Dviejų taktų variklis automobilyje

Automobilių pasaulyje įvyko daugybė jėgos agregatų. Kai kurie jų laiku sustingo dėl to, kad dizaineris neturėjo galimybių toliau plėtoti savo idėjos. Kiti pasirodė neveiksmingi, todėl tokie įvykiai neturėjo perspektyvios ateities.

Be klasikinio „inline“ ar „V“ formos variklio, gamintojai taip pat gamino automobilius su kitokio tipo maitinimo blokais. Po kai kurių modelių gaubtu buvo galima pamatyti Wankelio variklis, boksininkas (arba boksininkas), vandenilio variklis. Kai kurie automobilių gamintojai savo modeliuose vis dar gali naudoti tokias egzotines jėgaines. Be šių modifikacijų, istorija žino dar kelis sėkmingus nestandartinius variklius (kai kurie iš jų yra atskiras straipsnis).

Dabar pakalbėkime apie tokį variklį, su kuriuo beveik niekas iš vairuotojų nesusiduria, jei ne kalbėti apie būtinybę pjauti žolę vejapjove ar pjauti medį grandininiu pjūklu. Tai yra dvitaktis maitinimo blokas. Iš esmės tokio tipo vidaus degimo varikliai naudojami motorinėse transporto priemonėse, cisternose, stūmokliniuose lėktuvuose ir kt., Tačiau automobiliuose - itin retai.

Taip pat dvitakčiai varikliai yra labai populiarūs automobilių sporte, nes šie agregatai turi didelių pranašumų. Pirma, jie turi milžinišką jėgą mažam poslinkiui. Antra, dėl supaprastinto dizaino šie varikliai yra lengvi. Šie veiksniai yra labai svarbūs sportiniams dviratininkams.

Apsvarstykite tokių modifikacijų prietaiso ypatybes ir tai, ar įmanoma juos naudoti automobiliuose.

Kas yra dvitaktis variklis?

Pirmą kartą dviejų taktų vidaus degimo variklio sukūrimo patentas pasirodė 1880-ųjų pradžioje. Šį kūrinį pristatė inžinierius Dougladas Clerkas. Jo idėjos įrenginyje buvo du cilindrai. Vienas buvo darbininkas, o kitas pumpavo naują karinio ir techninio bendradarbiavimo partiją.

Po 10 metų atsirado modifikacija su kameros išpūtimu, kurioje nebebuvo išleidimo stūmoklio. Šį variklį sukūrė Josephas Dayas.

Lygiagrečiai šiems pokyčiams Karlas Benzas sukūrė savo dujų bloką, kurio patentas buvo pagamintas 1880 m.

Dviejų taktų dvigun, kaip rodo jo pavadinimas, vienu alkūninio veleno posūkiu atlieka visus smūgius, reikalingus tiekti ir deginti oro ir kuro mišinį, taip pat pašalinti degimo produktus į transporto priemonės išmetimo sistemą. . Šį sugebėjimą suteikia įrenginio projektavimo ypatybė.

Vienu stūmoklio smūgiu cilindre atliekami du smūgiai:

1. Kai stūmoklis yra apatiniame aklavietės taške, cilindras išvalomas, tai yra pašalinami degimo produktai. Šį smūgį užtikrina naujos BTC dalies įsiurbimas, kuris išmeta išmetamąsias dujas į išmetimo traktą. Tą pačią akimirką vyksta kameros pripildymo nauja VTS dalimi ciklas.
2. Pakilęs į viršutinį aklavietę, stūmoklis uždaro įleidimo ir išleidimo angas, o tai užtikrina BTC suspaudimą aukščiau esančioje stūmoklio erdvėje (be šio proceso efektyvus mišinio deginimas ir reikalinga maitinimo bloko galia yra neįmanoma). Tuo pačiu metu papildoma oro ir degalų mišinio dalis įsiurbiama į ertmę po stūmokliu. Esant stūmoklio TDC, susidaro kibirkštis, uždeganti oro ir kuro mišinį. Prasideda darbinis smūgis.

