Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей
Чем четырехтактный мотор лучше двухтактного?
Для начала рассмотрим устройство двигателей внутреннего сгорания.
Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном — за один.
Присутствуют те же 4 такта: впуск — сжатие — расширение — выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух — это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх — происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой или в сжатый воздух форсунка впрыскивает топливо, которое самовоспламеняется, поршень под действием этого идёт вниз — это расширение, или рабочий ход поршня.
В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.
В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня.
Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.
По материалам сайта airbase.ru
Преимущества и недостатки двух и четырех тактных ЛОДОЧНЫХ моторов.Двухтактные преимущества
1. Меньший вес.
Пример: 15 л.с. 2х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным.
2. Цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.
3. Удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.
4. 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один. Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная? Ответ: нет не правда.
У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?
Двухтактные недостатки
1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.
2. Шумноcть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.
3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.
4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от 4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле.
Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.
Какой же лодочный мотор выбрать?
Взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше Вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники. Личное мнение автора: мотор до 40 л.с. должен быть 2-х тактным, а свыше 40 л.с. — четырехтактником.
Выберите свой лодочный мотор Тохатсу!
Сравнение двухтактного мотора с четырехтактным в компании «Мореход»
Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей
Тактом рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала.
При 4-х тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-х тактном — за один.
Четырехтактный двигатель
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов. 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. Пoршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
I этап – Впуск. В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки в нижнюю мёртвую точку. Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.
II этап – Сжатие. Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку, сжимая рабочую топливную смесь.
Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в нижней мертвой точке и объёма камеры сгорания во внутренней мертвой точке называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с бОльшей степенью сжатия требуется топливо с бОльшим октановым числом, которое дороже.
III этап – Сгорание и расширение (рабочий ход поршня). Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до верхней мертвой точки при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда поршень будет находиться в верхней мертвой точке.
IV этап – Выпуск. После нижней мертвой точки такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем верхней мертвой точки выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.
Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск).
Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.
Двухтактный двигатель
Двухтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе происходят так же, как и в четырехтактном, но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки, с помощью вспомогательного агрегата — продувочного насоса.
В связи с тем, что в двухтактном двигателе при равном количестве цилиндров и числе оборотов коленчатого вала рабочие ходы происходят вдвое чаще, литровая мощность двухтактных двигателей выше чем четырехтактных — теоретически в два раза, на практике в 1,5-1,7 раза, так как часть полезного хода поршня занимают процессы газообмена, а сам газообмен менее совершенный чем у четырехтактных двигателей.
В отличие от четырехтактных двигателей, где вытеснение отработавших газов и всасывание свежей смеси осуществляется самим поршнем, в двухтактных двигателях газообмен выполняется за счет подачи в цилиндр рабочей смеси или воздуха (в дизелях) под давлением, создаваемым продувочным насосом, а сам процесс газообмена получил название — продувка. В процессе продувки свежий воздух (смесь) вытесняет продукты сгорания из цилиндра в выпускные органы, занимая их место.
По способу организации движения потоков продувочного воздуха (смеси) различают двухтактные двигатели с контурной и прямоточной продувкой.
Контурная продувка
При контурной продувке поток воздуха (смеси) движется вдоль внутренней поверхности цилиндра и его головки, повторяя их контур (отсюда название). Впускные и выпускные органы — окна в стенках цилиндра — расположены в его нижней части. Открытие и закрытие впускных и выпускных окон осуществляется самим поршнем, а специальный газораспределительный механизм отсутствует.
Направление потока воздуха (смеси) по контуру цилиндра может осуществляться специальными дефлекторами на днище поршня и в головке цилиндра (в этом случае продувка называется дефлекторной) или специальной формой продувочных каналов, направляющих поток воздуха (смеси) к головке цилиндра, и сферической формой головки. Так как в последнем случае воздух (смесь) в цилиндре описывает петлю, такой тип продувки называется возвратно-петлевой или просто петлевой.
Прямоточная продувка
При прямоточной продувке поток воздуха (смеси) движется, не меняя направления, вдоль оси цилиндра. Управлять открытием и закрытием продувочных и выпускных окон одним поршнем невозможно, что требует применения специальных устройств. Может использоваться клапанный механизм, установленный в головке цилиндра, через который происходит выпуск отработавших газов (продувочные окна открываются и закрываются поршнем), или два поршня, встречно движущихся в одном цилиндре (один поршень управляет впускными окнами, другой выпускными).
При прямоточной продувке качество очистки цилиндра от остаточных газов существенно лучше, чем при контурной. Кроме того, поскольку открытие (и закрытие) выпускных и продувочных органов осуществляется различными элементами двигателя, подбор оптимальных фаз газораспределения не представляет затруднейний. Как правило, в двигателях с прямоточной продувкой выпускной клапан (выпускное окно) закрывается раньше продувочного, что исключает потерю свежего заряда и позволяет осуществлять дозарядку с повышением давления (то есть наддув).
Преимущества и недостатки 2-х и 4-х тактных подвесных лодочных моторов
Преимущества 2-х тактных перед 4-х тактными
Во-первых, меньший вес. Пример: 15 л.с. 2-х тактный 36 кг 4-х тактный 45 кг. Казалось — бы 45 кг. — легко. Все не так просто. Вес мотора распределен крайне неравномерно. Примерно 90% весит голова (сам двигатель) 10% нога. Не нужно также забывать и о большем у 4-х тактников размере головы. Все это + одна маленькая не всегда удобная ручка для переноски делает этот процесс крайне затруднительным.
Во-вторых, цена. 4-х тактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже 2-х тактников.
В-третьих, удобство перевозки 2-х тактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.
В-четвертых, 2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один.
Частый вопрос: А правда ли что 4-х такная 15 л.с. бежит быстрее чем такая же 2-х тактная?
Ответ: нет не правда. У обеих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один мотор должен ехать быстрее второго?
Недостатки 2-тактных перед 4-тактными
Во-первых, больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2 такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4 такта 200 грамм.
Во-вторых, шумность. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.
В-третьих, комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите заниматься троллингом.
В-четвертых, долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от 4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.
Какой же мотор выбрать?
Конечное решение всегда остается за вами, в этой статье мы лишь постарались дать объективную оценку этим моторам, поэтому взвесьте все за и против изложенные выше и сделайте выбор самостоятельно.
Однозначного ответа на вопрос: какой из моторов лучше вы не найдете ни в одной из книг ни на одном из форумов, все зависит от того чего вы хотите от приобретаемого вами мотора, условия его использования и, конечно, ваши возможности.
Сравнение двухтактного и четырехтактного двигателей
Садовые бензиновые агрегаты значительно упрощают жизнь владельцам загородной недвижимости. В их основе лежит двигатель внутреннего сгорания.
Мотокосы, цепные пилы, кусторезы могут оснащаться как двухтактным, так и четырехтактным двигателем, от чего будет зависеть мощность, производительность, вес, техническое обслуживание всего агрегата.
Тактом рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания является ход поршня от одной мертвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-х тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-х тактном — за один.
Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют существенные отличия.
По весу двухтактные двигатели легче, чем четырехтактные. Четырехтактные весят, примерно, на 50% больше, так как для сложной конструкции требуется больше деталей.
Благодаря большей эффективности 4-х тактные двигатели мощнее. Но более легкие двухтактные моторы могут иметь большее отношение мощности к весу и считаются практичней из-за одноцилиндрового двигателя, тогда как четырехтактной модели требуется несколько цилиндров, чтобы обеспечить постоянную выработку электроэнергии.
