Відмінності двотактного двигуна від чотиритактного
Робочий цикл двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) - являє собою ряд процесів, в результаті яких виробляється порція зусилля (потужності), що впливає на колінчастий вал двигуна. Робочий цикл складається з:
- заповнення циліндра паливної сумішшю;
- її стиснення;
- займання суміші;
- розширення газів і очищення від них циліндра.
Такт в ДВС - це рух поршня в одному напрямку (вгору або вниз). За один оборот колінчастого вала відбувається два такту. Той з них, при якому відбувається розширення згорілих газів і відбувається корисна робота, називається робочим ходом поршня.
Двотактний двигун внутрішнього згоряння для авіамоделей.
Зліва прикріплений карбюратор, праворуч - глушник.
Двигуни, в яких робочий цикл відбувається за 2 такту (один оборот колінчастого валу), називаються двотактними. Двигуни, в яких робочий цикл відбувається за 4 такту (два обороту коленвала), називаються чотиритактним. Дво- і чотиритактні двигуни можуть бути як бензиновими (карбюраторними), так і дизельними. Які основні експлуатаційні і конструктивні особливості бензинових двотактних і чотиритактних двигунів? Чим відрізняється двотактний від чотиритактного? Щоб краще зрозуміти це, необхідно ознайомитися з принципом їх роботи.
Принцип роботи чотиритактного бензинового двигуна
Робочий цикл 4-х тактного двигуна складається з чотирьох тактів: впускання, стиснення, розширення (робочого ходу) і випуску.
Принцип роботи чотиритактного двигуна.
При впуску поршень опускається з верхньої мертвої точки (ВМТ) в нижню (НМТ). При цьому за допомогою кулачків розподільного вала відкривається впускний клапан, через який в циліндр засмоктується паливна суміш.
При зворотному ході поршня (з НМТ у ВМТ) відбувається стиснення паливної суміші, що супроводжується зростанням її температури.
Перед самим кінцем стиснення між електродами свічки загоряється іскра, підпалювали паливну суміш, яка, згораючи, утворює горючі гази, що штовхають поршень вниз. Відбувається робочий хід, при якому відбувається корисна робота.
Після переходу поршня НМТ відкривається випускний клапан, дозволяючи рухається вгору поршня виштовхнути відпрацьовані гази з циліндра. Відбувається випуск. У верхній мертвій точці випускний клапан закривається, і цикл повторюється знову.
Робота чотиритактного двигуна.
Пристрій чотиритактного бензинового двигуна (Honda):
1 - паливні фільтри, 2 - колінчастий вал, 3 - повітряний фільтр, 4 - частина системи запалювання, 5 - циліндр, 6 - клапан, 7 - підшипник колінчастого вала.
Принцип роботи двотактного бензинового двигуна
Робочий цикл 2-х тактного двигуна складається з двох тактів: стиснення і розширення (робочого ходу). Впуск паливної суміші і випуск відпрацьованих газів, які в 4-х тактних двигунах відбуваються в окремих тактах, в 2-х тактних відбуваються під час стиснення і розширення.
Принцип роботи двотактного двигуна.
Принцип роботи двотактного двигуна.
При стисненні поршень рухається з нижньої мертвої точки у верхню. Після того як буде перекрито спочатку продувні вікно (2), через яке в циліндр надходить паливна суміш, а потім випускне (3), через яке виходять відпрацьовані гази, починається стиск повітряно-бензинової суміші. Одночасно з цим в кривошипно камері (1) створюється розрідження, засмоктує з карбюратора наступну порцію палива. При підході поршня до верхньої мертвої точки суміш запалюється від іскри свічки, і утворилися гази штовхають поршень вниз, обертаючи коленвал і виробляючи корисну роботу.
