Анализ современных двухтактных моторов. Заблуждения и реальность

Анализ современных двухтактных моторов. Заблуждения и реальность.

В разделе нашего сайта Полезная информация мы рассматриваем основные различия в работе двух- и четырёхтактных лодочных моторов и приводим некоторые общепринятые мнения об обоих этих типах моторов. В этой статье мы попытаемся опровергнуть некоторые ошибочные представления о 2-тактных моторах и рассказать о технологии, которая стоит за этими современными двигателями. В статье «Разрушение мифов о современных четырехтактных лодочных моторах» мы приведем факты, позволяющие развеять мифы о современных 4-тактных лодочных моторах.

Зная о широком выборе подвесных лодочных моторов на сегодняшнем рынке, некоторые потенциальные покупатели лодочных двигателей исключают возможность покупки современных двухтактных моторов из-за некоторых распространённых заблуждений. Но пренебрежение ими может оказаться большой ошибкой, так как современные 2-тактные моторы разительно отличаются от тех, что выпускались много лет назад.

В число распространённых заблуждений о современных двухтактных лодочных моторах входит мнение о том, что они работают шумно, неустойчивы на холостом ходу, дымят и неэффективны на низких оборотах. Во многих случаях этих видимых недостатков уже просто нет. Давно прошли времена дымного карбюраторного двухтактного подвесного мотора, в котором масло предварительно смешивалось с топливом в топливном баке. Даже более поздняя разработка компрессоров VRO, где масло подавалось по шлангу насосом, тоже ушла в далёкое прошлое. Благодаря современной технологии, дни на озере, испорченные тем, что звуковой сигнал о низком уровне масла не сработал, ушли в историю. Технология нашла решения всем этим проблемам. На самом деле, технология и улучшения в дизайне позволили 2-тактным лодочным моторам стать хорошим и правильным выбором для любителей лодок, которые желают получить чистый, мощный и эффективный новый подвесной двигатель.

Несколько производителей, выпускающих современные двухтактные лодочные моторы, ответили на эти заблуждения собственной технологией и, в свою очередь, создали новые двухтактные двигатели, которые работают без шума, без дыма, ровно и очень эффективно расходуют топливо. Моторы таких крупных брендов, как Evinrude, Mercury Marine и Tohatsu, в настоящее время производятся для мирового рынка в виде 2-тактных моделей. Общий фактор, который их объединяет, заключается в том, что карбюратор в этих моторах был заменён на различные системы прямого впрыска. Прямой впрыск (ПВ) стал явлением, изменившим условия игры для 2-тактных лодочных моторов. Это привело к более чистой и топливосбрегающей работе, в полном соответствии с нынешними (более строгими) требованиями Агентства по охране окружающей среды (EPA). Благодаря впрыску топлива под давлением непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра, точно отмерянное количество топлива легко возгорается и сжигается эффективно в камере сгорания практически без потери и с более чистым выхлопом. При прямом впрыске в моторе не остаётся несгоревшего топлива, выделяемого двигателем и загрязняющего окружающую среду. На самом деле, в сегодняшних двухтактных лодочных моторах масло также сгорает полностью, и это приводит к более чистому выхлопу и большей экономии топлива и масла.

Компания Evinrude, использующая собственную версию прямого впрыска, заявляет о том, что любой из её новых двигателей внутреннего сгорания имеет самый чистый выхлоп на сегодняшнем рынке. В таких двигателях, как E-TEC, пути масла и топлива никогда не пересекаются, и масло используется исключительно для смазки. В результате они потребляют гораздо меньше масла, чем старые модели 2-тактных лодочных моторов. Это ещё одно данное, разрушающее миф и помогающее сделать двухтактные лодочные моторы достойным выбором.

Некоторые производители, как и Evinrude, пошли в разработке своих систем прямого впрыска ещё дальше, стратифицировав впрыск на более низких оборотах, чтобы улучшить топливную эффективность. Так как топливо впрыскивается напрямую в камеру сгорания в точно отмеренную единицу времени, бортовой компьютер может определить, что на низких оборотах потребность в топливе гораздо ниже, поэтому он выдаёт именно столько топлива, сколько нужно для выработки достаточного количества энергии, чтобы перемещать судно на более низкой скорости.

Эту технологию легче всего понять, если представить, что камера сгорания – это закрытая комната. Стратифицированный впрыск можно сравнить с банкой аэрозоля перед зажигалкой (или свечой зажигания). Когда зажигалка загорается, воспламеняется только тот газ, который выходит струёй из банки. Это даёт ровно столько энергии, сколько нужно, чтобы переместить судно на более низкой скорости. Теперь, когда вы выжали газ, число оборотов увеличилось, вся комната наполнилась газом, и огонь из зажигалки создаст намного больше горения, воспламенив газ, наполняющий всю комнату (или камеру сгорания). Эта технология привела к невероятно эффективному расходу топлива на низких оборотах и выдаёт только нужное количество топлива в оптимальную единицу времени, независимо от уровня мощности. В результате эти двухтактные двигатели отличаются безупречной эффективностью, превосходя в этом отношении четырёхтактные двигатели на низких оборотах, будучи, в то же время, более эффективными на высоких оборотах. И это развенчивает миф о слабых технических характеристиках и некачественном выхлопе при низких оборотах.