Четырехтактные двигатели экономичнее и обеспечивают хороший контроль циклов впуска и выпуска воздуха, что приводит к более чистой работе. При двухтактном цикле часть топлива расходуется впустую, т.к. оно выходит во время такта впуска и сжатия.
В 4-х тактных двигателях моторное масло отделено от топлива и впрыскивается из отдельного резервуара, в результате чего он получает лучшую смазку. В двухтактном двигателе смазочное масло смешивается с топливом, что снижает срок его службы.
Но из-за совместной циркуляции смазочного масла и топлива, двухтактные агрегаты могут функционировать в любых условиях. Из-за того, что двухтактные двигатели сжигают масло и топливо, они образуют грязный продукт сгорания. Более грязное сгорание приводит к большему износу системы двигателя, что сокращает общий срок его службы.
Техника с двухтактным двигателем стоит дешевле. Но стоимость использования за час будет выше из-за дополнительных затрат на масло и низкой топливной экономичности. Их дешевле приобретать, но у них короткий срок службы.
в чем разница между маслами для двигателей — TOTAL Russia
От качества моторного масла напрямую зависит работа и срок службы двигателя. Выбирать смазочную жидкость всегда следует с учётом характеристик конкретного мотора и рекомендаций мировых экспертов. Важное значение имеет отличие масла двухтактного от четырехтактного при использовании в разных типах двигателей.
В чём разница между 4 и 2-тактным двигателем
Принципиальная разница между 4-тактным и 2-тактным мотором состоит в том, что последний работает на масле, которое предварительно смешивается с топливом и сгорает вместе с ним.
В четырёхтактном двигателе используется принудительная система смазки, при которой не допускается попадания масляной жидкости в камеры сгорания.
В двухтактных двигателях процесс впуска готовой топливной смеси и выпуска выхлопных газов происходит за один оборот коленчатого вала за два основных такта. Принцип работы четырёхтактного мотора состоит в периодически повторяющейся последовательности определённых тактов в каждом цилиндре: впуск, сжатие, расширение и выпуск.
Двухтактные моторы устанавливают на мотоциклы, скутеры, мопеды, лодки, снегоходы, бензопилы и прочую технику. 4-тактными двигателями оснащают автомобили.
Отличие масла для двухтактных двигателей от четырехтактных
Учитывая особенности двух типов моторов, к их смазочным жидкостям предъявляются абсолютно разные требования.
Двухтактное и четырехтактное масло разница:
2-тактное масло | 4-тактное масло |
Должно максимально сгорать, оставляя минимум сажи и золы | Должно гарантировать отличное смазывание всех деталей механизма, защищая их от повреждающих факторов |
Не содержит «лишних» химических веществ | В него добавляется целый комплекс различных присадок (противозадирные, противопенные, антиокислительные, моющие и т. |
Сгорает вместе с бензином, поэтому требуется постоянная его доливка | Рассчитано на длительную эксплуатацию |
д.)
При подборе смазки обязательно учитываются специфические отличия двухтактного масла, так как это позволяет в несколько раз продлить срок службы агрегата и значительно улучшить его функциональность.
Что будет, если залить четырехтактное масло в двухтактный двигатель
Двухтактное масло имеет существенное отличие от четырехтактного, поэтому его ни в коем случае нельзя заливать в двигатель автомобиля. Использовать масло, предназначенное для 4-тактных моторов в двухтактниках, также недопустимо. Это приводит к тому, что зола, остающаяся при сжигании масла, оседает на поршне и стенках камер сгорания. Она смешивается с новой порцией смазки, создаёт своеобразный абразивный порошок, который словно наждачная бумага травмирует поверхности цилиндра и поршня. В итоге детали изнашиваются значительно раньше положенного срока.
Кроме того, негативное влияние на механизм оказывает сажа. Она скапливается в канавках поршневых колец, значительно уменьшая их подвижность и откладывается в выхлопных окнах, препятствуя нормальному выпуску отработанных газов. В результате двигатель теряет свою мощность. Нагар из золы и сажи способствует развитию самопроизвольного воспламенения горючей смеси и появлению калильного зажигания. Также он загрязняет электроды свечей, что нередко приводит к замыканию и остановке двигателя.
Различие моторных масел для двухтактных двигателей
При выборе моторного масла для двухтактного двигателя следует отличать смазки по классу:
- API-TA – моторы с рабочим объёмом до 50 кубических см с воздушной системой охлаждения;
- API-TB – двигатели от 50 до 200 кубических см;
- API-TC – моторы с максимальными критериями, предъявляемыми к качеству масла;
- API-TD – лодки с подвесными двигателями.
Смазочная жидкость ТоталЭнерджис для 2-тактного двигателя отличается высоким качеством, в соответствии с требованиями API-TC. Она оказывает системное защитное действие, предотвращая появление деформации поршневых колец. Механизм служит долго и исправно.
Приобрести продукцию бренда TotalEnergies можно в Москве и других городах России у официальных дилеров и партнёров компании.
| Cycles of Diesel Engine | Рабочие циклы дизельного двигателя |
| Any internal combustion engine, regardless of principle it operates on, is said to have a four-stroke cycle or a two-stroke cycle. The engines of either type may be single or double acting, trunk-piston type, crosshead type, opposed-piston type. | Считается, что любой двигатель внутреннего сгорания, независимо от принципа его работы, имеет четырехтактный или двухтактный цикл. Двигатели любого типа могут быть простого или двойного действия, тронковыми, крейцкопфными, с противоположно- движущимися поршнями. |
| |
The four-stroke cycle consists of: the suction stroke, compression stroke, combustion and expansion stroke and exhaust stroke. | Четырехтактный цикл состоит из: такта всасывания, такта сжатия, такта горения и расширения, и такта выпуска. |
| |
| The piston starts a downward, suction stroke. The air inlet valve is open and air is being drawn into the cylinder through the air inlet pipe. The exhaust valve, fuel valve are all closed. As the piston reaches the end of the suction stroke the air inlet valve closes … | Поршень начинает движение вниз – ход всасывания. Впускной клапан открывается, и воздух втягивается в цилиндр через впускной патрубок. Выпускной клапан, топливный клапан – все закрыты. Когда поршень достигает конца хода всасывания, впускной клапан закрывается, … |
| |
| … and as the piston rises on the second, or compression stroke, the air in the cylinder is compressed. At the end of this stroke the air has been compressed to about 480 pounds and its temperature has risen to about 1,000 degrees F. The fuel injection valve now opens and the fuel is sprayed into the cylinder under a pressure of 3,550 p.s.i. The high temperature of the compressed air in the cylinder ignites the fuel, and it continues to burn as long as injection is maintained. This burning raises the temperature of the gas to approximately 3,000ºF. | … и пока поршень поднимается на второй ход, или ход сжатия, воздух в цилиндре сжимается. В конце этого хода воздух сжат до, примерно, 480 фунтов, и его температура поднята до, примерно, 1000 градусов по Фаренгейту. Теперь открывается форсунка, и топливо распыляется в цилиндр под давлением 3 550 фунтов на квадратный дюйм. Высокая температура сжатого воздуха в цилиндре воспламеняет топливо, и оно продолжает гореть столько, сколько продолжается впрыскивание. Это горение поднимает температуру газа до, приблизительно, 3000 градусов по Фаренгейту. |
| |
| In the meantime, the piston has started down on the third, or expansion stroke, with the gas expanding behind it. The injection valve closes shortly after the piston has started down on this stroke. At the end of this stroke the exhaust valve opens and the burned gases in the cylinder, now reduced to about 40 pounds pressure, and correspondingly reduced in temperature, start to flow out through the exhaust pipe. | Тем временем, поршень начал движение вниз на третий ход, или ход расширения, а газ расширяется вслед за ним. Форсунка закрывается вскоре после того, как поршень начал опускаться на этот ход. В конце этого хода выпускной клапан открывается, и сгоревшие в цилиндре газы, теперь с давлением, снизившимся до, примерно, до 40 фунтов, и с соответственно понизившейся температурой, начинают выходить через выпускной патрубок. |
| |
| Returning on the fourth, or exhaust stroke, the piston pushes the remaining gas out of the cylinder. At the end of this stroke the exhaust valve closes, the air inlet valve opens and the cycle of operations starts again. | Возвращаясь на четвертый, или выпускной ход, поршень выталкивает оставшийся газ из цилиндра. В конце этого хода выпускной клапан закрывается, открывается впускной клапан, и цикл операций начинается опять. |
| It is thus seen that one complete cycle requires four strokes of the piston; the four strokes comprise two complete revolutions of the crank. | Таким образом, видно, что один полный цикл требует четыре хода поршня; четыре хода составляют два полных оборота кривошипа. |
| |
