Что такое двухконтактный двигатель

Следует отметить, что любое современное транспортное средство представляет собой сложнейшую систему взаимосвязанных между собой механизмов. Подобно человеческому организму, в котором работа всех органов зависит от здорового сердца, нормальное функционирование автомобиля обеспечивается исправным мотором.

Чтобы четко понять, в чем состоит отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, для начала следует ознакомиться с принципом действия нормально функционирующего механизма. Основным его предназначением является создание определенного усилия, принуждающего коленчатый вал совершать вращательные движения.

Нормальный рабочий цикл исправного ДВС представляется несколькими этапами:

1. Внутреннее пространство цилиндра заполняется горючей смесью;
2. Топливо, разбавленное некоторым количеством воздуха, подвергается сжатию;
3. Определенными условиями вызывается воспламенение смеси;
4. Разогретые газы расширяются и покидают внутреннее пространство цилиндра.

В исправно функционирующем силовом агрегате поршень совершает поступательные движения, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Его действия сопровождаются полным периодом вращения коленчатого вала. Движение поршня в одном определенном направлении называется тактом.

При одном из них сгоревшие газы расширяются, выполняя полезную работу. Описываемый процесс получил название рабочего хода поршня. Отдельно необходимо отметить, что полный оборот коленчатого вала совершается на протяжении двух тактов.

Что касается непосредственно темы настоящей публикации, то двухтактным называют силовой агрегат, совершающий рабочий цикл в течение одного периода вращения коленвала, состоящего из двух тактов.

Два полных оборота коленчатого вала, выполняемые на протяжении четырех тактов, характерны для другого типа двигателя, именуемого четырехтактным. Чтобы определить, в чем заключается разница между рассматриваемыми моторами, необходимо детально изучить принцип их действия.

Устройство двухтактного двигателя

Конструктивно двухтактный и четырехтактный двигатели схожи. Основное различие между ними заключено в принципе газораспределения и в том, что рабочий цикл в двухтактном двигателе совершается за один оборот коленчатого вала.

Отдельного газораспределительного механизма в двухтактном двигателе нет. Роль впускных и выпускных клапанов выполняют отверстия в стенках цилиндра, а выталкивает выхлопные газы наружу и втягивает внутрь очередную порцию рабочей смеси сам поршень. В процессе газообмена участвует и кривошипная камера.

Для наполнения цилиндра топливовоздушной смесью используется впускное окно, которое также называют продувочным. Второе, выпускное окно, служит для удаления отработавших газов из цилиндра. Оно расположено выше впускного.

В течение первого такта поршень движется вверх, перекрывая продувочное окно, а затем и выпускное. Происходит сжатие топливовоздушной смеси. В это время в кривошипной камере создается разрежение, которое используется для всасывания топливо-воздушной смеси из карбюратора в полость картера.

Далее начинается второй такт. Свеча зажигания воспламеняет сжатую топливовоздушную смесь. Расширяясь, газы толкают поршень вниз. По мере движения поршня вниз открывается выпускное окно, и часть газов удаляется из цилиндра. При движении поршня вниз в кривошипной камере создается избыточное давление. Поршень продолжает двигаться вниз, к нижней мертвой точке, и открывает продувочное отверстие. Начинается наполнение цилиндра топливовоздушной смесью из кривошипной камеры. Свежая смесь выталкивает из цилиндра остатки отработавших газов.

Описанная схема работы характерна для карбюраторных моторов. Схема работы дизельных и инжекторных бензиновых двухтактных моторов отличается тем, что топливо впрыскивается в камеру сгорания через форсунку, а в полость кривошипной камеры засасывается чистый воздух.

Мифы и реальность о двухтактном двигателе

Во многом, таким выводам сегодня подталкивает тот факт, что начиная с 1990-х годов в производстве двигателей для мототехники все больше стали использоваться четырехтактные двигатели. По сравнению со своими предшественниками, двухтактными двигателями новые моторы стали более, совершенными.

По сути, основными причинами такой замены стали:

• развитие производства, внедрение роботизированных линий, удешевивших изготовление практически всех узлов;
• применение более совершенных моделей карбюраторов двигателей;
• вытеснения с рынка нефтепродуктов низкопробных марок автомобильного топлива, используемых для двухтактных двигателей.

Вместе с тем такой тип мотора, в котором приготовление топливной смеси происходит в карбюраторе двигателя, а поступление происходит в результате всасывания в камеру сгорания в результате движения поршня, производится и сегодня. И при этом несмотря ни на что количество таких моторов никак не уменьшается.

И связано это с тем, что в основном это моторы, имеющие, объем цилиндра до 100 куб. см. такие двухтактные двигатели получили большое распространение в качестве двигателей:

1. газонокосилок – более 60% всех двухтактников используются в качестве мотора для газонокосилок;
2. триммеров;
3. бензопил;
4. мотопомп;
5. бензоэлектрических агрегатов.

Основными на сегодня особенностями таких небольших моторов является их дешевизна производства. Если в начале 1990-х годов в составе такого мотора использовалось детали, для изготовления которых использовалось 2-3 рабочих операции – в обязательном случае проводилась ковка, токарная обработка и фрезерование, с использование ручного труда, то сегодня самой сложной деталью является карбюратор двигателя, на изготовление которого, например, для садовой газонокосилки нужно всего – 2,5 минуты.