Другое заблуждение по поводу 2-тактных лодочных моторов заключается в угрозе несоответствия постоянно повышающимся стандартам Агентства по охране окружающей среды (EPA). По мнению высших руководителей компании Тохатсу и других производителей подвесных моторов, такой проблемы не существует. Нынешний ассортимент, например, лодочные моторы Yamaha, Evinrude E-TEC и лодочные моторы Tohatsu, превышают все ожидания по требованиям выхлопа 2013 года. По мере развития технологии эти моторы будут продолжать улучшаться, если требования будут расти, и эти компании уже работают над тем, чтобы добиться соответствия будущим требованиям. Истина заключается в том, что если в будущем для использования подвесных моторов потребуются такие устройства, как каталитический нейтрализатор отработавших газов, то это на самом деле станет дополнительным преимуществом, так как даже после установки подобных устройств эти лодочные моторы будут легче и меньше большинства 4-тактных моторов, отвечающих тем же требованиям.

Проще говоря, ограничения по выхлопу не вытеснят двухтактные лодочные моторы с рынка. Потому что такие моторы, как BRP, имеют такой чистый выхлоп, что двухтактные моторы могут занять значительную долю рынка, если учесть, что правительственные учреждения придерживаются строгих ограничений, а также существуют водоёмы со строгими стандартами выхлопа, которым четырёхтактные моторы соответствовать просто не могут. BPR, Mercury и Tohatsu добились подобных результатов не только в Америке, но и в других странах, где действуют ещё более строгие требования.

Читайте так же:

Короб для укладки проводов

Компании так глубоко верят в будущее 2-тактных лодочных моторов, что используют в своих линейках подвесных моторов только их и даже расширяют эту новую технологию на другие рынки.

Следующий кажущийся недостаток двухтактных лодочных моторов заключается в том, что они работают шумно. Но и это уже не так. Технологии и звукоизоляция помогли снизить уровень шума, который теперь сравним с показателями четырёхтактных лодочных моторов. Конечно, некоторые 2-тактные моторы уже тише двухтактных моторов прошлого, но всё же работают более шумно, чем современные 4-тактные двигатели, однако всё зависит от конструкции. Компания Mercury разработала более бесшумную двухтактную модель OptiMax, сохранив при этом приятный низкий звук во время работы. То есть, звук уже не является решающим фактором при выборе двух- или четырёхтактного подвесного мотора.

В то время как многие видимые недостатки двухтактных лодочных моторов были устранены, многие из их достоинств сохранились. Простая истина заключается в том, что «физическое» производство двухтактных двигателей позволяет использовать меньше деталей, что приводит к меньшему весу и физическому размеру, а также к более простому и менее дорогому техническому обслуживанию. В отличие от четырёхтактных моторов, двухтактный мотор не требует замены масла через каждые 100 часов работы или в каждый сезон. Дизайн такого мотора не требует деталей или компонентов, без которых не может обойтись четырёхтактный лодочный двигатель. Такие лодочные моторы, как E-TEC, не нуждаются в периоде обкатки или в техническом обслуживании через 100 часов работы и на самом деле требуют обслуживания только через 3 года или 300 часов работы. В далёкой перспективе это может означать значительную экономию по сравнению с расходами, связанными с сопоставимым четырёхтактным мотором, и это также помогает избежать выполнения строгих требований по техобслуживанию и несения эксплуатационных расходов после покупки. Кроме того, некоторые модели 2-тактных лодочных моторов позволяют провести подготовку к зимнему сезону самостоятельно(она заключается в простой процедуре по дросселю, занимающей всего несколько секунд). Многие могут засвидетельствовать, что современные двухтактные моторы требуют меньше технического обслуживания, чем старые двухтактные и современные четырёхтактные лодочные моторы. Рабочие характеристики, приемистость и меньший вес наряду с такими техническими разработками, как прямой впрыск и специфические усовершенствования в различных моделях, превратили современные двухтактные лодочные моторы в хороший и разумный выбор. Современная технология разрушает распространённые заблуждения о двухтактных моторах и выводит их в авангард технологии и в список достойных лодочных моторов. С лучшим в этом классе выхлопом, превосходной экономией топлива, более низкими расходами на техническое обслуживание и отличными рабочими характеристиками, эти двигатели заслуживают серьёзного рассмотрения.

КАКОЙ ЛОДОЧНЫЙ МОТОР ВЫБРАТЬ, 2-ТАКТНЫЙ ИЛИ 4-ТАКТНЫЙ?

22 января 2014 в 14:33:04
Отзывы :
Просмотров: 4538

КАКОЙ ЛОДОЧНЫЙ МОТОР ВЫБРАТЬ, 2-ТАКТНЫЙ ИЛИ 4-ТАКТНЫЙ?

По правде говоря, какой бы двигатель вы не выбрали, вы не ошибетесь. Оба типа лодочных моторов имеют свои преимущества и недостатки. В настоящее время вы можете использовать 2-тактный лодочный мотор практически повсеместно, без всяких ограничений, связанных с экологическими требованиями, за исключением нескольких озер и заповедников, где разрешена эксплуатация только 4-тактных лодочных моторов. Но их число пока очень и очень не велико.

