При «мокрой» смазке картера насос 3 откачивает масло из картера, нагнетая его в выпускную полость и по каналам к подшипникам коленчатого вала, компонентам коленчатого вала и зубчатой передаче.
Работа двухтактного двигателя
Помимо известных четырехтактных двигателей, используемых в автомобилях, существуют также двухтактные двигатели, устанавливаемые на такие технические устройства, как бензопилы, мотоциклы, газонокосилки, квадроциклы, мотороллеры и моторные лодки. Основное различие между двухтактными и четырехтактными двигателями заключается в принципе работы двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, двухтактные двигатели имеют меньшие размеры, производят меньшую мощность и менее эффективны.
- Конструкция двухтактных двигателей.
- Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания.
- Как увеличить мощность двигателя своими руками?
- Как увеличить толчок?
- Проблемы дезактивации после увеличения мощности.
- Видео.
Устройство двухтактного двигателя
Конструкция таких двигателей проще, чем у четырехтактных. Двухтактные двигатели не имеют механизма синхронизации. Двигатель состоит из блока цилиндров с коленчатым валом в подшипниках.
Головка коленчатого вала находится в специальном месте для него — штифте коленчатого вала. Между головкой шатуна и пальцем коленчатого вала находится корпус подшипника, закрепленный кассетной гайкой.
Верхняя часть шатуна соединена с поршнем с помощью пальца. Палец представляет собой полый цилиндр, который действует как соединительный элемент между шатуном и поршнем.
Поршень имеет компрессионное кольцо, от которого зависит компрессия двигателя, в специальной канавке по окружности верхней части.
Движущим элементом двигателя внутреннего сгорания является воздушная смесь, которая при сгорании выделяет энергию и толкает плунжер вниз. Движение поршня вверх-вниз вызывает вращение коленчатого вала. Маховик соединен с коленчатым валом, который передает вращение дальше. Это означает, что он соединен с валом коробки передач и так далее.
Двухтактный двигатель охлаждается лопатками на внешнем блоке. В дополнение к внешнему охлаждению, часть охлаждения поступает от бензинового масла.
Двухтактные двигатели заправляются бензином с добавлением специального моторного масла. Например, для газонокосилки Stihl требуется дополнительно 100 граммов бензина на 5 литров. Это означает соотношение бензина и масла 50:1. Это именно то количество масла, которое полностью смазывает поверхности трения цилиндра с поршневыми кольцами.
Принцип работы
Один оборот коленчатого вала соответствует рабочему циклу двигателя внутреннего сгорания.
Топливо (бензин + дизель) и воздух подаются в камеру сгорания цилиндра. Свеча зажигания воспламеняет топливную смесь и быстро толкает поршень вниз.
По мере опускания поршня открывается выпускная дверца, а через некоторое время открывается переходная дверца, через которую впрыскивается следующая порция топлива.
Топливная смесь поступает в картер через окно, которое открывается в вакууме при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ). Это движение также открывает вентиляционное окно для продуктов сгорания. Через миллисекунды откроется окно расширения. Новое количество топлива подается через окно очистки.
Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух путей: сжатия и расширения (рабочий путь). Впрыск топливной смеси и выхлоп происходят по отдельным путям в четырехтактных двигателях и между сжатием и расширением в двухтактных двигателях.
Организация процессов в двухтактной схеме
Двухтактные двигатели не имеют механизма синхронизации. Точнее, его роль выполняет поршень и специально разработанные впускные и выпускные отверстия. Для одновременного осуществления процесса впуска и сжатия свежей смеси и очистки цилиндра используется пространство над поршнем, а также объем картера. Нижняя сторона поршня.
Во время первого хода поршень закрывает расширительное отверстие на стенке цилиндра и начинает выталкивать отработавшие газы наружу через выпускное отверстие. Когда он продолжает двигаться вверх, выхлопная труба того же поршня также закрывается, уплотняя объем над поршнем и начиная сжимать смесь. Стук воспламеняется самопроизвольно от искры свечи зажигания или, в случае двухтактных дизелей (имеющихся в старых моделях грузовиков, морских двигателей или самолетов), от тепла сжатия.
Второй путь предполагает расширение горячих продуктов сгорания топлива, толкающих поршень для выполнения полезной задачи. Когда впускной клапан или инжектор карбюратора закрывается, давление под поршнем увеличивается. Свежая смесь, поступающая в картер двигателя при начальной работе, сжимается, подготавливаясь к нагнетанию давления в цилиндры через вентиляционное окно.
Важную роль играет время, необходимое для одновременного открытия вытяжного и расширительного окон. Свежая смесь поступает в цилиндр и заменяет отработанную смесь. Этот процесс известен как очистка, и производительность двигателя, расход топлива и реакция крутящего момента в значительной степени зависят от правильной компоновки.
Существуют различные системы очистки, и их применение зависит от назначения двигателя. Сегодня в основном применяется тройная очистка, изобретенная немецким инженером Шнурле. Он описывает петлю, которая выталкивает выхлопные газы в глушитель. Это самый быстрый и эффективный способ очистки цилиндров.
Неизбежно часть отработанного газа останется в цилиндре или часть негорючей топливно-воздушной смеси в конечном итоге станет выхлопным газом. Это снижает эффективность использования топлива. Эта проблема решается производителями двигателей путем адаптации схемы очистки ко всем режимам. Особую роль играют объем картера и конструкция впускного клапана.
