Двухтактный двигатель — один из самых распространенных типов двигателей внутреннего сгорания, отличающийся простотой конструкции и высокой мощностью при малых габаритах. В статье рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя, его отличия от четырехтактного и области применения. Это поможет читателям понять, как функционируют эти моторы и где они могут быть эффективно использованы. Знание особенностей двухтактных двигателей будет полезно как специалистам, так и любителям, интересующимся устройством моторов.
Принцип работы двухтактного двигателя
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это поршневой мотор, в котором сгорание топливовоздушной смеси происходит в рабочем цилиндре, а не в камере сгорания, как в четырехтактных моделях. Конструкция двухтактного двигателя схожа с четырехтактным и включает поршень, цилиндр и кривошипно-шатунный механизм.
В блоке цилиндров расположен поршень, внутри которого через втулку установлен шатун. В нижней части шатуна находится коленчатый вал, поддерживаемый двумя подшипниками и помещенный в картер. Ключевая особенность двухтактного двигателя — смешивание смазочного масла с топливом, которое подается в камеру сгорания одновременно с воздухом.
Существует мнение, что мощность двухтактного двигателя превышает мощность четырехтактного. Однако, учитывая работу двигателя за короткий ход поршня, можно сделать вывод о его низком коэффициенте полезного действия.
Двигатель имеет два рабочих такта:
- Первый такт (сжатие). Поршень в нижней мертвой точке начинает подниматься. В процессе подъема через продувное отверстие в цилиндр поступает смесь топлива, масла и воздуха. Когда поршень достигает отверстия, оно закрывается, прекращая подачу смеси. В этот момент закрывается и выпускное отверстие. Поршень продолжает движение вверх, сжимая смесь.
- Второй такт (рабочий ход поршня). В верхней мертвой точке происходит сжатие и воспламенение смеси. В результате взрыва поршень под действием высокого давления опускается, открывая выпускное отверстие для отработанных газов. Часть масла остается на стенках цилиндра, другая уходит с газами. Поршень достигает нижней мертвой точки, и цикл повторяется.
Для оптимального искрообразования искра должна возникать немного раньше, чем поршень достигнет верхней мертвой точки. Идеальным считается зажигание, которое с увеличением оборотов двигателя происходит еще раньше. Ранее такая система отсутствовала до 2000-х годов, когда искрообразование настраивалось под фиксированные обороты, что снижало эффективность. В настоящее время используются электронные коммутаторы, обеспечивающие динамическое опережение зажигания в зависимости от числа оборотов двигателя.
Эксперты в области двигателестроения отмечают, что двухтактный двигатель представляет собой уникальную конструкцию, отличающуюся от четырехтактных аналогов своей простотой и компактностью. Принцип работы двухтактного двигателя основан на выполнении всех необходимых циклов за два такта поршня, что позволяет значительно увеличить мощность при меньших габаритах. В процессе работы происходит одновременное сжатие и сгорание топливной смеси, что обеспечивает высокую эффективность и мощность. Однако, специалисты также подчеркивают, что такие двигатели имеют свои недостатки, включая повышенный расход топлива и выбросы вредных веществ. Тем не менее, их высокая мощность и простота конструкции делают двухтактные двигатели популярными в определенных областях, таких как мототехника и малые суда.
Отличия двухтактного от четырехтактного ДВС
- Небольшие габариты силовой установки. Для такого двигателя нужно совсем мало место, что легко объясняет их применение на мотоциклах.
- Меньшая масса, по сравнению с обычным четырехтактным двигателем.
- Экономичный расход топлива. Это относится только к дизельному двигателю, когда расход топлива составляет всего 50% от среднего.
- Простота и эргономичность установки. Конструкция двухтактного двигателя не представляет собой ничего сложного, а потому поддается легкому обслуживанию и ремонту.
| Такт | Положение поршня | Процессы в цилиндре |
|---|---|---|
| Такт 1 (Рабочий ход) | Поршень движется от ВМТ к НМТ | Впуск свежей смеси (через продувочные окна), сжатие смеси, воспламенение смеси, расширение газов, выталкивание поршнем отработавших газов через выпускное окно |
| Такт 2 (Выпускной ход) | Поршень движется от НМТ к ВМТ | Выпуск отработавших газов через выпускное окно, продувка цилиндра свежей смесью через продувочные окна |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о двухтактных двигателях и их принципе работы:
-
Простота конструкции: Двухтактные двигатели имеют значительно более простую конструкцию по сравнению с четырехтактными. В них отсутствуют клапаны, так как впуск и выпуск газов происходят через поршень. Это позволяет уменьшить вес и размер двигателя, что делает его идеальным для использования в малой технике, такой как мотоциклы, бензопилы и газонокосилки.
-
Работа за два такта: В двухтактном двигателе один полный рабочий цикл (впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск) происходит за два такта поршня (один оборот коленчатого вала). Это означает, что двигатель может производить мощность на каждом обороте, что делает его более мощным по сравнению с четырехтактными аналогами при одинаковом объеме.
