Эра двигателей внутреннего сгорания насчитывает уже более одного столетия. Если в наши дни понятие «мотор» более чем привычно уху, то еще в позапрошлом веке такая техника не была известна еще никому. И каким бы сложным изобретением ДВС не казался поначалу, на самом деле, двигатель устроен достаточно примитивно, и его устройство может понять даже человек, далекий от автомобильной техники. Сегодня мы рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя, изучим диаграммы его работы и разберемся, какова физика протекающих в нем процессов.
Принцип работы
Изобретение простейшего 2-х тактного ДВС датируется концом 19 столетия. За все время существования подобных агрегатов их конструкция подверглась значительным изменениям, стала совершеннее и надежнее. Тем не менее, сама схема работы не подверглась значительным изменениям, а диаграмма, описывающая оба такта, выглядит так же, как и раньше.
Такая диаграмма описывает такты, которые называются впускным и выпускным.
Впускной такт 2-х тактного мотора предполагает подачу в цилиндр свежей топливной смеси из карбюратора. Второй - выпуск отработанной смеси, которая тут же поступает в глушитель, уменьшающий шумовой эффект и нейтрализующий часть токсичных выделений.
Наименьшее давление газа в поршне, отображаемое в начале диаграммы, знаменует первый такт работы 2-х тактного ДВС. В течение этого промежутка времени поршень стремится к своей верхней мертвой точке из крайней нижней. Во-первых, здесь стоит отметить состояние выпускного окна поршня, которое в этот момент находится в открытом состоянии. Отработавшая смесь выводится в сторону глушителя. На диаграмме в этот момент отмечается резкое повышение давления, которое вскоре доходит до своего пика.
Логично, что при понижении давления в верхней камере 2-х тактного ДВС происходит сильнейшее разрежение в камере сгорания, что на диаграмме работы отображается в виде резкого понижения исходного давления. Появление такого вакуума способствует тому, что смесь, приготовленная карбюратором, стремится из области высокого давления в область низкого, что является особенностью подобного типа.
В итоге поршень достигает своей верхней точки, и начинает работать свеча зажигания. Здесь происходит розжиг поступившей свежей смеси, что заставляет выполнить ее работу на расширение и дать толчок поршню, немедленно перемещающемуся вниз.
Тем не менее, на двухтактных моторах такая система применяется не столь часто из-за своей громоздкости и дороговизны. Чаще всего на двухтактный двигатель устанавливается воздушная система охлаждения. Так, радиатор обдувает вентилятор, подсоединенный к коленвалу посредством ременной передачи. Также при движении происходит обдув раскаленного корпуса при помощи потоков воздуха, поступающих через систему дефлекторов.
К сожалению, нельзя не сказать о недостатках подобной системы: часто мотор перегревается, и в жару приходится прибегать к определенным ухищрениям, которые, тем не менее, не полностью решают проблему. Отсутствие индикаторного оборудования не всегда позволяет определить неполадку на глаз.
Подводя итоги
Двухтактный двигатель - это примитивная система, которая обладает неплохими свойствами, а потому широко применяется на технике. Благодаря небольшому количеству составляющих и относительно простому принципу работы, самостоятельный ремонт подобных агрегатов не представляет большого труда и под силу даже человеку, далекому от техники и не знающему всех тонкостей работы силовых агрегатов.
Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного? Самое заметное отличие - это режимы воспламенения горючей смеси, что сразу можно заметить по звуку. Двухтактный мотор обычно издаёт пронзительный и очень громкий гул, тогда как четырёхтактному свойственно более спокойное мурлыканье.
Применение
В большинстве случаев разница состоит также в основном предназначении агрегата и его топливной эффективности. В двухтактных двигателях зажигание происходит при каждом обороте коленчатого вала, поэтому по мощности они в два раза превосходят четырёхтактные, в которых смесь воспламеняется только через оборот.
Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. Двигатель скутера также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.
Что такое такт?
Переработка топлива в обеих разновидностях моторов осуществляется посредством последовательного выполнения четырёх различных процессов, известных как такты. Скорость, с которой двигатель через проходит, — это именно то, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.
