Що таке двотактний двигун? Чим відрізняється двотактний двигун від чотиритактного – порівняльний аналіз. Який мотор варто вибрати

Хоча через жорсткі стандарти Євро двотактні двигуни майже повністю зникли з автомобільного та мотоциклетного виробництва, проте й зараз використовуються великі дизельні двигуни для тепловозів, вантажівок, літаків та морських суден. Через їх високу ефективність двотактні великі дизельні двигуни відносяться до найбільш економічних теплових двигунів.

Значною мірою двотактний двигун, як і раніше, використовується в підвісних двигунах, ланцюгових пилах та інших переносних або навіть саморобних пристроях, які мають бути легкими, а з іншого боку. , мають незалежне від положення мастило двигуна.

Двотактний двигун є зворотно-поступальним двигуном внутрішнього згоряння, який забезпечує механічні характеристики при спалюванні палива. Два цикли призводять до циклічної циркуляції процесу (360° оборотів колінчастого валу). Двотактний двигун завершує цикл роботи двома ходами поршня під час одного обороту колінчастого валу. Це його головна відмінність від чотиритактного двигуна, який вимагає чотирьох ходів для завершення циклу за двох обертів валу.

У 2-тактному двигуні одночасно відбувається гальмування ходу та початок дії стиснення, при цьому одночасно виникають функції впуску та випуску. Як і чотиритактний двигун, він може працювати на бензиновому чи дизельному паливі.

Термін «двотактний» відноситься до безступінчастого агрегату зі змішаним мастилом та свічкою запалення, який є простим, недорогим та легким. Прикладами застосування такого двигуна є:

мотоцикли;
мопеди;
бензопили;
скутери.

У легкових автомобілях він встановлювався:

на DKW;
Aero;
Saab;
IFA (Trabant, Wartburg);
Lloyd;
Suzuki;
Mitsubishi.

Історія появи

Дугалд Клерк вважається винахідником двотактного двигуна. Він розробив в 1878 двигун з окремим промивним насосом, який вимагав тільки одного обороту колінчастого валу за хід. Цей принцип двигуна був уперше використаний у 1887 році у бензиновому циклі Едварда Батлера для автомобіля.

У 1891 році Юлій Сонлейн отримав патент на промивання картера, в якому нижня частина робочого поршня виступала як поршня насоса, що промиває. Як і сучасних двотактних агрегатів, у нього були вхідні та вихідні пази та канал переливу. У той же час Джозеф Дейв розробив аналогічний принцип із перегородкою на поршні.

В 1904 Альфред Ангас Скотт успішно розробив двоциліндровий 2х тактний агрегат і встановив удосконалену версію на мотоцикл. В 1909 він заснував компанію Scott Motor Cycle, яка виробляла до 1966 двохтактні мотоцикли.

Х'юго Руппе розробив свій двигун до Першої світової війни; його патенти вирушили до DKW. Найважливішим кроком у розвитку стало запатентоване зворотне очищення Адольфа Шнюрля, яке замінило двоточкове очищення з поперечним потоком з 1932 року. В 1952 Даніель Циммерманн розробив пластинчастий поворотний клапан, а Yamaha в 1978 - вихідне управління.

До 1950-х років двотактний агрегат обіцяв великий потенціал розвитку. Однак виявилося, що властиві йому недоліки не можуть бути усунені. В автомобільній промисловості двотактний процес не зміг успішно утвердитися, протягом 1950-х/60-х років виробники автомобілів, такі як Saab, Borgward та DKW, відмовилися від двотактного процесу. Втрати при промиванні викликали досить високу витрату палива, а також проблему високого споживання масла та забруднення вихлопними газами.

Протягом довгого часу двотактний мотор використовувався в автомобільній промисловості НДР. Більш тривале існування двотактного двигуна збереглося при виробництві мотоциклів. Недоліки, такі як високий рівень шуму та викиди вихлопних газів, вважалися не настільки значними для спортивних мотоциклів.

У мотоциклетних гонках 2-х тактний агрегат мав свої принципові переваги перед чотиритактними двигунами і був зміщений лише за допомогою заборон, які поступово здійснювалися з 1994 року. В області мопедів двотактні мотори нещодавно були виведені з ринку за допомогою правових заходів, заснованих на викидах вихлопних газів.

Сьогодні двигун цього типу працює лише там, де переваги процесу, такі як незалежність місця, простота чи мала вага, дуже важливі. До них відносяться невеликі мобільні пристрої, човни та моделювання. Двотактний дизельний мотор, як і раніше, використовується для морських суден, оскільки викиди вихлопних газів у судноплавстві не регулюються законом до сьогодні.