| In the 2-cycle, single acting Diesel engine instead of an exhaust valve there is a ring of exhaust ports around the bottom of the cylinder, communicating with the exhaust pipe. The spray valve and starting valve are the same as in the 4-cycle. In place of air inlet valves there are scavenging ports, in place of exhaust valves there are exhaust ports, in uniflow scavenging engines there are exhaust valves. The scavenging ports are in communication with a passage leading to a low pressure scavenging air compressor, operated from the engine. | В двухтактном дизельном двигателе простого действия вместо выпускного клапана имеется кольцо выпускных окон вокруг днища цилиндра, сообщающихся с выпускным патрубком. Форсунка и пусковой клапан такие же, как и на четырехтактном. Вместо впускных клапанов имеются продувочные окна, вместо выпускных клапанов имеются выпускные окна, в двигателях с прямоточной продувкой имеются выпускные клапана. Продувочные окна сообщаются с каналом, ведущим к компрессору продувочного воздуха низкого давления, приводимому в движение от двигателя. |
| |
When the piston on its downward stroke uncovers the exhaust ports and the cylinder pressure drops to atmospheric, the scavenging ports open and the air, under pressure, flows into the cylinder and pushes the exhaust gases out through these ports. As the piston on its up stroke covers the scavenging ports, the exhaust ports close, leaving the cylinder full of fresh air. The piston moving upward on its compression stroke, compresses this air and at the end of compression fuel injection occurs, just as previously described for the 4-stroke cycle. | Когда поршень на его ходу вниз открывает выпускные окна, и давление в цилиндре падает до атмосферного, продувочные окна открываются, и воздух под давлением заходит в цилиндр и выталкивает отработанные газы наружу через эти окна. По мере того, как поршень на его ходу вверх закрывает продувочные окна, выпускные окна закрываются, оставляя цилиндр полным свежего воздуха. Поршень, двигаясь вверх на его ходу сжатия, сжимает этот воздух, и в конце сжатия происходит воспламенение топлива, точно также как описано ранее для четырехтактного цикла. |
| |
It is thus seen that the complete series of operations, including fuel injection and combustion, expansion, exhaust, filling cylinder with fresh air and compression, occurs in two strokes of the piston, or one revolution of the crankshaft. | Таким образом, видно, что полная серия операций, включая впрыск топлива и сгорание, расширение, выпуск, заполнение цилиндра свежим воздухом и его сжатие происходят за два хода поршня или один поворот коленчатого вала. |
| |
п.; being drawn – втягивается (буквально: будучи втягиваемым – это пассивная форма глагола)
s.i. (pounds per square inch) – фунтов на квадратный дюйм (1 psi = 0,07031 кгс/кв. см)Устройство и принцип работы четырёхтактного двигателя и двухтактного двигателя с
Преимуществачетырёхтактных двигателей
|
Преимуществадвухтактных двигателей
|
Устройство и принцип работы четырёхтактного двигателя и двухтактного двигателя
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
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. Пoршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
1. Впуск — четырёхтактный двигатель
В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, — в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.
2. Сжатие — четырёхтактный двигатель
Пoршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси.
Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.
3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) — четырёхтактный двигатель
Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным.
Скороть горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.
4. Выпуск — четырёхтактный двигатель
После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.
Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов.
Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.
| Четырехтактный двигатель скутера:
1 — цилиндр с головкой |
Для ещё большей наглядности посмотри видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.
В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта.
У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 — 70%.
Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, — смеси бензина и масла в определённой пропорции.
Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.
Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.
1. Такт сжатия — двухтактный двигатель
Пoршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси.
Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень 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 двухтактного двигателя.
2. Такт рабочего хода — двухтактный двигатель
При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко подскакивают. Под действием теплового расширения газов поршень двухтактного двигателя опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, пoршень создает высокое давление в кривошипной камере двухтактного двигателя (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 двухтактного двигателя дойдет до выпускного отверстия (1 на рис. 4), оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении пoршень открывает продувочное (впускное) окно (1 на рис. 5) и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов.
Далее цикл повторяется.
Немного о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем пoршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что пoршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.
У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением, то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С ним расширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезной отдачей, и двигатель развивает больше мощности.
Преимущества и недостатки двух- и четырехтактных двигателей.
Двухтактные преимущества
1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.
2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже двухтактников.
3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.
4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручку газа. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных только один. Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?
Двухтактные недостатки
1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.
2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.
3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.
4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.
Какой же двигатель выбрать?
Взвесь все за и против изложенные выше и сделай выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из двигателей лучше ты не найдешь ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.
Просмотров: 6469
Два такта и четыре. В чем отличия?
Статья Алексея Марчука: Принципиальные отличия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания от двухтактного. Настоящим автор заявляет, что данная статья не переписана из другого источника, все ее положения основаны на собственных знаниях и опыте и являются лишь особым мнением на заданную тему.
Как видно из названия основное различие заключается в каких-то там тактах. Тактом работы поршневого двигателя называется период работы двигателя происходящий за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т.е., условно, за одно движение вверх или вниз. Рабочий же цикл, как совокупность постоянно повторяющихся процессов (впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск) обеспечивающих работу двигателя должен в эти самые такты укладываться и неважно, сколько их на самом деле, главное чтобы обеспечивался постоянный цикл. Так вот в четырехтактном двигателе все эти пять основных процессов происходят за четыре такта (четыре хода поршня, два оборота коленчатого вала), а в двухтактном за два (два хода поршня, один оборот коленчатого вала). Отсюда и происходят все их конструкционные, эксплутационные и др. отличия.
Не вдаваясь в подробности описания всего круга бензиновых ДВС данной группы и опираясь лишь на автомобильные (как самые распространенные четырехтактные) и мотоциклетные, картинговые (как самые распространенные двухтактные) можно выделить основные различия:
Конструкционные отличия:
1. Впуск свежей смеси, выпуск отработавших газов, и другие процессы газораспределения в четырехтактном двигателе осуществляются при помощи специальных тарельчатых клапанов, которые управляются при помощи кулачков распределительного вала приводимого в движение от вала коленчатого. Клапана открывают впускные и выпускные каналы (трубопроводы) двигателя в определенные моменты положения поршня, участвуя, таким образом, в обеспечении выполнения рабочего цикла. Т.е. существует отдельный механизм газораспределения, который так и называется: газораспределительный. В двухтактном двигателе такой механизм, конечно, есть, но его наличие не так явно, так как функцию распределителя выполняет сам поршень, открывающий и закрывающий соответствующие окна в цилиндре двигателя, которые в зависимости от функционального назначения являются началом или окончанием соответствующих каналов (впускного, выпускного, перепускных).
