Принцип работы 2-х тактного двигателя
Принцип работы 2-х тактного двигателя
В отличие от 4-х тактного двигателя в 2-х тактном двигателе все процессы, составляющие рабочий цикл (наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск) происходят за 2 такта, т.е. когда поршень совершает движение от ВМТ к НМТ и от НМТ к ВМТ, — всего за 1 оборот коленчатого вала (360° его поворота).
При движении поршня от ВМТ к НМТ объем между поршнем и головкой цилиндра увеличивается, а объем, состоящий из объема кривошипной камеры и объема под поршнем уменьшается. При движении поршня от НМТ к ВМТ объем в кривошипной камере увеличивается, а объем над поршнем уменьшается.
Рассмотрим 1-й такт двигателя (в 2-х тактном двигателе такты специальных названий не имеют). Поршень движется от ВМТ к НМТ.
- сначала нижняя кромка поршня перекрывает впускное окно, соединяющее источник свежей бензо-воздушной смеси (карбюратор) с кривошипной камерой;
- затем верхняя кромка поршня открывает выпускное окно;
- затем верхняя кромка поршня открывает перепускной канал.
При этом происходит следующее:
- сжатие свежей смеси в кривошипной камере (после закрытия впускного окна);
- догорание смеси и расширение газов (до открытия выпускного окна);
- выпуск отработавших газов (после открытия выпускного окна до открытия перепускного канала);
- выпуск отработавших газов и наполнение цилиндра сжатой свежей смесью из кривошипной камеры через перепускной канал (после открытия этого канала).
2-й такт. Поршень движется от НМТ к ВМТ. При этом газораспределение происходит в обратном порядке: закрывается перепускной канал, закрывается выпускной канал и, наконец, открывается впускной канал.
Происходят следующие процессы:
- до закрытия перепускного канала продолжается наполнение цилиндра;
- до закрытия выпускного канала происходит частичный выброс свежего заряда из цилиндра;
- после закрытия выпускного канала свежая смесь в цилиндре сжимается и при нахождении поршня вблизи ВМТ поджигается свечей зажигания;
- после открытия впускного канала свежая смесь по ступает в кривошипную камеру под действием разре жения, образовавшегося там при движении поршня к ВМТ.
Примечание
Процессы, происходящие в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, совершаются в следующей последовательности: наполнение, сжатие, сгорание, расширение и выпуск.
Некоторые из этих процессов могут быть совмещены во времени, например, наполнение и выпуск в 2-х тактных двигателях.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60. 70%.
Рассмотрим конструкцию ДВС, показанную на рисунке 1
Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор, принцип работы которого описан в статье: Устройство и принцип работы вариатора.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений
Теперь о принципе работы.
Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.
Такт сжатия
1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
Такт рабочего хода
2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.
Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
Далее цикл повторяется.
Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому-что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.
Как работает двухтактный двигатель внутреннего сгорания?
Двухта́ктный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. … Процесс удаления из цилиндра отработавших газов и наполнения его свежим зарядом в двухтактном двигателе называется продувкой.
Как работает 2 х тактный двигатель?
2-х тактный двигатель – разновидность поршневого двигателя, в котором рабочий процесс совершается за два хода поршня. У такого двигателя всего 2 такта, такт сжатия и такт рабочего хода. Причем очистка и наполнения цилиндра горючий смеси осуществляется не отдельными тактами, как в 4-х тактном двигателя, а совместными.
Как смазывается коленвал на двухтактных двигателях?
Смазка двухтактных двигателей
Эта смесь циркулирует через кривошипную камеру, смазывая маслом, находящимся в виде мелких капель в топливо-воздушной смеси, подшипники коленчатого вала, шатуна и зеркало цилиндра, по которому движется поршень. Затем капли масла сгорают в цилиндре вместе с рабочей смесью.
Что такое 2 такта и 4 такта?
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.
Как смазывается 2 х тактный двигатель?
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.
Что такое два такта?
Двухта́ктный дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня.
Кто придумал двухтактный двигатель?
Как смазывается двигатель?
Смазка двигателя осуществляется циклически. При работе двигателя масляный насос закачивает масло в систему. … При этом образуется масляный туман, который оседает на другие детали двигателя и смазывает их. Под действием сил тяжести масло стекает в поддон и цикл смазки повторяется.
В чем отличие двух тактного двигателя от 4 х тактного?