KTM Freeride 250 R є єдиним двотактним мотоциклом, дозволеним у Німеччині.

Поточні події

В даний час двотактний двигун відчуває певний ренесанс в області морських перевезень, водних мотоциклів або надлегких польотах. Прикладами є агрегати BRP Rotax, які стали більш екологічно чистими, використовуючи систему прямого впорскування (Ficht FFI), таку як серія Rotax, що використовується в снігоходах. Yamaha має так звану систему HPDI (пряме впорскування під високим тиском).

Крім того, з 2007 року був розроблений проект Envirofit International для перетворення звичайних двотактних двигунів на агрегати з прямим упорскуванням з використанням орбітального впорскування палива з більш екологічно чистими викидами. Це досягається заміною головки циліндрів. Мета цього проекту – зробити мільйони легких мотоциклів в Азії.

Технічні принципи

У двотактному двигуні масло додається до палива. В результаті масляний компонент згоряє під час горіння. Недоліком є те, що в процесі згоряння утворюється вугілля, яке осаджується в робочому просторі та у вихлопній системі та впливає на роботу агрегату. Видалення відкладень у вихлопній системі може бути здійснене шляхом вигоряння або хімічного розчинення.

На початку 1930 років співвідношення змішування становило 1 (масло): 10 (бензин), пізніше воно зменшилося до 1:15 та 1:18. Для звичайних мотоциклів або скутерів співвідношення 1:25 було звичайним протягом багатьох років. Завдяки використанню високоефективних масел співвідношення масла було скорочено протягом 3 років від 1:33 (Trabant P50) до 1:50 (Trabant 601) та 1:100. Сучасні бензопили та інші переносні електроінструменти працюють зі змішуванням 1:50 (2% олії).

У разі окремого мастила потрібне мастило поставляється окремо від палива. Перший мотоцикл Скотта (базова модель 3?, побудована в 1908 році) вже мав окреме мастило.

Suzuki запропонувала «справжнє» окреме мастило для виробництва мотоциклів в 1971 році з GT 750, в якій насос, що дозує, транспортує масло безпосередньо в точки мастила (підшипники, стінки циліндрів). Насос несе масло в залежності від навантаження положенням рукоятки дросельної заслінки, системи, яка пізніше була також застосована Kawasaki.

Великі двотактні мотори можуть бути побудовані із замкнутим контуром мастила, порівнянним із чотиритактним двигуном.

Великі двотактні агрегати, такі як суднові дизельні двигуни, можуть бути спроектовані з поперечною головкою, особливо з старішими типами з втратою мастила. Для цієї мети точки мастила, такі як основні та шатунні підшипники або крейцкопфа, поставляються безпосередньо за допомогою мастила через масляну лінію поруч із підшипником.

Застосування як бензиновий двигун

Один циліндр: у портативних пристроях двотактний агрегат зазвичай сконструйований як одноциліндровий з вентилятором.

Двоциліндровий: двоциліндровий ряд, колінчастий вал у поперечному напрямку був спочатку повітряно-водяним DKW; з керуванням поворотним клапаном. Первинний привід перебуває між циліндрами. Автомобілі з двоциліндровим двотактним двигуном: DKW F1 до DKW F8 та їх наступник; у ФРН DKW F89 та в GDR IFA F8, P70 та автомобілі марки Trabant.

Три циліндри: мотоцикл Scott 3S 1934 мав трициліндровий двотактний мотор, встановлений подовжньо.

DKW представив у 1939 році трициліндровий DKW F9,

У 1969 році Kawasaki 500 H1 (з повітряним охолодженням) та 1971 Suzuki G. T. 750 (з водяним охолодженням) представили трициліндрові лінійні мотори для мотоциклів у стандартній комплектації;

Чотирьохциліндровий: чотирициліндровий чотиритактний агрегат з чотирма циліндрами використовувався в моделі мотоцикла Suzuki R. G. 500 Gamma і з двома колінчастими валами 50° V Yamaha R. D. 500 LC.

Шестициліндровий: розроблений та використовується як V6 у секторі гоночних човнів

Вісім циліндрів: розроблений компанією Galbusera.

Теоретично різниця в потужності двотактного агрегату вдвічі перевершує чотиритактний мотор за тих же умов (кубічна потужність) тому правилами Формули 1 забороняється використання 2х тактних двигунів з 1984 року.

Епоха 2-тактних двигунів у гоночних мотоциклах тривала з 1911 по 2011 рік.

Принцип роботи

Двотактними дизельними двигунами з випускними клапанами в головці циліндрів були серії 53, 71, 92, 149 (кубічний дюйм) від Detroit Diesel Corporation (DDC). Вони використовували вентилятор Roots - у деяких випадках з турбонагнітачами та проміжними охолоджувачами з водяним охолодженням.

