Двухтактный или четырехтактный?
Какой подвесной лодочный мотор лучше для рыбалки?В этой статье мы будем выбирать и изучать типы лодочных моторов с учётом их удобства для рыбалки. Каким же должен быть подвесной лодочный мотор для рыбалки? Ведь так хочется поймать рыбу, отдохнуть на водоёме, подышать чистым воздухом, а не просто прокатиться триста километров и остаться с «нулём». «Классическая фраза» для начала статьи обычно звучит так: 2-х тактные лодочные моторы проще по своему устройству и ремонту, а 4-х тактные моторы экономичнее, но дороже.
Для начала определимся с терминами
Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Попросту говоря, мы платим за современный автомобиль полмиллиона не для того, чтобы ремонтировать его каждые выходные, мы хотим пользоваться им, как средством передвижения, а не как раньше, когда каждые выходные проводили в гараже, настраивая карбюратор или «искали искру». Таким образом, можно подходить и к выбору подвесного мотора - он должен приводить лодку в движение и не ломаться.
Да, 2-х тактный мотор проще по устройству, но это не значит что он надёжнее. Как я уже упоминал, моторесурс 4-х тактного двигателя в пять раз больше двухтактного. Естественно, мы сравниваем карбюраторные модели таких моторов. Откуда же берётся такая разница?
Не буду вам рисовать картинки из учебников и объяснять, что такое два или четыре такта. Мы знаем следующее: в двухтактные лодочные моторы заливается топливо, состоящее из смеси бензина и масла, а в четырёхтактные — просто бензин.
Значит, двигатели чем-то отличаются? Совершенно верно! В цилиндре 2-х тактного двигателя горит смесь бензина с маслом и воздуха. Горит хуже, чем смесь бензина и воздуха, т.к. масло в топливной смеси снижает выделяемую энергию и смесь эта нестабильна по плотности - то густо, то пусто. И это несмотря на то, что современные масла в большинстве случаев самосмешивающиеся, т.е. танцев с потряхиванием бубна (бака) устраивать не надо.
Вернёмся к 4-х тактному двигателю лодочного мотора. Даже школьник знает, как проверить уровень масла в автомобиле и знает, что оно там должно быть! Вот здесь-то «собака и зарыта». В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо, коленвал четырехтактного двигателя находится в масляной ванне — картере. То есть механизмы такого типа двигателя смазываются непрерывно и не испытывают таких «рваных» нагрузок как двухтактный. Причём, чем больше оборотов мы даем двигателю, (т.е. чем больше скорость движения), тем больше подаётся масла к трущимся деталям. Ведь в 4-х тактных лодочных моторах есть масляный насос. А вот в двухтактном двигателе с увеличением оборотов масла может и не хватить - начнется износ «на сухую». Вот отсюда и получается такая колоссальная разница в моторерсурсе.
Малые четырехтактные лодочные моторы до 5 «лошадок» масляного насоса не имеют, и смазка осуществляется масляным туманом, создаваемым вращающимся коленвалом, но и у них нагрузки меньше.
Разрушаем мифы о четырехтактном лодочном моторе
Самое время вспомнить миф о перевозке 2-х тактного двигателя на «любом боку и в любом положении», и о том, что 4-х тактный лодочный мотор можно возить только на определённом боку, чтобы не вытекало масло.
Да, четырёхтактный мотор перевозится на одном боку, который указан в инструкции к мотору. Да, в нём постоянно есть масло. Кстати, масло перетечёт не туда куда надо только часа за три. Если вы добираетесь до водоёма один час, то ничего страшного не произойдёт.
Вы часто возите лодочный мотор винтом вверх? Так вот, в моторе есть ручка переключения хода вперёд-нейтраль-назад и во время моей работы было пару случаев поломок 2-х тактных лодочных моторов прямо в магазине, когда моторы клали на ручку переключения передач и всё - кранты ручечке... К примеру, для пятисильного лодочного мотора такая ручечка стоит 4 000 рубликов минимум. Вывод: придётся возить моторы обоих типов на одной и той же стороне, где нет этой ручечки. Миф о трудностях перевозки 4-ех тактного лодочного мотора по сравнению с 2-х тактным разрушен.