В двухтактном лодочном моторе внутреннего сгорания, в отличие от 4х тактного, масло попадает в камеру сгорания уже с бензином (предварительно смешивается). В 4х тактном — оно попадает с коленчатого вала. … У двухтактных лодочных двигателей рабочим считается каждый второй такт, а у четырехтактных — каждый четвертый.
Какой лодочный мотор мощнее 2 или 4 тактный?
Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей. В двухтактном лодочном моторе фаза выпуска отработавшей и впуска свежей рабочей смеси совмещены. … По этой причине, а также из-за отсутствия деталей газораспределительного механизма, двухтактные двигатели легче четырехтактных той же мощности и проще в обслуживании.
Что лучше 2 или 4 такта?
По параметру экономичности четыре такта однозначно предпочтительней, поэтому купить 2х-тактный скутер в этом смысле будет благоразумнее. … Динамичность – эта характеристика, без сомнения, лучше у двухтактного скутера. Здесь свою роль играет более короткий рабочий цикл, позволяющий быстрее разгонять байк.
Как работает четырехтактный двигатель?
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырех тактов, каждый из которых представляет один ход поршня между мертвыми точками, при этом двигатель проходит следующие фазы: Впуск. Длится от 0 до 180° поворота кривошипа. При впуске поршень движется вниз от верхней мертвой точки, открыт впускной клапан.
Масло 2Т для двухтактных двигателей
Материалы имеют допуски и соответствия ведущих производителей двухтактных двигателей.
Содержание
- 1. Особенности двухтактных моторов
- 2. Функции масла в двухтактном двигателе
- 3. Требования к маслам для двухтактных двигателей
- 4. Стандарты и характеристики
- 5. Марки материалов по API (Американский институт нефти)
- 6. Классификация по JASO (Японская организация автомобильных стандартов)
- 7. Синтетика или минералка
- 8. Ассортимент моторных масел ROLF 2T для двухтактных двигателей
Особенности двухтактных моторов
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания включает 4 стадии: впуск, сжатие, воспламенение топлива, выпуск отработанных газов. В 4-тактных агрегатах каждый этап совершается в отдельном такте. В 2-тактных двигателях циклы впуска, сжатия и воспламенения совмещены. Такая техника может не иметь самостоятельной системы смазки: масло смешивается с топливом и поступает непосредственно в камеру сгорания. Процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены. Подача масла в камеру сгорания выполняется двумя способами:
- жидкость заливают в топливный бак вместе с бензином, предварительно приготовив смесь с определенным соотношением компонентов;
- масло поступает из индивидуальной смазывающей системы небольшими порциями (на более современной технике).
Для двухтактных двигателей характерна большая литровая мощность, ускоренный ход поршней, сильный нагрев деталей. Поэтому требования к характеристикам технических жидкостей для 2- и 4-тактных моторов разные.
Функции масла в двухтактном двигателе
- Защита металлических деталей двигателя от коррозии.
- Отведение тепла от пар трения.
- Профилактика образования задиров.
- Повышение износостойкости мотора.
- Антифрикционные свойства, снижение уровня шума.
Требования к маслам для двухтактных двигателей
Садовая техника, инструменты, мототехника эксплуатируются в разных климатических условиях. Качество смазывающей жидкости напрямую влияет на срок эксплуатации и надежность моторов в сложных условиях. Хорошее масло 2T должно обладать следующими характеристиками:
- полное выгорание без образования кокса, золы, отложений;
- сохранение свойств в контакте с другими нефтепродуктами;
- хорошее растворение и перемешивание с топливом;
- противоизносные, антикоррозионные, смазывающие свойства при высоких температурах;
- текучесть и прокачиваемость (характеристика важна для техники с раздельной системой смазки: мопедов, скутеров, лодочных моторов, газонокосилок и т. д.);
- экологическая безопасность;
- соответствие требованиям стандартов 2Т и TC-W
Категорически запрещено использовать автомобильные масла в двухтактных двигателях. Большое количество присадок при сгорании образует нагар и золу, что приводит к ускоренному износу мотора. Двухтактный двигатель выработает свой ресурс только при использовании моторного масла 2Т.
Стандарты и характеристики
Масло 2Т для двухтактных двигателей предназначено для агрегатов с воздушным охлаждением. Продукт специально окрашивают, чтобы он был различим в смеси с топливом. Чаще всего масла имеют красный или зеленый цвет, реже – синий. Краситель не влияет на свойства материала, он необходим только для визуального контроля. Масла для двигателей 2Т классифицируют по двум международным спецификациям: API и JASO.