Двотактні дизельні агрегати для вантажних автомобілів із регульованими випускними клапанами випускали Kruppwerke до 1950 років.

Багато сучасних моторів мають регульовані випускні клапани і впускні пази. Вони промиваються окремими нагнітальними насосами. Через війну досягається чистий обмін газом. Більше немає необхідності в змішаному мастилі, колінчастий вал працює як у чотиритактних двигунах у підшипниках ковзання з масляним мастилом.

Ця конструкція особливо підходить для двигунів з повільним ходом з великим об'ємом (морський дизель), так як низька швидкість завжди залишає достатньо часу для газообміну, а вага не має значення.

Великий двотактний морський дизельний двигун з турбонаддувом перевершує теплову ефективність тільки серед стаціонарних комбінованих газових та парових турбін з точки зору теплового ККД. Морське дизельне паливо із споживанням менше 160 г/кВт може перетворювати до 55% хімічно пов'язаної енергії палива на корисні механічні роботи. Чотирьохтактні дизельні двигуни досягають лише 40-42% ефективності, чотиритактний чотирициліндровий турбодизель 4%, чотиритактні турбобензинові двигуни 35-37%.

Переваги і недоліки

Деякі особливості двотактного агрегату можуть бути перевагою або недоліком, наприклад нижчим гальмівним ефектом. 2х тактний двигун має вдвічі більше ходів за одиницю часу у вигляді чотиритактних хомутів, хоча через використання частини ходу для фази продування (впускний та випускний) використовується тільки від 70 до 80% від енергії на хід. Це саме собою створює низку переваг:

Недоліки:

Залежно від конструкції, великий рівень вихлопного газу.
У разі змішаного мастила може статися переповнення захоплення поршня або пошкодження підшипника під час переповнення через недостатню масляну суміш.
Високе теплове навантаження на поршень із-за низького внутрішнього охолодження.
Залежно від конструкції більш менш висока витрата масла.
Проблеми із викидами.
Високе механічне зношування поршневих кілець.

В принципі, добрі значення викидів можуть бути досягнуті при використанні великих двигунів. Прості та маленькі двигуни зазвичай мають більше викидів, ніж більші чотиритактні агрегати.

Юридичні обмеження

Для двоколісних транспортних засобівз січня 2016 року застосовуються норми викидів Euro 4, незалежно від того, чи використовується двотактний двигун або чотиритактний двигун. Це призвело до загальної заборони на встановлення 2-х тактних двигунів у галузі мопедів, для яких з 2016 року також застосовується стандарт Euro 4 (раніше Euro 2).

Особливе застосування

Японський танк типу 90 оснащений двотактним агрегатом Mitsubishi 10ZG з безпосереднім упорскуванням дизельного палива та повітродувкою Roots для зарядки.

Бронетранспортер США M113 оснащений 2-х тактним дизельним двигуном V6 з водяним охолодженням General Motors. Він забезпечує 156 квт (M113A1 та M113A2) або 202 квт (M113A3).

Однотактний і тритактний двигуни не набули поширення через різні недоліки конструкцій і в цей час перебувають у стадії розробок, хоча кілька патентів було видано ще на початку минулого століття.

Існує два основних типи двигунів: двотактні та . У двотактних двигунах всі робочі цикли (процеси впуску паливної суміші, випуску відпрацьованих газів, продування) відбуваються протягом одного обороту за два основні такти. У двигунів такого типу відсутні клапани, їх роль виконує поршень, який при своєму переміщенні закриває впускні, випускні та продувальні вікна. Тому вони простіші у конструкції.
Потужність двотактного двигуна при однакових розмірахциліндра та частоті обертання валу теоретично вдвічі більше чотиритактного за рахунок більшої кількості робочих циклів. Однак неповне використання ходу поршня для розширення, найгірше звільнення циліндра від залишкових газів і витрати частини потужності, що виробляється, на продування приводять практично до збільшення потужності тільки на 60...70 %.

