Устройство двухтактного двигателя: Двухтактный двигатель — схема и принцип работы

Спектр применения распространяется на моторизованные агрегаты, бензопилы, небольшие моторные лодки, мотоциклы. Двухтактный двигатель обладает небольшими габаритами, большой мощностью и малым коэффициентом полезного действия. Для данного типа агрегатов топливная экономичность принципиально не имеет значения. Ныне таковые используются как пусковые моторы для приведения во вращение крупных дизельных ДВС, например, тракторов.

Устройство

Двухтактный двигатель отличается простотой конструкции, отсутствием газораспределительного механизма, малыми габаритами. Конструктивно схема представляет собой блок цилиндра, внутри которого на подшипниках размещен коленчатый вал. На шейку вала ложится головка шатуна с вкладышами и фиксируется корончатыми гайками. Верхняя же головка шатуна соединяется с поршнем посредством металлической полой втулки (пальца). Поршень с расположенными на нем компрессионными кольцами исключает проникновение сгоревших газов в камеру сгорания.

За счет перемещения поршня вверх-вниз происходит вращение вала. Далее вращение передается к главной передаче того или иного агрегата.

Двухтактный двигатель охлаждается через наружные ребра блока.

Охлаждение происходит и за счет топлива, содержащего определенное количество масла. То есть смазка сочленений поршень–цилиндр и коленвал – шатун осуществляется смесью, которая заранее разбавлена специальным маслом. Оно, сгорая с топливом не должно оставлять выхлопных отложений под поршнем.

Принцип работы

Процесс зиждется на рабочем цикле, который происходит за оборот коленчатого вала. Принцип работы двухтактного двигателя заключается в том, что при перемещении вверх, поршень сжимает имеющуюся под поршнем смесь, попавшую туда через впускное окно. Искра от свечи зажигания как бы взрывает горючее, резко повышая температуру и давление газов. В результате такого теплового давления поршень принудительно перемещается вниз. При этом открываются выпускное и чуть позже переходное окно, впрыскивая свежую порцию топлива. Кстати, горючее в двухтактный двигатель обязательно дополняют маслом, составляя смесь бензина и масла определенной пропорции. Делается это для смазки поршня, стенки цилиндра и кривошипно–шатуного узла. Топливная смесь попадает в картер через окно, которое открывается за счет вакуума, создаваемого движением поршня от НМТ к ВМТ. Одновременно поршень открывает отверстие, выбрасывая отработанные выхлопные газы. В определенный период посредством поршня открывается продувочное окно для заполнения цилиндра свежей порцией топливной смеси.

Повышение мощности

Чтобы повысить мощность двигателя нужно:

• Повысить площадь выпускного отверстия с условием продолжительного пребывания его в открытом положении, чтобы выпустить максимальное количество газов.
• Повысить эффективность продувки. Это нужно для того, чтобы через впускные отверстия горючее успевало впрыскиваться в камеру сгорания. Иначе в картере будет наблюдаться скопление топливной смеси. Во избежание оного, рекомендуется выпускные окна увеличить, что приведет к качественной наполняемости цилиндра.
• Использовать на карбюраторе вихревой (нулевой) диффузор, который за меньший период времени подаст больше смеси.
• Установить на глушителе, так называемый резонатор, соответствующий оборотам мотора. Этот узел способствует возврату доли смеси назад в цилиндр. Подобные нюансы возникают, когда двухтактный двигатель выбрасывает часть горючего из камеры через выпускное отверстие (окно).

Для полного заполнения подпоршневого объема следует просмотреть и состояние каналов впускных, выпускных на предмет уменьшения всевозможных заусенец, рисок, шероховатостей. Эти изъяны литья способствуют торможению потока, уменьшению наполнения камеры, снижению мощности.

Эффективным увеличением мощности двигателя считается фрезерование с последующим тонким шлифованием головки блока. Трудоемкость процедуры сводится к измерению объема литража, подбору октанового числа топлива.