Кроме того, сегодня двухтактный двигатель в отличие от своих старших собратьев не требует столь дорогих запасных частей, никто сегодня в сервисном центре не занимается подгонкой поршней или ремонтной заменой цилиндра, это уже вчерашний день, здесь их просто заменят на новые детали.

Таким образом, и сегодня такие небольшие двигатели внутреннего сгорания продолжают с успехом применяться в самых разнообразных видах техники.

Описание и конструкция двухтактного двигателя

1 — бак для масла; 2 — карбюратор; 3 — разделитель тросика «газа»; 4 — ручка «газ»; 5 — тросик регулятора подачи масла; 6 — насос-дозатор; 7 — впускной масляный патрубок.

Схема, приведенная выше, используется в хондах. Ручка газа одновременно управляет и маслонасосом. Бензин подается при помощи бензонасоса, так как, в отличие от ямах и сузуки, бензобак расположен под ногами водителя. Поршень размещен внутри цилиндра, а свеча находится в головке цилиндра. Сгорая, смесь толкает поршень вниз, а он шатуном вращает коленвал. Эти аппараты просты в обслуживании и ремонте.

Отличия двухтактных и четырехтактных двигателей в вопросах моторесурса, ремонта, обслуживания

Чтобы понять, какие моторы для лодок, двухтактные или четырехтактные, более устойчивы к эксплуатации и в чем отличие, нужно снова обратить внимание на специфику их работы. Если сравнивать отличие 4х и 2х тактов, то сразу можно сказать, что четыре такта менее агрессивно изнашивают детали механизма. Поэтому, что касается моторесурса, то здесь ответ однозначный. Четырехтактные подвесные моторы для лодок гораздо более износостойкие, чем двухтактные.

А вот если произойдет поломка примерно одинаковой степени тяжести у 2х тактного и 4х тактного мотора, то стоимость ремонта первого однозначно будет меньше, чем второго. Как и у любого другого механизма, стоимость ремонта мотора прямо пропорциональна стоимости самого мотора. То есть чем дороже будет движок, тем больше средств понадобится на его “лечение”.

И что касается замены запчастей, на двухтактные двигатели будет таковые найти по низкой цене гораздо легче. А все потому, что двухтактный подвесной двигатель выпускается уже порядка 80 лет, поэтому рынок вторсырья просто изобилует годными деталями от старых лодочных двигателей. А вот с четырехтактным, скорее всего, придется покупать новую деталь у производителя. Хотя, шанс найти на вторичном рынке сломавшуюся деталь и для 4х тактного лодочного мотора тоже имеется.

Ну и опять же, если покупать дорогой и качественный лодочный двигатель, например, мотор Suzuki, то здесь гораздо меньше шансов на то, что его нужно будет вообще когда-нибудь чинить.

Что касается обслуживания, 2х тактные моторы по легкости обслуживания опережают 4х тактные. Они менее прихотливы и в вопросах качества топлива, и в вопросах профилактических чисток.

Принцип работы двигателя.

Совокупность периодически повторяющихся в определенной последовательности процессов, в результате которых происходит преобразование тепловой энергии в механическую называется замкнутым рабочим циклом. А именно двигатель приводится в движение с помощью поршня, который движется вверх и вниз в цилиндре, за счет возгорания смеси из бензина и воздуха. Бензиновые двигатели используют электрическую искру для зажигания горючей смеси, от сгорания которой создается давление, необходимое для движение поршня. Этот процесс происходит в вакууме и изолирован в блоке цилиндра.

Рабочий цикл, включающий в себя подачу бензина и воздуха, воспламенение горючей смеси, выталкивание отработанных газов, и повторяется тысячи раз в минуту. Так для оборота коленчатого вала на 360 ° или одного оборота, поршень должен перемещаться из своей наивысшей точки, верхней мертвой точки (ВМТ), в свою нижнюю точку, в нижнюю мертвую точку (НМТ), а затем обратно в ВМТ. К примеру, при 1000 оборотах в минуту рабочий цикл происходит 1000 раз в минуту.

По этому принципу работают все двигатели внутреннего сгорания, разница между 4-тактным и 2-тактным двигателями заключается в действиях, при которых происходит подача, сжатие топлива, выхлоп газов.

Как работает двухтактный двигатель?

Двухтактный двигатель не использует впускные и выпускные клапаны, для подачи горючей смеси и вывода отработанных газов из камеры сгорания. За полный рабочий цикл, то есть за один ход коленчатого вала выполняется два такта.

Вместо клапанов двухтактный двигатель имеет впускной и выпускной каналы – отверстия в боковой части цилиндра, которые совпадают с предварительно рассчитанным положением поршня, где поршень используется для закрытия или открытия этих каналов.