Двигун складається з картера, який на підшипниках з двох сторін встановлений колінчастий вал і циліндра. Усередині циліндра рухається поршень - металевий стакан, підперезаний пружинними кільцями (поршневі кільця), вкладеними в канавки на поршні. Поршневі кільця не пропускають газів, що утворюються при згорянні палива, у проміжку між поршнем та стінками циліндра. Поршень забезпечений металевим стрижнем – пальцем, він з'єднує поршень із шатуном. Шатун передає прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня у обертальний рух колінчастого валу.
Змащування всіх поверхонь, що труться, і підшипників усередині двотактних двигунів відбувається за допомогою паливної суміші, в яке підмішано необхідну кількість масла. З малюнка видно, що паливна суміш (блакитний колір) потрапляє і в кривошипну камеру двигуна (це порожнина, де закріплений і обертається колінчастий вал), і в циліндр. Мастила там ніде немає, а якби і була, то змилася паливною сумішшю. Ось тому масло і додають у певній пропорції до бензину. Тип мастила використовується спеціальний, саме для двотактних двигунів. Воно має витримувати високі температури та згоряючи разом із паливом залишати мінімум зольних відкладень.

Принцип роботи. Весь робочий цикл у двигуні здійснюється за два такти

1. Такт стиснення.Поршень переміщається від нижньої мертвої точки поршня (у цьому положенні поршень знаходиться в нижній мертвій точці, далі це положення називається скорочено НМТ) до верхньої мертвої точки поршня (далі ВМТ), перекриваючи спочатку продувне, а потім випускне вікно. Після закриття поршнем випускного вікна в циліндрі починається стиснення паливної суміші, що раніше надійшла в нього. Одночасно в кривошипній камері внаслідок її герметичності і після того як поршень перекриває продувні вікна, під поршнем створюється розрядження, під дією якого з карбюратора через впускне вікно і відкритий клапан надходить горюча суміш кривошипної камери.

2. Такт робочого ходу.При положенні поршня біля ВМТ стиснута робоча суміш спалахує електричною іскрою від свічки, внаслідок чого температура та тиск газів різко зростають. Під дією теплового розширення газів поршень переміщається до НМТ, при цьому гази, що розширюються, здійснюють корисну роботу. Одночасно, опускаючись вниз, поршень створює високий тиск у кривошипній камері (стискаючи паливоповітряну суміш у ній). Під дією тиску клапан закривається, не даючи таким чином горючій суміші знову потрапити у впускний колектор і потім у карбюратор.
Коли поршень дійде до випускного вікна, воно відкривається і почнеться випуск газів, що відпрацювали в атмосферу, тиск в циліндрі знижується. При подальшому переміщенні поршень відкриває продувне вікно і стиснута в кривошипній камері горюча суміш надходить по каналу, заповнюючи циліндр і здійснюючи продування його від залишків газів, що відпрацювали.

Принцип запалення. Так як паливної суміші потрібен час для запалення, іскра на свічці з'являється трохи раніше, ніж поршень досягає ВМТ. В ідеалі, чим швидше рух поршня, тим раніше має бути запалення, тому що поршень від моменту іскри швидше доходить до ВМТ. Існують механічні та електронні пристрої, що змінюють кут запалення залежно від оборотів двигуна. Майже у моторолерів до 2000 р.в. таких систем був і кут випередження запалення було встановлено розрахунку оптимальні обороти.

Переваги двотактних двигунів:

Відсутність громіздких систем мастила та газорозподілу
. Велика потужність у перерахунку на 1 літр робочого об'єму
. Найпростіше і дешевше у виготовленні
. Менша вага

Недоліки двотактних двигунів:

1. Більша витрата палива. Нагадаємо, зразкову витрату можна вирахувати за формулою: для двотактного 300 грам на одну кінську силудля чотиритактного 200 грам.
2. Гучність. На максимальних оборотах двотактні двигуни зазвичай працюють трохи голосніше чотирьохтактних.
3. Комфорт. не так вібрують на малих оборотах (стосується тільки двоциліндрових двигунів. Одноциліндрові і двох і чотиритактні вібрують приблизно однаково) і не так димлять як двотактні.
4. Довговічність. Досить спірний пункт. Існує думка, що двотактні двигуни менш довговічні. З одного боку це зрозуміло, тому як масло для змащування елементів двигуна, що труться, подається разом з бензином, а значить працює не так ефективно на відміну від чотиритактних двигунів де труться елементи буквально плавають в маслі. Але з іншого боку чотиритактний двигун по конструкції набагато складніший за конкурента, складається значно більшої кількості деталей, а золотий принцип механіки “Чим простіше тим надійніше” ще ніхто не скасовував.

Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) свого часу зробив великий переворот в історії промислових технологій. Двигун, що працює на солярці або бензині, вперше був винайдений у 19 столітті французьким винахідником на ім'я Жан Етьєн Ленуар. Перш ніж двигун внутрішнього згоряння почав працювати, винахіднику знадобилося кілька спроб запуску та перебудови двигуна. Зрозумівши, чому двигун перестає працювати, Жан додав систему рідинного охолодження та мастила. Сьогодні ж двигуни помітно стрибнули вперед сходами еволюції. Однак не кожен з мотоциклістів знає, що пристрій і принцип роботи двотактного двигуна. Прочитавши статтю, ви дізнаєтеся, як працює двотактний двигун.