2. Смазка основных пар трения четырехтактного двигателя осуществляется под давлением (остальные смазываются самотеком и разбрызгиванием), создаваемым специальным насосом шестеренного типа. В двухтактном же двигателе все детали смазываются маслом, поступающим в двигатель вместе с топливовоздушной смесью, т.е. масло, будучи размешанным, с бензином в определенной пропорции в виде тумана оседает на всех деталях двигателя, смазывая их. Данные различия обуславливают больший ресурс четырехтактного двигателя и невозможность продолжительной работы двухтактного двигателя на «бедной» топливовоздушной смеси во избежание заклинивания.
3. Система выпуска отработавших газов двухтактного двигателя имеет более сложную конструкцию и играет несравненно большую роль для обеспечения мощности, чем в четырехтактном. Она представляет собой трубу-резонатор довольно сложной формы, состоящей, в основном, из усеченных прямых и обратных конусов соединенных между собой при помощи сварки. Не вдаваясь сильно в подробности процессов, происходящих в выпускной системе можно лишь сказать, что правильно подобранная труба может повысить мощность двигателя до 30-50 процентов в определенных диапазонах частот вращения коленчатого вала двигателя. Это происходит в момент возникновения обратной волны, образующейся при отражении потока отработавших газов, которая заталкивает часть свежей рабочей смеси обратно в цилиндр в момент закрытия, поршнем выпускного окна увеличивая, таким образом, ее количество в цилиндре и, следовательно, мощность двигателя. Следует также отметить, что описанное попадание свежей смеси в выпускную систему неизбежно в виду конструкции двигателя (поршень при движении вверх выталкивает часть рабочей смеси в выпускное окно, которое закрывается поршнем не сразу).
4. В двухтактниках широкое распространение получили подшипники качения, в четырехтактных — подшипники скольжения.
5. Так как двухтактные двигатели малого объема работают при довольно высоких частотах вращения коленчатого вала их движущиеся детали (поршень, шатун, коленчатый вал и др.) более тщательно проработаны на предмет снижения веса с целью уменьшения инерционных нагрузок.
6. Материалы для изготовления все тех же деталей имеют более высокие механические характеристики, так как тепловые и динамические нагрузки у двухтактников более высокие.
Если геометрическим подобием довести объем одного из самых мощных и распространенных из картинговых двигателей ТМ К9 (Класс Intercontinental-C, одноцилиндровый двухтактный двигатель с рабочим объемом V=125см3 и максимальной мощностью Ne = 46 л.с.) до рабочего объема двигателя формулы 1 (V-образный десятицилиндровый четырехтактный с рабочим объемом V= 3000см3 Ne = 950 л.с.) сохранив удельные показатели (литровую мощность) на прежнем уровне, то его мощность составила бы 1104 л.с.. Это самый наглядный факт объясняющий потенциал двухтактников по достижению максимальной мощности перед четырехтактниками. Также по нему вы можете судить о степени развития технической составляющей картинга как вида автомобильного спорта по сравнению с другими видами автомобильных соревнований.
Можно также утверждать что, двухтактные двигатели по сравнению с четырехтактными обладают следующими отличиями:
1. Проще и дешевле при изготовлении, при условии одинакового типа производства.
2. При одинаковом рабочем объеме имеют меньшие размеры и массу.
3. Обладают более высокой удельной мощностью.
4. Обладают более низкой топливной экономичностью.
5. Как правило, более шумные.
6. Имеют меньший рабочий ресурс.
7. Обладают неудовлетворительными показателями токсичности отработавших газов.
Последнее обстоятельство приводит к постепенному вытеснению двухтактных двигателей из сфер их наибольшего распространения таких как: мотоциклы, скутеры, малая строительная и подсобная техника и, о боже, даже из картинга.
Спортивный КАРТИНГ без двухтактника звучит как что-то не настоящее, это что-то вроде китайской подделки, какое то недоразумение, это уж точно не мой КАРТИНГ.
Данная статья не переписана из другого источника, все ее положения основаны на собственных знаниях и опыте и являются лишь особым мнением на заданную тему. Буду рад обсудить с любым желающим ее аспекты и ответить на все возможные вопросы.
Автор Алексей Марчук(MAN),
© www.kartingzone.com
2-тактный Vs. 4-тактные двигатели: в чем разница?
Автомобильные двигатели с годами трансформировались, но остались две основные конструкции двигателей внутреннего сгорания с бензиновым двигателем: 2-тактный и 4-тактный. Хотя мы уверены, что вы хотя бы слышали эти термины раньше, знаете ли вы разницу между ними? Как они работают и что лучше? Прочтите, чтобы узнать ответы!
Как работают двигатели внутреннего сгорания и что вообще такое «инсульт»?
Чтобы понять, чем отличаются эти два двигателя, сначала необходимо ознакомиться с основами.
Во время цикла сгорания двигателя поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра. Термины «верхняя мертвая точка» (ВМТ) и «нижняя мертвая точка» (НМТ) относятся к положению поршня в цилиндре. ВМТ — это его позиция, ближайшая к клапанам, а НМТ — это ее позиция, наиболее удаленная от них. Ход — это когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ или наоборот. A c сгорания r evolution или c сгорания c ycle — это полный процесс всасывания газа и воздуха в поршень, его воспламенения и удаления выхлопных газов:
- Впуск: Поршень движется вниз по цилиндру, позволяя смеси закипания и воздуха попасть в камеру сгорания
- Компрессия: Поршень движется обратно вверх по цилиндру; впускной клапан закрыт для сжатия газов в пределах
- Сгорание: Искра от свечи зажигания воспламеняет газ
- Выхлоп: Поршень поднимается вверх по цилиндру, и выпускной клапан открывается
Разница между 2-тактным и 4-тактным ходом
Разница между 2-тактным и 4-тактным двигателями заключается в том, насколько быстро происходит этот процесс цикла сгорания, в зависимости от того, сколько раз поршень перемещается вверх и вниз в течение каждого цикла.
4-тактный:
В 4-тактном двигателе поршень совершает 2-тактный ход за каждый оборот: один такт сжатия и один такт выпуска, за каждым из которых следует обратный ход. Свечи зажигания срабатывают только один раз за каждый второй оборот, а мощность вырабатывается через каждые 4 такта поршня. Эти двигатели также не требуют предварительного смешивания топлива и масла, так как имеют отдельный отсек для масла.
Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает 4-тактный двигатель:
2-тактный:
В двухтактном двигателе весь цикл сгорания завершается всего одним ходом поршня: тактом сжатия, за которым следует взрыв сжатого топлива.Во время обратного хода выхлоп выпускается, и в цилиндр поступает свежая топливная смесь. Свечи зажигания срабатывают один раз за каждый оборот, а мощность вырабатывается за каждые 2 такта поршня. Двухтактные двигатели также требуют предварительного смешивания масла с топливом.
Посмотрите это короткое видео, чтобы подробнее узнать, как работает двухтактный двигатель:
За и против:
Итак, что «лучше»? Вот несколько плюсов и минусов обеих конструкций двигателей:
- Что касается эффективности, 4-тактный двигатель, безусловно, выигрывает.Это связано с тем, что топливо расходуется раз в 4 такта.
- Четырехтактные двигатели тяжелее; они весят на 50% больше, чем сопоставимый двухтактный двигатель.
- Обычно 2-тактный двигатель создает больший крутящий момент при более высоких оборотах, в то время как 4-тактный двигатель создает более высокий крутящий момент при более низких оборотах.