Второе «преимущество 2-х тактников» - они быстрее выводят лодку на глиссер. Да, двухтактные моторы обладают лучшей разгонной динамикой и быстрее выводят лодку на глиссер - на целых 5 секунд - мы на рыбалку приехали, чтобы гонки устраивать или мы куда-то торопимся?
Поговорим о прекрасном - то есть о рыбалке
Что есть такое лодочный мотор на рыбалке - это дорожка и ловля в заброс.
Ни один раз сам наблюдал такую картину, на моей любимой «точке» пытаются ловить окуня с лодки, не глуша лодочного мотора! Заброс, ещё, ещё - результат один окушок. Уходят дальше со своим 2-х тактным мотором 13 кг весом. Подхожу через пять минут на 4-х тактном моторе тоже 13 кг - десяток окуней! Объясняется это просто - на малых оборотах 2-х тактный лодочный мотор в два раза шумнее четырёхтактного. И это окунь, который, в общем-то, не боится шума, а даже выходит на него.
В выходные, когда на водоёме много лодок с большими моторами - клюёт хуже. У лодочного мотора выхлоп в воду, что для нас, как для рулевых, хорошо, а для нас, как рыболовов, очень плохо. Двухтактные лодочные моторы из-за особенностей своей работы и конструкции на порядок шумнее четырёхтактных.
Дорожка при попутном ветре - это особый аттракцион. Выхлоп от мотора направлен в воду, но газы-то пойдут на поверхность и к нам в лёгкие... Четырёхтактные моторы выдают намного чище выхлоп, так как в цилиндрах горит смесь только двух компонентов - бензина и воздуха - и её сгоранием управлять проще, чем смесью бензина, воздуха и масла. В двухтактном лодочном моторе несгоревшее масло попадает в воду, не дает бензину полностью сгореть, ухудшает качество выхлопа и - вы дышите при ловле на дорожку гадостью.
Самое же интересное начинается, когда в 12-ти литровом баке остаётся литра два бензина или полтора, на глаз не разобрать. Но бак-то надо дозаправить, а вчера отметили поимку щуки или праздновали день взятия Бастилии… Начинаем вспоминать пропорции. Сколько двухтактных лодочных моторов сгубили по пьянке...и не сосчитаешь. А чистого бензина долил на заправке и всё - одной заморочкой меньше.
С учётом всего вышеперечисленного мы можем уверенно сказать, что именно 4-х тактные лодочные моторы наиболее подходят для рыбалки, и к тому же они надёжнее 2-х тактных и будут требовать меньше средств на своё техническое обслуживание.
Как я уже не раз намекал в своих статьях о лодочных моторах мощностью до 5 л.с - покупать надо четырёхтактные моторы. Их разница в весе и цене минимальна.
Маломощные лодочные мотора более 5л.с.
Сразу обратим внимание на подвесной лодочный мотор мощность. 20 л.с. Почему? Всё дело в том, что с таким мотором идеально сочетается 4-х метровая лодка. Предел мобильной разборной лодки. В Ладогу на надувной лодке меньше 4-х метров и соваться не стоит. А раз лодка 4 метра, то и мотор 15-20 «лошадок». В такую надувную лодку всё-таки можно загрузить вещи для похода на три дня, если не брать удобный надувной матрас...
Самая лёгкая 4-х тактная «пятнашка» весит 43 кг, а 2-х тактная 36 кг. Одному и 36 кг немало, а вдвоём и 43 кг немного.
Среди «десяток» весовое преимущество пока на стороне 2-х тактных.
Цена лодочного мотора или на чем не стоит экономить
Да, двухтактные моторы дешевле, но четырёхтактные удобнее в эксплуатации и надёжнее в работе, за счёт чего позволяют нам сэкономить массу времени, которое можно потратить на рыбалку. А время - это самая дорогая штука на свете.