Какой лодочный мотор выбрать, 2-тактный или 4-тактный?

•Для водоема, в котором вы будете плавать, разрешены только 4-тактные двигатели
•Лодочный мотор будет использоваться для троллинга, поэтому ровная и тихая работа является обязательным требованием
•У вас достаточный бюджет для покупки 4-тактного двигателя
•Вес двигателя не является проблемой
•Вы чувствуете, что лишний шум и дым для вас крайне нежелательны
•Мотор будет использоваться как буксировочный или как резервный
•Не хотите затруднять себя приготовление топливно-масляной смеси
•Вас не устраивают технические характеристики 2-тактного лодочного мотора
•Для водоема, в котором вы будете плавать, использование 4-тактных двигателей не является обязательным требованием
•Мотор будет использоваться как буксировочный или как резервный
• < > Ваш бюджет ограничен
•Вес двигателя для вас принципиален и вы хотите иметь максимально мощный лодочный мотор при минимальном весе
•Вы хорошо разбираетесь в вопросах обслуживания и ремонта 2-тактных лодочных моторов
•Вы ограничены в расходах на ремонт
•Мотор будет подолгу эксплуатироваться в жестком режиме и вы хотите иметь возможность в случае необходимости легко его подрегулировать, отремонтировать или модифицировать
•Для вас наиболее важны скорость, разгон, верхние значения скорости и приемистость лодочного мотора
•Хотите выгодно приобрести бывший в употреблении лодочный мотор. На вторичном рынке 2-тактные лодочные двигатели представлены более широко
•Вам нужен лодочный мотор, хорошо зарекомендовавший себя при эксплуатации в морской воде.
С развитием технологий все сложнее становиться решить, какой же лодочный мотор все-таки выбрать. В настоящее время большинство потребителей при выборе наиболее подходящего для них лодочного мотора рассматривают несколько вариантов, но основные вопросы всегда одни и те же: новый или подержанный двух- или четырехтактный.

Какой мотор мне следует купить, 2-тактный или 4-тактный?

Что ж, это зависит от условий его эксплуатации, размеров лодки и ваших приоритетов.

4-тактные лодочные моторы:

4-тактные лодочные моторы менее шумные и более ровно работают на малых оборотах и холостом ходу, что, безусловно, более комфортно при езде. Кроме того, они более экономичны, менее требовательны к топливу и более экологичны, так как имеют низкий уровень вредных выбросов и дыма. Их можно эксплуатировать на всех без исключения водоемах. Четырехтактные лодочные моторы, также, очень надежны.

Отрицательной стороной 4- тактных двигателей является их более сложная по сравнению с 2-тактными конструкция, а, следовательно, и более высокая вероятность поломок. Ремонт их более дорог, рынок запчастей менее насыщен, а опытных специалистов по ремонту меньше. Мощность 4-тактных двигателей меньше, чем 2-тактных. А также четырехтактные лодочные моторы весят больше двухтактных и поэтому зачастую бывают слишком тяжелы для небольших лодок.

Вам стоит остановить свой выбор на 4-тактном моторе в том случае, если вы собираетесь использовать его для троллига и, следовательно, вам необходим тихий и устойчиво работающий на низких оборотах двигатель. На больших судах также предпочтителен мотор именно этого типа. Если вы собираетесь эксплуатировать ваш мотор в водоемах с повышенными экологическими требованиями, то 4-тактный лодочный мотор – ваш единственный вариант. Для тех, кто выезжает на природу в поисках тишины, свежего воздуха, не загрязненного выхлопными газами и дымом, не гонится за сверхскоростями и приемистостью, предпочитая взамен отсутствие необходимости приготовления топливной смеси, 4-тактный лодочный мотор – это идеальный выбор.

Читайте так же:

Почему не работает бензопила штиль

Итак, аргументы в пользу четырехтактного лодочного мотора:

2-тактные лодочные моторы:

2-тактные лодочные моторы легче и быстрее, они позволяют развить более высокую скорость и более приемисты. Эти моторы более доступны по цене и имеют и имеют более высокую стоимость при перепродаже. 2- тактные лодочные моторы выпускаются почти 80 лет, поэтому все необходимые запчасти имеются всегда и в достаточном количестве, что значительно упрощает их ремонт. Конструкция двухтактных двигателей проще, чем четырехтактных, а, следовательно, и меньше возможных проблем.

Но 2-тактные лодочные моторы имеют также и ряд очевидных минусов. Эти двигатели не столь экологичны, как 4-тактные, и уровень вредных выбросов и дыма у них выше. Для моделей, не имеющих раздельного впрыска масла, необходимо готовить смесь масла с бензином. Эти двигатели более шумные, менее устойчиво работают на холостом ходу и низких оборотах, сложнее запускаются. Частой проблемой бывает также замасливание контактов свечей.

