Dvotaktni motor u automobilu
Automatski pojmovi,  Uređaj vozila,  Uređaj motora

Dvotaktni motor u automobilu

Svijet automobila vidio je puno razvoja pogonskih sklopova. Neki su se na vrijeme smrznuli zbog činjenice da dizajner nije imao sredstava za daljnji razvoj svoje ideje. Drugi su se pokazali neučinkovitima, pa takav razvoj događaja nije imao obećavajuću budućnost.

Uz klasični linijski motor ili V-oblik, proizvođači su proizvodili i automobile s drugim izvedbama pogonskih agregata. Ispod haube nekih modela moglo se vidjeti Wankelov motor, boksač (ili boksač), vodikov motor. Neki proizvođači automobila i dalje mogu koristiti takve egzotične pogonske sklopove u svojim modelima. Uz ove preinake, povijest poznaje još nekoliko uspješnih nestandardnih motora (neki od njih jesu zaseban članak).

Ajmo sada razgovarati o takvom motoru, s kojim gotovo nitko od automobilista ne nailazi, ako ne i o potrebi košenja trave kosilicom ili motornom pilom sjeći stablo. Ovo je dvotaktna pogonska jedinica. U osnovi se ova vrsta motora s unutarnjim izgaranjem koristi u motornim vozilima, spremnicima, klipnim zrakoplovima itd., Ali izuzetno rijetko u automobilima.

Dvotaktni motor u automobilu

Također, dvotaktni motori su vrlo popularni u motosportu, jer ove jedinice imaju značajne prednosti. Prvo, oni imaju ogromnu snagu za mali pomak. Drugo, zbog pojednostavljenog dizajna, ovi su motori lagani. Ti su čimbenici vrlo važni za sportske dvokotače.

Razmotrite značajke uređaja takvih preinaka, kao i je li ih moguće koristiti u automobilima.

Što je dvotaktni motor?

Po prvi put se patent za stvaranje dvotaktnog motora s unutarnjim izgaranjem pojavio početkom 1880-ih. Razvoj je predstavio inženjer Douglad Clerk. Uređaj njegove umotvorine sadržavao je dva cilindra. Jedan je bio radnik, a drugi je pumpao svježu seriju vojno-tehničke suradnje.

10 godina kasnije pojavila se modifikacija s ispuhavanjem komore u kojoj više nije bilo ispušnog klipa. Ovaj motor dizajnirao je Joseph Day.

Paralelno s tim razvojem, Karl Benz stvorio je vlastitu plinsku jedinicu čiji se patent pojavio 1880. godine.

Dvotaktni pokretač, kako mu i samo ime kaže, u jednom zavoju radilice izvodi sve poteze potrebne za dovod i izgaranje smjese zrak-gorivo, kao i za uklanjanje produkata izgaranja u ispušni sustav vozila . Ovu sposobnost pruža značajka dizajna jedinice.

Dvotaktni motor u automobilu

Tijekom jednog hoda klipa u cilindru izvode se dva hoda:

  1. Kad je klip u donjoj mrtvoj točki, cilindar se pročišćava, odnosno uklanjaju se proizvodi izgaranja. Taj se udar osigurava unosom svježeg dijela VTS-a, koji istiskuje ispuh u ispušni trakt. Istog trenutka komora se napuni svježim dijelom VTS-a.
  2. Dižući se u gornju mrtvu točku, klip zatvara ulaz i izlaz, što osigurava kompresiju BTC-a u prostoru iznad klipa (bez ovog postupka nemoguće je učinkovito sagorijevanje smjese i potreban izlaz snage). Istodobno se dodatni dio smjese zraka i goriva usisava u šupljinu ispod klipa. Na TDC-u klipa stvara se iskra koja pali smjesu zrak / gorivo. Počinje radni udar.

Ovo ponavlja motorni ciklus. Ispada da se u dvotaktnom hodu svi potezi izvode u dva poteza klipa: dok se on kreće gore-dolje.

Uređaj dvotaktnog motora?