Первым тактом является впрыск. При движется вниз по цилиндру, а впускной клапан открывается, чтобы впустить воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Далее идёт такт сжатия. Во время этого такта впускной клапан закрывается, а поршень движется по цилиндру вверх, сжимая находящиеся там газы. Такт рабочего хода начинается, когда происходит зажигание смеси. При этом искра от свечи воспламеняет сжатые газы, что приводит к взрыву, энергия которого толкает поршень вниз. Последним тактом является выпуск: поршень поднимается вверх по цилиндру, а выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из камеры сгорания, чтобы можно было начать процесс снова. Возвратно-поступательные движения поршня вращают коленчатый вал, крутящий момент от которого передаётся на рабочие части устройства. Так происходит преобразование энергии сгорания топлива в поступательное движение.
Работа четырёхтактного двигателя
В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.
Работа двухтактного двигателя
Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.
Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.
Соотношение массы и мощности
Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.
Какой мотор лучше
В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.
Топливная эффективность и экологическая составляющая
Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.
Стоимость приобретения и обслуживания
Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.
Отчасти из-за отсутствия системы смазки в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специального масла. Это ведёт к дополнительным затратам и хлопотам, а также может стать причиной поломки (если вы забудете подлить масла). Мотор 4-тактный в большинстве случаев требует минимума обслуживания и ухода.
Какой мотор лучше
В этой таблице кратко описывается, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.
Четырёхтактный двигатель | Двухтактный двигатель |
|
Один такт рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала. | Один такт рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала. |
|
Приходится использовать тяжёлый маховик для компенсации вибраций, возникающих при работе двигателя из-за неравномерного распределения крутящего момента, так как воспламенение горючей смеси происходит только на каждом втором обороте. | Нужен гораздо более лёгкий маховик и двигатель работает достаточно сбалансировано, так как крутящий момент распределяется намного равномернее из-за того, что воспламенение горючей смеси происходит при каждом обороте. |
|
Большой вес двигателя | Вес двигателя намного меньше |
|
Конструкция двигателя усложнена за счёт клапанного механизма. | Конструкция двигателя гораздо проще за счёт отсутствия клапанного механизма. |
|
Высокая стоимость. | Дешевле, чем четырёхтактный. |
|
Невысокий механический КПД из-за трения большого количества деталей. | Более высокий механический КПД из-за уменьшения трения за счёт небольшого количества деталей. |
|
Более высокая производительность благодаря полному удалению отработанных газов и впрыскиванию свежей смеси. | Сниженная высокая производительность из-за смешивания остатков отработанных газов со свежей смесью. |
|
Более низкая рабочая температура. | Более высокая рабочая температура. |
|
Водяное охлаждение. | Воздушное охлаждение. |
|
Меньший расход и полное сгорание топлива. | Более высокий расход топлива и смешивание свежего впрыска с остатками выхлопных газов. |
|
Занимает много места. | Занимает меньше места. |
|
Сложная система смазки. | Гораздо более простая система смазки. |
|
Низкая шумность. | Более высокая шумность. |
|
Система газораспределения с клапанным механизмом. | Вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы. |
|
Высокая тепловая эффективность. | Менее высокая тепловая эффективность. |
|
Низкое потребление масла. | Более высокое потребление масла. |
|
Меньший износ движущихся деталей. | Повышенный износ движущихся деталей. |
|
Устанавливается в автомобили, автобусы, грузовики и т. д. | Используется в мотоциклах и т. д. |
В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.
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):
- 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.
- 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.
- 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.
- 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!
Часть шестая: Что лучше?
На предыдущих страницах мы попытались разобраться в общих принципах работы двух- и четырехтактных моторов . Сегодня попробуем подойти к главному, а именно, сравнить преимущества каждого типа мотора, разумеется, подвесного. Поэтому любителей мотоциклов и самолетов просим не волноваться, так как у – своя специфика.