На 2-тактных лодочный моторах останавливают свой выбор судовладельцы, заинтересованные, прежде всего, в скорости и приемистости двигателя. Двухтактный лодочный мотор предпочтителен также и в том случае, если лодка очень невелика и может не выдержать вес 4-тактного двигателя. Вам следует выбрать 2-тактный лодочный мотор, если вы хорошо разбираетесь в вопросах ремонта двигателей именно этого типа, или если вам нужен мотор, который легко и практически везде может быть отремонтирован. Если для водоема, в котором вы собираетесь плавать нет специальных экологических требований, которым соответствуют только 4-тактные двигатели, то вы вполне можете приобрести и 2-тактный. Если вы хотите иметь максимальную мощность при том же весе двигателя или заинтересованы в более высокой скорости и приемистости, то 2-тактный лодочный мотор для вас.

Итак, аргументы в пользу двухтактного лодочного мотора:

Заметим, что все вышесказанное совсем не означает, что 2-тактные лодочные моторы не годятся для троллинга, а 4-тактные моторы не достаточно быстрые. Это просто вопрос предпочтений, особенностей и преимуществ, которые привлекают каждого конкретного покупателя. Независимо от того, какой двигатель вы решили купить, если вы тщательно взвесите все «за» и «против» и не спеша все обдумаете, то не ошибетесь, а приведенная ниже таблица основных плюсов и минусов обоих типов моторов, надеемся, вам в этом поможет:

Двухтактные лодочные моторы

+Легче по весу
-Больше вредных выбросов

+Быстрее разгоняются, в некоторых случаях имеют более высокие значения максимальных скоростей
-Более дымные

+Более низкая цена
-Необходимо готовить смесь масла с бензином (за исключением лодочных моторов с раздельным впрыском масла)

+Проще ремонтируются
-Менее ровный холостой ход, чем у 4-тактных лодочных моторов

+Опыт производства составляет почти 80 лет
_Более шумные, чем 4-тактные

+Более широко представлены на вторичном рынке
-Сложнее запускаются (в некоторых случаях)

+Наличие запчастей
-Карбюратор выходит из строя («закисает») при длительном хранении

+Высокий спрос и высокая стоимость на вторичном рынке
-Замасливание контактов свечей зажигания

+Более простая конструкция, а, следовательно, меньшая вероятность поломки.

Четырехтактные лодочные моторы

+Более тихая и плавная работа
-Тяжелые

+Высокая топливная экономичность
-Часто дороги в ремонте

+Великолепны для троллинга
-Мало опытных специалистов по ремонту (но их число быстро увеличивается)

+Не нужно готовить топливную смесь
-Высокая покупная цена

+Ровный холостой ход
-Технология производства все еще совершенствуется

+Экологически более чистые
-Очень ограниченный вторичный рынок (хотя быстро растет)

+Можно использовать в любых водоемах
-Больше слабых мест (но технологии постоянно совершенствуются)

+В будущем производство полностью перейдет на выпуск 4-такных (или аналогичных им) лодочных моторов
-Как правило, менее мощные, чем аналогичные 2-тактные

+Очень надежные
-Сложно перевозить и хранить без подставки

Выбирайте двухтактный двигатель, если вам важна приемистость. Если неспешный троллинг на тихом озере – это не для вас, то 2-тактный лодочный мотор предпочтительнее 4-тактного. Двухтактник дешевле, а кроме того легче и быстрее.

Выбирайте 4-тактный, если вам нужен экологически чистый и плавно работающий лодочный мотор. Такие двигатели соответствуют всем экологическим нормам. Кроме того, четырехтактный мотор идеально подходит для троллинга. Покупка 4-тактного лодочного мотора – это ощутимая нагрузка для бюджета, так что имейте это в виду, приобретая подержанный лодочный мотор.

Тепловоз ТЭ3 | Принцип работы двухтактного двигателя

Дизель 2Д100М двухтактный, десятицилиндровый, вертикальный, двух-вальный с противоположно движущимися поршнями, с прямоточно-щеле-вой продувкой с приводной воздуходувкой, непосредственным впрыскиванием топлива, водяным охлаждением втулок цилиндров и охлаждением поршней маслом, поступающим по каналам в шатунах. В двухтактном двигателе полный рабочий цикл — зарядка, сжатие, сгорание и выпуск — совершается за один оборот коленчатого вала, причем продолжительность процесса газообмена составляет 25-30% продолжительности цикла, в то время как у четырехтактного двигателя эти процессы во время тактов впуска и выпуска составляют приблизительно 50% продолжительности всего цикла. Высокое качество процесса газообмена одно из основных условий для получения повышенной мощности и экономичности двигателя. Газообмен непосредственно влияет на количество рабочего заряда цилиндра и эффективность очистки цилиндра от продуктов сгорания.

Как известно, показатели процесса сгорания (индикаторные показатели) связаны непосредственно с коэффициентом избытка воздуха а и степенью очистки цилиндра. Достижение минимальных затрат мощности на газообмен обусловливает необходимость работы при коэффициентах избытка воздуха а и коэффициента избытка продувочного воздуха (ро близкими к единице. В то же время в таких условиях трудно обеспечить хорошее смесеобразование и надежную работу цилиндро-поршневой группы, в связи с чем эти коэффициенты (а и фо) приходится повышать до 1,5 и более. Следует помнить, что на смесеобразование (следовательно, на степень завихрения) оказывают влияние давление воздуха на впуске, отношение хода поршня к диаметру цилиндра, форма и размеры впускных окон, система распыливания топлива и др.