Достоинства и недостатки двухтактных двигателей
Зная, как работает двухтактный двигатель, вы уже можете предсказать, чем он выгодно отличается от четырехтактного и где безнадежно проигрывает. Основными преимуществами данной конструкции являются
- Благодаря своей простоте и малому количеству компонентов, можно построить легкий и достаточно мощный двигатель.
- Наличие одного рабочего тракта в каждом цилиндре на один оборот коленчатого вала означает, что при одинаковой нагрузке можно достичь вдвое большей эффективности. То есть пространство, описываемое поршнем за один путь.
- Широкий диапазон оборотов мощного двигателя при обеспечении максимальной мощности привел к использованию таких двигателей, как очень тихоходные дизельные двигатели для прямого хода винта в судостроительной промышленности и в мотогонках.
- Нет необходимости в тяжелом маховике для накопления энергии для пассивного движения
- Не требуется отдельная система смазки с насосами, теплообменниками и фильтрацией
- Может быть построена недорого.
- Расход топлива низкий из-за сложности полной очистки цилиндров от выхлопных газов.
- Болезненная тепловая работа, нагрев поршня и цилиндра при каждом ходе.
- Технико-экономические трудности, если двигатель будет усовершенствован в этом направлении, могут оказаться более сложными, чем используемые четырехтактные системы прямого впрыска и нагнетателя.
- Масло должно быть смешано с бензином. В противном случае его нельзя поместить в картер и промыть.
- По мере того, как смазка растворяется в топливе, ее эффективность снижается, что вынуждает использовать специальные двухтактные смазки для долговечности, но даже это не помогает.
- К двухтактным двигателям предъявляются высокие требования в плане низкого аэродинамического сопротивления выхлопа, что делает невозможным сочетание мощности и экономичности с низким уровнем шума.
- Дымный выхлоп из-за постоянного сгорания масла в цилиндрах.
Как видите, двухтактные двигатели могут использоваться только в особых случаях, когда некоторые преимущества особенно важны.
Перспективы
Постепенно двухтактные двигатели заменяются более совершенными четырехтактными двигателями, даже в ранее не имевших аналогов областях применения. Хотя двухтактные дизели уже невозможно встретить в грузовиках и новых моторных лодках, их повсеместно заменяют более эффективные и экологически чистые двигатели с клапанными системами в головке и блоке в легкой авиации, особенно в мотоциклах.
Даже новейшие технологии, такие как непосредственный впрыск и роторные нагнетатели, не могут спасти ситуацию. А современный уровень развития технологий компенсирует преимущества огромных размеров новыми материалами, которые позволяют создавать более компактные и надежные конструкции синхронизаторов. Зачатки двухтактного двигателя безвозвратно устарели, и двигатель внутреннего сгорания еще долго не превзойдет их. Будущее за другими способами получения механической энергии.
Отношение мощности к весу — это отношение мощности двигателя к весу. Он также выше для двухтактных двигателей. Они требуют более легкого маховика и не нуждаются в дополнительных системах (ГРМ и смазки), утяжеляющих конструкцию. Их эффективность также выше.
Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного
Цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это ряд процессов, которые производят часть выходной энергии (мощности), поступающей на коленчатый вал двигателя. Поступления от продажи состоят из
- Заполнение цилиндра топливной смесью, и
- Его сжатие
- Воспламенение смеси, и
- расширение газа и очистка баллона.
В двигателе внутреннего сгорания поршень движется в одном направлении (вверх или вниз). На каждый оборот коленчатого вала приходится два стука. Путь, по которому расширяются продукты сгорания и выполняются полезные задачи, называется поршневым путем.
Двухтактный бензиновый двигатель для авиамоделей. Карбюратор установлен с левой стороны, а глушитель — с правой.
Двухтактный двигатель (один оборот коленчатого вала) называется двухтактным. Двигатель, цикл которого длится четыре хода (две скорости вращения коленчатого вала), называется четырехтактным. Двухтактные и четырехтактные двигатели бывают бензиновыми (карбюраторные двигатели) или дизельными. Каковы основные эксплуатационные и конструктивные особенности двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей? Каковы различия между двухтактными и четырехтактными двигателями? Чтобы лучше понять это, необходимо знать, как они работают.
Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, расширение (движение) и выхлоп.
Как работает четырехтактный двигатель
Первоначально плунжер перемещается из верхней мертвой точки (TDC) в нижнюю точку (BDC). При этом кулачок распределительного вала открывает впускной клапан, через который топливная смесь поступает в цилиндр.
На обратном пути (от NFT до TDC) топливная смесь сжимается, и температура повышается.
Искра зажигается между электродами непосредственно перед окончанием сжатия, воспламеняя топливную смесь. Топливо образует горючий газ, который при сгорании давит на плунжер. Происходит инсульт и выполняется полезная работа.
Когда поршень движется к BDC, открывается выпускной клапан, и поршень движется вверх, выталкивая выхлопные газы из цилиндра. Это позволяет испаряться. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется.
Конструкция 4-тактного бензинового двигателя (Honda): 1 — топливный фильтр, 2 — коленчатый вал, 3 — воздушный фильтр, 4 — детали системы зажигания, 5 — цилиндр, 6 — клапаны, 7 — подшипники коленчатого вала.
Двигатели Honda.
Разрешение на эксплуатацию двухтактных бензиновых двигателей
Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух путей: сжатия и расширения (рабочий путь). Впрыск топливной смеси и выхлоп происходят по отдельным путям в четырехтактных двигателях и между сжатием и расширением в двухтактных двигателях.