Марки материалов по API (Американский институт нефти)
- ТА. Масла для низкоскоростных двигателей объемом не более 200 см 3 (генераторы, газонокосилки).
- ТВ. Для высокоскоростных моторов объемом до 200 см 3 (бензопилы).
- ТС. Масла для двигателей наземных малых транспортных средств: скутеров, снегоходов, мотороллеров.
- TD. Продукт для моторов с водяным охлаждением (гидроциклы, лодки).
Классификация по JASO (Японская организация автомобильных стандартов)
- FD. Бездымные масла для двигателей с улучшенными экологическими характеристиками.
- FC. Бездымные масла для моторов, удовлетворяющих стандартным требованиям для применения в Японии.
- FB. Продукты для двигателей, удовлетворяющих минимальным требованиям для использования в Японии.
- FA. Масла стандартного качества для применения в развивающихся странах.
Синтетика или минералка
Моторные масла изготавливаются на основе разных базовых компонентов. Продукты бывают:
- минеральные. База – продукт переработки нефти. Минеральные составы недорогие, но прихотливые к условиям эксплуатации. Вязкость материалов сильно зависит от температуры, в пакетах присадок содержатся вещества, образующие нагар;
- синтетические. Основа для масла синтезируется в лабораторных условиях. В состав добавляют пакет современных присадок для улучшения эксплуатационных свойств. Синтетические масла имеют стабильные вязкостно-температурные характеристики, эффективно смазывают и защищают детали двигателей, но стоят дороже минеральных марок;
- полусинтетические. Минеральная и синтетическая основы смешаны в определенной пропорции. Полусинтетика – это баланс между доступной ценой и достойными характеристиками.
Заливать в двигатель можно только тот продукт, который рекомендует производитель. Нельзя смешивать масла разных марок. Для перехода с минеральной жидкости на синтетическую необходимо промыть двигатель.
Ассортимент моторных масел ROLF 2T для двухтактных двигателей
ROLF GARDEN 2T. Малозольное полусинтетическое моторное масло с самым высоким эксплуатационным классом JASO FD. Продукт предназначен для защиты высоконагруженных двигателей, работающих на высоких скоростях и в тяжелых условиях. Масло ROLF GARDEN 2T соответствует требованиям международных экологических стандартов по уровню содержания токсичных веществ в выхлопных газах, по степени дымности. Применяется в различных видах садовой техники, в генераторах, в инструментах. Преимущества моторного масла ROLF GARDEN 2T:
- отличные моющие свойства, эффективное очищение деталей двигателя, защита от коксуемости поршневых колец, увеличение срока службы свечей зажигания;
- качественное смазывание и охлаждение металлических поверхностей, предотвращение износа;
- надежная защита от коррозии за счет окислительной стабильности продукта;
- сохранение вязкости при экстремально низких температурах, облегчение холодного пуска.
ROLF MOTO 2T. Малозольное полусинтетическое масло класса JASO FD. Предназначено для защиты двигателей техники, работающей в высокоскоростных режимах и в сложных условиях эксплуатации. Масло ROLF MOTO 2T разработано специально для двухтактных моторов скутеров, мотороллеров, снегоходов, квадроциклов, мотоциклов. Преимущества продукта:
- высокая моющая способность, защита от коксуемости поршневых колец;
- эффективное охлаждение двигателя на высоких оборотах;
- формирование устойчивой смазывающей пленки, защита от износа и перегрева;
- противокоррозионные свойства;
- стабильная вязкость при низких температурах;
- соответствие экологическим стандартам по дымности, токсичности выхлопных газов.
2х тактный или 4х тактный двигатель мотокосы, какой выбрать?
Для двигателей внутреннего сгорания под «тактом» понимается движение поршня (вверх или вниз) в одном направлении. Коленчатый вал при этом совершает полный оборот и приводит в действие рабочие механизмы мотокосы. Отсюда явно следует, что мотокоса с 4х тактным двигателем в сравнении с 2х тактным аналогом работает интенсивнее. Ко всему количество потребляемого топлива у четырёхтактного мотора существенно ниже, что достигается за счет более рациональной конструкции.
Объективно, четырехтактные двигатели более сложны по своим конструктивным особенностям. Соответственно – выше стоимость их производства и больше конечная цена для потребителей. Во многих случаях именно цена и служит определяющим фактором для конечного потребителя. Но при этом целесообразно учитывать и другие, не менее значимые критерии, такие, как интенсивность эксплуатации и время, необходимое для кошения травы на участке напрямую зависят от типа растительности, площади и неровностей грунта.
