Поскольку ответов у вопроса оснащения лодки бензиновым силовым агрегатом есть только два, ни на секунду не умолкают дискуссии о том, двухтактный или четырехтактный лодочный мотор следует выбирать.
Понятно, что оба они обладают разными характеристиками, имеют как недостатки, так и преимущества. Поэтому для совершения правильного выбора следует понимать, с чем вы имеете дело. Давайте подробнее поговорим об этом чуде техники.
Характерные отличия
Сначала перечислим главные отличия 2-ухтактных моторов:
- рабочий цикл - пара тактов
- простое и недорогое обслуживание
- несложное устройство
- удобен в смысле частых перевозок
- быстрый набор оборотов при работе
- небольшая масса
Ввиду небольшой массы подобные агрегаты имеют не слишком высокую стоимость. Примеры агрегатов с указанием производителя, модели и цены приведены в таблице:
|
Производитель |
Модель |
Стоимость, тыс. рублей |
Что касается 4-рехтактных, им присущи:
- рабочий цикл - четыре такта
- более сложное (а потому и более дорогое) обслуживание
- экологическая чистота
- экономный расход топлива
- низкий уровень создаваемого при работе шума
- стабильность работы независимо от количества оборотов
- большой вес
Видимо, говорить о том, что цена в данном случае будет выше, не стоит. Таблица с производителями и прочей информацией о моделях:
|
Производитель |
Модель |
Стоимость, тыс. рублей |
Об особенностях работы
Как известно, в "двойках" процессы впуска свежей и удаления использованной рабочей смеси происходят параллельно. Причем первая вытесняет собой вторую. По причине того, что полное замещение невозможно, показатель эффективности сгорания у них хуже, чем у "четверок". Поэтому имеем: снижение КПД такта (рабочего), более высокий расход горючего, повышение содержания вредных веществ в выхлопе. Однако, в связи с тем, что у "двоек" такт происходит вдвое чаще, их мощность (литровая) выше. В большинстве случаев. Кроме того, у первых нет механизма газораспределения, поэтому они проще в обслуживании и имеют меньший вес.
Очень много вопросов вызывает такой параметр, как создаваемые вибрации. Независимо от типа силовой установки, максимальная вибрация наблюдается на частоте, величина которой кратна частоте вращения коленвала. Самое сильное влияние на этот показатель оказывают гармоники, точнее, первая и вторая из них. Большинство "четверок" выполнены по 2-ухцилиндровой схеме. В них движение поршней происходит синфазно, а у "двоек" - противофазно. Для уменьшения первой гармоники "четверки" оснащают дополнительными валами (балансировочными). Очевидно, что данная мера способствует увеличения массы и усложнению процесса обслуживания.
Не будем также забывать о том, что с каждым годом требования к экологичности моторов ужесточаются. Поэтому в развитых странах большим спросом пользуются четырехтактные, так как они более экономичны и экологически чисты. Однако недостатки - высокая стоимость, возможность перевозки агрегата только в единственном положении (чтобы масло не вытекало) и дорогой процесс обслуживания - несколько снижают их привлекательность в глазах покупателя.
Как показывает статистика продаж, чаще всего покупаются "двойки" мощностью 5-15 "лошадей", оснащенные румпельным управлением. Этот вариант наиболее прост и удобен в эксплуатации.
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.
Сегодня невозможно представить современную жизнь без . Передвижение на собственном авто, поездки на общественном транспорте, покупка товаров, полет на самолете и другие действия. Эти процессы, так или иначе, связаны с двигателем.
Несмотря на количество всевозможных конструкций, и разновидностей силовых установок, поршневые моторы, на сегодня, распространены больше остальных. Количество тактов для выполнения рабочего цикла, делит агрегат на двухтактный и четырёхтактный двигатель. Эти типы моторов составляют большинство, среди разнообразия выпускаемой техники.
