качества. Это связано с верхним расположением клапанов в 4-тактных двигателях. Она максимально увеличивает мощность вашего двигателя Briggs & Stratton, что в свою очередь повышает производительность вашей газонокосилки или другого наружного силового оборудования.

Процесс работы 4-тактного двигателя

  • Этап 1: Такт впуска
    Во время такта впуска воздух и топливо проходят через карбюратор и попадают в поршень при открытии впускного клапана. Клапан закрывается, отсекая подачу воздушно-топливной смеси, когда поршень достигает нижней части такта.
  • Этап 2: Такт компрессии
    Теперь, когда топливо находится в камере компрессии, двигатель максимизирует создаваемую мощность, сжимая это топливо в меньшем пространстве. Поршень возвращается наверх в верхнюю точку, захватывая воздушно-топливную смесь между поршнем и головкой цилиндров. Эффективность четырехтактных двигателей Briggs & Stratton обеспечивается за счет максимальной компрессии на этом этапе.
  • Этап 3: Рабочий ход
    Теперь, когда воздушно-топливная смесь сжата, самое время добавить искру. Катушка зажигания создает высокое напряжение, которое разряжается в камере свечей зажигания. Как только воздушно-топливная смесь загорается, горячий воздух заставляет поршень опуститься вниз цилиндра.
  • Этап 4: Такт выхлопа
    Последним этапом в четырехтактном двигателе является такт выхлопа. Когда поршень выталкивает отработанные газы из камеры, открывается выпускной клапан. Как только этот процесс завершается, закрывается выпускной клапан и открывается впускной клапан, чтобы снова запустить процесс.

Для повторения каждого цикла требуется два оборота коленчатого вала. Интересно, как двигатель малого объема продолжает работать, когда только один из 4-х тактов создает мощность? Во время рабочего хода маховик получает толчок. Создаваемые импульс и инерция поддерживают его движение между рабочими тактами.

Полезные советы при работе с 2-х тактными и 4-х тактными двигателями



Полезные советы при работе с 2-х тактными и 4-х тактными двигателями
Хороший хозяин заранее проверяет состояние своей техники: измельчитель, бензокосу и триммер, мотокультиватор и бензопилу. Их основой является двухтактный двигатель, а их работа происходит при помощи бензина, который смешивают с моторным маслом. Для долгой работы этих агрегатов огромное значение оказывает правильно приготовленная горючая смесь. Работа двухтактного двигателя осуществляется при помощи добавления масла, которое служит для смазки трущихся деталей, в бензин, но ни в коем случае не систему для смазки, как, например, в четырехтактном двигателе автомобиля.
Для того, чтобы двухтактный двигатель послужил как можно дольше необходимо соблюдать точные пропорции смеси моторного масла и бензина. Однако это простое правило очень часто нарушается. Бывают случаи, когда экспериментаторам очень хотят заставить работать мотокультиватор или бензопилу на чистом бензине.
Бензин: затраты на 95-й не оправданы, но использование бензина ниже 92 марки не рекомендуется. И, естественно, масло для топливной смеси должно быть специально созданным для этого. Приобрести его возможно там же, где продается садовая техника. Не допускается использование обычных моторных масел.
Стоимость моторного масла для двухтактных двигателей немного выше автомобильного, но это вполне оправдано, так как расход очень мал. Не скупитесь на качественные масла, приобретайте фирменные у официальных представителей вашего инструмента.
На этикетке в основном указываются необходимые пропорции бензина и моторного масла для приготовления топливной смеси. В основном это 1:50 или 1:40. Для понятности необходимо пропорции перевести в граммы, это в основном на 1 литр бензина 25 и 20 грамм моторного масла. Чтобы смешивать максимально точно может понадобиться медицинский шприц или специальная канистра для смешивания.
Для четырехтактного двигателя берется минеральное или синтетическое масло с вязкостью 15W40 или 10W40. Помимо регулярной, запланированной замены, рекомендуется менять масло при проведении работ с цилиндром, а именно: снятие головки цилиндра, монтаж/демонтаж впускных/выпускных коллекторов, так как существует вероятность попадания грязи и мелких частичек деталей в двигатель.

Преимущества 4-тактных двигателей
• Больший ресурс.
• Экономичность.
• Более чистый выхлоп.
• Меньший шум.
• Не требуется добавление масла к топливу.

Преимущества двухтактных двигателей
• Меньший вес.
• Способность работать в любых положениях (особенно важно для ручного инструмента).
• Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма.
• Отсутствие блока клапанов и распределительного вала.
• Проще и дешевле в изготовлении.

Четкое соблюдение правил эксплуатации Вашей техники обеспечат отличную работу и принесут много приятных моментов владельцу.

10 вещей, которые нужно знать о кроссовых мотоциклах 2Т и 4Т

10 вещей, которые нужно знать о кроссовых мотоциклах 2Т и 4Т

1. Классификация. Двигатели в кроссовых мотоциклах классифицируются по способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные и двухтактные. Двухтактные двигатели обладают большей мощностью на единицу объёма, однако меньшим КПД.

2. Рабочий цикл. У четырёхтактного двигателя рабочий цикл состоит из 4-х этапов: впуск, сжатие, сгорание и расширение, и выпуск. В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи НМТ (нижней мертвой точки) поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

3. Преимущества. Начнем с преимущества двухтактных двигателей. Первое и самое главное — отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения, большая мощность на литр рабочего объема, чуть меньше ресурс, но проще и дешевле в обслуживании. Четырехтактные двигатели отличаются отсутствием вибрации, большим ресурсом, экономичностью, более чистым выхлопом и не нужно смешивать масло с бензином. Но в тоже время они дороже и сложнее в обслуживании. На жестких трассах с большим количеством поворотов преимущество будет у четырехтактного двигателя, в то время как 2Т будет более быстрым на скоростном и суглинистом треке. 

4. Максимальная мощность. Это самая большая разница между этими двумя типами двигателей. На обоих типах максимальная мощность примерно одинакова, но достигается на разном числе оборотов. Для всех начинающих и большинства средних гонщиков показатель мощности имеет мало значения, так как мало кто из них способен использовать хотя бы половину потенциала мотора. Но можно отметить, что мощность на 4Т более удобна в использовании и более ровная, а на 2Т она взрывная и мотоцикл более резкий.

5. Крутящий момент. Существует аксиома, что главное не мощность, а крутящий момент. У четырехтактного двигателя он выше. Это позволяет реже переключать передачи, не так экстремально проходить повороты и разгоняться более плавно, исключая пробуксовки.

6. Максимальные обороты. На 4Т выше. Это позволяет дольше разгоняться на одной передаче. На 2Т – узкий рабочий диапазон.

7. Вес. Двухтактный кроссовый мотоцикл легче, чем четырехтактный. Также стоит учитывать, что на 4Т присутствует торможение двигателем, в то время как на 2Т оно полностью отсутствует.

8. Управляемость. Эта вещь иногда может казаться весьма субъективной, и то, что работает для одного гонщика, не будет одинаковым для другого. Многие проблемы, связанные с управляемостью, могут быть решены с помощью хорошей настройки подвески и различных частей тюнинга. Естественно, 4-тактный мотоцикл тяжелее, но его легче контролировать на треке.