Читайте так же:

Машина для проката металла

Процесс газообмена схематично можно представить следующим образом. Вначале процесс протекает с преобладанием вытеснения продуктов сгорания свежим воздухом, так что в трубопровод попадают главным образом продукты сгорания. По мере течения процесса входящий в цилиндр воздух попадает в зоны, освобожденные от продуктов сгорания, соприкасается с оставшимися в цилиндре газами и перемешивается с ними. Следовательно, в выпускную систему попадает уже смесь продуктов сгорания и свежего воздуха, содержание которого по мере течения процесса газообмена возрастает.

Для оценки качества процесса газообмена различают четыре граничных случая (фазы) процесса газообмена. Первая фаза представляет собой период предварения выпуска газов с вытеснением продувочным воздухом выпускных газов без смешивания с ними. Вторая фаза — удаление выпускных газов продувочным воздухом с перемешиванием их между собой. Третья фаза — удаление выпускных газов свободным выпуском ниже линии впуска из-за разрежения, образующегося под действием инерции столба газов в выпускном трубопроводе. Четвертая фаза — дозарядка, она происходит после закрытия выпускных окон при открытых еще впускных окнах.

В зависимости от пути (траектории) движения выпускных газов и продувочного воздуха существуют различные системы продувки двухтактных двигателей. Наиболее распространенной системой продувки является петлевая поперечная и петлевая или контурная. Петлевая поперечная продувка — когда воздух из продувочных окон совершает петлевой путь от продувочных к выпускным окнам поперек втулки. При петлевой или контурной (эксцентричной) продувке поток продувочного воздуха выходит из продувоч-ных окон, проходит вдоль оси цилиндра, а затем отклоняется книзу и движется к выпускным окнам. Путь продувочного воздуха как бы делает петлю в виде контура цилиндра, отсюда и название — петлевая или контурная.

Существует также прямоточная система продувки, т. е. такая, при которой поток продувочного воздуха выходит из продувочных окон втулки и проходит прямым потоком вдоль оси втулки цилиндра к выпускным окнам или выпускным клапанам. Прямоточная продувка у одновальных конструкций двухтактных двигателей (например, у двигателя 11Д45), так называемая клапанно-щелевая, осуществляется обычно выпуском отработавших газов через клапаны, расположенные в крышке цилиндров, и поступлением продувочного воздуха из ресивера через окна в нижней части втулки. Начало выпуска отработавших газов и продолжительность продувки определяются высотой продувочных окон и профилем распределительного вала с приводом от коленчатого вала с частотой вращения, равной частоте вращения коленчатого вала.

Наиболее совершенная система продувки у двухвальных двухтактных двигателей с противоположно движущимися поршнями прямоточно-щелевая с винтообразным движением продувочного воздуха. У двигателя 2Д100 применена эта система продувки. В верхней части цилиндра расположены равномерно по окружности 16 впускных окон, через которые воздух поступает в цилиндр из продувочного ресивера. В нижней части втулки, входящей в выпускную коробку, размещены выпускные окна на дуге 255,5 мм справа и слева относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось коленчатого вала. Через эти окна отработавшие в цилиндре газы удаляются из него, поступая в выпускную коробку, охлаждаемую водой, и далее в выпускной коллектор, имеющий глушитель шума выпуска.

Как будет показано ниже, рабочий процесс двигателя 2Д100 протекает при интенсивном вихревом движении воздуха в цилиндре со снижением скорости вихря к внутренней мертвой точке (в. м. т.) кривошипа. Коэффициент остаточных газов двигателя типа Д100 на номинальном режиме, характеризующий качество продувки, у = 0,04-^-4-0,06 с некоторым ухудшением (возрастанием) его на холостом ходу, однако не достигающим значения выше 7 = 0,1. Все это обеспечивает весьма совершенный процесс продувки и хорошее наполнение цилиндра у этого двигателя.

Исследования, проведенные проф. Д. Н. Вырубовым (МВТУ имени Баумана), показали, что в дизеле 2Д100 при тангенциальной скорости вихря в конце сжатия 40 м/с топливо, впрыснутое (поданное) в цилиндр, распространяется вихрем по всей массе воздушного заряда до начала воспламенения и горения. Таким образом, вихревое движение воздушного заряда обеспечивает хорошее смесеобразование в камере сгорания.

В каждом цилиндре двигателя имеется по два поршня, двигающихся вертикально в противоположных направлениях и образующих между собой в средней части втулки общую камеру сгорания. Поршни приводят в движение верхний и нижний коленчатые валы.