С моторным рыбацким приветом Влад Багров
| Создан 10 фев 2012 | |||||||||
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) - представляет собой ряд процессов, в результате которых производится порция усилия (мощности), воздействующего на коленчатый вал двигателя. Рабочий цикл состоит из:
- заполнения цилиндра топливной смесью;
- ее сжатия;
- воспламенения смеси;
- расширения газов и очистки от них цилиндра.
Такт в ДВС - это движение поршня в одном направлении (вверх или вниз). За один оборот коленчатого вала совершается два такта. Тот из них, при котором происходит расширение сгоревших газов и совершается полезная работа, называется рабочим ходом поршня.
Двухтактный бензиновый двигатель для авиамоделей. Слева прикреплен карбюратор, справа - глушитель.
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за 2 такта (один оборот коленчатого вала), называются двухтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за 4 такта (два оборота коленвала), называются четырехтактным. Двух- и четырехтактные двигатели могут быть как бензиновыми (карбюраторными), так и дизельными. Каковы основные эксплуатационные и конструктивные особенности бензиновых двухтактных и четырехтактных двигателей? Чем отличается двухтактный от четырехтактного? Чтобы лучше понять это, необходимо ознакомиться с принципом их работы.
Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя
Рабочий цикл 4-х тактного двигателя состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). При этом с помощью кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывается топливная смесь.
При обратном ходе поршня (из НМТ в ВМТ) происходит сжатие топливной смеси, сопровождающееся ростом ее температуры.
Перед самым концом сжатия между электродами свечи загорается искра, поджигающая топливную смесь, которая, сгорая, образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается полезная работа.
После перехода поршня НМТ открывается выпускной клапан, позволяя двигающемуся вверх поршню вытолкнуть отработавшие газы из цилиндра. Происходит выпуск. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.
Устройство четырехтактного бензинового двигателя (Honda): 1 - топливные фильтры, 2 - коленчатый вал, 3 - воздушный фильтр, 4 - часть системы зажигания, 5 - цилиндр, 6 - клапан, 7 - подшипник коленчатого вала.
Принцип работы двухтактного бензинового двигателя
Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух тактов: сжатия и расширения (рабочего хода). Впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов, которые в 4-х тактных двигателях совершаются в отдельных тактах, в 2-х тактных происходят во время сжатия и расширения.
При сжатии поршень двигается из нижней мертвой точки в верхнюю. После того как перекроется сначала продувочное окно (2), через которое в цилиндр поступает топливная смесь, а затем выпускное (3), через которое выходят отработавшие газы, начинается сжатие воздушно-бензиновой смеси. Одновременно с этим в кривошипной камере (1) создается разрежение, засасывающее из карбюратора следующую порцию топлива. При подходе поршня к верхней мертвой точке смесь воспламеняется от искры свечи, и образовавшиеся газы толкают поршень вниз, вращая коленвал и производя полезную работу.
В кривошипной камере при рабочем ходе повышается давление, сжимающее топливную смесь, попавшую туда в предыдущем такте. При достижении верхней поверхности поршня (его уплотнительного кольца) выпускного окна, последнее открывается, выпуская отработавшие газы в глушитель. При дальнейшем движении поршень открывает продувочное окно, и находящаяся под давлением в кривошипной камере топливная смесь поступает в цилиндр, вытесняя остатки отработавших газов (осуществляя продувку) и заполняя надпоршневое пространство. При переходе поршня нижней мертвой точки рабочий цикл повторяется.
Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей
Основное отличие двухтактного двигателя от четырехтактного обусловлено различием механизмов их газообмена - т.е. подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр и удалении отработавших газов. В четырехтактном двигателе процессы очистки и заполнения цилиндра производятся с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.В двухтактном двигателе заполнение и очистка цилиндра выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения - в то время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия - впускное или продувочное и выпускное, через которые производится впуск топливной смеси и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что делает его значительно проще и легче.