9. Ремонт. Когда дело доходит до ремонта, 2Т имеют преимущество просто потому, что 4 такта имеют больше компонентов, требующих более частого планового технического обслуживания. Стоимость восстановления 4-тактного двигателя намного дороже, чем восстановление 2-тактного.

10. 2Т или 4Т? Выбор двухтактного или четырехтактного мотоцикла – это личное предпочтение каждого. Конечно каждый скажет, что преимущество 2-тактов против 4-х очевидно: у него более быстрое ускорение, он легче, имеет более низкую стоимость обслуживания и ремонта. Но как точно заметил Роджер Де Костер, по-настоящему ехать на двухтактном мотоцикле может только очень талантливый спортсмен, так как 2Т требует от гонщика лучшей реакции, навыков и физических сил. Поэтому выбор полностью зависит от вашей квалификации.

Технология 2-MIX — экономия и высокое режущее усилие

Высокая мощность при высокой экологичности

Мощный и экологичный: 2-тактный двигатель с технологией 2-MIX с высокой мощностью двигателя и отменной динамикой крутящего момента убеждает в высокой производительности пиления и тяговом усилии. Несмотря на свою мощность, двигатель работает с низкой эмиссией выхлопных газов. Таким образом выполняются жёсткие требования Директивы ЕС по вредным выбросам (ступень II).

Явные преимущества

  • Эффективность Высокая мощность при эффективном использовании топлива.
  • Высокое режущее усилие: Высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов.
  • Экологичность: Расход топлива значительно ниже, за счет чего уменьшение нагрузки на окружающую среду и меньше выхлопных газов.
  • Экономичность: Расход топлива на 20 % ниже, чем у традиционных 2-тактных двигателей без технологии 2-Mix.
  • Уверенно смотрит в будущее: уже сегодня отвечает строгим европейским нормам токсичности ОГ уровня II.
  • Вот как это работает

    Двухтактный двигатель с технологией 2-MIX устанавливает новые стандарты. При продувке образуется не содержащий топливо воздушный слой между сгоревшим топливом в камере сгорания и свежей смесью в картере. Отработанные газы отделяются от свежей топливной смеси и таким образом минимизируются потери заряда при продувке, то есть доли смеси, которые выбрасываются без сгорания и создают нагрузку на человека и окружающую среду.

Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания

На данный момент существует два основных вида двигателей внутреннего сгорания – двухтактные и четырехтактные. По своему внешнему виду они практически не отличаются, однако двухтактные двигатели работают по совсем другому принципу. Попробуем разобраться в чем основные различия этих двух типов ДВС, и как работает двухтактный двигатель.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания

Для того, чтобы ваша машина могла выполнять свою прямую функцию – возить вас, ее нужно заправлять топливом: бензином, дизелем, пропан-бутаном. По топливопроводу бензин поступает в двигатель, основную работу в нем выполняют поршни и кривошипно-шатунный механизм. Бензин смешивается с воздухом, образуется смесь, которая взрывается и приводит поршни в движение, этот момент движения передается на коленчатый вал, а от него на трансмиссию.

Разница между 2-х и 4-х тактными двигателями, как видно из названия, состоит в количестве тактов, то есть в рабочем цикле двигателя. Рабочий цикл любого ДВС – это последовательность таких процессов:

  • заполнение цилиндра горючей смесью;
  • ее воспламенение;
  • расширение газов;
  • вытеснение продуктов сгорания.

В 4-тактном двигателе вся эта последовательность осуществляется за 4 такта, то есть за два оборота коленвала, в двухтактном – за один оборот. Из этого можно сделать вывод, что 2-тактные двигатели обладают большей мощностью, и это действительно так, не зря ведь их используют не только для мотоциклов, мопедов, различных квадроциклов, снегоходов и гидроциклов, но и для приведения в движение огромных морских кораблей.

Теоретически мощность должна быть выше в два раза. Например, небольшой по размерам двигатель мотоцикла может легко выдавать мощность в сто и больше лошадей, тогда как гораздо более массивный и объемный мотор какого-нибудь автомобиля класса “В” или “С” выдает 70-100 л.с.

Устройство двухтактного двигателя

Основное преимущество двухтактных двигателей состоит в простоте их конструкции. Поскольку все процессы рабочего цикла завершаются за один оборот кривошипа, отпадает необходимость в наличии сложного газораспределительного механизма, который контролирует движение впускных и выпускных клапанов. Впускной клапан закрывается и открывается из-за разницы давления, а отработанные газы выходят через выпускное окно к глушителю.

Также 2-тактный двигатель охлаждается с помощью топлива, в которое подмешан определенный процент масла. Масло нужно подбирать именно двухтактное, поскольку оно приспособлено к высоким температурам и при сгорании оставляет меньшее количество шлака и золы.

Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней – НМТ и ВМТ. Во время движения вверх поршень сжимает поступившую воздушно-топливную смесь. В ВМТ происходит взрыв смеси и поршень начинает движение вниз, в этот момент поступает новая порция смеси. Получается, что поршень сам же и выталкивает отработанные газы, а это и является основным недостатком двухтактных двигателей, влияющим на их КПД.

Недостатки двухтактных двигателей

Несмотря на то, что инженеры пытаются их решить, недостатки все же есть и они существенные.

Самый главный из них – неэффективное использование топлива и повышенные выбросы СО2.

Если в четырехтактных двигателях на отвод отработанных газов и продуктов сгорания отводится отдельный такт, то здесь этот такт совмещается с заполнением цилиндра новой порцией горючей смеси, и как бы не старались инженеры, избежать смешивания ее с отработанными газами не удается.

Кроме того необходимо постоянно добавлять в бензин масло, причем оно довольно дорогостоящее и расходуется быстрее.

Из-за этих проблем снижается и мощность двигателя. Теоретически она должна быть в два раза выше, чем у 4-тактных ДВС, но на деле этот показатель не превышает 50-70 процентов. После 2000 года многие производители отказались от двухтактных ДВС. Однако работы по их совершенствованию постоянно ведутся.

Видео принципа работы данного типа двигателей.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Двухтактный двигатель — Energy Education

Рис. 1. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания [1]

Как следует из названия, двухтактный двигатель требует только двух движений поршня (одного цикла) для выработки мощности. [2] Двигатель может вырабатывать мощность после одного цикла, потому что выхлоп и всасывание газа происходят одновременно, [3] , как показано на рисунке 1. Имеется клапан для такта впуска, который открывается и закрывается из-за к изменению давления.Кроме того, из-за частого контакта с движущимися компонентами топливо смешивается с маслом для добавления смазки, что обеспечивает более плавный ход.