Tai pakartoja variklio ciklą. Pasirodo, kad dvitakčiu visi smūgiai atliekami dviem stūmoklio smūgiais: kol jis juda aukštyn ir žemyn.

Dviejų taktų variklio įtaisas?

Klasikinį dviejų taktų vidaus degimo variklį sudaro:

• Carteris. Tai yra pagrindinė konstrukcijos dalis, kurioje alkūninis velenas tvirtinamas rutuliniais guoliais. Atsižvelgiant į cilindro-stūmoklio grupės dydį, ant alkūninio veleno bus atitinkamas skaičius švaistiklių.
• Stūmoklis. Tai yra stiklo formos gabalas, pritvirtintas prie švaistiklio, panašus į tą, kuris naudojamas keturtakčiams varikliams. Jame yra grioveliai suspaudimo žiedams. Įrenginio efektyvumas deginant MTC priklauso nuo stūmoklio tankio, kaip ir kitų tipų varikliuose.
• Įleidimas ir išleidimas. Jie pagaminti pačiame vidaus degimo variklio korpuse, kur prijungti įsiurbimo ir išmetimo kolektoriai. Tokiame variklyje nėra dujų paskirstymo mechanizmo, dėl kurio dvitaktis yra lengvas.
• Vožtuvas. Ši dalis neleidžia oro / degalų mišinio išmesti atgal į įrenginio įleidimo takus. Kai stūmoklis kyla, po juo susidaro vakuumas, kuris judina atvartą, per kurį į ertmę patenka nauja BTC dalis. Kai tik įvyksta darbinio smūgio eiga (suveikė kibirkštis ir mišinys užsidegė, stūmoklį perkeldamas į apatinę aklavietę), šis vožtuvas užsidaro.
• Suspaudimo žiedai. Tai tos pačios dalys kaip ir bet kuriame kitame vidaus degimo variklyje. Jų matmenys parenkami griežtai pagal konkretaus stūmoklio matmenis.

„Hofbauer“ dvitaktis dizainas

Dėl daugelio inžinerinių kliūčių idėja naudoti dvitakčius pakeitimus lengvosiose transporto priemonėse dar nebuvo įmanoma. 2010 m. Šioje srityje buvo pasiektas proveržis. „EcoMotors“ gavo tinkamas investicijas iš Billo Gateso ir „Khosla Ventures“. Tokių atliekų priežastis buvo originalaus boksininko variklio pristatymas.

Nors tokia modifikacija egzistuoja jau seniai, Peteris Hofbaueris sukūrė dvitakčio koncepciją, kuri veikė klasikinio boksininko principu. Bendrovė savo darbą pavadino OROS (išversta kaip priešingi cilindrai ir priešingi stūmokliai). Toks agregatas gali dirbti ne tik su benzinu, bet ir su dyzelinu, tačiau kūrėjas iki šiol apsistojo ties kietuoju kuru.

Jei atsižvelgsime į klasikinį tokio takto dvitakčio dizainą, tai teoriškai jis gali būti naudojamas panašioje modifikacijoje ir sumontuotas keleivinėje keturračioje transporto priemonėje. Tai būtų įmanoma, jei nebūtų aplinkosaugos standartų ir didelių degalų sąnaudų. Veikiant įprastam dviejų taktų vidaus degimo varikliui, valymo proceso metu dalis oro ir kuro mišinio pašalinama per išmetimo angą. Be to, deginant BTC, taip pat deginama alyva.

Nepaisant didelio pirmaujančių automobilių gamintojų inžinierių skepticizmo, „Hofbauer“ variklis atvėrė galimybę dviem taktais patekti į prabangių automobilių gaubtą. Jei palyginsime jo raidą su klasikiniu boksininku, naujasis produktas yra 30 procentų lengvesnis, nes jo konstrukcijoje yra mažiau dalių. Vienetas taip pat demonstruoja efektyvesnę energijos gamybą eksploatacijos metu, palyginti su keturtakčiu boksininku (efektyvumas padidėja 15-50 proc.).

Pirmasis veikiantis modelis gavo EM100 ženklinimą. Pasak kūrėjo, variklio svoris yra 134 kg. Jo galia yra 325 AG, o sukimo momentas - 900 Nm.