Dvotaktni motor u automobilu

Klasični dvotaktni motor s unutarnjim izgaranjem sastoji se od:

  • Carter. Ovo je glavni dio konstrukcije, u kojem je radilica učvršćena kugličnim ležajevima. Ovisno o veličini grupe cilindra-klipa, na radilici će biti odgovarajući broj radilica.
  • Klip. Ovo je komad u obliku stakla, koji je učvršćen na klipnjači, slično analognom koji se koristi u četverotaktnim motorima. Ima utore za kompresijske prstenove. Učinkovitost jedinice tijekom izgaranja MTČ-a ovisi o gustoći klipa, kao i kod ostalih tipova motora.
  • Ulaz i izlaz. Izrađene su u samom kućištu motora s unutarnjim izgaranjem, gdje su povezani usisni i ispušni razvodnici. U takvom motoru nema mehanizma za raspodjelu plina, zbog čega su dvotaktni lagani.
  • Ventil. Ovaj dio sprječava povratak smjese zraka i goriva u usisni kanal jedinice. Kad se klip digne, ispod njega se stvara vakuum koji pomiče klapnu kroz koju svježi dio BTC-a ulazi u šupljinu. Čim dođe do udara radnog hoda (aktivirana je iskra i smjesa se zapalila, pomičući klip u donju mrtvu točku), ovaj se ventil zatvara.
  • Kompresijski prstenovi. To su isti dijelovi kao u bilo kojem drugom motoru s unutarnjim izgaranjem. Njihove dimenzije odabiru se strogo prema dimenzijama određenog klipa.

Hofbauer dvotaktni dizajn

Zbog mnogih inženjerskih prepreka, ideja o korištenju dvotaktnih preinaka u lakim vozilima donedavno nije bila moguća. U tom pogledu je 2010. napravljen proboj. EcoMotors je dobio pristojnu investiciju od Billa Gatesa i Khosla Ventures. Razlog ovom otpadu bila je prezentacija izvornog bokserskog motora.

Iako takva preinaka postoji već duže vrijeme, Peter Hofbauer stvorio je koncept dvotaktnika koji je radio na principu klasičnog boksača. Tvrtka je svoj rad nazvala OROS (u prijevodu suprotstavljeni cilindri i suprotni klipovi). Takva jedinica može raditi ne samo na benzinu, već i na dizelu, ali programer se do sada zaustavio na krutom gorivu.

Dvotaktni motor u automobilu

Ako uzmemo u obzir klasični dizajn dvotaktnog motora u tom svojstvu, tada se u teoriji može koristiti u sličnoj modifikaciji i instalirati na putničko vozilo s 4 kotača. Bilo bi moguće da nije bilo ekoloških standarda i visoke cijene goriva. Tijekom rada konvencionalnog dvotaktnog motora s unutarnjim izgaranjem, dio smjese zraka i goriva uklanja se kroz ispušni otvor tijekom postupka pročišćavanja. Također, u procesu izgaranja BTC-a, gori ulje.

Unatoč velikom skepticizmu inženjera vodećih proizvođača automobila, Hofbauerov motor otvorio je mogućnost dvotaktnim udarcima da uđu ispod haube luksuznih automobila. Usporedimo li njegov razvoj s klasičnim bokserom, tada je novi proizvod lakši za 30 posto, budući da njegov dizajn ima manje dijelova. Također, jedinica pokazuje učinkovitiju proizvodnju energije tijekom rada u usporedbi s četverotaktnim bokserom (povećanje učinkovitosti unutar 15-50 posto).

Prvi radni model dobio je oznaku EM100. Prema programeru, težina motora je 134 kg. Snaga mu je 325 KS, a okretni moment 900 Nm.

Dizajn značajka novog boksera je da su dva klipa smještena u jednom cilindru. Postavljeni su na istu radilicu. Izgaranje VTS-a događa se između njih, zbog čega oslobođena energija istovremeno djeluje na oba klipa. To objašnjava tako velik okretni moment.

Suprotni cilindar je konfiguriran da djeluje asinkrono sa susjednim. To osigurava glatko okretanje radilice bez trzanja uz stabilan okretni moment.

U sljedećem videu Peter Hofbauer sam pokazuje kako radi njegov motor:

opoc motor kako to radi.mp4

Razmotrimo detaljnije njegovu unutarnju strukturu i opću shemu rada.

Turbo punjenje

Turbo punjenje osigurava rotor na čije vratilo je ugrađen elektromotor. Iako će djelomično raditi iz protoka ispušnih plinova, elektroničko punjenje rotora omogućuje rotoru brže ubrzanje i stvaranje tlaka zraka. Kako bi nadoknadio potrošnju energije vrtnje radnog kola, uređaj generira električnu energiju kada su lopatice podvrgnute ispušnom tlaku. Elektronika također kontrolira protok ispušnih plinova kako bi smanjila onečišćenje okoliša.

Ovaj je element u inovativnom dvotaktnom priliku prilično kontroverzan. Da bi brzo stvorio potreban pritisak zraka, elektromotor će potrošiti pristojnu količinu energije. Da bi to postigao, budući automobil koji će koristiti ovu tehnologiju morat će biti opremljen učinkovitijim generatorom i baterijama povećanog kapaciteta.