Разница между моторами возникает с точки зрения применения. Для установки на автомобильную технику, чаще используют четырехтактный агрегат, двухтактный двигатель применяют в том случае, если габариты и вес играют решающую роль.
Мотоцикл Suzuki RM125 с одноцилиндровым двухтактным двигателем
Создание двухтактного двигателя
Много предположений о том, кто первым создал двигатель внутреннего сгорания. Доподлинно известно, что первый двухтактный двигатель, работающий на газу, изобретен и сконструирован бельгийцем Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром, произошло это событие в 1858 году.
Двигатель Ленуара (выставлен в музее)
На тот момент уже создана паровая машина, и изобретение бельгийца превосходило её по характеристикам. Мотор намного легче, проще, потреблял меньше топлива. Несмотря на преимущества, силовая установка имела много недоработок и уступала в надёжности. После того как Николас Отто, презентовал четырёхтактный двигатель, который на тот момент продуман детальней, о моторе работающем по принципу двух тактов, забыли, и длительный период времени нигде не использовали.
Во время Великой Отечественной войны силовая установка устанавливалась на самолёты. В нашем регионе моторы известны благодаря использованию на мотто технике. Трёхцилиндровые агрегаты, выполняющие два такта, используются на мотоциклах компаний Suzuki и Kawasaki. Сегодня двигатели эксплуатируются в авиации, здесь лидер австрийская фирма Rotax, выпускающая моторы для использования на небольших самолетах.
Двухтактный двухцилиндровый двигатель Rotax 582 UL
После ужесточения требований к экологическим нормам и выбросам двухтактный двигатель перестал применяться для установки на классический автомобильный транспорт. Однако, на лёгкой технике, как: скутера, снегоходы, катера заменить маленький и лёгкий агрегат не просто. Здесь конкурентов у двухтактной установки попросту нет.
Особенности двухтактного двигателя
Силовой агрегат, использующий два такта, хорош, поскольку прост и надёжен. Отличие двухтактного и четырехтактного двигателя заключается в выполнении рабочего цикла. Этот цикл заключается в двух тактах: сжатие и расширение, тогда как в четырёхтактном моторе присутствует такт впуска нового топлива и такт выпуска отработанного топлива. Интересен тот факт, что два эти такты присутствуют и у двухтактной силовой установки, иначе агрегат не смог бы работать, однако они объединены с процессами сжатия и расширения.
Выполняемый цикл наглядно демонстрирует, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного мотора. Процесс двухтактного мотора проходит за оборот вала. Такая особенность добивается установки в сравнении с оппонентом, в полтора раза. Несмотря на увеличение мощности, показатель отдачи занижен, а это отрицательный момент.
Кроме того, особенность приводит к выделению объёма тепла в процессе работы, что сильно перегревает мотор. Двухтактные силовые агрегаты нуждаются в интенсивном охлаждении. Положительный момент, работая, поршень совершает в два раза меньше движений, чем поршень четырехтактного механизма, это сокращает износ деталей и элементов.
Особенность агрегата, не присутствует механизм смазки. Масло подаётся непосредственно с горючим. С этой целью в бензобак добавляют смесь бензина и масла, соотношение один к пятидесяти, либо смешивают смазку с горючим в трубопроводе при впуске. Масло сгорает с бензином и выводится с продуктами отработки.
Отличительный момент и само горение. У четырёхтактного агрегата на это отводится один такт. В двухтактных установках сгорание происходит за доли секунды, поэтому для достижения эффекта механизм нуждается в настройках.
Двухтактные моторы нашли себя еще в одной отрасли, судостроение. Так же цилиндровые силовые установки применяют на скутерах, выпускаемых в больших количествах.
Принцип работы двухтактного двигателя
Что бы понять, почему четырёхтактные моторы вытеснили младших братьев на автомобильной технике, разберемся, как работает двухтактный двигатель.
Последовательность действий рабочего цикла силовой установки:
Такт сжатия.