Ради повышения мощности мотора можно было бы уменьшить вес вращающихся деталей, например, маховика, коленвала, срезав элементы противовеса. Но горький опыт подсказывает не идти на авось, поскольку самодеятельность приведет к биению маховика, его вибрации, особенно во время низких оборотов мотора. Но если очень хочется, можно снять тонкую стружку с последующей обязательной балансировкой махового колеса. Что касается коленчатого вала, то есть риск потерять центр тяжести вала со всеми вытекающими последствиями.

Тяговые возможности

Итак, двухтактные двигатели и их тяговые возможности соотносятся с открытием заслонки дросселя. То есть с ускорением оборотов возрастает его тяговая способность, что существенно действует на разгон. Значит, чтобы нарастить разгон нужно увеличить рабочий объем цилиндра. Конечно, тяга может привести к максимальной скорости. Работая на низких скоростях, хорошая тяга обеспечивает приемистость, быстрый разгон с легким преодолением дорожных препятствий, поворотов. Все это относится к повышению тяги на низких оборотах. Одним из предпосылок увеличения тяги следует отнести установку специальных клапанов и увеличение продолжительности пребывания их в открытом состоянии.

Проблема с продувкой камеры сгорания

Однако известно, что повышенные обороты свидетельствуют о большей мощности. В двухтактных моторах из-за больших скоростей вращения, камера сгорания не может качественно и быстро продуваться, поскольку окна остаются открытыми непродолжительное время.

Использование камерной продувки предусматривает впрыскивание топлива в цилиндр из картера. Топливо всасывается и находится в картере при перемещении поршня вверх. При движении же вниз вырабатываемое избыточное давление производит продувку камеры сгорания. Такая схема целесообразна с точки зрения малого количества используемых деталей, например, отсутствие: газораспределительного вала, клапанов, продувочного насоса, узлов смазки.

Другая особенность продувки камеры связана с режимом холостого хода мотора, при котором имеет место небольшой угол открытой заслонки. Эта ситуация не обеспечивает полную очистку от выхлопных газов за оборот вала. Поэтому на холостом ходу двигатель демонстрирует неустойчивую работу. Дело в том, что вспышка смеси приводит к дополнительным холостым оборотам. Но смесь под цилиндром от искры не воспламеняется из-за бедности топлива.

ЧТО ТАКОЕ ДВУХТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ? | ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ

В чем разница между двухтактным и четырехтактным двигателем?

Основное механическое отличие двухтактного двигателя от четырехтактного заключается в том, что

1. Двухтактные двигатели не имеют клапанов. Многие другие компоненты четырехтактного двигателя (поршень, цилиндр, свеча зажигания) также являются частью двухтактного двигателя. Однако тот факт, что клапан не требуется, позволяет двухтактным двигателям быть легче и часто лучше подходит для двигателей меньшего размера, таких как скутеры и оборудование для газонов.
2. Двухтактные двигатели срабатывают при каждом обороте поршня (четырехтактные двигатели срабатывают через каждые два оборота), что может привести к увеличению мощности двигателя меньшего размера.
3. Двухтактные двигатели часто меньше, легче и проще, чем четырехтактные двигатели, и имеют более высокое отношение мощности к весу.

Как работают двухтактные двигатели

В двухтактном двигателе свеча зажигания срабатывает при каждом обороте, что отличается от четырехтактных двигателей. Как и в четырехтактном двигателе, в цилиндре смешиваются топливо и воздух. Топливно-воздушная смесь сжимается и выталкивается поршнем к свече зажигания — это называется тактом сжатия.

Когда топливно-воздушная смесь сжимается в поршне, создается вакуум, открывающий язычковый клапан, который всасывает воздух, топливо и масло из карбюратора. Свеча зажигания воспламеняет смесь, и поршень движется вниз под действием взрыва свечи зажигания.