Если перелистать все каталоги, соответствующую литературу и справочники, а также немного покопаться в теории, то автоматически напрашиваются следующие выводы: подвесные двухтактные моторы легче, имеют меньший рабочий объем и более приемистые. Их проще перевозить (речь в данном случае о моторах мощностью до 40 л. с.), и в ремонте они доставляют, как правило, меньше хлопот.
Четырехтактные моторы потребляют меньше топлива, во время работы выделяют меньше вредных веществ и не требуют постоянно расхода масла. Это общепринятые достоинства и недостатки. Однако, если попробовать проанализировать некоторые конкретные данные, то картина получится не столь радикальная.
Приведем таблицы, из которых становится очевидной более или менее усредненная разница между «классическими» двухтактными и четырехтактными моторами мощностью до 40 л. с., что облегчает выбор типа мотора (табл. 1–2). Попробуем тщательно во всем разобраться.
| Таблица 1. Характеристики моторов «Yamaha» | |||
|---|---|---|---|
| Модель* | Вес, кг | ||
| «4 ACMHS» | 1/83 | 21 | 2.2 |
| «F 4 AMHS» | 1/112 | 22 | 1.6 |
| «8 CMHS» | 2/165 | 27 | 4.5 |
| «F 8 CMHS» | 2/197 | 37 | 3.3 |
| «15 FMHS» | 2/246 | 36 | 7.3 |
| «F 15 CMHS» | 2/362 | 51.7 | 5.4 |
| «25 NMHOS» | 2/395 | 49 | 12.0 |
| «25 BMHS» | 2/496 | 53 | 10.7 |
| «F 25 AMHS» | 2/498 | 62 | 9.2 |
| «40 XWS» | 2/703 | 74.6 | 20.0 |
| «40 VEOS» | 3/698 | 74.5 | 18.5 |
| «F 40 BETS» | 3/747 | 86.1 | 15.0 |
| * Марки модели с литерой F в начале относятся к четырехтактным моторам, без литеры – к двухтактным. | |||
| Таблица 2. Характеристики моторов «Tohatsu» | |||
|---|---|---|---|
| Модель* | Количество цилиндров/рабочий объем, см³ | Вес, кг | Максимальный расход топлива, л/ч |
| «М 3.5 B» | 1/74.6 | 13 | 1.7 |
| «MFS 3.5» | 1/85.5 | 17.5 | 1.12 |
| «M 9.8» | 2/169 | 25 | 5.1 |
| «MFS 9.8» | 2/209 | 37 | 4.9 |
| «M 18» | 2/294 | 41 | 8.5 |
| «MFS 18» | 2/328 | 52 | 5.7 |
| «M 30» | 2/429 | 52 | 15.0 |
| «MFS 30» | 2/526 | 71.5 | 10.4 |
| * М – двухтактные модели, MFS – четырехтактные модели. | |||
Расход топлива и вес. Напрямую величины максимального расхода моторов «Yamaha» и «Tohatsu» сравнивать некорректно, но тенденция прослеживается четко. Разница в рабочем объеме у некоторых современных четырехтактных моторов «Yamaha» по сравнению с аналогами из двухтактных серий сведена к минимуму. Но это вовсе не означает, что объем перестает быть преимуществом двухтактников этой марки. Что касается веса, то четырехтактные моторы пока в любом случае тяжелее двухтактных. У «Tohatsu», конструкция которого более традиционна, эти тенденции более ярко выражены. Это же справедливо и для некоторых моторов с логотипом «Mercury», которые выпускает фирма «Tohatsu».