В целом двухтактный двигатель состоит из двух процессов:

  1. Ход сжатия: Впускной канал открывается, топливовоздушная смесь поступает в камеру, и поршень перемещается вверх, сжимая эту смесь. Свеча зажигания воспламеняет сжатое топливо и начинает рабочий такт.
  2. Рабочий ход: Нагретый газ оказывает высокое давление на поршень, поршень движется вниз (расширение), отработанное тепло отводится.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топливной (химической) энергии в механическую, в которой только 15% будет использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). [4]

По сравнению с четырехтактными двигателями двухтактные двигатели легче, эффективнее, позволяют использовать топливо более низкого качества и более экономичны. [2] Таким образом, более легкие двигатели обеспечивают более высокую удельную мощность (больше мощности при меньшем весе). Однако им не хватает маневренности, характерной для четырехтактных двигателей, и они требуют большей смазки. Это делает двухтактные двигатели идеальными для судов (для перевозки большого количества грузов) [2] , мотоциклов и газонокосилок, тогда как четырехтактные двигатели идеально подходят для таких автомобилей, как легковые и грузовые автомобили.

Цикл Отто

Рисунок 2. Реальный цикл Отто для двухтактного двигателя. [5] Рисунок 3. Идеальный цикл Отто для бензинового двигателя. [6]

Диаграмма давление-объем (PV-диаграмма), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в любом бензиновом двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для перемещения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на Рисунке 2 (реальный цикл Отто) и Рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент в любом двигателе, который использует этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1).Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, объясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Ниже описывается, что происходит на каждом этапе фотоэлектрической диаграммы, когда сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества, изменяет движение поршня:

Идеальный цикл — зеленая линия: Обозначенный как фаза впуска , двухтактный двигатель не проходит через эту фазу.Это связано с тем, что четырехтактные двигатели начинаются с поднятого поршня, поэтому его необходимо опускать для всасывания топливно-воздушной смеси. Однако двухтактный двигатель может сразу приступить к впуску топливно-воздушной смеси, как показано в процессах 1-2.

Процесс с 1 по 2: Во время этой фазы впускное отверстие открывается, и поршень вытягивается вверх, так что он может сжимать топливно-воздушную смесь, попавшую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмен не происходит.С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда свеча зажигания встречает топливо, которое должно воспламениться.

Процессы 2–3: Здесь происходит возгорание из-за воспламенения топлива свечой зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением, которая имеет много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорическим процессом.

Процессы с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для работы с поршнем, которая толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой сток , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение, приводящее в действие машину или транспортное средство.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1): Из процесса с 4 по 1 все отходящее тепло отводится из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. [7] Однако в двухтактном двигателе фаза выхлопа отсутствует, поэтому цикл начинается (с 1 по 2) снова, позволяя сжимать новую смесь топлива и воздуха.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. ↑ «Файл: Two-Stroke Engine.gif — Wikimedia Commons», Commons.wikimedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two-Stroke_Engine.gif.[ Доступно: 17 мая 2018 г.].
  2. 2,0 2,1 2.2 Э. Алтурки, «Сравнение и применение четырехтактных и двухтактных судовых двигателей», Международный журнал инженерных исследований и приложений, вып. 07, нет. 04, с. 49-56, 2017.
  3. ↑ С. Ву, Термодинамика и тепловые циклы. Нью-Йорк: Nova Science Publishers, 2007.
  4. ↑ Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, 2012, стр. 106.
  5. ↑ http://www.citethisforme.com
  6. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: https: // en.wikipedia.org/wiki/Otto_cycle#/media/File:P-V_Otto_cycle.svg
  7. ↑ И. Динчер и К. Замфиреску, Современные системы производства электроэнергии. Лондон, Великобритания: Academic Press — это отпечаток Elsevier, 2014, стр. 266.

Анимированные двигатели — двухтактный

Двухтактный двигатель

В двухтактном двигателе используются как картер, так и цилиндр для достижения всех элементов цикла Отто всего за два хода поршня.

Впуск

Топливно-воздушная смесь сначала всасывается в картер под действием вакуума. который создается во время движения поршня вверх.Иллюстрированный двигатель оснащен тарельчатым впускным клапаном; однако многие двигатели используют поворотная величина, встроенная в коленчатый вал.

Компрессия картера

Во время хода вниз тарельчатый клапан принудительно закрывается повышенное давление в картере. Затем топливная смесь сжимается в картер в течение оставшейся части хода.

Передача / Выпуск

Ближе к концу хода поршень открывает впускное отверстие, позволяя сжатой топливно-воздушной смеси в картере выйти вокруг поршня в главный цилиндр.Это вытесняет выхлопные газы. выхлопное отверстие, обычно расположенное на противоположной стороне цилиндр. К сожалению, часть свежей топливной смеси обычно тоже исключен.

Сжатие

Затем поршень поднимается под действием импульса маховика и сжимает топливная смесь. (В то же время происходит еще один такт впуска под поршнем).

Мощность

В верхней части такта свеча зажигания воспламеняет топливную смесь. В горящее топливо расширяется, перемещая поршень вниз, чтобы завершить цикл.(При этом еще один ход сжатия картера составляет происходит под поршнем.)


Поскольку двухтактный двигатель срабатывает при каждом обороте коленчатого вала, двухтактный двигатель обычно более мощный, чем четырехтактный. эквивалентного размера. Это в сочетании с их более легкими, простыми конструкция, делает двухтактный двигатель популярным в бензопилах, линейных триммеры, подвесные моторы, снегоходы, водные мотоциклы, легкие мотоциклы и модели самолетов.

К сожалению, большинство двухтактных двигателей неэффективны и ужасны. загрязнителей из-за количества неизрасходованного топлива, которое выходит через выхлопное отверстие.

Как работают 2-тактные и 4-тактные двигатели

Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Вы когда-нибудь задумывались, почему вам нужно добавлять масло в топливный бак вашей бензопилы? Или почему у некоторых мотоциклов для бездорожья звук выхлопа выше, чем у других?

Мы все были обременены дворовой работой или сидели за рулем автомобиля. Но это не значит, что у вас была возможность погрузиться в специфику 2-тактных и 4-тактных двигателей.На самом деле, вы могли и не подозревать о разнице, пока кто-нибудь не упомянул в разговоре о двухтактности.

Тут тоже нечего стыдиться. Дело в том, что большинство людей полагаются только на 4-тактные двигатели. И даже это меняется, поскольку электромобили, мотоциклы и садовые инструменты становятся все более заметными в повседневной жизни. Но если вы собираетесь заняться чем-либо, связанным с двигателем, вам нужно знать разницу. Не волнуйтесь, Drive находится в футляре!

Понимание цикла двигателя

В первую очередь, 2-тактный и 4-тактный — это термины, которые относятся к продолжительности цикла двигателя.Чтобы лучше понять, что означают эти термины, нам нужно начать с очищения вашего разума. Избавьтесь от всего, что вы знаете о поршневых двигателях, кроме того факта, что поршень постоянно перемещается вверх и вниз в камере сгорания.

Визуализируйте, как поршень движется вверх и вниз. Энергия, приводящая в движение это движение, исходит от воспламенения или сгорания смеси, в результате чего поршень с огромной силой опускается вниз. Зажигание — это основная цель, но для этого в камеру должны сначала попасть топливо и воздух.Затем его нужно сжать, чтобы получить максимальное количество энергии от ожога. После сжатия происходит возгорание. Но прежде, чем цикл может начаться снова, выхлоп отработанной смеси должен выйти из камеры.