Когда поршень возвращается в нижнее положение, выхлопные газы выпускаются из цилиндра, и цикл начинается заново со свежим топливом, поступающим в камеру. Это известно как инсульт сгорания.

Масла для двухтактных двигателей. Можно ли использовать обычное масло в двухтактном двигателе?

Поскольку масло является частью смеси, сгорающей при работе двухтактного двигателя, для двухтактных двигателей требуются специальные масла. Картер создает давление в камере топливно-воздушной смесью, а топливо смешивается с маслом. Из-за этой смеси топлива и масла для двухтактных двигателей часто требуются масла с меньшей вязкостью.

Недостатки двухтактных двигателей

Двухтактные двигатели часто имеют преимущества при использовании в небольших двигателях; но у них есть проблемы, которые делают их не такими эффективными в других операциях двигателя. Вот некоторые из недостатков двухтактных двигателей:

• Использование топлива в двухтактных двигателях не так эффективно — экономия топлива значительно ниже, чем в четырехтактных двигателях.
• Двухтактные двигатели производят значительно больше выбросов и загрязнений в результате сгорания масла и выделения углеводородов при сгорании топлива с маслом. Сгорание масла также может привести к образованию маслянистого дыма из двухтактного двигателя.
• Стоимость эксплуатации двухтактного двигателя выше, чем стоимость эксплуатации четырехтактного двигателя. Это результат снижения расхода топлива и того факта, что масло в двухтактном двигателе сжигается вместе с бензином. Обычно на галлон бензина в двухтактном двигателе сжигается около 4 унций масла.
• Тот факт, что смазка двигателя настолько отличается от двухтактной, часто приводит к сокращению срока службы двигателя.

Двухтактные двигатели широко используются в небольших двигателях, например, в небольших транспортных средствах, таких как квадроциклы, водные мотоциклы и садовая техника. Они могут обеспечить более высокое отношение мощности к весу, что очень эффективно для определенного оборудования. Если у вас двухтактный двигатель, обязательно ознакомьтесь с разделом Castrol Oil Selector, чтобы найти подходящее двухтактное масло для вашего оборудования.

Устройства для улучшения характеристик обычного двухтактного двигателя с искровым зажиганием

NASA/ADS

Устройства для улучшения характеристик обычного двухтактного двигателя с искровым зажиганием

• Пула, Р. Б.
;
• Нагалингам, Б.
;
• Гопалакришнан, К.В.

Аннотация

В этой статье представлены исследования, проведенные в три разных этапа с целью улучшения топливной экономичности и снижения выбросов выхлопных газов обычных карбюраторных двухтактных двигателей с искровым зажиганием (SI), которые широко используются в двухколесном транспорте в Индии. Включен обзор существующей технологии двухтактных двигателей для этого применения. На первом этапе была разработана и испытана новая система продувки для уменьшения потерь свежего заряда через выпускное отверстие. На втором этапе были предприняты следующие меры для улучшения процесса сгорания: (1) использование катализатора в цилиндре, такого как медь, хром и никель, в виде покрытия; (2) обеспечение умеренной теплоизоляции в камере сгорания путем нанесения тонкого керамического материала или металлических вставок; (3) разработка высокоэнергетической системы зажигания; и (4) использование высокооктанового топлива, такого как метанол, этанол, эвкалиптовое масло и апельсиновое масло, в качестве смешивающего агента с бензином. Основываясь на эффективности вышеперечисленных мер, на заключительном этапе была разработана оптимизированная конструкция для повышения производительности. Результаты испытаний показывают, что с оптимизированным двухтактным двигателем SI максимальное процентное улучшение термической эффективности тормозов составляет около 31%, а также снижение выбросов углеводородов (HC) на 3400 ppm и выбросов окиси углерода (CO) на 3% по объему.

Публикация:

Технический отчет NASA STI/Recon N

Дата публикации:

август 1995 г.

Биб-код:

1995STIN…9610422P