Влаштування двотактного двигуна

Перш ніж розбирати принцип роботи двотактного двигуна мотоцикла, необхідно розібратися в його пристрої: з чого він складається, як зроблено і які деталі є найважливішими. Взагалі пристрій двотактного двигуна не так складно, як здається на перший погляд. Зверніть увагу на зображення. З малюнка ми можемо бачити, що двигун є картером, в якому встановлені такі важливі деталі як колінчастий вал з підшипниками і циліндр. Поршень обертається і доводить горючу рідину до свічки запалювання, що дає іскру.

У всьому пристрої двигуна дуже важливі зазори між деталями, що труться. З перших дослідів Жана, про який ми говорили раніше, можна зрозуміти, що двигун не працюватиме без мастила. Саме для цього в двотактний двигун потрібно заливати бензин, розведений з маслом. Пропорції у всіх мотоциклів і олій різні, але головна якість хорошої олії — згоряння його в двигуні з мінімальним залишком нагару або зольних відкладень.

Циліндр і сам корпус двигуна внутрішнього згоряння зроблено так, щоб отримувати найкраще повітряне охолодження. Незважаючи на те, що більшість двигунів мають водяне охолодження, додаткове охолодження зустрічними потоками вітру ніхто не скасовував. Такий пристрій двотактного двигуна забезпечує найкращу продуктивність на всіх етапах роботи.

Принцип роботи двотактного двигуна

Робота двотактного двигуна досить проста, хоч на перший погляд і здається, що для того, щоб розбиратися в ДВЗ, потрібно освоїти професію автомеханіка. Насправді все набагато простіше, адже його робота ґрунтується на основних фізичних законах. Як працює двотактний двигун?

Як вам відомо, робота двигуна внутрішнього згоряння відбувається за два етапи (такту). Під час першого такту відбувається стиснення. У цей момент поршень знаходиться в найнижчій або як її ще називають мертвою точкою вгору. Поки поршень знаходиться в нижньому положенні, в камеру надходить бензин та повітря. У цей час через випускне вікно виходять все вихлопні гази, що утворилися за повний хід поршня. Як тільки пальне надійшло в камеру згоряння, поршень за допомогою інерції піднімається вгору і доставляє туди рідину, що потрапила в камеру.

Далі настає другий етап, званий розширенням. Тепер маємо поршень, що у верхній мертвої точці. Так як поршень доставляє разом із собою пальне, доходячи до верхньої мертвої точки воно запалюється. Через що і відбувається робота двигуна. Так відбувається робота двотактного двигуна.

Що краще за двотактний або чотиритактний двигун?

Як показує принцип роботи двотактного двигуна, такий ДВЗ досить ефективний. Але багато мотоциклістів при виборі нової моделі задаються питанням, що ефективніше - двотактний або чотиритактний мотор? Спробуємо відповісти це питання.

Отже, як показують численні експерименти та практика мотовиробників загалом, чотиритактні двигуни все-таки менш ефективні. На перший погляд це незрозуміло, але двигуни того самого обсягу, але при різних тактах роботи видають різні потужності. За допомогою нехитрих розрахунків вдалося зрозуміти, що робота двотактних двигунів внутрішнього згоряння ефективніша за чотиритактні двигуни в середньому в 1,5 рази.

Якщо знову розглядати принцип їхньої роботи, то можна зрозуміти чому так відбувається. Справа в тому, що чотиритактні двигуни мають трохи інший пристрій, у зв'язку з чим процеси подачі палива та викиду газів відбуваються довше, ніж у двотактників. Головна особливість двотактних моторів полягає в тому, що вони ці процеси відбуваються під час стиснення, тобто вони поєднані з основними етапами роботи двигуна. Так і виходить, що ККД чотиритактного двигуна менше, ніж у двигуна, що працює на двох тактах.

Висновок

Розібравши та зрозумівши, як працює двотактний двигун, можна зробити певні висновки. Тепер, ви знаєте пристрій двотактного двигуна і можете вирішити, який ДВЗ підходить вам більше.

Двигуни внутрішнього згоряння побудовані за одним принципом – енергія згоряння палива перетворюється на кінетичну енергію обертання коленвала. Існують два типи моторів – двотактні та чотиритактні. Обидва мають свої переваги і недоліки, спробуємо розібратися в чому відмінності.