Dvotaktni motor u automobilu

Od danas je učinkovitost električnog punjenja još uvijek na papiru. Proizvođač tvrdi da ovaj sustav poboljšava pročišćavanje cilindara, istovremeno povećavajući prednosti dvotaktnog ciklusa. U teoriji, ova instalacija omogućuje vam udvostručavanje kapaciteta jedinice od litre u usporedbi s četverotaktnim kolegama.

Uvođenje takve opreme definitivno će poskupjeti elektranu, zbog čega je i dalje jeftinije koristiti snažni i proždrljivi klasični motor s unutarnjim izgaranjem, nego novi lagani bokser.

Čelične klipnjače

Svojim dizajnom jedinica podsjeća na TDF motore. Samo u ovoj modifikaciji, kontra klipovi nisu pokrenuli dvije radilice, već jednu zbog dugih klipnjača vanjskih klipova.

Vanjski klipovi u motoru postavljeni su na dugačkim čeličnim klipnjačama koje su spojene na radilicu. Nalazi se ne na rubovima, kao u klasičnoj modifikaciji boksera, koja se koristi u vojnoj opremi, već između cilindara.

Dvotaktni motor u automobilu

Unutarnji elementi također su povezani s mehanizmom ručice. Takav uređaj omogućuje vam izdvajanje više energije iz procesa izgaranja smjese zrak-gorivo. Motor se ponaša kao da ima radilice koje osiguravaju povećani hod klipa, ali osovina je kompaktna i lagana.

Radilica

Hofbauerov motor ima modularni dizajn. Elektronika je u stanju isključiti neke cilindre, tako da automobil može biti ekonomičniji kada je ICE pod minimalnim opterećenjem (na primjer, pri krstarenju ravnom cestom).

U četverotaktnim motorima s izravnim ubrizgavanjem (za detalje o vrstama sustava ubrizgavanja pročitajte u drugoj recenziji) zaustavljanje cilindara osigurava se zaustavljanjem dovoda goriva U tom se slučaju klipovi i dalje pomiču u cilindrima zbog rotacije radilice. Oni jednostavno ne sagorijevaju gorivo.

Što se tiče inovativnog razvoja Hofbauera, isključivanje para cilindara osigurava posebna spojka postavljena na radilici između odgovarajućih parova cilindra-klipa. Kad je modul odspojen, kvačilo jednostavno odspoji onaj dio radilice koji je odgovoran za ovaj odjeljak.

Budući da će pomični klipovi u klasičnom dvotaktnom motoru s unutarnjim izgaranjem u praznom hodu i dalje usisavati svježi dio VTS-a, u ovoj modifikaciji ovaj modul prestaje raditi potpuno (klipovi ostaju imobilizirani). Čim se opterećenje pogonske jedinice poveća, u određenom trenutku spojka spaja neaktivni dio radilice, a motor povećava snagu.

Dvotaktni motor u automobilu

cilindar

U procesu zračenja cilindra klasični dvotaktni ventili emitiraju dio neizgorene smjese u atmosferu. Zbog toga vozila opremljena takvom pogonskom jedinicom ne mogu udovoljiti ekološkim standardima.

Kako bi otklonio taj nedostatak, programer dvotaktnog suprotstavljenog motora dizajnirao je poseban dizajn cilindara. Oni također imaju ulaze i izlaze, ali njihovo mjesto smanjuje emisije.

Kako radi dvotaktni motor s unutarnjim izgaranjem

Posebnost klasične dvotaktne modifikacije je da su radilica i klip u šupljini ispunjenoj smjesom zrak-gorivo. Na dovodu je ugrađen ulazni ventil. Njegova prisutnost omogućuje vam stvaranje pritiska u šupljini ispod klipa kada se počne kretati prema dolje. Ova glava ubrzava pražnjenje cilindara i uklanjanje ispušnih plinova.

Kako se klip kreće unutar cilindra, naizmjenično otvara / zatvara ulaz i izlaz. Iz tog razloga, konstrukcijske značajke jedinice omogućuju ne korištenje mehanizma za distribuciju plina.

Kako bi spriječili pretjerano trošenje elemenata za trljanje, potrebno je visokokvalitetno podmazivanje. Budući da ovi motori imaju jednostavnu strukturu, lišeni su složenog sustava podmazivanja koji bi dovodio ulje u svaki dio motora s unutarnjim izgaranjem. Iz tog se razloga gorivu dodaje malo motornog ulja. Za to se koristi posebna marka za dvotaktne jedinice. Ovaj materijal mora zadržati mazivost na visokim temperaturama, a kada gori zajedno s gorivom, ne smije ostavljati naslage ugljika.