Naujo boksininko dizaino ypatybė yra ta, kad viename cilindre yra du stūmokliai. Jie montuojami ant to paties alkūninio veleno. Tarp jų vyksta VTS degimas, dėl kurio išsiskirianti energija vienu metu veikia abu stūmoklius. Tai paaiškina tokį didžiulį sukimo momentą.

Priešingas cilindras sukonfigūruotas veikti asinchroniškai su gretimu. Tai užtikrina sklandų alkūninio veleno sukimąsi be trūkčiojimų su stabiliu sukimo momentu.

Šiame vaizdo įraše pats Peteris Hofbaueris demonstruoja, kaip veikia jo variklis:

opoc variklis kaip jis veikia.mp4

Pažvelkime atidžiau į jo vidinę struktūrą ir bendrą darbo schemą.

Turbokompresorius

Turbokompresorių užtikrina sparnuotė, ant kurios veleno sumontuotas elektros variklis. Nors jis iš dalies eis iš išmetamųjų dujų srauto, elektroniniu būdu įkrautas sparnuotė leidžia sparnuotei greičiau įsibėgėti ir sukurti oro slėgį. Norint kompensuoti sparnuotės sukimo energijos sąnaudas, prietaisas generuoja elektrą, kai peiliai yra veikiami išmetimo slėgio. Elektronika taip pat kontroliuoja išmetamųjų dujų srautą, kad sumažintų aplinkos taršą.

Šis naujoviško dvitakčio elementas yra gana prieštaringas. Norint greitai sukurti reikiamą oro slėgį, elektros variklis sunaudos deramą energijos kiekį. Norėdami tai padaryti, būsimas automobilis, kuriame bus naudojama ši technologija, turės būti aprūpintas efektyvesniu generatoriumi ir padidintos talpos akumuliatoriais.

Nuo šiandien elektrinio perkrovimo efektyvumas vis dar yra popieriuje. Gamintojas teigia, kad ši sistema pagerina cilindrų prapūtimą, tuo pačiu padidindama dviejų taktų ciklo pranašumus. Teoriškai ši instaliacija leidžia padvigubinti agregato litro talpą, palyginti su keturių taktų analogais.

Tokios įrangos įvedimas neabejotinai pabrangins jėgainę, todėl vis tiek pigiau naudoti galingą ir apgaulingą klasikinį vidaus degimo variklį nei naują lengvąjį boksininką.

Plieninės švaistikliai

Pagal savo konstrukciją agregatas primena TDF variklius. Tik šioje modifikacijoje priešiniai stūmokliai įjungė ne du alkūninius velenus, bet vieną dėl ilgų išorinių stūmoklių švaistiklių.

Išoriniai variklio stūmokliai montuojami ant ilgų plieninių švaistiklių, sujungtų su alkūniniu velenu. Jis yra ne kraštuose, kaip klasikinėje boksininko modifikacijoje, kuri naudojama karinėje įrangoje, bet tarp cilindrų.

Vidiniai elementai taip pat yra sujungti su alkūniniu mechanizmu. Toks įtaisas leidžia išgauti daugiau energijos iš oro ir kuro mišinio degimo proceso. Variklis elgiasi taip, lyg jo alkūnės užtikrintų padidintą stūmoklio eigą, tačiau velenas yra kompaktiškas ir lengvas.

Alkūninis velenas

„Hofbauer“ variklis yra modulinio dizaino. Elektronika sugeba išjungti kai kuriuos cilindrus, todėl automobilis gali būti ekonomiškesnis, kai ICE yra minimali apkrova (pavyzdžiui, važiuojant lygiu keliu).

4 taktų varikliuose su tiesioginiu įpurškimu (išsamią informaciją apie įpurškimo sistemų tipus skaitykite kitoje apžvalgoje) cilindrų išjungimas užtikrinamas sustabdžius kuro tiekimą. Šiuo atveju stūmokliai vis dar juda cilindruose dėl alkūninio veleno sukimosi. Jie tiesiog nedegina kuro.