Принцип роботи ДВЗ

Робочий цикл двотактного двигуна складається з впуску та випуску того, що відбувається за один оборот колінчастого валу, тоді як 4-х тактний має наступні цикли - впуск, стиснення, робочий хід, випуск. І протікають вони за два обороти маховика. У двигуні з 4 тактами впуск та випуск здійснюються у вигляді різних процесів, у двотактнику вони поєднані зі стисненням паливної суміші та розширенням робочих газів. Принцип дії двотактного двигуна:

Перший такт – стиск.Відбувається рух поршня від нижньої мертвої точки, при цьому спочатку закривається вікно продувки. Відпрацьовані вихлопні гази виводяться через випускний отвір. У цей момент у кривошипній камері під днищем поршня утворюється область розрідження, куди надходить збагачена паливна суміш із карбюратора (інжектора). Ця порція свіжого повітрявиштовхує залишки вихлопних газів у випускний колектор. У момент найвищого становища поршня відбувається запалення суміші від свічки запалювання.
Другий такт – робочий хід чи розширення.Температура та тиск газів у камері згоряння різко збільшується, під його дією поршень починає рух до нижньої мертвої точки, здійснюючи корисну роботу. Підвищений тиск у кривошипній камері перекриває впускний клапан, запобігаючи попаданню відпрацьованих газів у карбюратор. Через систему випускних вікон відпрацьовані гази йдуть у глушник, а через продувне вікно починає надходити свіжа горюча суміш у камеру згоряння. У нижній точці дія другого такту закінчується і процес повторюється.

Двотактний дизельний двигун працює за таким же принципом, тільки у нього відсутня свічка запалювання, а спалах палива походить від стиснення. Тому ступінь стиснення в дизельних двс набагато вищий за бензинові.

Особливості двигуна з двома тактами

Двотактний двигун здійснює повний цикл за один оборот коленвала, це дозволяє отримати більшу питому літрову потужність ніж у 4-х тактного двигуна при тих же обертах двигуна. Однак, ккд двотактника буде нижчим через недосконалість механізму фаз газорозподілу, неминучих втрат паливної суміші в процесі продування та неповного робочого ходу поршня.

Двотактний двигун дуже гріється, тому що під час роботи вивільняється велика теплова енергія. Іноді може знадобитися додаткове охолодження. У мотоциклах рідко використовуються двотактні мотори з великою кількістю циліндрів, найчастіше застосовується одноциліндровий двигун з повітряним охолодженням.

При роботі з двотактним циклом поршень здійснює менше рухів за один такт, а навантаження допоміжних газорозподільних, мастильних та охолоджуючих систем на колінвал нижче або відсутнє зовсім. Тому зношування поршневої групи у них буде нижче. Якщо для легкої техніки це не є вирішальним фактором, то тихохідний двотактний дизельний двигун може мати в кілька разів більший ресурс, ніж решта ДВЗ. Тому вони знайшли широке поширення у тепловозах, генераторах, суднових двигунах.

Двотактний бензиновий двигун швидше набирає обертів максимальної потужності. Цим активно користуються мотоспортсмени, особливо в кросових дисциплінах, коли потрібний миттєвий відгук на рукоятку газу. Крім того, він простіше в обслуговуванні, дешевшим і легшим за чотиритактний.

Витрата палива у двотактника буде вищою на 25-30%, шумність та вібрації теж. Двигун неможливо вписати в жорсткі екологічні норми, навіть якщо використовувати інжекторні системи впуску та наддуву. Велика витрата повітря потребує застосування спеціальних повітряних фільтрів.

Система змащення та приготування палива

Робота двотактного двигуна вимагає ефективного мастила вузлів, що рухаються. Централізована роздільна система мастила з масляним насосом, як у чотиритактних двигунів, тут відсутня, тому масло додається до бензину у співвідношенні 1:25 – 1:50. Отриманий склад, перебуваючи в поршневій та кривошипно-шатунній камері, змащує підшипники шатуна, стінки циліндра та поршневі кільця. При запаленні повітряної суміші масло згоряє і видаляється разом із вихлопними газами.

Моторне масло має бути спеціальним - для двотактного двигуна, зазвичай воно має маркування 2Т на каністрі. Використання звичайної автомобільної олії неприпустимо з низки причин:

Масло для двотактних двигунів має мати хорошу розчинність у бензині;
Має прекрасні змащувальні властивості, покращуючи роботу двигуна і зменшуючи тертя;
Захист від корозії деталей поршневої групи, що труться;
Двотактна олія повинна згоряти без залишку, не утворюючи нагар та сажу. Висока зольність звичайної олії призводить до закоксовування поршневих кілець.