Термин «ход» происходит от движения поршня в течение цикла двигателя. Соответствующее число обозначает количество перемещений поршня внутри камеры для выполнения всех функций. Проще говоря, 4-тактный гребок позволяет достичь этих целей за четыре гребка, а 2-тактный — за, как вы уже догадались, за два.

Что такое 4-тактный ход?

Четырехтактный двигатель впервые появился еще в 1861 году, когда его разработал человек по имени Николас Отто. Вот почему вы, возможно, слышали, что он упоминается как «цикл Отто» , в редких случаях .

Этот метод выделяет один штрих для каждой из четырех функций, которые мы обсуждали ранее. Но это не единственная определяющая характеристика двигателя этого типа. В этой конструкции решающее значение имеет то, как топливо и воздух входят в камеру и выходят из нее. Вот здесь и вступают в игру распределительный вал и тарельчатые клапаны в верхней части камеры сгорания.

Давайте разберемся с четырехтактным циклом. В 4-тактном двигателе цикл начинается с такта впуска. Когда поршень движется вниз, распределительный вал перемещается в положение, при котором открывается впускной клапан. Вакуум, создаваемый движением поршня вниз, втягивает смесь воздуха и топлива через этот клапан. Как только поршень достигает дна камеры, он больше не может всасывать воздух, и впускной клапан закрывается.

После такта впуска поршень начинает двигаться вверх по камере для сжатия смеси.Как только поршень достигает верха камеры, происходит воспламенение, которое снова направляет его вниз, при этом все клапаны остаются закрытыми во время тактов сжатия и зажигания. После такта зажигания выпускной клапан открывается, позволяя поршню проталкивать отработанную смесь, пока она не достигнет верха камеры. Затем выпускной клапан закрывается, и цикл начинается снова.

Что такое двухтактный?

Как ни странно, двухтактные двигатели появились вскоре после четырехтактных, когда человек по имени сэр Дугальд Клерк изобрел первую успешную конструкцию в 1878 году.

Как только вы поймете основы 4-тактного цикла, с 2-тактными двигателями будет намного легче набрать скорость. Прежде чем мы сможем погрузиться в то, как 2-тактный двигатель завершает свой цикл, нам нужно исключить несколько деталей, на которые полагаются 4-тактные двигатели.

2-тактные двигатели не имеют ни распределительного вала, ни клапанов, как у 4-тактных. Вместо этого они оснащены системой золотниковых клапанов, в которой два постоянно открытых порта расположены рядом друг с другом в стенке цилиндра. Они известны как выпускной порт и впускной порт.Сам поршень работает как клапан, регулирующий поток в любой порт и из него.

Важно отметить, что выхлопное отверстие обычно находится выше, чем входное, поскольку такая конфигурация дает больше времени для выхода выхлопных газов в этом цикле.

Эта компоновка позволяет выпуску, впуску и сгоранию топливных смесей происходить во время одного хода. С точки воспламенения поршень начинает двигаться вниз. Как только поршень проходит так далеко, он открывает выпускное отверстие, позволяя отработанной топливной смеси начать покидать камеру.Когда поршень продолжит движение, позиция начнет открывать входное отверстие, так что в него начнет поступать свежая топливная смесь. Как только поршень достигает дна, он начинает двигаться обратно вверх, продолжая выталкивать оставшийся выхлоп и сжимать новую топливную смесь, пока она не закроет отверстие, и работает только для сжатия свежей топливной смеси. Зажигание снова запускает цикл.

Ключевым компонентом этого цикла является пластинчатый клапан в высокопроизводительных приложениях. Этот клапан находится во впускном отверстии и позволяет разрежению при ходе поршня вниз втягивать топливо, но не проталкивать его обратно, когда поршень создает давление при ходе поршня вверх.

Уникальной характеристикой двухтактных двигателей является то, что поступающее топливо также попадает в картер. В двухтактных двигателях используется система смазки с полными потерями, в которой топливо используется для смазки вращающегося узла. Поэтому в топливо этих двигателей необходимо добавлять специальное масло для двухтактных двигателей.

Как цикл двигателя влияет на производительность двигателя?

Цикл двигателя играет важную роль в производительности, но ни один универсально не превосходит другой.

Просто для удовольствия, давайте начнем с разговора об очевидных преимуществах двухтактного двигателя.Поскольку у него гораздо более быстрый цикл, он может производить намного больше мощности без увеличения рабочего объема. В некоторых случаях выходная мощность более чем вдвое больше, чем у 4-тактного двигателя аналогичного размера. 2-тактные двигатели действительно развивают пиковую мощность при гораздо более высоких оборотах, но укороченный цикл позволяет двигателю достигать высоких оборотов за гораздо более короткий период, эффективно увеличивая реакцию дроссельной заслонки.

Это еще не все, что касается производительности. 2-тактный двигатель намного легче 4-тактного. Двухтактные двигатели не имеют клапанного механизма, что является наиболее значительным фактором снижения веса.Таким образом, 2-тактный двигатель не только мощнее, но и весит почти на 50% меньше, чем его 4-тактный эквивалент, что обеспечивает значительно лучшее соотношение мощности и веса.

Еще одним преимуществом двухтактной конструкции является то, что она может работать в любой ориентации, поскольку подача топлива не зависит от гравитационной подачи, что идеально подходит для ряда применений.

Если двухтактные двигатели способны создавать больше мощности, то почему мы не видим их чаще? На то есть две важные причины. Во-первых, они не так долговечны, как 4-тактные, и не совсем безопасны для выхлопных газов.Другой фактор заключается в том, что среднему автомобилисту их не так легко контролировать.

По сути, относительно высокая долговечность и меньшее загрязнение окружающей среды являются причиной того, почему мы склонны отдавать предпочтение 4-тактным многоцилиндровым двигателям, которые мы используем в легковых, грузовых автомобилях и других больших уличных транспортных средствах.

Высокая выходная мощность двухтактного двигателя и возможность развивать высокую мощность без увеличения размера и веса делают его очевидным выбором для других применений. Такие области применения, как высокопроизводительные внедорожники и оборудование для газонов, которые зависят как от низкого соотношения мощности к весу, так и от двигателя, который может работать в режиме ориентации в пользу 2-тактных двигателей.

Однако важно не исключать 4-тактный ход в любом из этих сегментов. Долговечность и низкий крутящий момент этих двигателей имеют свои преимущества. Во-первых, автомобили или коммунальное оборудование, в которых используются 4-тактные двигатели, легче обслуживать. Как и в случае с автомобилями, крутящий момент на низких оборотах более управляем и требует меньших навыков для безопасного управления, что делает его более приятным для гонщиков и операторов.

Но это не значит, что из правил нет исключений. «Раньше» вы могли даже найти промышленные дизельные двигатели, использующие двухтактный цикл.

Термины двигателя, которые вы должны знать

Получите образование.