Kalbant apie naujovišką „Hofbauer“ plėtrą, poros cilindrų išjungimas užtikrinamas specialia sankaba, sumontuota ant alkūninio veleno tarp atitinkamų cilindrų ir stūmoklių porų. Atjungus modulį, sankaba tiesiog atjungia tą alkūninio veleno dalį, kuri yra atsakinga už šią sekciją.

Kadangi stūmoklių judėjimas klasikiniame 2 taktų vidaus degimo variklyje tuščiąja eiga vis tiek įsiurbs naują VTS dalį, atliekant šią modifikaciją šis modulis visiškai nustoja veikti (stūmokliai lieka nejudantys). Kai tik padidėja maitinimo bloko apkrova, tam tikru momentu sankaba sujungia neveikiantį alkūninio veleno skyrių, o variklis padidina galią.

Cilindras

Cilindrų ventiliacijos procese klasikiniai 2 taktų vožtuvai dalį nesudegusio mišinio išmeta į atmosferą. Dėl to transporto priemonės, turinčios tokį maitinimo bloką, negali atitikti aplinkosaugos standartų.

Norėdami pašalinti šį trūkumą, dviejų taktų priešingo variklio kūrėjas sukūrė specialų cilindrų dizainą. Jie taip pat turi įleidimo ir išleidimo angas, tačiau jų padėtis sumažina kenksmingą teršalų kiekį.

Kaip veikia dvitaktis vidaus degimo variklis

Klasikinės dvitaktės modifikacijos ypatumas yra tas, kad alkūninis velenas ir stūmoklis yra ertmėje, užpildytoje oro ir kuro mišiniu. Ant įleidimo angos yra sumontuotas įleidimo vožtuvas. Jo buvimas leidžia jums sukurti slėgį ertmėje po stūmokliu, kai jis pradeda judėti žemyn. Ši galva pagreitina cilindrų prapūtimą ir išmetamųjų dujų evakuaciją.

Kai stūmoklis juda cilindro viduje, jis pakaitomis atidaro / uždaro įleidimo ir išleidimo angas. Dėl šios priežasties įrenginio konstrukcijos ypatybės leidžia nenaudoti dujų paskirstymo mechanizmo.

Kad trinantys elementai pernelyg nesusidėvėtų, juos reikia kokybiškai tepti. Kadangi šie varikliai turi paprastą struktūrą, jie neturi sudėtingos tepimo sistemos, kuri tiektų alyvą į kiekvieną vidaus degimo variklio dalį. Dėl šios priežasties į degalus įpilama šiek tiek variklio alyvos. Tam dviejų taktų agregatams naudojamas specialus prekės ženklas. Ši medžiaga turi išlaikyti tepumą esant aukštai temperatūrai, o sudeginta kartu su kuru neturi palikti anglies nuosėdų.

Nors dvitakčiai varikliai nebuvo plačiai pritaikyti automobiliuose, istorija žino laikotarpius, kai tokie varikliai buvo po kai kurių sunkvežimių variklio dangčiu (!). To pavyzdys yra „YaAZ“ dyzelinis maitinimo blokas.

1947 m. 7 tonų sunkvežimiuose „YaAZ-200“ ir „YaAZ-205“ buvo sumontuotas tokios konstrukcijos keturių cilindrų dyzelinis variklis. Nepaisant didelio svorio (apie 4 kg.), Įrenginio vibracija buvo mažesnė nei daugelio vidaus keleivinių automobilių vidaus degimo variklių. Priežastis ta, kad šios modifikacijos įrenginyje yra du sinchroniškai besisukantys velenai. Šis balansavimo mechanizmas slopino didžiąją variklio vibraciją, kuri greitai sutrupins medinį sunkvežimio kėbulą.

Daugiau informacijos apie 2 taktų variklių veikimą aprašyta šiame vaizdo įraše:

2 TAKTAS. Pabandykime suprasti ...

Kur reikalingas dvitaktis variklis?

2 taktų variklio įtaisas yra paprastesnis nei 4 taktų analogas, dėl kurio jie naudojami tose pramonės šakose, kuriose svoris ir tūris yra svarbesni už degalų sąnaudas ir kitus parametrus.