Подачу мастила у двотактний двигун можна здійснити двома способами. Перший і найпростіший – змішувати з паливом у потрібній пропорції. Другий – це роздільна система мастила двотактного двигуна, коли склад з палива та олії готується безпосередньо перед попаданням усередину у спеціальному патрубку. У цьому випадку встановлюється окремий бачок для олії, яке подача здійснюється за допомогою спеціального плунжерного насоса.

Ця система набула широкого поширення на сучасних мотоциклах та скутерах. Крім зручності використання (тепер не потрібно доливати масло в бак на око кожну заправку), відбувається серйозна економія масла, тому що впорскування його залежить від оборотів двигуна. На неодружених оборотах пропорція олії може становити лише 1:200.

Будь-який двотактний двигун має можливості для форсування. Збільшення потужності при такому ж обсязі виправдане у спорті, а у повсякденній експлуатації двигун стає більш еластичним та економічним. Основні способи доопрацювання:

Збільшити діаметр випускного отвору та забезпечити його максимально тривалий час відкриття. Це дозволяє випустити максимальна кількістьгазів. Таким чином підвищуються тягові можливості двигуна та його момент, що крутить.
Забезпечити ефективне продування. Для цього можна збільшити діаметр впускного вікна, тоді горюча суміш не затримуватиметься в картері і забезпечиться своєчасне впорскування в камеру згоряння.
Застосування на карбюраторі вихрового дифузора, який за той же час подає більше паливної суміші. Разом з ним доцільно застосування повітряного фільтра нульового опору.
Установка резонатора випуску, розрахунок якого виконаний під конкретний об'єм двигуна. Такий пристрій повертає частину паливної суміші назад у циліндр через випускний отвір.
Доробка шатунно-поршневої групи, її полегшення та ретельне балансування. Клапана і канали повинні бути притерті і не мати задирки (задирки), гальмують і завихряючі потоки. Це зменшує наповнюваність циліндра та знижує потужність.
Застосування інжекторних систем упорскування та регулювання фаз газорозподілу. Це дозволяє точніше дозувати кількість палива, що подається, і зменшити втрати горючої суміші під час продування циліндра.
Встановлення систем наддуву. Зазвичай це компресорні нагнітач, а на двотактний дизельний двигун може бути встановлений традиційний турбокомпресор. З його допомогою збільшується кількість повітря, що надходить в циліндри, відповідно і кількість пального може бути збільшено.

Експлуатація та причини поломки двигунів

Найчастіше двотактні мотори зустрічаються в мототехніці, човнових двигунах, газонокосарках, ланцюгових пилах та інших пристроях, де потрібне застосування легкого та надійного двигуна. Тим не менш, навіть такий простий по конструкції двигун може вийти з ладу через порушення правил експлуатації.

Низька якість бензину. Погане паливо часто призводить до появи детонації. Найчастіше це помітно на невисоких оборотах під час підгазовки. Виникаючі ударні навантаження призводять до поломки перегородок поршнів, надмірних навантажень на підшипники коленвала. Детонація може виникати через перегрівання двигуна, нагару на поршні та бідній суміші.
Низька якість деталей, у тому числі зібраний мотор. Особливо це актуально для китайських виробників, які часто допускають шлюб у виробництві комплектуючих. Це призводить до раннього виходу з ладу поршня, колінчастого валу, циліндра та інших деталей, а потім і капітального ремонту. Зазвичай допомагає оцінити стан простий поршневий замір компресії.
Низькоякісна моторна олія. Паливомасляна суміш для двотактних двигунів має дуже важливе значення. Саме від його якості залежатиме як м'яко працює мотор, чистота вихлопу, відсутність перегріву та зайвих шумів. Погана олія призводить до утворення шару нагару на поршні, в корінних і шатунних підшипниках, до задирок на стінках циліндра та спідниці поршня, прохідний переріз глушника зменшується з-за нагару. Мастила для двотактних двигунів слід застосовувати синтетичні або напівсинтетичні, використання мінералки небажане.
Перегрів на двотактному двигуні повітряного охолодження не рідкість. До цього призводить тривала робота з повністю відкритим дроселем або несправність системи охолодження. Перегрів може бути короткочасним, коли спостерігається втрата потужності та максимальних оборотів, після зниження навантаження та охолодження двигуна все приходить у норму. Клин виникає внаслідок дуже сильного перегріву, коли тепловий проміжок між поршнем і циліндром зменшується настільки, що сили тертя намертво прихоплюють їх між собою. Після цього потрібен ремонт ЦПГ.
Карбюратор не налаштований. Паливна суміш виходить дуже бідною або дуже багатою. Їзда на перезбагаченій суміші загрожує високою витратою палива, втратою потужності та утворення нагару. Бідна суміш може викликати детонацію та зниження максимальної потужності двигуна.