Ход

Ход происходит от движения поршня в камере сгорания. Любой цикл не требует пояснений. Соответствующее число означает, сколько раз поршню нужно пройти, чтобы выполнить четыре функции, необходимые для работы двигателя.

Тарельчатый клапан

Тарельчатый клапан — это клапаны, используемые в 4-тактных двигателях. По крайней мере, эти двигатели будут иметь по два клапана на цилиндр.Впускной клапан позволяет топливу и воздуху попадать в камеру, а выпускные клапаны позволяют отработанной смеси выходить.

Распредвал

Еще один важный компонент 4-тактных двигателей. Это компонент, отвечающий за открытие клапанов в камере сгорания. Он связан с коленчатым валом и должен быть правильно рассчитан, чтобы клапаны открывались и закрывались в нужные моменты.

Порты

Двухтактные двигатели используют порты, которые работают с поршнем, чтобы создать систему золотниковых клапанов.Когда поршень проходит через эти отверстия, они позволяют отработавшему топливу выходить из камеры, а свежей смеси — входить.

Герметичный клапан

Пластинчатый клапан присутствует на впускном отверстии в высокопроизводительных 2-тактных двигателях. Эта простая система клапанов позволяет топливу поступать в камеру из-за вакуума, создаваемого поршнем, движущимся вниз, но не позволяет топливу выталкиваться наружу при движении поршня вверх.

Часто задаваемые вопросы о 2-тактном и 4-тактном корпусе

У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!

Q: В чем разница между 2-тактным и 4-тактным ходом?

A: Основной разностный 4-тактный двигатель выполняет все функции двигателя за четыре такта, а двухтактный — за два.Существуют также некоторые существенные различия в используемых компонентах и ​​смазке этих двигателей.

Q: Вредны ли двухтактные двигатели для окружающей среды?

A: 2-тактные двигатели вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды автомобилями. Поскольку они используют порты вместо клапанов, несгоревшее топливо может покидать камеру и увеличивать выбросы. Вот почему они обычно ограничены для использования во внедорожниках и небольших двигателях.

Q: Почему 2-тактный ход быстрее?

A: 2-тактные двигатели выполняют все функции быстрее, чем 4-тактные.У них также меньше деталей, что делает их легче. Повышенная частота вращения двигателя и лучшее соотношение мощности и веса способствуют повышению производительности автомобилей, оснащенных этими двигателями.

Q: Почему двухтактные двигатели не используются в автомобилях?

A: Основная причина, по которой мы не используем двухтактные двигатели в автомобилях, связана с их выбросами. Вдобавок ко всему, они обычно не такие прочные и простые в управлении, как 4-тактные.

Q: Что произойдет, если вы поместите 2-тактный бензиновый двигатель в 4-тактный двигатель?

A: Масло добавляется к двухтактному топливу для таких применений, как внедорожные мотоциклы, потому что топливо также используется в качестве смазочного материала для двигателя.4-тактный двигатель может сжечь это топливо, но может вызвать проблемы. Это может повредить насос и фильтры, поэтому их не следует смешивать.

Видео

Узнайте больше о 2-тактных и 4-тактных двигателях из этого видео.

Как работает двухтактный двигатель

Почти вся машина двигатели работа на четырехтактном цикл , так называемый, потому что он занимает четыре удары из поршень индукция , сжатие , зажигание и выхлоп — произвести один выстрел из топливо / воздушная смесь.Это означает, что коленчатый вал дважды вращается для завершения каждого цикла.

Двигатель двухтактный

Большинство двухтактных двигателей относятся к компрессионному типу картера. Топливно-воздушная смесь подается в картер через боковую часть поршня из впускного коллектора, установленного внизу на цилиндре. Смесь слегка сжимается в картере, затем переносится в верхнюю часть цилиндров, сжимается и воспламеняется, так что горящие газы расширяются и опускают поршни.Смазочное масло смешивается с топливом или впрыскивается отдельно. Поскольку в подшипники коленчатого вала не подается масло под давлением, они представляют собой шариковые или игольчатые роликоподшипники, которые могут работать в масляном тумане.

Однако некоторые двигатели меньшего размера, особенно те, которые установлены на некоторых мопедах или мотоциклы, работают по двухтактному циклу — поршень находится на рабочий ход каждый раз, когда он движется вниз цилиндр поэтому коленчатый вал поворачивается только один раз во время каждый цикл. Некоторые автомобили также использовали этот двигатель, например, Wartburg Knight. и некоторые ранние Saab.

Uniflow

Самые ранние двухтактные двигатели были однопоточного типа. С таким дизайном топливно-воздушная смесь нагнетается в цилиндр роторным вентилятором ( нагнетатель ) приводится в движение двигателем. Нет входа клапан : вместо этого есть удлиненный отверстие, называемое портом, в боковой части цилиндра рядом с нижней частью ход поршня. Порт открывается или закрывается при движении поршня вверх и вниз. цилиндр. Выхлопные газы обычно проходят через обычный кулачковый тарельчатый клапан .

Цикл начинается с хода вниз, при котором горящее топливо толкает поршень. вниз. Когда поршень открывает впускное отверстие в нижней части своего хода, топливо и воздух вдавливается над ним. На ходу выхлоп газ вытеснен и топливо сжато, готово к стрельбе. Чтобы это произошло, выхлоп клапан открывается непосредственно перед тем, как опускающийся поршень откроет входной порт, поэтому нет сопротивление входящим заряжать .

Двухтактный цикл

Когда поршень сжимает топливно-воздушную смесь при движении вверх, свежий всасываемый заряд всасывается в картер.Сжатая смесь, воспламененная правильно рассчитанной электрической искрой, горит и расширяется, опуская поршень вниз. Сгоревшие газы покидают цилиндр через открывшееся теперь выпускное отверстие, а свежий всасываемый заряд устремляется в цилиндр (через переходное отверстие), помогая вытеснить отработавшие газы. Когда поршень снова начинает движение вверх, он начинает всасывать свежий заряд топлива / воздуха в картер.

Современная версия

Большинство современных двухтактных двигателей работают немного иначе.Вместо того, чтобы иметь воздуходувка для сила топливовоздушной смеси в цилиндры, они используют то, что известный как картер сжатие.

Этот тип двигателя не требует обычных клапанов. Входные порты ведут в нижняя часть цилиндра, открытая для картера: выше цилиндр на противоположной стороне — еще один набор портов, ведущих к выхлоп трубка . Отверстие для передачи ведет обратно к цилиндру из картера, вход на уровне немного выше, чем входной порт, но немного ниже чем выпускной порт.

Во время хода вверх поршень открывает впускное отверстие и позволяет топливно-воздушная смесь устремилась в картер под поршень. Иногда в боковой части поршня есть вырез, через который может проходить смесь дотянуться до картера.

Когда поршень достигает верхней части цилиндра, сжатое топливо / воздух смесь обжигается свеча зажигания , прижимая поршень к силе Инсульт.

При опускании поршень сжимает топливно-воздушную смесь в картере, и он также открывает выхлопную трубу, за которой следует переходное отверстие.Выхлопные газы начинают выходить, когда выхлопное отверстие открывается, и далее поглощается (вытесняется) топливно-воздушной смесью, поступающей из порт передачи под небольшим давление от картера.