У кривошипно камері при робочому ході підвищується тиск, що стискає паливну суміш, що потрапила туди в попередньому такті. При досягненні верхньої поверхні поршня (його кільця ущільнювача) випускного вікна, останнім відкривається, випускаючи відпрацьовані гази в глушник. При подальшому русі поршень відкриває продувні вікно, і що знаходиться під тиском в кривошипно камері паливна суміш надходить в циліндр, витісняючи залишки відпрацьованих газів (здійснюючи продування) і заповнюючи надпоршневомупростір. При переході поршня нижньої мертвої точки робочий цикл повторюється.
Робота двотактного двигуна.
Експлуатаційні та конструктивні відмінності двотактних і чотиритактних бензинових двигунів
Основна відмінність двотактного двигуна від чотиритактного з відмінностями механізмів їх газообміну - тобто подачі повітряно-паливної суміші в циліндр і видаленні відпрацьованих газів. У чотиритактному двигуні процеси очищення та заповнення циліндра виробляються за допомогою спеціального газорозподільного механізму, який відкриває і закриває в певний час робочого циклу впускний і випускний клапана.
У двотактному двигуні заповнення і очищення циліндра виконуються одночасно з тактами стиснення і розширення - в той час, коли поршень знаходиться поблизу нижньої мертвої точки. Для цього в стінках циліндра є два отвори - впускний або продувні і випускне, через які проводиться впуск паливної суміші і випуск відпрацьованих газу. Газорозподільний механізм з клапанами у двотактного двигуна відсутній, що робить його значно простіше і легше.
Літрова потужність. На відміну від чотиритактного двигуна, в якому один робочий хід доводиться на два оберти колінчастого вала, в двотактному робочий хід відбувається при кожному оберті коленвала. Це означає, що 2-х тактний двигун повинен мати (теоретично) вдвічі більшу літрову потужність (відношення потужності до літражу двигуна), ніж 4-х тактний. На практиці, однак, перевищення становить лише 1,5-1,8 рази. Це відбувається через неповне використання ходу поршня при розширенні, гіршого механізму звільнення циліндра від відпрацьованих газів, витрати частини потужності на продувку і інших явищ, пов'язаних з особливостями газообміну 2-х тактних двигунів.
Споживання палива. Перевершуючи чотиритактний двигун в літровій і питомої потужності, двотактний двигун поступається йому в економічності. Витіснення відпрацьованих газів здійснюється в ньому повітряно-паливної сумішшю, що надходить в циліндр з кривошипно-шатунной камери. При цьому частина паливної суміші потрапляє в вихлопні канали, віддаляючись разом з відпрацьованими газами і не виробляючи корисної роботи.
Мастило. Двотактні і чотиритактні двигуни мають різний принцип змащення двигуна. У 2-х тактних моделях вона здійснюється змішуванням в певних пропорціях (зазвичай 1:25 - 1:50) моторного масла з бензином. Повітряно-паливно-масляна суміш, циркулюючи в кривошипної і поршневий камерах, змащує підшипники шатуна і колінчастого вала, а також дзеркало циліндра. При загорянні виду масла, існуюче у вигляді дрібних крапель, згоряє разом з бензином. Продукти його згоряння видаляються разом з відпрацьованими газами.
Застосовуються два способи змішування масла з бензином. Просте перемішування перед заливкою палива в бак і роздільна подача, при якій паливно-масляна суміш утворюється у впускному патрубку, що знаходиться між карбюратором і циліндром.
Роздільна система мастила двотактного двигуна:
1 - масляний бак; 2 - карбюратор; 3 - роздільник троса газу; 4 - ручка газу; 5 - трос управління подачею масла; 6 - плунжерний насос-дозатор; 7 - шланг, що підводить масло у впускний патрубок.
В останньому випадку двигун має масляний бачок, трубопровід якого з'єднаний з плунжерним насосом, що подає масло у впускний патрубок рівно в тій кількості, яка потрібна в залежності від кількості повітряно-бензинової суміші. Продуктивність насоса залежить від положення ручки подачі "газу". Чим більше подається палива, тим більше надходить масла, і навпаки. Роздільна система змащення двотактних двигунів є більш досконалою. При ній ставлення масла до бензину при малих навантаженнях може досягати 1: 200, що призводить до зменшення димності, зниження утворення нагару і витрати масла. Ця система використовується, наприклад, на сучасних скутерах з двотактними двигунами.