Pavyzdžiui, šie varikliai montuojami ant lengvų ratinių vejapjovių ir sodininkų žoliapjovių. Laikant rankose sunkų variklį, dirbti sode labai sunku. Tą pačią koncepciją galima atsekti gaminant grandininius pjūklus.

Jo efektyvumas priklauso ir nuo vandens bei oro transporto svorio, todėl gamintojai, norėdami sukurti lengvesnes konstrukcijas, daro kompromisą dėl didelių degalų sąnaudų.

Tačiau 2-tatnikai naudojami ne tik žemės ūkio ir kai kurių tipų orlaiviuose. Auto / moto sporte svoris yra toks pat svarbus kaip sklandytuvuose ar vejapjovėse. Kad automobilis ar motociklas išvystytų didelį greitį, dizaineriai, kurdami tokias transporto priemones, naudoja lengvąsias medžiagas. Aprašoma informacija apie medžiagas, iš kurių pagaminti automobilių kėbulai čia... Dėl šios priežasties šie varikliai turi pranašumą prieš sunkius ir techniškai sudėtingus 4 taktų analogus.

Čia yra nedidelis vidaus degimo variklio dviejų taktų modifikacijos efektyvumo sporte pavyzdys. Nuo 1992 metų kai kurie motociklai „MottoGP“ motociklų lenktynėse naudojo japonišką „Honda NSR4“ keturių cilindrų V tipo dviejų taktų variklį. Šis 500 litro tūrio įrenginys išvystė 0.5 arklio galių, o alkūninis velenas sukosi iki 200 tūkstančių apsisukimų per minutę.

Sukimo momentas yra 106 Nm. pasiekė jau 11.5 tūkst. Didžiausias greitis, kurį sugebėjo išvystyti toks vaikas, buvo daugiau nei 320 kilometrų per valandą (priklausomai nuo raitelio svorio). Pats variklio svoris buvo tik 45 kg. Vienas kilogramas transporto priemonės svorio sudaro beveik pusantro arklio galių. Dauguma sportinių automobilių pavydės šio galios ir svorio santykio.

Dvitakčio ir keturtakčio variklio palyginimas

Kyla klausimas, kodėl tada mašina negali turėti tokio gamybinio mazgo? Pirma, klasikinis dvitaktis yra daugiausiai švaistantis įrenginys, naudojamas transporto priemonėse. To priežastis yra cilindro prapūtimo ir pripildymo ypatumai. Antra, kalbant apie lenktynių modifikacijas, tokias kaip „Honda NSR500“, dėl didelių apsukų agregato darbo laikas yra labai mažas.

Dviejų taktų įrenginio pranašumai, palyginti su 2 taktų analogu, yra šie:

• Gebėjimas pašalinti galią iš vieno alkūninio veleno apsisukimo yra 1.7-XNUMX karto didesnis nei sukurtas klasikinio variklio su dujų paskirstymo mechanizmu. Šis parametras turi didesnę reikšmę mažo greičio jūrų technologijoms ir stūmoklinių orlaivių modeliams.
• Dėl vidaus degimo variklio konstrukcinių savybių jis turi mažesnius matmenis ir svorį. Šis parametras yra labai svarbus lengvosioms transporto priemonėms, tokioms kaip motoroleriai. Anksčiau tokie jėgos agregatai (paprastai jų tūris neviršijo 1.7 litro) buvo montuojami mažuose automobiliuose. Atliekant tokias modifikacijas, buvo numatytas pūtimas iš alkūninės kameros. Kai kuriuose sunkvežimių modeliuose taip pat buvo įrengti dviejų taktų varikliai. Paprastai tokių vidaus degimo variklių tūris buvo ne mažesnis kaip 4.0 litrai. Pūtimą tokiomis modifikacijomis atliko tiesioginio srauto tipas.
• Jų dalys susidėvi mažiau, nes judantys elementai, norėdami pasiekti tą patį efektą kaip ir 4 taktų analoguose, atlieka dvigubai mažiau judesių (du smūgiai sujungiami vienu stūmoklio judesiu).