Чтобы помочь удалить выхлопные газы из цилиндра, верхняя часть Поршень часто имеет такую ​​форму, чтобы отклонять поступающую смесь вверх. Смесь затем удваивается, когда ударяет крышка цилиндра , стекает в выхлоп левый борт и выталкивает выхлопные газы наружу.

Импульс газов из передаточных окон, которые будут открыты так как около нижней части хода вниз, продолжает выталкивать выхлоп продуктов, пока не будут закрыты выпускные отверстия.Эта система вытеснения выхлопных газов газы известны как петли уборка мусора .

Выхлопная конструкция

Конструкция выхлопной системы более критична в двухтактном двигателе, чем это в четырехтактном двигателе. Сгоревшие выхлопные газы не положительно выталкивается движущимся вверх поршнем, поэтому важно, чтобы Система вытяжки предлагает минимальное сопротивление газам ‘ дорожка.

У большинства двухтактных двигателей стремительный входящий заряд помогает подметать остаточные выхлопные газы из цилиндра.Проблема в том, что некоторые из входной заряд — несгоревшее топливо — может быть унесен в атмосферу, потому что впускной и выпускной порты открыты вместе в течение некоторого времени. Однако, конструкция выхлопной трубы и глушителя может быть использована для минимизации этот эффект.

Когда выхлопной заряд покидает цилиндр, он посылает импульс — удар. волна — вниз по выхлопной трубе, которая отражается обратно от конца трубка. Уделяя особое внимание конструкции выхлопной системы, инженеры может организовать систему, которая может использовать возвратный выхлопной импульс, чтобы подтолкнуть впускной заряд, который пытается следовать за выхлопными газами вниз по выхлопной трубе. трубу обратно в цилиндр.

Смазка

В большинстве двигателей картер и отстойник содержат масло для смазки движущиеся части двигателя. Но при двухтактном сжатии картера двигатель картер не может этого сделать, потому что он необходим для начального сжатия топливо и воздух.

2-тактный Vs. 4-тактные двигатели: в чем разница?

Автомобильные двигатели трансформировались с годами, но остались две основные конструкции двигателей внутреннего сгорания с бензиновым двигателем: 2-тактный и 4-тактный.Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, знаете ли вы разницу между ними? Как они работают и что лучше? Читайте дальше, чтобы узнать ответы!

Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «инсульт»?

Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала необходимо ознакомиться с основами.

Во время цикла сгорания двигателя поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре.ВМТ — это его позиция, ближайшая к клапанам, а НМТ — это ее позиция, наиболее удаленная от них. Ход — это когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. Сжигание r Evolution или сгорание c ycle — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и вытеснения выхлопных газов:

  1. Впуск: Поршень движется вниз по цилиндру, позволяя смеси закипания и воздуха попасть в камеру сгорания
  2. Компрессия: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах
  3. Сгорание: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
  4. Выхлоп: Поршень поднимается вверх по цилиндру, и выпускной клапан открывается

Разница между двухтактным и четырехтактным двигателем

Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от того, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в течение каждого цикла.

, 4-тактный:

В 4-тактном двигателе поршень совершает 2-тактный ход за каждый оборот: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается через каждые 4 такта поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, так как имеют отдельный отсек для масла.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает 4-тактный двигатель:

2-тактный:

В двухтактном двигателе весь цикл сгорания завершается всего одним ходом поршня: тактом сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива.Во время обратного хода выхлоп выпускается, и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается за каждые 2 такта поршня. Двухтактные двигатели также требуют предварительного смешивания масла с топливом.

Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает двухтактный двигатель:

За и против:

Итак, что «лучше»? Вот несколько плюсов и минусов обеих конструкций двигателей:

  • Что касается эффективности, 4-тактный двигатель, безусловно, выигрывает.Это связано с тем, что топливо расходуется раз в 4 такта.
  • Четырехтактные двигатели тяжелее; они весят на 50% больше, чем сопоставимый двухтактный двигатель.
  • Обычно 2-тактный двигатель создает больший крутящий момент при более высоких оборотах, в то время как 4-тактный двигатель создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах.
  • 4-тактный двигатель также намного тише, 2-тактный двигатель значительно громче и имеет характерный пронзительный «жужжащий» звук.
  • Поскольку 2-тактные двигатели предназначены для работы на более высоких оборотах, они также имеют тенденцию изнашиваться быстрее; 4-тактный двигатель обычно более долговечен.При этом двухтактные двигатели более мощные.
  • Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, что упрощает их ремонт. У них нет клапанов, а скорее порты. У четырехтактных двигателей больше деталей, поэтому они дороже и ремонт обходится дороже.
  • Двухтактные двигатели требуют предварительного смешивания масла и топлива, а четырехтактные — нет.
  • Четырехтактные более экологически чистые; в двухтактном двигателе сгоревшее масло также выбрасывается в воздух вместе с выхлопными газами.

Двухтактные двигатели обычно используются в небольших приложениях, таких как автомобили с дистанционным управлением, инструменты для газонов, бензопилы, лодочные моторы и внедорожники. Четырехтактные двигатели используются во всем: от картингов, газонокосилок и мотоциклов, вплоть до типичного двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Вам решать, какой движок вы предпочитаете и для чего.

В Berryman Products мы стремимся предоставлять быстрое индивидуальное обслуживание и производить продукцию, соответствующую высочайшим стандартам качества, надежности и экологической ответственности.Посетите наш веб-сайт и страницу в Facebook для получения точной информации и качественных продуктов, необходимых для решения наиболее распространенных проблем с автомобилем.

Двухтактный цикл — Журнал газовых двигателей

Персоналом

1/15

Общий обзор 2-тактного цикла: Топливо / воздух втягивается в картер, когда поршень поднимается на такте сжатия / зажигания.Следующий заряд топлива / воздуха сжимается при ходе вниз и направляется в камеру сгорания, когда выхлопные газы из предыдущего цикла сгорания выводятся из цилиндра.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

2/15

2-тактный двигатель развивает мощность на каждом обороте, но 4-тактный требует двух полных оборотов коленчатого вала для достижения одного цикла мощности: такта впуска, такта сжатия, рабочего такта и такта выпуска.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

3/15

Старинная фотография Николауса Августа Отто.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

4/15

Первый коммерческий четырехтактный двигатель Отто был изготовлен в 1876 году.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

5/15

Старинная фотография сэра Дугальда Клерка.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

6/15

Патент 1880 года на ранний двухтактный двигатель Клерка.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

7/15

Вид в разрезе более позднего двигателя Клерка, в котором использовался цилиндр насоса.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

8/15

Патент 1895 года на двухходовой двухтактный двигатель Джозефа Дэя.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

9/15

Чертеж двухтактного двигателя Palmer Bros.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

10/15

Патент Фредерика Кока на двухтактный двигатель в 1895 году был передан Джозефу Дею, его работодателю.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

11/15

Двигатель Day-Cock 1892 года, выставленный в Немецком музее в Мюнхене, Германия.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

12/15

Двухпортовый с двухтактным Бессемеровским двигателем с клапанами, хранящийся в музее Coolspring.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

13/15

Вертикальный двухтактный с клапаном National Transit в музее Coolspring Power.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

14/15

Трехходовой двухтактный масляный двигатель Mietz & Weiss в музее Coolspring Power.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

15/15

Трехходовой двухтактный двухтактный двигатель Фэрбенкса-Морса, предназначенный для перекачивания.