Литровая мощность . В отличие от четырехтактного двигателя, в котором один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала. Это означает, что 2-х тактный двигатель должен иметь (теоретически) вдвое большую литровую мощность (отношение мощности к литражу двигателя), чем 4-х тактный. На практике, однако, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза. Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, траты части мощности на продувку и прочих явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных двигателей.
Потребление топлива . Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности. Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной смесью, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры. При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с отработавшими газами и не производя полезной работы.
Смазка . Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином. Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. При возгорании топливной смеси масло, существующее в виде мельчайших капель, сгорает вместе с бензином. Продукты его сгорания удаляются вместе с отработанными газами.
Применяются два способа смешивания масла с бензином. Простое перемешивание перед заливкой топлива в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь образуется во впускном патрубке, находящемся между карбюратором и цилиндром.
Раздельная система смазки двухтактного двигателя: 1 - масляный бак; 2 - карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 - ручка газа; 5 - трос управления подачей масла; 6 - плунжерный насос-дозатор; 7 - шланг, подводящий масло во впускной патрубок.
В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется в зависимости от количества воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи "газа". Чем больше подается топлива, тем больше поступает масла, и наоборот. Раздельная система смазки двухтактных двигателей является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, снижению образования нагара и расхода масла. Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.
В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели оснащены классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может выполнять картер двигателя (система смазки с "мокрым" картером) или отдельный бачок (система с "сухим" картером).
Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 - поддон картера; 2 - маслозаборник; 3 - масляный насос; 4 - масляный фильтр; 5 - предохранительный клапан.
При смазке с "мокрым" картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и далее по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.
При смазке с "сухим" картером масло заливается в бачок, откуда с помощью насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.
Для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя имеется фильтр. При необходимости устанавливается и охлаждающий радиатор, так как в процессе работы температура масла может подниматься до высоких температур.
Поскольку в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам сильно разнятся. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность характеристик в течение как можно более длительного времени.
Сравнение основных параметров двухтактных и четырехтактных двигателей :
- Литровая мощность. У 2-х тактных двигателей выше в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных.
- Удельная мощность (отношение мощности к массе двигателя). Также выше у 2-х тактных.
- Обеспечение подачи топлива и очистки цилиндра. 4-х тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, который отсутствует у 2-х тактных двигателей.
- Экономичность. Выше у 4-х тактных, расход топлива у которых примерно на 20-30 % ниже, чем у 2-х тактных.
| Двигатель | Количество тактов | Мощность, л.с. | Расход топлива (бензина), кг/час |
| Briggs&Stratton | 4 | 3,5 | 0,9 |
| Minarelli | 2 | 3,5 | 1,5 |
| Tecumzeh | 4 | 3,7 | 0,9 |
| Briggs&Stratton | 4 | 5,0 | 1,0 |
| Tecumzeh | 4 | 5,0 | 1,0 |
| Briggs&Stratton | 4 | 6,0 | 1,1 |
| Lombardini | 4 | 7,0 | 1,6 |
| Minsel | 2 | 7,0 | 2,1 |
- Система смазки. Масло для 2-х тактных двигателей разводится в бензине или (значительно реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. У 4-х тактных двигателей реализована полноценная система, обеспечивающая качественную смазку двигателя и длительное использование масла.
- Экологичность. У 4-х тактных выше. Выхлоп 2-х тактных двигателей обладает большей токсичностью.
- Шумность работы. 4-х тактные двигатели менее шумные.
- Сложность конструкции. 2-х тактные двигатели значительно проще 4-х тактных.
- Ресурс работы. Выше у 4-х тактных из-за более совершенной системы смазки и меньшей частоты вращения коленвала.
- Скорость набора оборотов. 2-х тактные двигатели набирают обороты быстрее.
- Обслуживание. Сложнее у 4-х тактных из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
- Вес. 2-х тактные значительно легче.
- Цена. 2-х тактные дешевле.
Благодаря своей высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют достаточно широкую область применения. В отношении некоторой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать - двухтактный или четырехтактный - даже не возникает. В бензопилах, например, двухтактный двигатель благодаря своему небольшому весу и высокой удельной мощности находится вне конкуренции по сравнению с четырехтактным. Широко используются 2-х тактные двигатели также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.