Последовательность движения нижнего и верхнего поршней, определяющая моменты открытия и закрытия выпускных и продувочных окон, обеспечивается соединением нижнего и верхнего коленчатых валов механизмом вертикальной передачи таким образом, что кривошипы нижнего коленчатого вала опережают кривошипы верхнего вала на 12°. При регулировке угла опережения нижнего вала в момент соединения коленчатых валов замеряют угол опережения по первому кривошипу нижнего вала. При заданной высоте выпускных и продувочных окон нижний поршень открывает окна раньше верхнего и раньше их закрывает. Это способствует улучшению очистки цилиндра и наполнению его свежим зарядом, а также получения фазы дозарядки цилиндра воздухом на угле поворота кривошипа

6°. Наименьший объем камеры сжатия получается в момент, когда нижний поршень перей-

дет внутреннюю мертвую точку (в. м. т.) на

6°, а верхний поршень не дойдет до в. м. т. на такой же угол поворота кривошипа.

В конце такта сжатия, когда поршни приближаются к в. м. т., а температура сжатого до 3,0-3,5 МПа (30-35 кгс/см2) воздуха достигает примерно 600° С, в камеру сгорания за (18±1°) по углу поворота кривошипа до в. м. т. впрыскивается двумя форсунками (противоположно расположенными) топливо в мелкораспыленном состоянии. Топливо самовоспламеняется, давление газов при сгорании топлива достигает 8,0-8,8 МПа (80-88 кгс/см2) и при движении поршня от в. м. т. начинается такт расширения (производится полезная работа). Полный цикл работы дизеля 2Д100М приведен на круговой диаграмме рабочего двухтактного цикла (рис. 6).

Читайте так же:

Медь в периодической системе

От верхнего коленчатого вала осуществляется привод воздуходувки и привод топливных насосов, а остаток мощности передается на нижний коленчатый вал через механизм вертикальной передачи.

Мощность, передаваемая от верхнего коленчатого вала на нижний через вертикальную передачу вследствие опережения нижним коленчатым валом верхнего на 12° угла поворота, составляет

30% мощности дизеля.

От нижнего коленчатого вала со стороны вертикальной передачи через эластичную муфту приводится во вращение вал якоря тягового генератора (отбор мощности), а со стороны отсека управления валы масляных и водяных насосов, а также регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Принцип работы двухтактного двигателя, есть ли преимущества перед четырехтактным?

Двигатель внутреннего сгорания работает по давно изученным принципам. Мы будем рассматривать поршневые моторы, поскольку роторные, и прочие экзотические агрегаты, преобразующие энергию горения в кинетическую, не так распространены.

Для лучшего понимания процесса, определимся с техническими терминами:

Рабочий цикл двигателя – цепочка чередующихся процессов, в результате которых энергия сгорания топлива трансформируется во вращение колес (при использовании в транспортном средстве)
Впуск – наполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха (в бензиновых моторах) или воздухом в дизельных моторах
Сжатие – спрессовывание топливной смеси в цилиндре
Рабочий ход – расширяющиеся газы, после воспламенения горючей смеси, стремительно гонят поршень вниз
Выпуск – проветривание полости цилиндра от порции отработанных газов.

В ходе рабочего цикла, процессы следуют в строго определенном порядке. Каждый из них называется тактом. С механической точки зрения, такт – это движение поршня от одной мертвой точки до второй. В зависимости от конструкции мотора, тактов может быть два или четыре.

Что из себя представляет двухтактный двигатель — видео

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного?

За каждый поворот коленвала на 180° совершается два такта (разные, в зависимости от типа двигателя). Отработка процесса двухтактного ДВС осуществляется за один оборот, а четырехтактного – за два оборота коленвала. Непонятно? Рассмотрим вопрос подробнее.

Современный мотор достаточно сложен с инженерной точки зрения. Процессы обеспечиваются различными вспомогательными механизмами, их работа должна быть синхронизирована. Кроме того, компоненты двигателя имеют определенную массу, соответственно присутствует инерция.

Трущиеся детали замедляются сопротивлением. Это замедляет процесс и отбирает дополнительную мощность. Все поправки надо учитывать при проектировании мотора.

Запрограммировать алгоритм управления сложно, условия эксплуатации постоянно меняются. Если последовательность смены циклов даст сбой – произойдет потеря мощности или остановка двигателя. Поэтому для бесперебойной работы нужно так много приспособлений вокруг пары: поршень, цилиндр.

Логика подсказывает, что при меньшем количестве тактов, управление можно сделать проще. Именно поэтому инженеры по-прежнему развивают направление двухтактных ДВС.

Чтобы понять разницу между двухтактным и четырехтактным двигателем, рассмотрим организацию работы последнего.

Особенностью конструкции четырехтактных моторов является разделение клапанов на входе и выходе.

Впуск

По инерции, поршень движется вниз, создавая вакуум в камере сгорания. В этот момент через открытый впускной клапан в полость проникает готовая топливовоздушная смесь.

Сжатие

Поршень (опять же по инерции) движется к высшей точке. Оба клапана герметичны, горючая смесь сжимается. Это первое применение хорошей компрессии. Смесь не проникает в картер.

Рабочий ход

Искра свечи, происходит взрыв. Стремительно расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Это второе применение компрессии. Чем она выше, тем больше энергии от взрыва будет передано на коленвал.