У чотиритактному двигуні масло не змішується з бензином, а подається окремо. Для цього двигуни оснащені класичною системою змащення, що складається з масляного насоса, фільтра, клапанів, трубопровідної магістралі. Роль масляного бачка може виконувати картер двигуна (система мастила з "мокрим" картером) або окремий бачок (система з "сухим" картером).
Система змащення чотиритактного двигуна з мокрим і сухим картером:
1 - піддон картера; 2 - маслозаборнік; 3 - масляний насос; 4 - масляний фільтр; 5 - запобіжний клапан.
При мастилі з "мокрим" картером насос 3 всмоктує масло з піддона, нагнітає його в вихідну порожнину і далі по каналах подає до підшипників коленвала, деталей кривошипно-шатунной групи і газорозподільного механізму.
При мастилі з "сухим" картером масло заливається в бачок, звідки за допомогою насоса подається до поверхонь, що труться. Та частина масла, яка стікає в картер, відкачується додатковим насосом, повертається її в бачок.
Для очищення масла від продуктів зносу деталей двигуна є фільтр. При необхідності встановлюється і охолоджує радіатор, так як в процесі роботи температура масла може підніматися до високих температур.
Оскільки в двотактних двигунах масло згорає, а в чотиритактних немає, вимоги до його властивостей сильно різняться. Масло, яке використовується в двотактних двигунах, має залишати мінімум нагару в вигляді золи і сажі, в той час як масло для чотиритактних двигунів повинно забезпечувати стабільність характеристик протягом якомога довшого часу.
Порівняння основних параметрів двотактних і чотиритактних двигунів:
- Літрова потужність. У 2-х тактних двигунів вище в 1,5-1,8 рази, ніж у 4-х тактних.
- Питома потужність (відношення потужності до маси двигуна). Також вище у 2-х тактних.
- Забезпечення подачі палива і очищення циліндра. 4-х тактний двигун оснащені газорозподільним механізмом, який відсутній у 2-х тактних двигунів.
- Економічність. Вище у 4-х тактних, витрата палива у яких приблизно на 20-30% нижче, ніж у 2-х тактних.
- Система змазки. Масло для 2-х тактних двигунів розлучається в бензині або (значно рідше) подається з масляного бака у впускний колектор і згоряє разом з паливом в поршневий камері. У 4-х тактних двигунів реалізована повноцінна система, що забезпечує якісну мастило двигуна і тривале використання масла.
- Екологічність. У 4-х тактних вище. Вихлоп 2-х тактних двигунів володіє більшою токсичністю.
- Гучність роботи. 4-х тактний двигун менш гучні.
- Складність конструкції. 2-х тактний двигун значно простіше 4-х тактних.
- Ресурс роботи. Вище у 4-х тактних через більш досконалої системи мастила і меншою частоти обертання коленвала.
- Швидкість набору оборотів. 2-х тактний двигун набирають обертів швидше.
- Обслуговування. Складніше у 4-х тактних через наявність газорозподільного механізму і більш складної системи мастила.
- Вага. 2-х тактний значно легше.
- Ціна. 2-х тактний дешевше.
Завдяки своїй високій питомій потужності, невеликій вазі, простоті обслуговування двотактні двигуни мають досить широку сферу застосування. Відносно деякої бензотехіки питання, який двигун використовувати - двотактний або чотиритактний - навіть не виникає. У бензопилах, наприклад, двотактний двигун завдяки своїй невеликій вазі і високої питомої потужності знаходиться поза конкуренцією в порівнянні з чотиритактним. Широко використовуються 2-х тактний двигун також в скутерах, мототехніки, авіамоделестроеніі.
Завантаження.