И все же из-за токсичности выхлопа и шумности 2-х тактные двигатели сдают свои позиции перед 4-х тактными. Большая их конкурентоспособность возможна при использовании новых технологических решений. Таких, например, как идея компаний Aprilia и Orbital использовать для продувки двухтактного двигателя чистый воздух. Топливо в их модели подается через форсунку, расположенную в головке двигателя, а масло добавляется в продувочный воздух. Такой двигатель по экономичности даже превосходит четырехтактный, его экологичность также соответствует современным требованиям. Вот только главное достоинство 2-х тактных двигателей - простота их конструкции - несколько страдает от нововведения.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
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.
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.
Современные автомобили отличаются не только марками и используемым топливом. Существует еще разница в типе двигателя. Предлагаемая публикация подробно познакомит читателей с двухтактным и четырехтактным силовыми агрегатами.
Что необходимо знать каждому автолюбителю о работе двигателя
Следует отметить, что любое современное транспортное средство представляет собой сложнейшую систему взаимосвязанных между собой механизмов. Подобно человеческому организму, в котором работа всех органов зависит от здорового сердца, нормальное функционирование автомобиля обеспечивается исправным мотором.
Чтобы четко понять, в чем состоит отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, для начала следует ознакомиться с принципом действия нормально функционирующего механизма. Основным его предназначением является создание определенного усилия, принуждающего коленчатый вал совершать вращательные движения.
Нормальный рабочий цикл исправного ДВС представляется несколькими этапами:
- Внутреннее пространство цилиндра заполняется горючей смесью;
- Топливо, разбавленное некоторым количеством воздуха, подвергается сжатию;
- Определенными условиями вызывается воспламенение смеси;
- Разогретые газы расширяются и покидают внутреннее пространство цилиндра.
В исправно функционирующем силовом агрегате поршень совершает поступательные движения, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Его действия сопровождаются полным периодом вращения коленчатого вала. Движение поршня в одном определенном направлении называется тактом.
При одном из них сгоревшие газы расширяются, выполняя полезную работу. Описываемый процесс получил название рабочего хода поршня. Отдельно необходимо отметить, что полный оборот коленчатого вала совершается на протяжении двух тактов.
Что касается непосредственно темы настоящей публикации, то двухтактным называют силовой агрегат, совершающий рабочий цикл в течение одного периода вращения коленвала, состоящего из двух тактов.
Два полных оборота коленчатого вала, выполняемые на протяжении четырех тактов, характерны для другого типа двигателя, именуемого четырехтактным. Чтобы определить, в чем заключается разница между рассматриваемыми моторами, необходимо детально изучить принцип их действия.
Подробности о работе четырехтактного силового агрегата
Рассмотрим подробнее принцип действия четырехтактного мотора. В нем каждый второй период вращения коленчатого вала сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси. Особым кулачковым валом, последовательно нажимающим на коромысла, поочередно открываются впускные и выпускные клапаны. Специальная пружина возвращает клапан в исходное положение, закрывая его.
Необходимо обеспечить достаточно плотный контакт клапанов с головкой блока цилиндров. Это позволит не допустить нежелательной потери компрессии.
Итак, принцип действия четырехтактного силового агрегата представляется четырьмя тактами:
- Сначала происходит опускание поршня из верхнего положения до нижней мертвой точки, сопровождающееся открыванием кулачковым механизмом распределительного вала впускного клапана. Внутреннее пространство цилиндра заполняется смесью топлива с воздухом;
- Поршень начинает подниматься в обратном направлении, из нижнего положения в верхнее. Процесс сопровождается сжатием горючего при значительном увеличении его температуры;
- Выполнение полезной работы осуществляется за счет горючих газов, направляющих поршень к нижней мертвой точке. Их образование происходит в результате сгорания топливной смеси, воспламененной искрой от свечи зажигания, возникающей на завершающем этапе сжатия;
- Далее следует выпуск, представленный выталкиванием поршнем выхлопных газов из внутреннего пространства цилиндра, сопровождается открыванием выпускного клапана. Его закрытие происходит в верхней мертвой точке. Затем описываемый процесс повторяется.