- 4-тактный двигатель также намного тише, 2-тактный двигатель значительно громче и издает характерный пронзительный «жужжащий» звук.
- Поскольку двухтактные двигатели предназначены для работы с более высокими оборотами, они также имеют тенденцию к более быстрому износу; 4-тактный двигатель обычно более долговечный.При этом двухтактные двигатели более мощные.
- Двухтактные двигатели имеют гораздо более простую конструкцию, что упрощает их ремонт. У них нет клапанов, а скорее порты. В четырехтактных двигателях деталей больше, поэтому они дороже и ремонт обходится дороже.
- Двухтактные двигатели требуют предварительного смешивания масла и топлива, а четырехтактные — нет.
- Четырехтактные более экологически чистые; в двухтактном двигателе сгоревшее масло также выбрасывается в воздух вместе с выхлопными газами.
Двухтактные двигатели обычно используются в небольших приложениях, таких как автомобили с дистанционным управлением, инструменты для газонов, бензопилы, лодочные моторы и внедорожники. Четырехтактные двигатели используются во всем: от картингов, газонокосилок и мотоциклов, вплоть до типичного двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Вам решать, какой движок вы предпочитаете и для чего.
В Berryman Products мы стремимся предоставлять быстрое индивидуальное обслуживание и производить продукцию, соответствующую высочайшим стандартам качества, надежности и экологической ответственности.Посетите наш веб-сайт и страницу в Facebook для получения точной информации и качественных продуктов, необходимых для решения наиболее распространенных проблем с автомобилем.
Бензиновый двигатель | Британника
Полная статья
Бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих портативных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки для листьев.
Типы двигателей
Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением.Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.
бензиновые двигателиТипы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.
Британская энциклопедия, Inc.Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.
Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.
Британская энциклопедия, Inc.Четырехтактный цикл
Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века.Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня.Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.
Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный циклДвигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.
Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасНедостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности, чем в двухтактном цикле ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и перезагрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.
В чем разница между двухтактным и четырехтактным мотоциклетным двигателем?
Чтобы упростить ситуацию, обычно мотоциклы с двухтактными двигателями больше не производятся, поскольку они не соответствуют экологическим законам многих стран и не могут ездить в городах, и спор между двумя типами двигателей ведется. больше подходит для внедорожников, таких как мотоциклы для бездорожья.
Четырехтактный двигатель, как следует из названия, имеет поршень, который совершает четыре хода (или два оборота коленчатого вала) для завершения одного полного цикла; впуск, сжатие, мощность и ход выпуска.Это означает, что когда поршень движется вниз от верха цилиндра к низу, он снижает давление внутри цилиндра. Это пониженное давление втягивает смесь топлива и воздуха в цилиндр через впускной канал. Затем поршень снова поднимается вверх, сжимая топливно-воздушную смесь, после чего искра воспламеняет топливо и воздух. Получающееся сгорание — это то, что толкает поршень обратно вниз в так называемом «рабочем ходе». Наконец, поршень поднимается и выталкивает дымовые газы.Двухтактные двигатели работают за счет объединения большего количества функций в одном поршневом движении; во время движения поршня вверх (сжатие смеси воздух / топливо / масло) в камере сгорания под поршнем в герметично закрытый картер втягивается свежая смесь воздуха / топлива / масла. Во время движения поршня вниз (рабочий ход) смесь свежего воздуха / топлива / масла сжимается и проходит через одно или несколько отверстий для промывки в камеру сгорания, вымывая сгоревшие газы через нее за счет движения вниз открывшегося поршня, выхлопное отверстие.После этого следует новый ход сжатия. По сути, один полный цикл в двухтактном двигателе требует одного полного оборота коленчатого вала или двух тактов поршня, тогда как в четырехтактном двигателе поршень должен совершить четыре такта или два полных оборота коленчатого вала.
Так что лучше? Это полностью зависит от предпочтений гонщика. Двухтактные двигатели обычно более шумные и производят больше выхлопных газов, но также производят большую мощность по сравнению с их весом, чем четырехтактные двигатели, что делает их популярными для гонок.Четырехтактные двигатели, будучи более тяжелыми и производящими меньшую мощность на единицу веса, как правило, работают более плавно, выделяют меньше выхлопных газов и, как правило, служат дольше.
Потому что оба требуют совершенно разных режимов смазки, когда в двухтактном двигателе масло смешивается с топливом, а затем воспламеняется (полная потеря смазки), тогда как в четырехтактном двигателе масло используется для смазки другого двигателя. детали перетекает обратно в картер и уже не расходуется .Это означает, что два моторных масла имеют совершенно разный состав в зависимости от их предназначения. Масло для двухтактных двигателей должно хорошо смешиваться с топливом и хорошо гореть в камере сгорания двигателя, тогда как масло для четырехтактных двигателей должно защищать клапанный механизм от износа и поддерживать двигатель в максимальной чистоте. В конечном итоге, независимо от типа двигателя, качественное моторное масло может значительно продлить срок его службы.
Как работают 2-тактные и 4-тактные двигатели
Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.
Вы когда-нибудь задумывались, почему вам нужно добавлять масло в топливо вашей бензопилы? Или почему у некоторых мотоциклов для бездорожья звук выхлопа выше, чем у других?
Мы все были обременены дворовой работой или сидели за рулем автомобиля. Но это не значит, что у вас была возможность погрузиться в специфику 2-тактных и 4-тактных двигателей. На самом деле, вы могли и не подозревать о разнице, пока кто-нибудь не упомянул в разговоре о двухтактности.
Тут тоже нечего стыдиться.Дело в том, что большинство людей полагаются только на 4-тактные двигатели. И даже это меняется, поскольку электромобили, мотоциклы и садовые инструменты становятся все более заметными в повседневной жизни. Но если вы собираетесь заняться чем-либо, связанным с двигателем, вам нужно знать разницу. Не волнуйтесь, Drive в футляре!
Понимание цикла двигателя
В первую очередь, двухтактный и четырехтактный — это термины, которые относятся к продолжительности цикла двигателя. Чтобы лучше понять, что означают эти термины, нам нужно начать с очищения вашего разума.Избавьтесь от всего, что вы знаете о поршневых двигателях, кроме того факта, что поршень постоянно перемещается вверх и вниз в камере сгорания.
Визуализируйте, как поршень движется вверх и вниз. Энергия, приводящая в движение это движение, исходит от воспламенения или сгорания смеси, в результате чего поршень с огромной силой опускается вниз. Зажигание — это основная цель, но для того, чтобы это произошло, топливо и воздух должны сначала попасть в камеру. Затем его нужно сжать, чтобы получить максимальное количество энергии от ожога.После сжатия происходит возгорание. Но прежде, чем цикл может начаться снова, выхлоп отработанной смеси должен выйти из камеры.
Термин «ход» происходит от движения поршня в течение цикла двигателя. Соответствующее число означает, сколько раз поршню необходимо пройти внутри камеры для выполнения всех функций. Проще говоря, 4-тактный гребок позволяет достичь этих целей за четыре гребка, а 2-тактный — за, как вы уже догадались, за два.
Что такое 4-тактный ход?
Четырехтактный двигатель впервые появился еще в 1861 году, когда его разработал человек по имени Николас Отто.Вот почему вы, возможно, слышали, что он упоминается как «цикл Отто» , в редких случаях .
Этот метод выделяет один штрих для каждой из четырех функций, которые мы обсуждали ранее. Но это не единственная определяющая характеристика двигателя этого типа. В этой конструкции решающее значение имеет то, как топливо и воздух входят в камеру и выходят из нее. Вот здесь и вступают в игру распределительный вал и тарельчатые клапаны в верхней части камеры сгорания.