Что касается расхода топлива, то, несомненно, четырехтактные моторы экономичнее, чем «классические» двухтактные. Прорыв в экономии начался с появлением двухтактников «Mercury OptiMax», у которых установлены системы впрыска топлива и масла. Сегодня впрысковые двухтактники по этому показателю почти вплотную подошли к четырехтактным моторам, однако, если внимательно проанализировать результаты замеров расхода топлива, то окажется, что и моторы с системами OptiMax, и TLDI, и HPDI и даже с E-Tec экономичнее только при средних оборотах коленчатого вала. При этом общий расход топлива немного (у разных моделей поразному) превышает расход некоторых четырехтактных аналогов. Но мы отвлеклись…
По идее, расход топлива надо рассчитывать каждый раз для конкретного случая, так как один и тот же мотор, установленный на разные лодки, будет показывать разную скорость. Иными словами, заявленный максимальный часовой расход топлива, разумеется, будет неизменяемым, однако, если интересует расход в «литрах на километры», что более привычно, то он у разных комплектов «мотор–лодка–загрузка» будет разным. Те, кому необходимо преодолевать большие расстояния, по достоинству оценят четырехтактный мотор, особенно, если он эксплуатируется не «в полный газ». Правда, надо учесть, что стоимость его превышает стоимость двухтактного, и оправдать ее удастся через пять-шесть лет или более. Вот тут и подумаешь…
Надо заметить, что новые впрысковые четырехтактные моторы, оснащенные «мозгами», оказываются на треть экономичнее «классических» двухтактных, т. е. разрыв между ними и двухтактниками по расходу топлива становится еще более значительным, чем у карбюраторных версий.
Итак, двухтактные моторы мощностью до 40 л. с. включительно легче, имеют больший крутящий момент на сопоставимых оборотах коленчатого вала (при одинаковом рабочем объеме с четырехтактником), но менее экономичные и более «грязные», чем двухтактные. У моторов большей мощности картина примерно такая же, только все в увеличенном размере. Разница в расходе топлива «на круг» составляет примерно 15–30% в зависимости от конструкции моторов, т. е. есть более «прожорливые» и двухтактные, и четырехтактные моторы.
Если сравнить те же моторы аналогичной мощности «на разгон», то тут двухтактные моторы явно «резвее». Разница в разгоне до 30 км/ч у моторов малой и средней мощности может достигать 5–10% (в некоторых случаях и более). «Большие» моторы, особенно числящиеся в разряде «для спорта», также раскручиваются быстрее (порой более чем на 20%). В данном случае не стоит путать гонки и спорт: моторы для гонок, как правило, проходят специальную подготовку и не всегда годятся для «гражданской» эксплуатации.
Теперь о том, что же выбрать? Однозначный ответ найти трудно. Кто-то по ряду причин предпочитает только двухтактные моторы, а кто-то любит относительную тишину и редкие заезды на заправку, а значит, четырехтактные моторы.
Шум. Существует мнение, что двухтактные моторы очень шумные, но это справедливо только, когда речь идет о низких и средних оборотах. На максимальных оборотах четырехтактные моторы шумят, если и меньше, то на два-три децибела. Но это еще не повод отказываться от двухтактного мотора с хорошим крутящим моментом. Обычно современные моторы имеют «шумовое давление» при максимальных оборотах от 88 (очень хорошо) до 94 дБ(А) (не слишком хорошо). Это шум, замеренный в метре от работающего двигателя, как правило, на достаточно тихой лодке. В действительности для человеческого уха важен не столько сам шум (суммарное давление), сколько его спектр. Звонкие шумы хуже, чем низкие. Поэтому часто «тихий» мотор утомляет больше, чем более громкий. На малых и средних оборотах четырехтактные моторы работают обычно тише и имеют «правильный» спектр шума.
Следовательно, если человек планирует ходить в режиме «около трех четвертей газа», то четырехтактник получает преимущество по этому показателю. Если же большую часть мотор будет работать в более высоком темпе, то смысл приобретать четырехтактник теряется.
Автономность. Это – не последний фактор, влияющий на выбор мотора, особенно если ему уготована работа в удаленных от цивилизации местах. «Четыре такта» могут реже заправляться, им надо меньше масла. В выигрыше окажутся обладатели четырехтактного мотора и в тех случаях, когда он эксплуатируется в режиме «дорожки». В этом случае и расход невелик и, самое важное, – отсутствует специфический запах «горелого масла».
Вес. В большинстве случаев вес четырехтактного мотора больше веса двухтактного аналогичной мощности примерно на 20%. Очевидно, что не все лодки смогут «нести» на себе дополнительные 20% веса. При этом нарушается центровка, возникают нежелательные явления типа «дельфинирования», уменьшается уровень безопасности и т. д. Если лодка рассчитана на мотор мощностью 40 л.с. и на транец допускается нагрузка, к примеру, 60 кг, то мотор весом в 80 кг – уже перебор. Порой даже разница в 10 кг может оказать на малых лодках (длиной до 4.5 м) негативное влияние на управляемость.
Рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя. Все рабочие циклы в двухтактном (процесс впуска топлива и выпуск выхлопных газов, продувка) осуществляются за два основных такта за один оборот коленвала. У данного типа двигателей отсутствуют впускной и выпускной клапаны. Эту роль выполняет поршень, который при своих движениях поочередно закрывает продувочные, выпускные и впускные окна. Это делает данный тип двигателей конструктивно более простыми.
Возможности и преимущества двухтактных
Теоретически мощность двигателя данного типа, при одинаковых размерах цилиндра и скорости вращения вала, в два раза выше, чем у 4х-тактного благодаря увеличению числа рабочих циклов.
Но в связи с неполным использованием хода поршня при расширении, худшее освобождение цилиндра от выхлопных газов и частичной затраты мощности на продувку приводят к увеличению мощности двигателя лишь на 60-70 процентов.
Как он устроен
Устройство двигателя состоит из картера, в котором с двух сторон на подшипниках установлен коленвал и цилиндр. В цилиндре перемещается поршень, который представляет из себя металлический стакан, на котором в канавки вложены пружинные поршневые кольца. Эти кольца не пропускают газы между стенкой цилиндра и поршнем. В поршне имеется металлический стержень — палец, который соединяет его с шатуном. Шатун передает возвратно-поступательные движения поршня во вращательные движения коленвала.
Для смазки подшипников и трущихся поверхностей двухтактного двигателя используется топливная смесь , в которую подмешивают немного масла. Смесь топлива с маслом попадает как в кривошипную камеру, так и в цилиндр. В этих узлах смазки нигде нет, так как она бы все равно смылась топливной смесью. Именно поэтому масло добавляют к бензину в определенной пропорции. Для этого используется специальный тип масла, предназначенный специально для двухтактных двигателей. Такое масло способно выдерживать высокую температуру, а при сгорании с топливом оставлять после себя наименьшее количество зольных отложений.
Как он работает
Рассмотрим принцип работы. Полный рабочий цикл в двухтактном двигателе внутреннего сгорания происходит за два такта:
- сжатие;
- рабочий ход.
Такт первый
Сжатие. Поршень двигается из положения нижней мертвой точки в положение к верхней, при этом закрывает сначала продувочное, а потом выпускное окно. После этого в цилиндре происходит сжатие поступившей в него раннее топливной смеси. Вместе с этим в кривошипной камере под поршнем, после перекрывания продувочного окна, создается разряженное пространство. Под действием этого разряжения через впускное окно в кривошипную камеру из карбюратора попадает горючая смесь.
Такт второй
Рабочий ход. Когда поршень установлен в положении верхней точки, сжатая топливная смесь поджигается от свечи электрическим разрядом, в результате чего давление и температура газов резко увеличивается. Под действием этого расширения поршень двигается в положение нижней мертвой точки — расширившийся газ осуществляет полезную работу. При этом, опускаясь вниз, он образует большое давление в кривошипной камере, закрывающее клапан. После закрытия клапана газы не могут повторно попасть во впускной коллектор и карбюратор.
При достижении поршнем выпускного окна, оно откроется и начинается выпуск выхлопных газов, давление их в цилиндре снижается. Двигаясь дальше, поршень открывает продувочное окно, и сжатые горючие газы в кривошипной камере проходит по каналу в цилиндр, продувая его от остатка газов. После этого цикл повторяется заново.
Заключение
Стоит сказать пару слов о зажигании. В связи с тем, что топливу для воспламенения необходимо время, разряд на свече зажигания должен появиться раньше, чем поршень дойдет до верхней точки, поэтому, чем быстрее двигается поршень, тем раньше должна быть искра. Бывают электронные и механические устройства, способные изменять угол зажигания, изменяющейся при разных частотах вращения.