4 taktų variklis

Nepaisant šių pranašumų, dvitakčio variklio modifikacija turi didelių trūkumų, dėl kurių dar nėra praktiška ją naudoti automobiliuose. Štai keletas šių trūkumų:

• Karbiuratorių modeliai veikia praradus naują VTS įkrovą išvalant cilindro kamerą.
• 4 taktų versijoje išmetamosios dujos pašalinamos labiau nei nagrinėjamuoju analogu. Priežastis ta, kad per 2 taktus stūmoklis valymo metu nepasiekia viršutinio aklavietės, o šis procesas užtikrinamas tik per mažą jo smūgį. Dėl to dalis oro ir degalų mišinio patenka į išmetimo traktą, o pačiame cilindre lieka daugiau išmetamųjų dujų. Norėdami sumažinti nesudegusio kuro kiekį išmetamosiose dujose, šiuolaikiniai gamintojai sukūrė modifikacijas su įpurškimo sistema, tačiau net ir šiuo atveju neįmanoma visiškai pašalinti degimo likučių iš cilindro.
• Šie varikliai yra labiau alkani, palyginti su 4 taktų versijomis, kurių darbinis tūris yra identiškas.
• Didelio našumo turbokompresoriai naudojami pripūtimo variklių cilindrams išvalyti. Tokiuose varikliuose oro sunaudojama pusantro ar du kartus daugiau. Dėl šios priežasties reikia sumontuoti specialius oro filtrus.
• Pasiekus didžiausią apsisukimų skaičių, 2 taktų įrenginys sukelia daugiau triukšmo.
• Jie sunkiau rūko.
• Esant mažiems sūkiams, jie sukuria stiprią vibraciją. Šiuo atžvilgiu vieno cilindro varikliai, turintys keturis ir du taktus, nesiskiria.

Kalbant apie dvitakčių variklių patvarumą, manoma, kad dėl prasto tepimo jie sugenda greičiau. Bet jei neatsižvelgiate į sportinių motociklų agregatus (dėl didelių apsisukimų greitai išjungiamos dalys), tuomet mechanikoje veikia pagrindinė taisyklė: kuo paprastesnė mechanizmo konstrukcija, tuo ilgiau jis tarnaus.

4 taktų varikliuose yra daugiau mažų dalių, ypač dujų paskirstymo mechanizme (skaitykite, kaip veikia vožtuvo laikas) čia), kuri bet kada gali sugesti.

Kaip matote, vidaus degimo variklių kūrimas nesustojo iki šiol, tad kas žino, kokį proveržį šioje srityje padarys inžinieriai. Naujo dvitakčio variklio pasirodymas suteikia vilties, kad artimiausiu metu automobiliuose bus įrengtos lengvesnės ir efektyvesnės jėgos pavaros.

Apibendrindami siūlome pažvelgti į kitą dvitakčio variklio su stūmokliu judėjimą vienas kito modifikaciją. Tiesa, šios technologijos negalima vadinti novatoriška, kaip ir „Hofbauer“ versija, nes tokie vidaus degimo varikliai buvo pradėti naudoti dar 1930-aisiais karinėje įrangoje. Tačiau lengvosioms transporto priemonėms tokie 2 taktų varikliai dar nebuvo naudojami:

Nuostabus priešpriešinio eismo variklis 2018 m

Klausimai ir atsakymai:

Ką reiškia 2 taktų variklis? Skirtingai nuo 4 taktų variklio, visi taktai atliekami vienu alkūninio veleno apsisukimu (vienu stūmoklio taktu atliekami du taktai). Jame derinamas cilindro užpildymo ir jo vėdinimo procesas.

Kaip sutepamas dvitaktis variklis? Visi besitrinantys vidiniai variklio paviršiai yra sutepti degaluose esančia alyva. Todėl alyva tokiame variklyje turi būti nuolat papildyta.

Kaip veikia 2 taktų variklis? Šiame vidaus degimo variklyje aiškiai išreikšti du taktai: suspaudimas (stūmoklis juda į TDC ir palaipsniui uždaro pirmiausia prapūtimą, o paskui išmetimo angą) ir darbinis taktas (uždegus BTC, stūmoklis juda į BDC), atidarant tuos pačius prievadus valymui).