Процесс сопровождается перемещением поршня снизу вверх. Движение провоцирует поступление горючего через отверстия продувки в агрегат, впоследствии, юбка поршня перегораживает эти отверстия. Дальнейшее движение сопровождается закрытием каналов выпуска, в которые выталкивались отходы горения. Между поршнем и верхней частью цилиндра, образуется пространство сгорания, в котором создаётся избыточное давление. Одновременно, в пространстве под поршнем, возникает разряжение, и пространство используется для перетекания обновлённой дозы горючего. Достигнув верхней точки, заряд загорается.
Схема двухтактного двигателя
Такт расширения.
Воспламенившись, порция создаёт избыточное давление, которое жмёт на дно поршня и заставляет перемещаться. Процесс сопровождается поочерёдным открытием окон, сначала на выпуск, потом на продувку. Спуск создаёт избыточное давление под поршневой камеры, под его воздействием горючее снова поступает в цилиндр, выдавливая оставшуюся отработку и наполняя пространство для повторения предыдущего такта.
Принцип работы двухтактного двигателя позволяет обходиться без системы газораспределения, делая легче и надёжней конструкцию агрегата. Обратная сторона, качество процесса газообмена. Двухтактный режим невозможен без продувки, процесс которой сопровождается выходом не сгоревшего топлива вместе с отработанными газами наружу. Это ведет к перерасходу горючего и повышенной токсичности выхлопа агрегата.
Стоит заметить, что выше описанная схема характерна для карбюраторных моторов. В случае с дизелем или , в цилиндр через отверстия продувки подаётся чистый воздух. Горючая смесь поступает посредством впрыска, эту работу выполняют форсунки.
Способы продувки цилиндров
Очевидно, что процесс продувки, механизм, квалифицирующийся, как сложный. Правильно выполненная продувка напрямую влияет на показатели мощности и коэффициента полезного действия. Для улучшения характеристик, конструкторы постоянно стараются усовершенствовать и довести процесс до идеала.
Как можно продуть цилиндр:
- «Контурная» продувка.Вид продувки прост и поэтому распространён. Недостаток то, что применение связано с перерасходом топлива. Разновидности контурной продувки: возвратно-петлевая, дефлекторная, высотная.
- «П-образная» продувка.Принцип «П-образной» заключается в применении только на моторах с двумя цилиндрами. При проведении, один цилиндр участвует в процессе впуска газов, второй выпускает отработку. Эффект продувки ощущается в топливной экономичности, процесс сопровождается неравномерным нагревом пары, отвечающей за выпуск.
- «Клапанно-щелевая» продувка.Отличается тем, что требует наличия газораспределительного механизма для управления клапанами. Клапан используется, как для предоставления горючего, так и для вывода отработанных паров. Продувка предусматривает отвод отработки посредством клапана в головке цилиндров и поступление горючего через отверстия. Преимущество, что продувка повышает топливную экономичность и минимизирует показатель токсичности выпускаемых паров. Недостаток, сложность конструкции и нарушения режимов, связанных с повышением температуры работы агрегата.
- «Прямоточная» продувка.Используется в силовых установках с количеством поршней равным двум. При этом расположение цилиндра находится в горизонтальном положении. Поршни двигаются, друг навстречу другу. В движении каждый поршень освобождает и перекрывает клапан: один поршень впускает порцию горючего, второй удаляет порцию отработки из цилиндра. Камера сгорания образуется в момент сближения поршней друг с другом. Эффект этого варианта продувки максимален: удаляет сгоревшие газы и экономит горючее. Минус, требуется сложный механизм кривошипов и шатунов, показатели требуют применения охладителей и устойчивых материалов для изготовления деталей.
Двухтактный двигатель 5 ТДФ с прямоточной продувкой
Отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного
Авто владельцы задаются вопросом: что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель. Однозначного ответа нет, у каждого механизма положительные и отрицательные стороны, зависящие от предъявляемых к мотору требований.