Фото любезно предоставлено Полом Харви.

❮ ❯

Мы все знаем, что такое двухтактный двигатель, верно? Это тот маленький гудящий двигатель, который питает ваш поедатель сорняков или цепную пилу! Они существуют столько, сколько мы себя помним, и мы не особо о них думаем. Просто подмешайте немного масла в газ, и они сделают свою работу. Мы считаем само собой разумеющимся, что они называются 2-тактными, потому что на самом деле термин должен быть «2-тактный цикл», означающий, что поршень совершает два хода, один вверх и один вниз, для завершения цикла мощности с созданной мощностью. на каждом обороте коленчатого вала.Диаграмма на фото 1 хорошо это показывает.

Тогда можно спросить, что такое 4-тактный двигатель? Опять же, правильным термином должно быть «4-тактный цикл», поскольку для завершения одного цикла мощности требуется четыре хода поршня. Сначала поршень опускается на такте впуска, затем он снова толкает вверх на такте сжатия, затем снова опускается на рабочий ход и, наконец, снова поднимается вверх на такте выпуска. Диаграмма на Фото 2 прекрасно это показывает. Обратите внимание, что 4-тактный двигатель имеет только один рабочий ход на каждые два оборота коленчатого вала по сравнению с рабочим ходом 2-тактного двигателя на каждый оборот коленчатого вала.

Начало

Я хочу исследовать разнообразную историю двухтактного цикла, в том числе о том, кто его изобрел и как он появился, но сначала давайте взглянем на четырехтактный цикл, который был изобретен до двухтактного цикла. двигатель с тактовым циклом.

Возможно, первая мысль о создании двигателя, использующего энергию взрыва (внутреннего сгорания), возникла у кого-то, кто наблюдал за стрельбой из пушки. Представьте ствол как цилиндр, а ядро ​​как поршень. Изящная концепция, и многие пытались, но мало кому удалось.Атмосферные двигатели были неэффективными, шумными и опасными, а удельная мощность была ужасной. Так что делать?

В Германии Николаус Август Отто (фото 3) глубоко задумался. Он разбирался в термодинамике и знал о цикле Карно, теории идеального цикла эффективности, который никогда не может быть достигнут. Он проявил терпение и рассудил, что если сжать заряд, то получит больше энергии. В 1876 году он был готов выпустить на рынок первый в мире четырехтактный двигатель (фото 4).Это был успех, и вскоре сотни были построены в Германии, Великобритании и США.

Но, как говорится, кто-нибудь всегда будет пытаться построить лучшую мышеловку, и отсюда начинается наш рассказ о двухтактном цикле. Пересекая Ла-Манш в Шотландию, мы встречаем Дугальда Клерка (фото 5). Всего через два года после изобретения Отто Клерк модифицировал двигатель Брайтона, чтобы вырабатывать мощность на каждом обороте коленчатого вала. Здравствуйте, 2-х тактный! Это была новая идея, которая раньше никому не удавалась.

Клерк родился в Глазго, Шотландия, 31 марта 1854 года, в семье Дональда Клерка, машиниста. Он изучал инженерное дело в колледже Андерсона в Глазго и Йоркширском колледже науки в Лидсе. Блестящий инженер, он также разбирался в термодинамике и мог рассчитывать давление, температуру и мощность двигателя. Во время Первой мировой войны он был руководителем инженерных исследований Адмиралтейства. За это он был посвящен в рыцари сэра Дугальда. Он построил газовые двигатели, написал технические книги и внес большой вклад в развитие двухтактного цикла.Многие считают его отцом этого двигателя. Он скончался 12 ноября 1932 года в Эвёрсте, графство Суррей, Англия.

Целью

Clerk было создание двигателя, который вырабатывал мощность при каждом ходе вниз поршня и использовал сжатие для повышения эффективности. Он был успешным, но его конструкция требовала использования отдельного поршня для зарядки силового цилиндра, и он использовал клапаны. В 1880 году, через четыре года после открытия Отто, Клерк получил патент США на свою машину (фото 6). Он был громоздким, так как в нем использовались два золотниковых клапана и тарельчатый клапан, а также второй цилиндр, но сэр Дугальд доказал свою точку зрения, представив двигатель, вырабатывающий мощность на каждом обороте коленчатого вала.

Клерк был неутомимым инженером и изобретателем и продолжал совершенствовать свой двигатель. Обратите внимание на вид в разрезе более позднего двигателя на фото 7. Это гораздо более сложная машина, в которой силовой цикл управляет коленчатым валом, а цилиндр насоса прикреплен к штифту в маховике. Он по-прежнему использовал золотниковый клапан для зажигания, но теперь имел автоматический тарельчатый клапан между цилиндрами. Звучит знакомо, любители двигателей? Да, он очень похож на двигатель Рида, производимый в Ойл-Сити, штат Пенсильвания.

Оставив сэра Дугальда работать над своим двигателем в Шотландии, мы пересекаем стену Адриана в Англию, останавливаясь в красивом городе Бат, где мы встречаем очень уникального человека, Джозефа Генри Дэя. Дэй родился в Лондоне в 1855 году и стал хорошо образованным инженером, посещающим престижную инженерную школу в Хрустальном дворце. Он переехал в город Бат и основал металлургический завод Виктории, который прославился производимыми кранами. Он заинтересовался газовыми двигателями и решил, что может сделать двигатель получше.Я ненадолго воздержусь от обсуждения его разработки двигателя, чтобы продолжить его несколько эксцентричную жизнь и кончину.

Дэй оставался холостяком и большую часть жизни прожил в отцовском доме. В каком-то смысле он был гениален, но, как правило, вовлекался в слишком много проектов. Скопив состояние на своем Victoria Iron Works, он занялся механизированным производством хлеба. Из-за огромных колебаний на рынке он все потерял. Погруженный в депрессию из-за этой трагедии, он постепенно осознал, что зарабатывает еще одно состояние на лицензионных доходах от своих двигателей, особенно тех, которые были лицензированы в Америке и производили модные лодочные двигатели.И снова на вершине мира он занялся нефтяной спекуляцией в Англии. Это было безумием, и, несмотря на его энергичные усилия, он снова остался без гроша в кармане. Он канул в небытие в 1925 году, и считается, что он умер в 1946 году. Никто не знает, где и когда. Какая ужасная судьба для джентльмена, создавшего двигатель, которым сегодня пользуются почти все.

Итак, давайте вернемся в Бат и навестим Дэя, пока он трудится на своем заводе Victoria Iron Works. «Мне казалось, что все газовые двигатели, которые производились тогда, были излишне сложными и, следовательно, дорогими в производстве, и что единственный шанс попасть на рынок двигателей — это разработать что-то намного более простое», — писал Дэй.

