Устройство двухтактного двигателя – характеристики, особенности, где применяется

Двигатели

Двухтактный двигатель с технической точки зрения проще четырехтактного: поршень выступает одновременно в роли движущегося элемента и распределительного органа. Во время перемещения внутри цилиндра он в нужном порядке открывает впускное и выпускное отверстие, создавая необходимое давление газов и регулируя вывод и топливоподачу.

История и область применения двухтактного ДВС

Суть ДВС в том, что поршень движется вниз, передавая импульс на маховик и придавая ему вращение, которое и движет привод устройства. Для того, чтобы толкнуть деталь, необходим взрыв, а он может произойти только под воздействием трех компонентов, которые соединяются одновременно: горючего, кислорода и искры (или тепла). Поэтому все работы над созданием двигателя внутреннего сгорания сводятся к тому, чтобы максимально эффективно объединить эти элементы в одной системе.

Мотор для скутера и мопеда в разрезе
Мотор 139 QMB для скутера и мопеда в разрезе.

Кто и когда создал первый двухтактный двигатель

Несколько изобретателей в различных странах одновременно поняли, как работает двухтактный двигатель внутреннего сгорания, поэтому установить первооткрывателя невозможно:

  • Первый патент на 2 тактный двигатель был получен в 1881 году Дугладом Клерком из Шотландии.
  • Через 10 лет его английский коллега Джозеф Дей представил модель с камерной продувкой.
  • Немец Карл Бенц независимо от них в 1880 году получил патент на свой газовый 2-тактный ДВС.
  • В 1907 году был запатентован мотор русского инженера Корейво, с двумя коленчатыми валами.
  • В 1908 году еще один англичанин — Альфред Скотт построил мотоцикл на базе силового агрегата с водной рубашкой охлаждения.
ДВС Корейво
Двухтактный двигатель системы Корейво, построенный на Коломенском машиностроительном заводе.

С 1907 года на базе дизелей Корейво производились теплоходы.

Где используется двухтактный ДВС

Поскольку устройство двухтактного двигателя достаточно простое, и сам агрегат отличается небольшими размерами, его устанавливают на бензопилы, триммеры и другие садовые и строительные бензоинструменты, а также на небольшие транспортные средства: моторные лодки, скутеры, маломощные мотоциклы и квадроциклы.

Yamaha YFS 200 BLASTER
Yamaha YFS 200 BLASTER с 2-тактным ДВС.
Мнение эксперта
Александр Субботин
Александр Субботин
Автожурналист, редактор сайта autodvs.ru.
Задать вопрос
Принцип работы двухтактного двигателя внутреннего сгорания имеет высокий потенциал, но его пока не удается полностью реализовать на практике. При правильной и тонкой настройке агрегат способен выдавать хорошие показатели как мощности, так и экономичности, так что, с развитием технологий возможно появление датчиков и механизмов контроля, которые помогут мотору занять лидирующую позицию в автомобилестроении.
Ауди с двухтактным двигателем
В 1963-1966 годах Audi производила автомобили с двухтактными силовыми агрегатами.

Одна из проблем 2-тактного автомобильного мотора — вывод отработки. Поскольку выхлопные газы содержали большое количество масляных паров, глушители быстро выходили из строя, тем не менее на заправках Европы топливо для подобных авто продавалось до конца 80-х.

Как работает двухтактный ДВС

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из двух движений поршня внутри цилиндра: вверх и вниз, которые и называются тактами. В отличие от четырехтактного агрегата, впуск топливной смеси и вывод отработки совмещены с рабочими процессами сжатия и расширения рабочих газов.

Хонда af18e
Мотор Honda AF18E для скутеров и мопедов.

Устройство двухтактного двигателя

Перед тем, как подробно разобрать принцип работы 2х тактного двигателя, остановимся на его строении. Агрегат состоит из:

  • картера и кривошипной камеры, внутри которой находится цилиндр и коленвал с подшипниками;
  • поршня, установленного на коленчатый вал и двигающегося внутри цилиндра;
  • свечи зажигания (в моторах, работающих на бензине);
  • впускного и выпускного коллекторов.

Устройство двухтактного двигателя

Силовые агрегаты обычно конструируют так, чтобы они получали максимальное воздушное охлаждение, но модели, установленные на сложной технике, могут иметь дополнительный водный контур.

Определить тип мотора легко: если агрегат имеет одно заливное отверстие для масла и бензина — значит, он двухтактный, а если раздельные — четырехтактный. Но есть и исключения: например, на некоторых скутерах устанавливается отдельный бачок.

Раздельная система смазки двухтактного ДВС
Как смазывается коленвал на 2 тактном двигателе скутера с раздельной системой смазки.

Принцип работы 2-тактного ДВС

Первый такт (подъем поршня) вызывает сжатие газов:

  • Поршень движется к верхней мертвой точке (ВМТ), выталкивая выхлопные газы.
  • Когда элемент перекроет выпускное отверстие, начинается сжатие топливовоздушной смеси. Одновременно с этим открывается впускное окно и в кривошипную камеру поступает новая порция горючего.
  • По достижении поршнем ВМТ (когда смесь в камере сгорания сжата до максимально возможной степени) свеча зажигания подает искру, воспламеняя горючее.
  • За счет давления расширяющихся газов, деталь отбрасывается вниз, к нижней мертвой точке (НМТ).