Dvotaktni motor u automobilu

Iako dvotaktni motori nisu pronašli široku primjenu u automobilima, povijest poznaje razdoblja kad su se takvi motori nalazili ispod haube nekih kamiona (!). Primjer za to je YaAZ dizel pogonska jedinica.

1947. godine redni 7-cilindrični dizelski motor ovog dizajna ugrađen je na 200-tonske kamione YaAZ-205 i YaAZ-4. Unatoč velikoj težini (oko 800 kg.), Jedinica je imala niže vibracije od mnogih motora s unutarnjim izgaranjem domaćih osobnih automobila. Razlog je taj što uređaj ove preinake uključuje dva vratila koja se sinkrono okreću. Ovaj mehanizam za uravnoteženje prigušio je većinu vibracija u motoru, što bi brzo raspršilo drvenu karoseriju kamiona.

Više detalja o radu dvotaktnih motora opisano je u sljedećem videu:

2 TAKTIRANJE. Pokušajmo razumjeti ...

Gdje je potreban dvotaktni motor?

Uređaj dvotaktnog motora jednostavniji je od analognog četverotaktnog, zbog čega se koriste u onim industrijama u kojima su težina i zapremina važniji od potrošnje goriva i ostalih parametara.

Dakle, ovi su motori instalirani na lagane kosilice za travnjake na kotačima i ručne trimere za vrtlare. Držanje teškog motora u rukama vrlo otežava rad u vrtu. Isti se koncept može pratiti u proizvodnji motornih pila.

Njegova učinkovitost također ovisi o težini vodenog i zračnog transporta, pa proizvođači kompromitiraju veliku potrošnju goriva kako bi stvorili lakše strukture.

Međutim, 2-tatnici se koriste ne samo u poljoprivrednim i nekim vrstama zrakoplova. U auto / moto sportovima težina je jednako važna kao i u jedrilicama ili kosilicama. Da bi se automobil ili motocikl razvio velikom brzinom, dizajneri, stvarajući takva vozila, koriste lagane materijale. Opisani su detalji materijala od kojih su izrađene karoserije здесь... Iz tog razloga ovi motori imaju prednost nad teškim i tehnički složenim četverotaktnim kolegama.

Dvotaktni motor u automobilu

Evo malog primjera učinkovitosti dvotaktne modifikacije motora s unutarnjim izgaranjem u sportu. Od 1992. neki su motocikli koristili japansku četverocilindričnu V-vrstu dvotaktnog motora Honda NSR4 na moto utrkama MottoGP. S volumenom od 500 litara, ova je jedinica razvila 0.5 konjskih snaga, a radilica je vrtjela do 200 tisuća okretaja u minuti.

Okretni moment iznosi 106 Nm. dosegla već na 11.5 tisuća. Najveća brzina koju je takvo dijete moglo razviti bila je više od 320 kilometara na sat (ovisno o težini jahača). Težina samog motora bila je samo 45 kg. Jedan kilogram težine vozila čini gotovo jednu i pol konjsku snagu. Većina sportskih automobila zavidjet će na ovom omjeru snage i mase.

Usporedba dvotaktnog i četverotaktnog motora

Pitanje je zašto onda stroj ne može imati tako produktivnu jedinicu? Prvo, klasični dvotaktni je najotrošnija jedinica od svih koji se koriste u vozilima. Razlog tome su osobitosti puhanja i punjenja cilindra. Drugo, što se tiče trkaćih modifikacija poput Honde NSR500, radni vijek jedinice je vrlo mali zbog visokih okretaja.

Prednosti dvotaktne jedinice u odnosu na četverotaktni analog uključuju:

  • Sposobnost uklanjanja snage iz jednog okretaja radilice 1.7-XNUMX puta je veća od one koju proizvodi klasični motor s mehanizmom za raspodjelu plina. Ovaj je parametar od veće važnosti za brodske tehnologije niskih brzina i modele klipnih zrakoplova.
  • Zbog dizajnerskih značajki motora s unutarnjim izgaranjem ima manje dimenzije i težinu. Ovaj je parametar vrlo važan za laka vozila kao što su skuteri. Prije su takve jedinice snage (obično njihov volumen nije prelazio 1.7 litara) bile instalirane u male automobile. U takvim je preinakama omogućeno puhanje radilice. Neki su modeli kamiona također bili opremljeni dvotaktnim motorima. Obično je obujam takvih motora s unutarnjim izgaranjem bio najmanje 4.0 litre. Puhanje u takvim modifikacijama izvedeno je s izravnim protokom.
  • Njihovi se dijelovi manje troše, jer pokretni elementi, da bi postigli isti učinak kao u analogama sa 4 takta, izvode dvostruko manje pokreta (dva poteza kombiniraju se u jednom hodu klipa).
Dvotaktni motor u automobilu
4-taktni motor