Щоб продовжити термін служби та відстрочити капремонт, слід провести правильну обкатку двотактного човнового або мотоциклетного двигуна. Для цього пропорція масла змішуваного з бензином повинна бути трохи вищою за встановлену для нормальної експлуатації. На такій суміші дати двигуну попрацювати в режимі неповної потужності кілька годин, що еквівалентно 500-1000 км. пробігу для скутера і мотоцикла.

Двигун внутрішнього згоряння працює за давно вивченими принципами. Ми будемо розглядати поршневі мотори, оскільки роторні та інші екзотичні агрегати, що перетворюють енергію горіння на кінетичну, не так поширені.

Для кращого розумінняпроцесу, визначимося з технічними термінами:

Робочий цикл двигуна – ланцюжок процесів, що чергуються, в результаті яких енергія згоряння палива трансформується в обертання коліс (при використанні в транспортному засобі)
Впуск – наповнення циліндра сумішшю парів бензину та повітря (у бензинових моторах) або повітрям у дизельних моторах
Стиснення - спресування паливної суміші в циліндрі
Робочий хід - гази, що розширюються, після запалення горючої суміші, стрімко женуть поршень вниз
Випуск - провітрювання порожнини циліндра від порції відпрацьованих газів.

У ході робочого циклу процеси слідують у строго визначеному порядку. Кожен із них називається тактом. З механічної точкизору, такт - це рух поршня від однієї мертвої точки до другої. Залежно від конструкції двигуна, тактів може бути два або чотири.

Що являє собою двотактний двигун - відео

Чим відрізняється двотактний двигун від чотиритактного?

За кожен поворот коленвала на 180° відбувається два такти (різні, залежно від типу двигуна). Відпрацювання процесу двотактного ДВЗ здійснюється за один оборот, а чотиритактного – за два обороти коленвала. Не зрозуміло? Розглянемо питання докладніше.

Важливо! Є пасивні та активні такти. Точніше активний цикл один – робочий хід. Інші рухи циліндра відбуваються за інерцією маховика, закріпленого на осі двигуна. Це стосується одноциліндрового двигуна, кожен наступний циліндр працює зі зсувом по фазі, і важкий маховик більше не потрібен. Тому його роль виконує шестерня, яку чіпляється стартер.

Сучасний двигун досить складний з інженерної точки зору. Процеси забезпечуються різними допоміжними механізмами, їхня робота має бути синхронізована. Крім того, компоненти двигуна мають певну масу, відповідно є інерція.

Делі, що труться, уповільнюються опором. Це уповільнює процес та відбирає додаткову потужність. Усі поправки треба враховувати під час проектування мотора.

Запрограмувати алгоритм керування складно, умови експлуатації постійно змінюються. Якщо послідовність зміни циклів дасть збій – станеться втрата потужності або зупинка двигуна.Тому для безперебійної роботи потрібно так багато пристроїв навколо пари: поршень, циліндр.

Як тільки верхня частина поршня перекриє випускне вікно (1), суміш починає стискатись, аж до досягнення поршнем верхньої мертвої точки.

Такт 1. Процес 2

На свічці запалення спалахує іскра, паливоповітряна суміш вибухає, поршень отримує поштовх і швидко рухається вниз.

Важливо! Поняття "вгору", "верхня мертва точка", "вниз", "нижня мертва точка" - досить умовні. Циліндри можуть розташовуватися горизонтально (оппозитники «Порше» та мотоцикла «Дніпро») або навіть вгору ногами (літаковий двигун типу «зірка»).

Напір газів зберігається до відкриття випускного отвору (1).

Робочий хід

Такт 2. Процес 4

У відкритий випуск прямують відпрацьовані гази. Грамотно розрахована аеродинаміка дозволяє навіть створити невелике розрідження. Проте частина вихлопу залишається в циліндрі.

Важливо! У цей момент енергія згоряння суміші не діє. Весь рух відбувається за інерцією.

У цей час поршень стискає підготовлений свіжий заряд паливної суміші, підвищуючи тиск у кривошипній камері (II). Одночасно перекривається клапан (3).
Такт 2. Процес 4

Поршень продовжує опускатися. Коли звільниться перекритий продувний отвір (2), паливна суміш під тиском спрямує в надпоршневу камеру (I). Далі знову залежність від аеродинаміки.

Грамотно спроектована форма камери та поршня, не дозволяє змішуватись свіжому заряду та вихлопним газам. Проте насправді втрати готової суміші неминучі. Цей процес ще називають продуванням.