Выпуск

Поршень (снова по инерции) движется к верхней мертвой точке. В открытый выпускной клапан выдавливаются отработанные газы. При достижении максимальной высоты, поршень готов к всасыванию очередной порции воздушной смеси.

Эта схема работы двигателя характерна для одноцилиндрового мотора. При многоцилиндровой компоновке (собственно, другой на автомобилях практически нет), каждый следующий поршень сообщает крутящий момент, замещая инерцию маховика.

Поэтому коленвал вращается более равномерно. А в каждом отдельно взятом цилиндре, рабочий цикл происходит именно так.

Четырехтактный двигатель работает тише, ровнее. Система смазки отделена от топливной системы – улучшена экология. При этом мотор уступает в мощности двухтактнику аналогичного объема, поскольку на один рабочий цикл приходится два оборота коленвала.

Принцип работы двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проста и сложна одновременно. Простота заключается в отсутствии огромного количества дополнительных элементов: таких, как газораспределительный механизм с приводом от коленвала, система смазки с насосом, дополнительные кольца не поршне.

С другой стороны – двухтактники имеют сложную архитектуру блока цилиндров. Сложную не в плане сборки, а в плане конструирования. Система впуска/выпуска должна быть спроектирована с виртуозной точностью, иначе половина энергии сгоревшего топлива буквально вылетит в трубу.

Принцип действия двухтактного двигателя по циклам

Собственно их всего два, следуя названию конструкции: сжатие и рабочий ход. На самом деле работа двухтактного двигателя намного сложнее, и реально разбивается на четыре процесса. Однако в рамках принятых стандартов, они объединяются.

Сжатие

Такт 1. Процесс 1

Поршень по инерции движется вверх. Поступившая через вентиляционое отверстие (2) топливная смесь (новый заряд) выталкивает остатки выхлопных газов через выпускной коллектор (1).

В надпоршневой камере (I) есть некоторое разделение нового заряда и выхлопа. В это же время, через впускной клапан (3) в кривошипную камеру (II) нагнетается очередная порция бензиновой смеси.

Одновременно пары масла, оседают на механизмах, производя их смазку ( масло в 2-х тактных двигателях добавляется в топливо, о классификации смазки читайте тут).

Как только верхняя часть поршня перекроет выпускное окно (1), смесь начинает сжиматься, вплоть до достижения поршнем верхней мертвой точки.

Такт 1. Процесс 2

На свече зажигания вспыхивает искра, топливовоздушная смесь взрывается, поршень получает толчок и стремительно движется вниз.

Напор газов сохраняется до момента открытия выпускного отверстия (1).

Рабочий ход

Такт 2. Процесс 4

В открытый выпуск устремляются отработанные газы. Грамотно рассчитанная аэродинамика позволяет даже создать небольшое разрежение. Тем не менее, часть выхлопа остается в цилиндре.

В это время, поршень сжимает подготовленный свежий заряд топливной смеси, повышая давление в кривошипной камере (II). Одновременно перекрывается клапан (3).
Такт 2. Процесс 4

Поршень продолжает опускаться. Когда освободится перекрытое продувочное отверстие (2), топливная смесь под давлением устремится в надпоршневую камеру (I). Далее снова зависимость от аэродинамики.

Читайте так же:

Кованый мангал с печью

Грамотно спроектированная форма камеры и поршня, не позволяет смешиваться свежему заряду и выхлопным газам. Однако на деле, потери готовой смеси неизбежны. Этот процесс еще называют продувкой.

Как видно из принципа работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания, система продувки и поступления свежего заряда топливной смеси играет важную роль. Можно организовать интеллектуальную систему открывающихся клапанов, даже под электронным управлением.

Но тогда теряется смысл двухтактного цикла. Да и конструкция выйдет дороже четырехтактника.

Поэтому инженеры идут по пути аэродинамики, иногда пользуясь небольшими хитростями:

Нагнетатель типа «Рутс»
Два ротора создают подпорное давление в картере, используя этот объем в качестве ресивера. Устройство двухтактного двигателя подразумевает герметичность, так что система отлично работает. Одновременно роторный нагнетатель работает в качестве запорного клапана, не пропуская смесь обратно во впускной тракт при работе механизма.
Применение клапана или золотника, перекрывается только впускное отверстие. Привод обычно механический, связанный с коленвалом. При смене оборотов автоматически меняется фаза открывания клапана. Самая распространенная схема – секторный дисковый золотник.
Геометрия. Меняя взаимное расположение впускных и выпускных отверстий, можно добиться различной скорости потоков.При хорошо продуманной схеме, выхлопные газы будут выходить раньше, чем до выпускного отверстия дойдет свежий заряд топлива.
Особая форма камеры сгорания. Это чистой воды аэродинамика. На верхнем своде камеры сгорания, и (или) на плоскости цилиндра, отформовываются специальные дефлекторы. С их помощью создаются доброкачественные завихрения, разделяющие впускной и выпускной потоки. Система очень эффективна, однако зависит от числа оборотов.

Технология нашла применение в силовых установках большой мощности, работающих на малых постоянных оборотах. Например, корабельные дизеля, в которых коленвал имеет прямую связь (без трансмиссии) с гребным валом. Тяга регулируется лопастями винта с переменным углом атаки.