Принцип действия двухтактного силового агрегата
Поставка смеси воздуха с горючим в двухтактном моторе совмещается с процессом ее сжатия, а удаление отработанных газов происходит одновременно с их расширением. Иными словами, рабочий цикл представляется всего двумя тактами и осуществляется за один период вращения коленвала.
При поднимании поршня в направлении из нижней точки в верхнюю, вначале перекрывается специальное продувочное окно, поставляющее горючую смесь в цилиндр. При закрытии выпускного отверстия, способствующего выходу отработанных газов, начинается процесс сжатия топлива вперемешку с воздухом. Благодаря разрежению, возникающему в кривошипной камере, из карбюратора подается следующая порция горючей смеси.
Газы, образованные после сгорания топлива, воспламененного от искры свечи у верхней мертвой точки хода поршня, принуждают его опуститься вниз. Коленчатый вал начинает вращение, выполняя полезную работу.
Благодаря осуществлению рабочего хода повышается давление внутри кривошипной камеры. Смесь горючего с воздухом, доставленная туда на предыдущем этапе, подвергается сжатию. Поршень поднимается до выпускного отверстия, открывая его. Отработанные газы покидают камеру, попадая в глушитель. Продолжающееся движение поршня способствует открыванию продувочного окна.
Благодаря повышенному давлению воздушно-топливная смесь из кривошипной камеры заполняет внутреннее пространство цилиндра. Одновременно вытесняются остатки отработанных газов, происходит заполнение надпоршневого пространства. При достижении поршнем крайнего нижнего положения возобновляется цикличный процесс.
Конструктивные отличия
Из рассмотренного выше принципа действия двух типов двигателей можно определить, чем отличается двухтактный от четырехтактного силового агрегата. Основная разница заключается в конструктивных особенностях механизмов.
Принципиальное отличие состоит в системе газообмена, снабжающей мотор воздушно-топливной смесью и отвечающей за удаление отработанных газов из внутреннего пространства цилиндров.
Осуществляет процесс за счет специального газораспределительного устройства, дополненного особым клапанным механизмом. Подача и выпуск осуществляется во время отдельных тактов. Это несколько усложняет конструкцию силового агрегата.
Двухтактные двигатели устроены намного проще. В них такты сжатия и расширения совмещены с заполнением и опустошением цилиндров. Система клапанов заменена двумя специальными отверстиями в стенках, через которые в камеру поставляется топливно-воздушная смесь и удаляются отработанные газы. Отсутствие газораспределительного механизма не только значительно упрощает конструкцию силового агрегата, но и существенно снижает его вес.
Сравнительный анализ двухтактного и четырехтактного моторов
Чтобы лучше понять, чем отличаются рассматриваемые типы силовых агрегатов, следует ознакомиться с их основными характеристиками, представленными в виде таблицы.