-
Смешивание топлива и масла: В двухтактных двигателях топливо обычно смешивается с маслом для смазки движущихся частей. Это приводит к более высокому уровню выбросов и загрязнению окружающей среды, что стало причиной снижения популярности двухтактных двигателей в некоторых странах. Однако они все еще широко используются в специфических областях, где важны легкость и высокая мощность.
Недостатки 2 тактных моторов
С уменьшением расхода топлива увеличивается потребление масла, так как оно заливается в бензобак вместе с топливом. Двигатели не имеют отдельного резервуара для смазки, что требует добавления масла в топливовоздушную смесь.
Увеличение потребления воздуха требует использования специальных воздушных фильтров.
Читайте также:
Из-за особенностей впускной и выпускной систем высока вероятность смешивания отработанных газов со свежей топливной смесью.
Выбор двухтактных двигателей на рынке ограничен, что повышает их стоимость.
Эффективность работы двигателя низкая, конструкция не позволяет достичь высокого коэффициента полезного действия.
Применение
Наибольшее применение двухтактные двигатели нашли в мототранспорте. Имея весьма небольшие размеры, такой мотор можно применять на мопедах, мотоциклах и мотороллерах. Кроме того, двигатели таких габаритов нашли широкое применение в бензиновых пилах. Дело в том, что для приведения цепи в действия совсем не нужны высокие характеристики, главное создать определенную частоту вращения, при которой бензопила будет способна справиться со своими основными обязанностями.
Помимо мотоциклетной техники, двухтактными двигателями малоактивно оснащали и автомобили. Как правило, это были небольшие малолитражки, предназначенные для поездок на небольшие расстояния по городу. Двухтактные двигатели применяются и по сей день на многих моторных лодках.
Это все, что необходимо знать о двухтактных двигателях внутреннего сгорания. При всех преимуществах и недостатках данного мотора, многие конструкторы отдают предпочтение именно четырехтактным двигателям, поэтому малообъемный мотор не нашел широкого распространения.
История и развитие двухтактных двигателей
Двухтактные двигатели имеют долгую и интересную историю, начиная с конца 19 века. Первые образцы таких двигателей были разработаны в 1878 году, когда немецкий инженер Николаус Отто создал одноцилиндровый двухтактный двигатель. Однако широкое распространение двухтактные двигатели получили только в 20 веке, когда их начали активно использовать в мотоциклах, бензопилах, лодочных моторах и других маломощных механизмах.
Одним из ключевых моментов в развитии двухтактных двигателей стало использование смеси бензина и масла, что позволило улучшить смазку и увеличить срок службы двигателя. В 1930-х годах двухтактные двигатели начали активно использоваться в авиации, благодаря своей легкости и компактности. Однако с развитием технологий и появлением более эффективных четырехтактных двигателей, популярность двухтактных двигателей начала снижаться.
Тем не менее, двухтактные двигатели продолжают использоваться в определенных областях благодаря своим преимуществам. Они имеют более простую конструкцию, меньший вес и могут развивать большую мощность при меньших размерах по сравнению с четырехтактными аналогами. Это делает их идеальными для применения в портативных устройствах и маломощной технике.
В последние десятилетия также наблюдается рост интереса к двухтактным двигателям с точки зрения экологии. Современные технологии позволяют значительно снизить выбросы вредных веществ, что делает их более приемлемыми для использования в условиях строгих экологических норм. Разработка новых систем впрыска и управления процессами сгорания открывает новые горизонты для двухтактных двигателей, позволяя им оставаться актуальными в условиях современного рынка.
Вопрос-ответ
Что такое двухтактный двигатель и как он отличается от четырехтактного?
Двухтактный двигатель – это тип двигателя внутреннего сгорания, который завершает один рабочий цикл за два такта поршня, в отличие от четырехтактного, который требует четыре такта. В двухтактном двигателе процесс впуска и сгорания происходит одновременно, что позволяет ему быть более компактным и легким, но также может привести к большему расходу топлива и выбросам.
Каковы основные преимущества двухтактного двигателя?
Основные преимущества двухтактного двигателя включают его простоту конструкции, меньший вес и размеры по сравнению с четырехтактными аналогами, а также более высокую мощность на единицу объема. Это делает его популярным выбором для малой техники, такой как мотоциклы, бензопилы и газонокосилки.
Какие недостатки имеют двухтактные двигатели?
Недостатки двухтактных двигателей включают более высокий уровень выбросов и шум, а также меньшую топливную эффективность по сравнению с четырехтактными. Кроме того, из-за конструкции они могут требовать более частого обслуживания и иметь меньший срок службы.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные компоненты двухтактного двигателя, такие как поршень, цилиндр и карбюратор. Понимание их функций поможет вам лучше осознать принцип работы двигателя и его особенности.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на различия между двухтактными и четырехтактными двигателями. Это поможет вам понять преимущества и недостатки каждого типа, а также выбрать подходящий двигатель для ваших нужд.
СОВЕТ №3
При работе с двухтактными двигателями всегда следите за качеством топлива и масла. Использование правильных смесей значительно увеличит срок службы двигателя и его эффективность.
СОВЕТ №4
Не забывайте о регулярном обслуживании вашего двухтактного двигателя. Чистка фильтров, замена свечей зажигания и проверка системы охлаждения помогут избежать серьезных поломок и продлить срок службы устройства.