Да, на судах с большим водоизмещением применяется двухтактный дизельный двигатель. Принцип работы аналогичен бензиновому двухтактнику.

Разве что при использовании турбонаддува, клапанная система имеет особую конструкцию, для регулирования фаз в зависимости от оборотов. Цилиндр, разумеется не один, как в примере.

Принцип работы двухтактного двигателя наглядно продемонстрирован в этом видео

Вывод:
Понимание того, как работает двухтактный двигатель, пригодится при подборе лодочного мотора или газонокосилки. При покупке автомобиля выбираем только вид топлива.

Отличие двухтактного двигателя от четырехтактного.

Первый работающий 2-х тактный двигатель сконструировал француз Эжен Ленуар в 1860 году. Его двигатель работал на газе.

В 1876 году немецкий инженер Николас Отто создал 4-х тактный двигатель. Совершенствование ДВС (двигателей внутреннего сгорания )продолжается по сей день.

В 1897 году конструктор Рудольф Дизель разработал прототип сегодняшнего дизеля, где воспламенение топливной смеси происходит за счет сильного сжатия. В данной статье не описываются газовые турбины, двигатель Ванкеля.

На фото показана принципиальная схема работы двигателей.

Описание работы двигателей.

Описание принципа действия 2-х тактного двигателя.

Сам двигатель состоит из картера, коленчатого вала,цилиндра. У двухтактных двигателей коленчатый вал установлен на подшипниках. (Установка на подшипниках обусловлена системой смазки) Цилиндр представляет собой чугунный, отполированный внутри, стакан стакан, внутри которого двигается поршень (Как правило выполненный из дюралюминия).

В канавки на поршне вставлены пружинящие поршневые кольца. Кольца служат для уплотнения между цилиндром и поршнем, что бы не пропускать газы, образующиеся при сгорании топлива. Поршень соединен с шатуном пальцем.Поршень двигается возвратно-поступательно. С помощью шатуна возвратно-поступательное движение преобразуется во вращательное коленчатого вала. Все трущиеся поверхности 2-х тактного двигателя смазываются с помощью топливной смеси в которую добавлено масло.

Рабочий цикл происходит за 2 такта.

1. Возвращаясь в верхнее положение поршень сжимает горючую смесь. При движении он перекрывает сначала продувочное окно, а затем и выпускное. Когда поршень достигает верхней точки происходит воспламенение смеси с помощью свечи зажигания и поршень идет вниз, как видно из рисунка.

2. Второй такт начинает после воспламенения смеси. Дойдя до выхлопного окна в цилиндре падает давление и двигаясь дальше поршень создает разрежение и из впускного окна происходит засасывание горючей смеси.

Это очень краткое описание работы двухтактного двигателя и дает лишь общее представление о работе двигателей.

Описание принципа действия 4-х тактного двигателя.

Основная конструкция двигателя напоминает конструкцию двухтактного двигателя. Но добавлена система газораспределения, в которую входит распредвал и клапана. Смазка всех движущихся частей осуществляется чистым маслом, подаваемым маслонасосом.

Весь рабочий цикл состоит из четырех тактов:

Первый такт.(Такт впуска). Впускной клапан открыт, а поршень идет вниз. За счет разрежения топливо поступает в цилиндр.При достижении нижней точки впускной клапан закрывается.
Второй такт.(Такт сжатия). Движение поршня вверх вверх, горючая смесь сжимается. При положении поршня в верхней точке происходит воспламение. (Реально воспламениение проиходит не доходя верхней точки)
Третий такт. (Такт рабочего хода). Воспламененная смесь толкает поршень вниз (впускной и выпускной клапаны закрыты).
Четвертый такт.(Такт выпуска). Как только поршень начинает движение вверх выпускной клапан открывается выпуская отработанные газы и остается открытым пока поршень не дойдет до верхней точки. При достижении верхней точки поршнем происходит закрытие выпускного клапана.

Основные преимущества четырехтактного двигателя:

1. Меньший шум.
2. Экономичность. (до 30%)
3. Долговечность.(За счет лучшей смазки движущихся деталей)

Недостатки:
1. Больший вес на единицу мощности.
2. Более сложен.
3. Дороже.

Основные преимущества двухтактного двигателя:

1. Меньший вес на единицу мощности.
2. Дешевле.
3. Простота
4. Быстрее набирает обороты.

Недостатки:
1.Больший шум.
2.Больший расход топлива.

Исходя из отличий двухтактного двигателя от четырехтактного рекомендуемое применение 2-х тактных:

1. Лодочные моторы до 5 л.с (Легче, можно транспортировать в любом положении)
Однозначное применение в спортивных мотоциклах, в авиамоделях, сенокосилках, бензопилах. То есть в тех случаях, где вес имеет большое значение. Сейчас выпускаются 2-х тактники с прямым вспрыском и лодочные моторы больших мощностей конкурируют. Реклама утверждает, что их экономичность равна 4-х тактным моторам.
А в остальных случаях, если позволяет бюджет, предпочтительней 4-х тактники.

голоса

Рейтинг статьи