| Четырехтактный двигатель | Двухтактный двигатель |
| Количество тактов рабочего хода поршня на полный оборот коленчатого вала | |
| 2 | 1 |
| Сбалансированность работы | |
| Компенсировать вибрации, вызванные неравномерностью распределения крутящего момента, приходится тяжелым маховиком | Мотор работает достаточно равномерно, что позволяет применять маховик гораздо меньшего веса |
| Масса двигателя | |
| Тяжелый за счет дополнительного оборудования | Намного легче |
| Конструкция | |
| Достаточно сложная из-за необходимости применения газораспределительного устройства с клапанным механизмом | Упрощенная благодаря отсутствию клапанной системы |
| Стоимость | |
| Высокая | Ниже, чем у четырехтактного |
| Механический КПД | |
| Пониженный из-за большого числа трущихся деталей | Высокий за счет уменьшения количества подвижных элементов, подвергающихся трению |
| Производительность | |
| Высокая, объясняемая полной заменой отработанных газов свежей топливно-воздушной смесью | Несколько ниже из-за перемешивания отработанных газов с новой порцией горючей смеси |
| Рабочая температура | |
| Низкая | Более высокая |
| Охлаждение | |
| Жидкостное | Воздушное |
| Расход топлива | |
| Пониженный за счет полного сгорания | Завышенный из-за перемешивания нового впрыска с остатками отработанных газов |
| Габариты | |
| Такой двигатель имеет большие размеры | Двухтактным моторам свойственны меньшие габариты |
| Система смазки | |
| Сложная | Упрощенная |
| Звуковые характеристики | |
| Сравнительно тихая работа | Более шумный |
| Потребление смазки | |
| Низкое | Повышенное |
| Тепловая эффективность | |
| Высокая | Пониженная |
| Подверженность износу | |
| Трущиеся детали изнашиваются меньше, что продлевает срок службы силового агрегата | Более быстрое изнашивание подвижных элементов способствует сокращению срока эксплуатации мотора |
Некоторые позиции приведенной таблицы требуют детального рассмотрения.
Система смазки рассматриваемых моделей двигателей
Принцип смазки является очередным существенным различием, характеризующим работу двухтактных и четырехтактных моделей силовых агрегатов. Первые из них предполагают перемешивание определенного количества моторного масла с бензином. Существуют установленные пропорции такой смеси.
Чаще всего на одну часть масла приходится от 25 до 50 частей бензина. При возгорании горючей смеси смазка, представленная в виде мельчайших распыленных частиц, сгорает вместе с топливом. Вещества, образующиеся в результате сгорания, удаляются совместно с выхлопными газами.
Существует два способа получения масляно-бензиновой смеси:
- обычное механическое перемешивание при непосредственной подаче горючего в топливный бак;
- все необходимые компоненты поставляются внутрь системы по отдельности. Для получения требуемой топливно-масляной смеси предназначен специальный патрубок. Располагается деталь в пространстве, отделяющем цилиндр от карбюратора.
Для четырехтактного мотора применяется исключительно раздельная подача бензина и масла. Топливо не перемешивается со смазкой, независимо выполняя предписанные функции. Поэтому конструкция двигателя несколько усложняется за счет необходимости существования отдельной системы, снабжающей силовой агрегат требуемым количеством масла. Дополнительным оборудованием для смазки является масляный бачок, фильтр, помпа, клапаны и трубопроводная магистраль.
Требования к маслу, применяющемуся для двухтактных двигателей, ужесточаются из-за его полного сгорания. Необходимым условием является минимальное количество продуктов горения в виде нагара и сажи.
Смазка четырехтактного двигателя обязана обеспечивать стабильные характеристики на протяжении долгого периода времени эксплуатации.
Сфера применения
Отдельно следует отметить, что с точки зрения экономичности четырехтактный двигатель несколько выгоднее двухтактного мотора. Это объясняется пониженным расходом топлива, что немаловажно при нынешней стоимости горючего. Несмотря на это, значительные габариты позволяют использовать такое оборудование только для крупной техники, наподобие грузовых и легковых автомобилей, автобусов и пр.
Небольшие размеры, дополненные пониженной массой агрегата, допускают применения двухтактных двигателей для мопедов, скутеров, мотоциклов и прочих мелкогабаритных устройств. Используется такая модель мотора и в газонокосилках, моторных лодках и т.д.
Заключение
Проведенное исследование позволило определить достоинства и недостатки двух типов двигателей. Невзирая на неоспоримые преимущества двухтактных моторов, они все же несколько проигрывают четырехтактным из-за токсичности выхлопа и чрезвычайно шумной работы.
Однако, предприимчивые производители нашли способ нивелировать эти досадные недочеты. Несколько усложнив конструкцию дополнительным оборудованием, они предлагают использовать для продувки мотора чистый воздух. Такое нововведение позволит значительно повысить экономичность двухтактного силового агрегата наряду с экологичностью.