Со Дэй разработал двухходовой двухтактный двигатель с одним автоматическим клапаном. Для двигателя требовался закрытый картер с тарельчатым клапаном на той стороне, которая открывалась, когда поршень поднимался. Когда поршень опускался, он открывал отверстия или «порты» в стенке цилиндра, которые позволяли переносить заряд от картера к силовой части цилиндра. Замечательно просто. Он получил британский патент на свой дизайн 14 апреля 1891 года и американский патент на август.6, 1895 г. (фото 8).

Эта конструкция была легкой и универсальной; и он производил мощность на каждом обороте коленчатого вала. Одной из первых американских фирм, получивших лицензию на двигатель, была компания Palmer Brothers Engine Co. из Кос-Коб, Коннектикут (фото 9), которая быстро поняла, что с его превосходным соотношением мощности к весу он станет идеальным двигателем для небольших лодок. Действительно, так было и остается сегодня, поскольку многие «двухтактные» придерживаются этого идентичного дизайна. Если бы только Дэй знал.

Двухпортовый двигатель Day, безусловно, произвел революцию в практике газовых двигателей; но это было еще не все.Представьте себе полноценный и функциональный двигатель, состоящий всего из трех движущихся частей. Невозможно? Менее чем через два года после получения патента Day two-port один из его сотрудников, Фредерик Уильям Касвелл Кок (1863-1944), сконструировал такой двигатель. Кок получил английский патент на свой дизайн 15 октября 1892 года и немедленно передал его Дэю. Американский патент был получен в 1895 году (фото 10). Олицетворенная простота.

Немного изучив патентный рисунок, можно увидеть двигатель с закрытым картером и всеми функциями впуска и выпуска, управляемыми поршнем, проходящим через три порта.Возникает вопрос, почему его не изобрели раньше. Слишком просто? На фото 11 показан двигатель Day-Cock 1892 года, выставленный в Немецком музее в Мюнхене, Германия. Потомки этих гениальных машин все еще производятся во всех размерах и описаниях. И, конечно же, у них всего три движущихся части: поршень, шатун и коленчатый вал.

Мы закончим наше путешествие в музее Coolspring Power Museum, чтобы увидеть, что там может скрываться. Сначала посмотрим на того маленького Бессемера в Доме Основателя (фото 12).Это двухпортовый с клапаном. Обратите внимание, что выхлоп выходит через нижнюю часть цилиндра через порт, а клапан находится справа от него. Он был очень успешным, и преемники Бессемера все еще создают двухтактный цикл в некоторых очень больших машинах. Затем мы находим аккуратную вертикаль National Transit, показанную на фото 13. Клапан — это устройство на левой стороне двигателя. В музее их гораздо больше, но эти двое служат прекрасными примерами.

В здании учредителя недалеко от Бессемера находится двухтактный масляный двигатель Mietz & Weiss с трехходовым двигателем без клапанов (фото 14).Другой прекрасный пример — аккуратный маленький пожарный насос Фэрбенкса-Морса, в котором используется двухцилиндровый трехходовой двигатель Waterman. Он был спроектирован так, чтобы быть максимально легким, чтобы пара лесников могли отнести его к костру, разжечь и перекачать воду. См. Фото 15.

На этом моя краткая история двухтактного двигателя завершается. Чтобы быть кратким, я намеренно опустил детали, но читатель, который копнет глубже, будет щедро вознагражден. И в следующий раз, когда вы просмотрите Lowe’s или Home Depot, посмотрите на все эти двухтактные двигатели на различных верфях и в садовых инструментах и ​​попытайтесь решить, двух или трехходовые они.Они вспоминают Джозефа Дэй. Интересно, догадывался ли он когда-нибудь, сколько их будет и как долго они будут использоваться?


Пол Харви — основатель музея «Холодная энергия». Свяжитесь с музеем по адресу P.O. Box 19, Coolspring, PA 15730 • (814) 849-6883

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Узнайте об интригующей истории газового двигателя Benz и его изобретателе Карле Бенце.

Посмотрите на этот красивый 10-сильный бензиновый двигатель примерно 1893 года и узнайте о его увлекательной истории.

Поговорите с энтузиастом газовых двигателей Джорданом Фридрихом, чтобы узнать, что ему нравится в старом железе.

Как работает 4-тактный двигатель

Чтобы привести ваше оборудование в действие, двигатель с верхним расположением клапана выполняет повторяющийся четырехэтапный процесс, описанный ниже.

Элемент, обеспечивающий работу двигателей внутреннего сгорания

  • Воздух
  • Топливо
  • Сжатие
  • Искра

Шаг 1: Ход всасывания

Воздух и топливо попадают в небольшой двигатель через карбюратор.Работа карбюратора состоит в том, чтобы подавать смесь воздуха и топлива, которая обеспечивает правильное сгорание. Во время такта впуска открывается впускной клапан между карбюратором и камерой сгорания. Это позволяет атмосферному давлению нагнетать топливовоздушную смесь в канал цилиндра, когда поршень движется вниз.

>> Проблемы с производительностью? Узнайте, как устранить неполадки при ремонте карбюратора и очистить / обслужить карбюраторы двигателя малого объема.

Шаг 2: Ход сжатия

Сразу после того, как поршень переместится в нижнюю точку своего хода (нижняя мертвая точка), в отверстии цилиндра находится максимально возможная воздушно-топливная смесь.Впускной клапан закрывается, и поршень возвращается обратно в отверстие цилиндра. Это называется тактом сжатия процесса 4-тактного двигателя. Топливно-воздушная смесь сжимается между поршнем и головкой блока цилиндров.

Шаг 3: Рабочий ход

Когда поршень достигает максимума своего хода (верхней мертвой точки), он будет в оптимальной точке для воспламенения топлива, чтобы получить максимальную мощность для вашего внешнего силового оборудования. В катушке зажигания создается очень высокое напряжение.Свеча зажигания обеспечивает сброс этого высокого напряжения в камеру сгорания. Тепло, создаваемое искрой, воспламеняет газы, создавая быстро расширяющиеся перегретые газы, которые заставляют поршень возвращаться в отверстие цилиндра. Это называется рабочим ходом .

Шаг 4: ход выпуска

Когда поршень снова достигает нижней мертвой точки, выпускной клапан открывается. По мере того, как поршень движется обратно по каналу цилиндра, он выталкивает отработавшие газы сгорания через выпускной клапан и из систем выпуска.Когда поршень возвращается в верхнюю мертвую точку, выпускной клапан закрывается, а впускной клапан открывается, и процесс 4-тактного двигателя повторяется.

Когда-либо повторение цикла требует двух полных оборотов коленчатого вала, в то время как двигатель создает мощность только во время одного из четырех тактов. Чтобы машина продолжала работать, ей нужен маховик небольшого двигателя. Рабочий ход создает импульс, который толкает маховик за счет инерции, удерживая его и коленчатый вал во время тактов выпуска, впуска и сжатия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.