Первый такт двухтактного ДВС

Второй такт (опускание и вывод отработки), который также называется рабочим ходом:

  • Поршень движется по направлению к нижней мертвой точке придавая вращение кривошипу, по ходу следования он открывает выпускное отверстие и освобождает кривошипную камеру от отработанных газов.
  • Впускное окно закрывается, предотвращая попадание отработки в систему подачи топлива.
  • Когда откроется продувочное окно, из кривошипной камеры в надпоршневую область поднимается топливовоздушная смесь. Цилиндр заполняется, и одновременно продувается от ненужных более газов.
  • Такт заканчивается, когда поршень достигает НМТ. Далее деталь по инерции снова поднимается и цикл повторяется.

Второй такт двухтактного ДВС

Анимированная схема работы двухтактного двигателя:

Отличия в работе дизельного силового агрегата

Входное окно, подающее кислород, необходимый для сгорания топлива расположено в нижней части камеры дизельного ДВС. Поднимаясь от НМТ, поршень сначала закрывает впускное окно, останавливая забор воздуха, а потом и выпускное — прекращая процесс выхлопа.

Далее деталь продолжает двигаться вверх, сжимая и нагревая находящийся в камере кислород, когда поршень доходит до ВМТ, форсунки впрыскивают в камеру сгорания раскаленное и распыленное на мельчайшие капли дизтопливо. Происходит взрыв, и поршень отбрасывается вниз, по пути открывая входное и выходное окна, аналогично бензиновому ДВС, далее цикл повторяется.

Двухтактный дизельный двигатель
Двухтактный двигатель на дизтопливе.

Правильная эксплуатация и тюнинг мотора

Во время эксплуатации важно понимать, как работает двухтактный двигатель, чтобы не сократить его ресурс в долгосрочной перспективе. В данных ДВС использование обычного автомобильного масла недопустимо — оно содержит другие присадки, которые могут нанести вред силовому агрегату.

Масло необходимо для эффективной смазки движущихся узлов, но нагар, который из-за, него образуется может способствовать закоксовыванию поршневых колец, приводя к потере мощности. При нормальной работе ДВС нагар убирается сам, но из-за некачественного масла или проблем с зажиганием, карбюратором, либо поршневой группой, а также долгой работы на небольших оборотах этого не происходит, в таком случае необходимо убирать нагар самостоятельно.

Чтобы мотор прослужил дольше, необходимо правильно составлять для него смесь из бензина и масла.

Зная принцип работы двухтактного двигателя и имея необходимые навыки, можно значительно улучшить потенциал силового агрегата:

  • Увеличение выходного отверстия позволяет выпустить максимальное количество газов, повышая мощность устройства.
  • Расширение входного окна поможет обеспечить дополнительную продувку камеры сгорания, чтобы смесь быстрее перемещалась в картере.
  • Добавление инжекторных систем впрыска дает возможность точнее дозировать топливо и избежать излишних потерь.
  • Установка лепестковых клапанов во входной тракт также позволяет повысить мощность и экономичность.
  • Компрессорные (или турбокомпрессорные — на дизелях) системы наддува увеличивают подачу воздуха и горючего.
Двухтактный ДВС с клапанами
Двухтактный двигатель с клапанами.

Чем двухтактный двигатель отличается от четырехтактного и какой тип ДВС лучше

Благодаря тому, что двухтактный двигатель совершает только один полный ход поршня за цикл, уменьшается потеря кинетической энергии, и мотор способен выдавать в 1,5 раза большую мощность, чем четырехтактный (при аналогичных оборотах). К тому же, он отличается меньшим весом и более простой конструкцией. Но, помимо достоинств, 2-тактные силовые установки обладают и недостатками:

  • Металлические элементы работают более интенсивно и быстрее изнашиваются, к тому же агрегат при работе производит больше шума и вибрации.
  • Типовая конструкция ДВС не предусматривает отдельного масляного контура, поэтому приходится вручную заливать смазку в бензин.
  • Многие модели не имеют рубашки охлаждения, понижая рабочую температуру только за счет окружающего воздуха.
  • Все механизмы работают в одном пространстве, поэтому требуется тщательная герметизация.
  • Перепад давления в моторе не очень большой — для увеличения мощности нужна дополнительная продувка.

Принцип работы двухтактного двигателя проще, чем четырехтактного — последнему для полного цикла необходимо два хода поршня вверх-вниз (четыре движения). Но 4-тактные более стабильны, долговечны, экономичны и выделяют в атмосферу меньше вредных веществ.

Двухтактный и четырехтактный ДВС
Сравнительная схема двухтактного двигателя и четырехтактного.

Применять двухтактный двигатель целесообразно на устройствах, для которых важнее небольшие габариты и меньший вес. Но этот силовой агрегат нельзя назвать экономичным — часть горючего выходит вместе с выхлопными газами, не производя полезной работы.

Поделиться
Александр Петренко
Александр Петренко

Автолюбитель с многолетним стажем. Имею опыт работы в автосервисе и автоподборе.

Оцените автора
Добавить комментарий

  1. Аватар
    Санек

    Получается, двухтактный двс на 1,5 л.с. мощнее аналогичного четырехтактного?

    Ответить
    1. Аватар
      123

      Нет, если количество л.с. одинаково, то и мощность тоже. Разница будет в экономичности

      Ответить