Давайте разберемся с четырехтактным циклом. В 4-тактном двигателе цикл начинается с такта впуска.Когда поршень движется вниз, распределительный вал перемещается в положение, при котором открывается впускной клапан. Вакуум, создаваемый движением поршня вниз, втягивает смесь воздуха и топлива через этот клапан. Как только поршень достигает дна камеры, он больше не может всасывать воздух, и впускной клапан закрывается.
После такта впуска поршень начинает двигаться вверх по камере для сжатия смеси. Как только поршень достигает верха камеры, происходит воспламенение, которое снова направляет его вниз, при этом все клапаны остаются закрытыми во время тактов сжатия и зажигания.После такта зажигания выпускной клапан открывается, позволяя поршню проталкивать отработанную смесь, пока она не достигнет верха камеры. Затем выпускной клапан закрывается, и цикл начинается снова.
Что такое двухтактный двигатель?
Как ни странно, двухтактные двигатели появились вскоре после четырехтактных, когда человек по имени сэр Дугальд Клерк изобрел первую успешную конструкцию в 1878 году.
Как только вы поймете основы четырехтактного цикла, встать станет намного легче. развивать скорость с 2-тактными двигателями.Прежде чем мы сможем погрузиться в то, как 2-тактный двигатель завершает свой цикл, нам нужно исключить несколько деталей, на которые полагаются 4-тактные двигатели.
2-тактные двигатели не имеют ни распределительного вала, ни клапанов, как у 4-тактных. Вместо этого они оснащены системой золотниковых клапанов, в которой два постоянно открытых порта расположены рядом друг с другом в стенке цилиндра. Они известны как выпускной порт и впускной порт. Сам поршень работает как клапан, регулирующий поток в любой порт и из него.
Важно отметить, что выпускной порт обычно находится выше, чем впускной порт, потому что такая конфигурация дает больше времени для выхода выхлопа в этом цикле.
Эта компоновка позволяет выпуску, впуску и сгоранию топливных смесей происходить во время одного такта. С точки воспламенения поршень начинает двигаться вниз. Как только поршень проходит так далеко, он открывает выпускное отверстие, позволяя отработанной топливной смеси начать покидать камеру. Когда поршень продолжит движение, позиция начнет открывать входное отверстие, так что в него начнет поступать свежая топливная смесь. Как только поршень достигает дна, он начинает двигаться обратно вверх, продолжая выталкивать оставшийся выхлоп и сжимать новую топливную смесь до тех пор, пока он не закроет отверстие, и работает только для сжатия свежей топливной смеси.Зажигание снова запускает цикл.
Ключевым компонентом этого цикла является пластинчатый клапан в высокопроизводительных приложениях. Этот клапан находится во впускном отверстии и позволяет разрежению при ходе поршня вниз втягивать топливо, но не проталкивать его обратно, когда поршень создает давление при ходе поршня вверх.
Уникальной характеристикой двухтактных двигателей является то, что поступающее топливо также попадает в картер. В двухтактных двигателях используется система смазки с полными потерями, в которой топливо используется для смазки вращающегося узла.Поэтому в топливо этих двигателей необходимо добавлять специальное масло для двухтактных двигателей.
Как цикл двигателя влияет на производительность двигателя?
Цикл двигателя играет важную роль в производительности, но ни один универсально не превосходит другой.
Просто для удовольствия, давайте начнем с разговора об очевидных преимуществах двухтактного двигателя. Поскольку у него гораздо более быстрый цикл, он может производить намного больше мощности без увеличения рабочего объема. В некоторых случаях выходная мощность более чем вдвое больше, чем у 4-тактного двигателя аналогичного размера.2-тактные двигатели действительно развивают пиковую мощность при гораздо более высоких оборотах, но укороченный цикл позволяет двигателю достигать высоких оборотов за гораздо более короткий период, эффективно увеличивая реакцию дроссельной заслонки.
Это еще не все, что касается производительности. 2-тактный двигатель намного легче 4-тактного. Двухтактные двигатели не имеют клапанного механизма, что является наиболее значительным фактором снижения веса. Таким образом, 2-тактный двигатель не только мощнее, но и весит почти на 50% меньше, чем его 4-тактный эквивалент, что обеспечивает значительно лучшее соотношение мощности и веса.
Еще одним преимуществом двухтактной конструкции является то, что она может работать в любой ориентации, поскольку подача топлива не зависит от гравитационной подачи, что идеально подходит для ряда применений.
Если двухтактные двигатели способны создавать больше мощности, то почему мы не видим их чаще? На то есть две важные причины. Во-первых, они не такие долговечные, как 4-тактные, и не совсем безопасны для выхлопных газов. Другой фактор заключается в том, что среднестатистическому автомобилисту их не так легко контролировать.
По сути, относительно высокая долговечность и меньшее загрязнение окружающей среды являются причиной того, почему мы склонны отдавать предпочтение 4-тактным двигателям для многоцилиндровых двигателей, которые мы используем в легковых, грузовых автомобилях и других больших уличных транспортных средствах.
Высокая выходная мощность двухтактного двигателя и возможность развивать высокую мощность без увеличения размера и веса делают его очевидным выбором для других применений. Такие области применения, как высокопроизводительные внедорожники и оборудование для газонов, которые зависят как от низкого соотношения мощности к весу, так и от двигателя, который может работать с ориентацией в пользу двухтактных двигателей.
Тем не менее, важно не исключать четырехтактность в любом из этих сегментов. Долговечность и низкий крутящий момент этих двигателей имеют свои преимущества. Во-первых, автомобили или коммунальное оборудование, в которых используются 4-тактные двигатели, легче обслуживать. Как и в случае с автомобилями, крутящий момент на низких оборотах более управляем и требует меньших навыков для безопасного управления, что делает его более приятным для гонщиков и операторов.
Это не значит, что из правил не бывает исключений. «Раньше» вы могли даже найти промышленные дизельные двигатели, использующие двухтактный цикл.
Термины двигателя, которые вы должны знать
Получите образование.
Ход
Ход происходит от движения поршня в камере сгорания. Любой цикл не требует пояснений. Соответствующее число означает, сколько раз поршню нужно пройти, чтобы выполнить четыре функции, необходимые для работы двигателя.
Тарельчатый клапан
Тарельчатый клапан — это клапаны, используемые в 4-тактных двигателях. По крайней мере, эти двигатели будут иметь по два клапана на цилиндр.Впускной клапан позволяет топливу и воздуху попадать в камеру, а выпускные клапаны позволяют отработанной смеси выходить.
Распредвал
Еще один важный компонент 4-тактных двигателей. Это компонент, отвечающий за открытие клапанов в камере сгорания. Он связан с коленчатым валом и должен быть правильно рассчитан, чтобы клапаны открывались и закрывались в нужные моменты.
Порты
2-тактные двигатели используют порты, которые работают с поршнем, чтобы создать систему золотниковых клапанов.Когда поршень проходит через эти отверстия, они позволяют отработавшему топливу выходить из камеры, а свежей смеси — входить.
Герметичный клапан
Пластинчатый клапан присутствует на впускном отверстии в высокопроизводительных 2-тактных двигателях. Эта простая система клапанов позволяет топливу поступать в камеру из-за вакуума, создаваемого поршнем, движущимся вниз, но не позволяет топливу выталкиваться при движении поршня вверх.
Часто задаваемые вопросы о 2-тактном и 4-тактном корпусе
У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!