Казалось бы, мощность мотора выполняющего два такта, в сравнении с равнозначным мотором, выполняющим четыре такта, больше, а значит он лучше. Однако, реальность сложней. На практике, возникают дополнительные утраты: частичное попадание и смешивание газовой отработки со свежим горючим, выброс части топлива при продувке. Результат, при выполнении одинакового цикла, агрегат, выполняющий два такта, по показателю экономичности уступает агрегату с четырьмя тактами.
Различен способ смазки силовых установок на четыре и два такта. Установка на два такта смазывается посредством смешивания масла для мотора и бензина. В четырёхтактном агрегате предусмотрен механизм смазки с использованием насоса, который расходует масла столько, сколько требует эксплуатация установки.
Двухтактные моторы не имеют клапанов, роль детали играет поршень, он открывает и закрывает отверстия впуска и выпуска. Отсутствие механизмов газораспределения упрощает силовой агрегат, делая обслуживание простым. Мощность установки, выполняющей два такта, считается выше, так как её цикличность выше. Однако, не полностью используя поршневой ход, потери мощности при продувке и остатках отработанных газов снижают показатель мощности.
Что бы было легче определить, какой двигатель лучше, двухтактный или четырёхтактный, представим краткое описание обоих силовых установок в виде таблицы:
| Четырёхтактная силовая установка | Двухтактная силовая установка |
| Рабочий процесс – оборотов коленчатого вала два. | Рабочий процесс – оборотов коленчатого вала один. |
| Воспламенение рабочей жидкости происходит каждый раз при совершении второго оборота, как следствие, неравномерное распределение импульса и использование противовеса для устранения биений. | Воспламенение рабочей жидкости происходит каждый раз при совершении оборота, как следствие, равномерное распределение импульса, работа мотора сбалансирована лучше. |
| Агрегат тяжёлый. | Агрегат лёгкий. |
| Сложная конструкция силовой установки, присутствует газораспределительный механизм. | Простота конструкции, отсутствие клапанов. |
| Агрегат дорогой. | Стоимость ниже четырёхтактного. |
| Сложные устройства и механизмы приводят к заниженному показателю механического коэффициента полезного действия. | Механический коэффициент полезного действия выше, чем у агрегата с четырьмя тактами. |
| Полное удаление паров отработки, следствие, повышенный показатель производительности. | Остатки отработки смешиваются с новым горючим, из-за чего производительность мотора ниже. |
| Рабочая температура ниже. | Рабочая температура мотора выше из-за нарушения смесеобразования. |
| Охлаждение жидкостное. | Охлаждение воздушное. |
| Расход топлива ниже. | Показатель расхода топлива увеличен, обусловлено смесеобразованием и продувкой. |
| Габариты силовой установки увеличены. | Габариты силовой установки ниже. |
| Требует применения сложных механизмов смазки. | Механизм смазки прост. |
| Работа агрегата менее шумная. | Агрегат работает с большим шумом. |
| Клапанный механизм газораспределения. | Функцию механизма газораспределения выполняет поршень и каналы. |
| Показатель использования тепла эффективен. | Показатель использования тепла не эффективен. |
| Расход масла занижен. | Показатель расхода масла завышен, поскольку часть смазки выбрасывается с отработанными газами. |
Применять двигатель, выполняющий два такта при работе, целесообразно в моменты, когда речь не идёт об экономии топлива и смазки, а на первом месте стоят габариты и вес установки.
В то же время, в конструкции двухтактного двигателя кроется потенциал, который никак не удается реализовать на практике. Расчетный показатель мощности и экономичности в этом агрегате высок, сложность реализовать возникает из-за тонкости настроек. Возможно, в скором будущем благодаря применению электронных датчиков и механизмов контроля и настроек, двухтактным агрегатам удастся занять лидирующие позиции на автомобильном рынке.