Газообмен и расход топлива
Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания любого из типов — комплекс постоянно повторяющихся процессов:
- наполнение емкости цилиндра смесью топлива,
- компрессия,
- воспламенение и превращение под давлением поршня в сжатый газ,
- расширение объема газовой смеси в камере цилиндра и передача освобожденной энергии на коленвал.
Двухтактный двигатель
Четырехтактные моторы потребляют топлива меньше, звук работы тише. Так как вместе с бензином в камере сгорания не горит масло, то и выхлопные газы доставляют меньше дискомфорта при работе. В комплексе, это конечно сказывается на габаритно весовых показателях мотокосы, с 4х тактным двигателем они значительно тяжелее и объёмнее.
Также, в числе значимых моментов, на которые следует обратить внимание:
- предусмотренная производителем для конкретного двигателя литровая мощность,
- расход топлива за единицу рабочего времени,
- требование к смазке и составу добавляемых в бензин масел.
У двухтактных двигателей литровая мощность имеет коэффициент в диапазоне 1,5-1,8 по отношению к четырёхтактному двигатель равного объёма. Это означает, что двухтактный двигатель минимум в полтора раза мощнее при равном рабочем объёме цилиндра.
Относительно сравнения 2-х и 4-тактных двигателей по их требованиям к смазке, касательно мотокос с 4-х тактным двигателем они более высокие к качеству масла, при этом, заменять масло в четырёхтактном двигателе нужно по выработке определённого количества моточасов, в двухтактном, масло нужно постоянно добавлять в топливо.
Взгляд на мотокосы с 2- тактным и 4-тактным двигателем с точки зрения рядового потребителя
Один из важных факторов при оценке мотокосы с точки зрения рядового потребителя – сложность регулярного обслуживания двигателя. Для моделей с 2-х тактным двигателем этот процесс намного проще и в большинстве случаев может производиться в домашних условиях при наличии имеющихся у многих инструментов для работы с автомобильными или мотоциклетными двигателями. Это возможно по причине более простой конструкции, отсутствия газораспределительной системы и системы смазки. С четырехтактным двигателем нужно повозиться и его техническое обслуживание более рационально проводить в условиях специализированной мастерской.
Четырехтактный двигатель
Процесс смешивания масла с бензином в 2-тактном двигателе осуществляется максимально просто. Для этого достаточно перемешивания масла с бензином в рекомендуемой производителем пропорции в обычной топливной канистре. Такая система более проста, чем в 4-тактных моторах. Тем не менее, именно в моторах с четырьмя тактами вы можете не думать о масле каждый раз перед очередным выходом на газон.
В четырехтактном двигателе масло с бензином предварительно смешивать не нужно. Устройство мотора предусматривает оснащение системой смазки классического типа.
Очень разнятся требования к качеству заливаемого для двигателя масла. Для четырехтактных двигателей оно должно быть более стабильного качества по основным характеристикам и обеспечивать длительную работу мотора. Лучше, если постоянно используется масло одного производителя с одинаковыми характеристиками. Для 2-тактных двигателей этот вопрос не имеет принципиального значения – для работы таких моторов подбирать масло намного проще и дешевле.
В двигателях обоих типов применяется воздушная система охлаждения. Некоторые производители комплектуют моторы предохранительными системами, которые глушат и не дают завести двигатель в случае перегрева.
При разных режимах работы ведут себя двигатели по-разному. «Разгоняется» 2х тактный значительно быстрее. Но и греется при работе быстрее, особенно при больших нагрузках. Соответственно, для охлаждения требуются более частые перерывы в работе, на кошение тратится больше времени.
Какие выводы следуют из вышесказанного? Мотокосы с 4-хтактным двигателем – профессиональный инструмент. Они сложнее в обслуживании и ремонте, но это окупается периодичностью покупки расходников и их намного более продолжительным сроком службы. Если позволяют финансовые и физические возможности (не забываем про вес), предпочтение лучше отдать мотокосам с 4-тактным двигателем, конечно если объём работ соответствующий. Нет смысла переплачивать за 4х тактный двигатель чтобы выкашивать несколько раз за сезон несколько соток. Если площадь и частота выкоса небольшая, 2-тактные двигатели смогут вполне надежно и долго послужить в домашнем хозяйстве.
Отличия двухтактного двигателя от четырехтактного
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.
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
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.
Принцип работы двухтактного бензинового двигателя
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
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.
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).
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.