Unatoč tim prednostima, modifikacija dvotaktnog motora ima značajne nedostatke zbog kojih još nije praktično koristiti ga u automobilima. Neke od ovih nedostataka:

  • Modeli rasplinjača rade s gubitkom svježeg punjenja VTS-a tijekom pročišćavanja komore cilindra.
  • U četverotaktnoj verziji ispušni plinovi uklanjaju se u većoj mjeri nego u razmatranom analognom. Razlog je taj što u dvotaktnom hodu klip ne dolazi do gornje mrtve točke tijekom pročišćavanja, a taj je postupak osiguran samo tijekom njegovog malog hoda. Zbog toga dio smjese zraka i goriva ulazi u ispušni trakt, a više ispušnih plinova ostaje u samom cilindru. Kako bi smanjili količinu neizgorjelog goriva u ispuhu, moderni proizvođači razvili su preinake sa sustavom ubrizgavanja, ali čak i u ovom slučaju nemoguće je potpuno ukloniti ostatke izgaranja iz cilindra.
  • Ovi su motori gladniji snage u usporedbi s četverotaktnim verzijama identičnog obujma.
  • Turbopunjači visokih performansi koriste se za pročišćavanje cilindara u ubrizgavajućim motorima. U takvim se motorima zrak troši jedan i pol do dva puta više. Iz tog razloga potrebna je ugradnja posebnih filtara za zrak.
  • Dvotaktni uređaj stvara više buke pri postizanju maksimalnih okretaja u minuti.
  • Puše jače.
  • Pri niskim okretajima generiraju jake vibracije. U tom pogledu nema razlike kod jednocilindričnih motora s četvero i dvotaktnim motorom.

S obzirom na trajnost dvotaktnih motora, vjeruje se da zbog slabog podmazivanja brže propadaju. Ali, ako ne uzmete u obzir jedinice za sportske motocikle (visoki okretaji brzo onemogućuju dijelove), tada u mehanici djeluje ključno pravilo: što je mehanizam jednostavniji, to će dulje trajati.

Četverotaktni motori imaju veći broj malih dijelova, posebno u mehanizmu za raspodjelu plina (pročitajte kako funkcionira razvod ventila здесь), koji se mogu prekinuti u bilo kojem trenutku.

Kao što vidite, razvoj motora s unutarnjim izgaranjem do sada nije stao, pa će tko zna kakav proboj na ovom području napraviti inženjeri. Pojava novog razvoja dvotaktnog motora daje nadu da će u bliskoj budućnosti automobili biti opremljeni lakšim i učinkovitijim pogonskim sustavima.

U zaključku predlažemo da pogledamo još jednu modifikaciju dvotaktnog motora s klipovima koji se kreću jedni prema drugima. Istina, ovu se tehnologiju ne može nazvati inovativnom, kao u verziji Hofbauer, jer su se takvi motori s unutarnjim izgaranjem počeli koristiti još 1930-ih u vojnoj opremi. Međutim, za laka vozila takvi 2-taktni motori još nisu korišteni:

Zapanjujući Counter Traffic Engine 2018

Pitanja i odgovori:

Što znači 2-taktni motor? Za razliku od 4-taktnog motora, svi takti se izvode u jednom okretaju radilice (dva takta se izvode u jednom taktu klipa). U njemu se kombinira proces punjenja cilindra i prozračivanja.

Kako se podmazuje dvotaktni motor? Sve unutarnje površine motora koje se trljaju podmazane su uljem u gorivu. Stoga se ulje u takvom motoru mora stalno dolijevati.

Kako radi 2-taktni motor? Kod ovog motora s unutarnjim izgaranjem jasno su izražena dva takta: kompresija (klip se pomiče u TDC i postupno zatvara prvo prozračni, a zatim ispušni otvor) i radni hod (nakon paljenja BTC-a, klip se pomiče u BDC, otvaranje istih priključaka za pročišćavanje).

Jedan komentar

  • Dreka

    RIP 2T Proizvođači automobila: Saab, Trabant, Wartburg.
    Proizvođač automobila 2T još uvijek postoji (restaurira samo automobile 2T): Melkus
    Proizvođači motocikala koji još uvijek proizvode 2T motocikle: Langen, Maico-Köstler, Vins.

Dodajte komentar