Впускной канал расположен чуть ниже положения ВМТ (верхняя мертвая точка) и когда поршень движется вверх из НМТ, этот канал открыт и производится подача топливной смеси в камеру сгорания. Когда поршень проходит мимо впускного канала, боковая стенка поршня блокирует отверстие, а свеча зажигания зажигает топливо. Сжатие происходит из-за движения поршня к ВМТ, закрывающего впускное отверстие, в сочетании с одновременным сгоранием. Таким образом, такт сжатия и зажигания происходит как одно целое.

Выпускной канал находится на противоположной стороне цилиндра рядом с ВМТ. Когда поршень приближается к самой низкой точке (НМТ), он проходит через выпускной канал открывая его, в результате чего выходят сгоревшие газы.

Рабочий цикл двухтактного двигателя.

Такт 1: впуск и зажигание горючей смеси
Когда поршень движется вверх, топливо и воздух нагнетаются в камеру сгорания и свеча зажигания дает искру. Это происходит как раз перед тем, как поршень достигает ВМТ.

Такт 2: Сжатие и Выхлоп
В положении ВМТ поршень блокирует впускное отверстие, герметизируя камеру сгорания, и в результате воспламенения смеси температура и давление газов резко возрастают. Под этим действием поршень перемещается вниз к НМТ. В самой нижней точке выпускное отверстие больше не закрыто поршнем, и происходит выход отработанных газов.

Как работает четырехтактный двигатель?

Четырехтактный двигатель разделяет каждый этап: процесс сгорания и выпуска на четыре отдельных шага или такта.

Чтобы топливо могло попасть в камеру сгорания, непосредственно перед тем, как поршень достигнет ВМТ, открывается впускной клапан, позволяющий подавать топливно-воздушную смесь из карбюратора или системы впрыска топлива. Когда в камеру сгорания поступает достаточно топлива, клапан закрывается и создается вакуум и герметизация цилиндра. После свеча зажигания дает искру вызывающую воспламенение горючей смеси (взрыв смеси), это заставляет поршень двигаться вниз. Затем открывается выпускной клапан, позволяющий отходящим газам выходить. В это время герметизация нарушается, что вызывает декомпрессию в цилиндре, и импульс коленчатого вала толкает поршень обратно в верхнее положение ВМТ, и весь процесс начинается заново.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя.

Такт 1: впуск

Во время первого такта поршень начинает движение от ВМТ и заканчивается в НМТ, в этот момент клапан впрыска находится в открытом положении и поршень втягивает топливовоздушную смесь в цилиндр, путем создания вакуума.

Такт 2: сжатие

Второй такт начинается в НМТ и заканчивается в ВМТ, то есть сразу после поступления горючей смеси в цилиндр, поршень поднимаясь сжимает ее, подготавливая к возгоранию во время рабочего хода. Впускной и выпускной клапана на этом этапе закрыты.

Такт 3: воспламенение

В этот момент коленвал завершил полный оборот на 360 градусов и пока поршень находится в ВМТ (конец такта сжатия), сжатый воздух и топливо воспламеняется от свечи зажигания (в бензиновом двигателе) и затем под действием силы взрыва поршень совершает рабочий ход вниз к НМТ и производит механическую работу для поворота коленвала.

Такт 4: выпуск

После возгорания горючей смеси поршень сначала опускается к НМТ и затем поднимается к ВМТ. Двигаясь (поршень) к ВМТ выталкивает из цилиндра продукты сгорания через открытый выпускной клапан.

Какой мотор лучше

В этой таблице кратко описывается, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

Один такт рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала.

Один такт рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала.

Приходится использовать тяжёлый маховик для компенсации вибраций, возникающих при работе двигателя из-за неравномерного распределения крутящего момента, так как воспламенение горючей смеси происходит только на каждом втором обороте.

Нужен гораздо более лёгкий маховик и двигатель работает достаточно сбалансировано, так как крутящий момент распределяется намного равномернее из-за того, что воспламенение горючей смеси происходит при каждом обороте.

Большой вес двигателя

Вес двигателя намного меньше

Конструкция двигателя усложнена за счёт клапанного механизма.

Конструкция двигателя гораздо проще за счёт отсутствия клапанного механизма.

Дешевле, чем четырёхтактный.

Невысокий механический КПД из-за трения большого количества деталей.

Более высокий механический КПД из-за уменьшения трения за счёт небольшого количества деталей.

Более высокая производительность благодаря полному удалению отработанных газов и впрыскиванию свежей смеси.

Сниженная высокая производительность из-за смешивания остатков отработанных газов со свежей смесью.

Более низкая рабочая температура.

Более высокая рабочая температура.

Меньший расход и полное сгорание топлива.

Более высокий расход топлива и смешивание свежего впрыска с остатками выхлопных газов.

Занимает много места.

Занимает меньше места.

Сложная система смазки.

Гораздо более простая система смазки.

Более высокая шумность.

Система газораспределения с клапанным механизмом.

Вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы.

Высокая тепловая эффективность.

Менее высокая тепловая эффективность.

Низкое потребление масла.

Более высокое потребление масла.

Меньший износ движущихся деталей.

Повышенный износ движущихся деталей.

Устанавливается в автомобили, автобусы, грузовики и т. д.

Используется в мопедах, скутерах, мотоциклах и т. д.

В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.