Q: В чем разница между 2-тактным и 4-тактным ходом?A: Основной разностный четырехтактный двигатель выполняет все функции двигателя за четыре такта, а двухтактный — за два.Существуют также некоторые существенные различия в используемых компонентах и смазке этих двигателей.
Q: Вредны ли 2-тактные двигатели для окружающей среды?A: Двухтактные двигатели вносят значительный вклад в загрязнение транспортных средств. Поскольку они используют порты вместо клапанов, несгоревшее топливо может покидать камеру и увеличивать выбросы. Вот почему они обычно ограничены для использования во внедорожниках и небольших двигателях.
Q: Почему 2-тактный ход быстрее?A: 2-тактные двигатели выполняют все функции быстрее, чем 4-тактные.У них также меньше деталей, что делает их легче. Повышенная частота вращения двигателя и лучшее соотношение мощности и веса способствуют повышению производительности автомобилей с этими двигателями.
Q: Почему в автомобилях не используются двухтактные двигатели?A: Основная причина, по которой мы не используем двухтактные двигатели в автомобилях, связана с их выбросами. Вдобавок ко всему, они обычно не такие прочные и простые в управлении, как 4-тактные.
Q: Что произойдет, если вы поместите 2-тактный бензиновый двигатель в 4-тактный двигатель?A: Масло добавляется к двухтактному топливу для таких применений, как внедорожные мотоциклы, потому что топливо также используется в качестве смазочного материала для двигателя.4-тактный двигатель может сжечь это топливо, но может вызвать проблемы. Это может повредить насос и фильтры, поэтому их не следует смешивать.
Видео
Узнайте больше о 2-тактных и 4-тактных двигателях из этого видео.
Новый взгляд на двухтактный двигатель | MIT Technology Review
EcoMotors International, стартап из Троя, штат Мичиган, предлагает новый подход к старой идее — двухтактный двигатель, который, по его словам, на 50 процентов эффективнее, чем большинство автомобильных двигателей, и загрязняет гораздо меньше обычный двухтактный двигатель.
Тестирование, тестирование: EcoMotors построила и протестировала пять поколений своего двигателя OPOC, и в этом месяце планирует начать тестирование шестого поколения.Компания недавно получила в общей сложности 23,5 миллиона долларов инвестиций от Билла Гейтса и Khosla Ventures. Эти деньги пойдут на разработку двигателя EcoMotors с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC). В двигателе используется два движения поршня за цикл вместо четырех, и каждый цилиндр содержит два противоположных поршня вместо одного. Одиночный коленчатый вал находится между парами цилиндров.Конструкция основана на точном компьютеризированном управлении всеми компонентами.
В обычном автомобильном двигателе для прохождения впуска, сжатия, сгорания и выпуска требуется четыре движения поршня или хода поршня. В двухтактном цикле эти этапы завершаются всего двумя движениями поршня, обеспечивая в два раза больше рабочих ходов на оборот и требуя меньшего количества деталей. Но двухтактные двигатели, как правило, выбрасывают больше несгоревшего топлива в выхлопных газах, поэтому четырехтактная конструкция стала более распространенной.
Установка двух поршней в каждый цилиндр также означает, что каждый поршень перемещается только наполовину, чем обычно в двухтактном двигателе, что позволяет двигателю работать быстрее. Наличие вдвое меньшего количества деталей по сравнению с обычным двигателем (OPOC не имеет головки блока цилиндров или компонентов клапанного механизма и имеет меньше подшипников) помогает снизить трение и тепловые потери. Эти факторы в сочетании с «длинным списком улучшений на 1 и 2 процента» в других областях, по словам генерального директора Ecomotors Дона Ранкла, обеспечивают повышение эффективности на 15 процентов.
Ранкл говорит, что несколько технологий помогли снизить выбросы двухтактных двигателей. Во-первых, электрический турбонагнетатель позволяет использовать «переменную степень сжатия», при которой давление на входе, подаваемое в цилиндры двигателя, изменяется для максимального повышения эффективности. Во-вторых, подход, называемый асимметричной синхронизацией портов — открытие впускных и выпускных отверстий в разное время — помогает повысить эффективность газообмена. И в-третьих, впрыск под высоким давлением и компьютеризированное управление впрыском повышают общую эффективность цикла.«Хотя сегодня это не является необычным для других двигателей», — говорит Ранкл, — эта технология сейчас «намного лучше, чем то, что существовало, когда многие из нас пытались заставить работать двухтактные двигатели» в прошлые годы.
Базовый двигатель OPOC состоит из двух цилиндров по обе стороны от коленчатого вала. Несколько двигателей или «модулей» могут использоваться вместе для повышения топливной экономичности транспортного средства на целых 45 процентов. Помимо повышения эффективности самого двигателя, дополнительные модули могут быть отключены, когда они не нужны.Ключом к конструкции является электрически управляемая муфта, которая при необходимости отключает модуль. Некоторые современные двигатели V8 имеют функцию отключения цилиндров, но поршни продолжают вращаться из-за их соединения с коленчатым валом, что приводит к так называемой «паразитной потере».
Разбивка: Каждый модуль двигателя имеет пару противоположных цилиндров и один коленчатый вал между ними. Два поршня в каждом цилиндре движутся в противоположных направлениях.Джорджио Риццони, директор Центра автомобильных исследований Университета штата Огайо, говорит, что двигатель OPOC «выглядит как комбинация различных идей, ни одна из которых не является абсолютно революционной.«Двигатели с оппозитными поршнями используются в самолетах и мотоциклах, — отмечает он, — а электрические турбокомпрессоры используются уже много лет как способ улучшения характеристик турбомоторов. Что поражает Риццони, так это «синтез старых идей» в новом двигателе в сочетании с двухпоршневой компоновкой.
EcoMotors, которая в мае заключила сделку на 18 миллионов долларов с китайским поставщиком автомобилей Zhongding, является одной из нескольких молодых компаний, работающих над обновлением двигателя внутреннего сгорания, опережая более строгие стандарты экономии топлива.Некоторые из них, в том числе расположенная в Сан-Диего Achates Power, ориентированы на двухтактные архитектуры. «В середине 90-х люди думали, что двухтактные двигатели действительно не могут соответствовать стандартам выбросов, — говорит генеральный директор Achates Дэвид Джонсон.
Дэйв Херст, старший аналитик компании Pike Research, специализирующейся на энергетических технологиях, говорит, что самая большая проблема для любого запуска двигателей, надеющихся лицензировать инновации для крупных автопроизводителей, заключается в том, что эти потенциальные клиенты считают двигатели своей основной технологией и поэтому более вероятно, что они сами будут разрабатывать новые двигатели.
На данный момент, говорит Ранкл, EcoMotors работает над усовершенствованием процесса сгорания двигателя и определением выбросов, эффективности и мощности во всех возможных обстоятельствах. Он пояснил, что большинство автомобильных компаний захотят ознакомиться с этими данными, прежде чем приступить к внедрению технологии EcoMotors.
Хотя EcoMotors стремится к заключению сделок по лицензированию и совместной разработке, компания также надеется заняться хотя бы некоторым производством самостоятельно. EcoMotors запросила у США ссуды на сумму 208 миллионов долларов.Министерство энергетики США поддерживает эти усилия, и, по словам Ранкл, компания рассчитывает начать производство в течение следующих двух или трех лет.
Двухтактный двигатель — обзор
Первое летящее в океане дизельное судно, 370-футовое Selandia, было доставлено Восточно-Азиатской компании в 1912 году верфью Burmeister & Wain (B&W), Копенгаген, Дания. За 20 лет, прошедших с момента испытания первого серийного дизельного двигателя в результате сотрудничества Рудольфа Дизеля и Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (MAN), двигатель нового типа стал предметом интенсивных разработок и спекуляций.Он обещал промышленности революционно новый источник энергии и тем самым угрожал мировым производителям угля. Итак, плавание Селандии было одной из главных новостей того времени. Уинстон Черчилль, первый лорд британского Адмиралтейства, посетил судно и назвал его достижением мирового масштаба.
Selandia оснащалась двухцилиндровыми восьмицилиндровыми четырехтактными дизельными двигателями B&W, каждый из которых развивал 1250 л.с. В течение года такие конкуренты, как MAN, Sulzer, Vickers и Krupp, работали над разработкой двухтактных двигателей с мощностью около 2000 л.с. на цилиндр, начав соревнование по мощности, которое с тех пор не прекращалось.Наблюдая за этими ранними усилиями, Рудольф Дизель прокомментировал: «Если, что кажется вероятным, эти испытания дадут удовлетворительные результаты, наступила эра очень больших дизельных двигателей».
Главный двигатель для крупнейших торговых судов — танкеров, балкеров и контейнеровозов — это большой тихоходный двухтактный дизельный двигатель. Он стал рыночной силой в конце 1920-х годов, когда растущие требования к размерам судов и мощности стали выходить за рамки возможностей четырехтактных двигателей. Благодаря тому, что фазы впуска и выпуска занимают долю хода вместо полного хода каждая, двухтактный двигатель имеет несколько преимуществ.Он удвоил выходную мощность на единицу размера по сравнению с четырехтактным двигателем и сделал более высокую выходную мощность доступной за счет больших размеров поршней и более длинных ходов. Кроме того, двухтактный двигатель с низкой скоростью позволял прямое соединение с гребным винтом. Со временем производители двухтактных двигателей также будут заявлять — как и сегодня — о более высокой эффективности и большей общей надежности этих двигателей.
50-летняя битва двухтактных дизелей с паром за господство на море была завершена на фоне стремительного роста цен на топливо 1970-х годов.Например, в 1975 году из 614 двигателей, поставленных для крупнейших торговых судов, 78 процентов (482) составляли тихоходные дизели, а остальные 123 — паровые турбины. В 2000 году из 1059 главных двигателей, поставленных судам дедвейтом более 2000 тонн, 60 процентов были тихоходными двухтактными. Большинство оставшихся были четырехтактными средними скоростями.
Четырехтактные судовые дизели применяются повсюду, от гоночных катеров и моторных яхт до круизных судов, {грузовых и пассажирских} судов и танкеров-челноков (и на большом количестве стационарных электростанций).Их более высокая скорость требует некоторого промежуточного звена между двигателем и гребным винтом (редуктор или дизель-электрический привод), установка, обеспечивающая преимущества более тихой работы, более низкой вибрации и очень гибкой компоновки и расположения машинного отделения. Конкуренция за этот вид бизнеса делится между большим количеством производителей, во главе с Wärtsilä (51 процент рынка в 2000 году) и MAN B&W Diesel.
В своем соревновании за более высокую производительность [и экономию топлива] разработчики дизелей сосредоточили большую часть своих усилий на увеличении мощности при одновременном контроле веса двигателя.Чтобы оценить их успех, рассмотрите только увеличение мощности между двумя 12-цилиндровыми двухтактными двигателями диаметром 420 мм, разделенными промежутком в 30 лет. В 1968 году B&W 1242-VTBF-90 выдал общую мощность 6600 л.с. при ходу 900 мм и скорости 220 об / мин. В 2001 году двигатель MAN B&W 12S42-MC выдал 17 640 л.с. при ходу 1764 мм и частоте вращения 136 об / мин — увеличение мощности примерно в 2,5 раза при почти том же двигателе. Такое увеличение мощности было реализовано во всем дизельном спектре. Мощность двигателя Top подскочила за это время с 40 000 до 100 000 л.с.Средняя скорость поршня увеличилась с примерно 6,6 м / с до примерно 8,5 м / с.
Огромное увеличение внутренних сил и давлений, сопровождавшее это увеличение мощности, было устранено не за счет увеличения физических размеров двигателя вдвое, а за счет использования современных материалов, ковки и конструкционных технологий. Также был достигнут значительный рост теплового КПД, показателя способности двигателя выполнять механическую работу за счет энергетического потенциала топлива. Эффективность повысилась примерно с 40 процентов в 1975 году до 50 процентов сегодня, а гибридные системы — до 55 процентов.В упорядоченных высокотехнологичных мастерских современных дизельных конструкторов массивные компоненты даже самых больших двигателей — например, головки поршней диаметром почти метр и топливные форсунки длиной 600 мм — обрабатываются вручную с точностью часового механизма, чтобы уговорить каждую дробь. мощности от процесса сгорания. Новые методы обработки топлива, компьютеризированные системы впрыска и управления цилиндрами, а также новые технологии обработки выхлопных газов оптимизируют мощность, снижая при этом содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах двигателя. И теперь последний бастион паровых двигателей, танкер для перевозки СПГ, подвергается атаке компактных дизелей по привлекательной цене, которые сжигают смесь нефти и природного газа.
— Джо Евангелиста, в обзоре Surveyor Американского бюро судоходства (весна 2002 г.), стр. 14–20
Two Stroke Vs. Четырехтактные двигатели мотоциклов
Во время такта впуска поршень опускается от верхней части цилиндра к нижней, снижая давление внутри цилиндра. Затем он втягивает смесь топлива и воздуха в цилиндр через впускной канал, готовый к такту сжатия.При закрытых впускных и выпускных клапанах поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, сжимая топливно-воздушную смесь.Вот что происходит во время такта сжатия.
Смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется от искры. Давление от сгорания топливно-воздушной смеси с огромной силой толкает поршень вниз, удерживая коленчатый вал во вращении. Это фаза рабочего хода, которая является основным источником крутящего момента и мощности двигателя.
Наконец, во время такта выпуска поршень снова поднимается и выталкивает сгоревший газ из цилиндра через выпускной клапан. Еще одна вещь, о которой стоит упомянуть, это то, что свеча зажигания срабатывает только один раз каждые два оборота. Двухтактный двигатель
Когда поршень опускается после сгорания, отработавшие газы могут выходить из камеры через выхлопное отверстие. Топливно-воздушная смесь всасывается через входное отверстие, расположенное ниже в камере.Когда поршень снова поднимается, он перекрывает впускное и выпускное отверстия, сжимая газы в верхней части камеры. Свеча зажигания загорается, и процесс начинается заново. Двигатель срабатывает при каждом обороте. Да начнется бой!
Двухтактный двигатель может производить вдвое большую мощность (и производить в два раза больше шума), чем четырехтактный двигатель того же размера. Это потому, что он срабатывает один раз за каждый оборот, что дает ему вдвое большую мощность, чем четырехходовой, который срабатывает только один раз за каждый второй оборот.Примечательно, что он также имеет более высокое соотношение веса и мощности, потому что он намного легче.
Двухтактные двигатели проще и дешевле в производстве по сравнению с четырехтактными двигателями из-за их более простой конструкции. Четырехтактные двигатели служат дольше, чем двухтактные двигатели, у которых нет специальной системы смазки. Однако свечи зажигания в двухтактном двигателе служат дольше, чем свечи зажигания в четырехтактном двигателе.
Четырехтактные двигатели более экономичны и экологичны по сравнению с двухтактными двигателями, которые также создают неприятный запах.Двухтактные двигатели несут ответственность за гораздо большее загрязнение из-за сгорания масла.