Divtaktu dzinējs automašīnā

Automašīnu pasaule ir piedzīvojusi daudz dzinējspēka attīstību. Daži no viņiem laikus sastinga tāpēc, ka dizaineram nebija līdzekļu, lai turpinātu attīstīt savu ideju. Citi izrādījās neefektīvi, tāpēc šādai attīstībai nebija daudzsološas nākotnes.

Papildus klasiskajam inline vai V-veida motoram ražotāji ražoja arī automašīnas ar cita veida spēka agregātiem. Dažu modeļu pārsegā varēja redzēt Vankeles dzinējs, bokseris (vai bokseris), ūdeņraža motors. Daži autoražotāji savos modeļos joprojām var izmantot šādus eksotiskus spēka agregātus. Papildus šīm modifikācijām vēsture zina vēl vairākus veiksmīgus nestandarta motorus (daži no tiem ir atsevišķs raksts).

Tagad parunāsim par šādu motoru, ar kuru gandrīz neviens no autobraucējiem nesaskaras, ja ne parunāt par nepieciešamību nopļaut zāli ar zāles pļāvēju vai nocirst koku ar motorzāģi. Šis ir divtaktu barošanas bloks. Būtībā šāda veida iekšdedzes dzinēji tiek izmantoti mehāniskajos transportlīdzekļos, cisternās, virzuļlidmašīnās utt., Bet automašīnās ārkārtīgi reti.

Arī divtaktu dzinēji ir ļoti populāri autosportā, jo šīm vienībām ir ievērojamas priekšrocības. Pirmkārt, viņiem ir milzīgs spēks nelielai pārvietošanai. Otrkārt, šie motori ir viegli, pateicoties vienkāršotajai konstrukcijai. Šie faktori ir ļoti svarīgi sporta divriteņu braucējiem.

Apsveriet šādu modifikāciju ierīces funkcijas, kā arī to, vai ir iespējams tos izmantot automašīnās.

Kas ir divtaktu dzinējs?

Pirmo reizi patents divtaktu iekšdedzes dzinēja izveidei parādījās 1880. gadu sākumā. Izstrādājumu iepazīstināja inženieris Douglad Clerk. Viņa idejas radītajā ierīcē bija divi cilindri. Viens bija strādnieks, bet otrs pumpēja jaunu militāri tehniskās sadarbības partiju.

Pēc 10 gadiem parādījās modifikācija ar kameras izpūšanu, kurā vairs nebija izlādes virzuļa. Šo motoru izstrādāja Džozefs Dajs.

Paralēli šīm norisēm Karls Benz izveidoja savu gāzes bloku, kura izgatavošanas patents parādījās 1880. gadā.

Divtaktu dvigun, kā norāda nosaukums, vienā kloķvārpstas pagriezienā veic visus gājienus, kas nepieciešami gaisa un degvielas maisījuma padevei un sadedzināšanai, kā arī degšanas produktu izvadīšanai transportlīdzekļa izplūdes sistēmā . Šo spēju nodrošina vienības dizaina iezīme.

Vienā virzuļa gājienā cilindrā tiek veikti divi gājieni:

1. Kad virzulis atrodas apakšējā strupceļā, cilindrs tiek iztukšots, tas ir, degšanas produkti tiek noņemti. Šo gājienu nodrošina svaigas BTC daļas ieplūde, kas izplūdes gāzes izspiež izplūdes traktā. Tajā pašā brīdī notiek kameras piepildīšanas cikls ar svaigu VTS daļu.
2. Paaugstinoties augšējā strupceļā, virzulis aizver ieplūdes un izplūdes atveri, kas nodrošina BTC saspiešanu virs virzuļa esošajā telpā (bez šī procesa nav iespējama efektīva maisījuma sadedzināšana un nepieciešamā barošanas bloka jauda). Tajā pašā laikā gaisa un degvielas maisījuma papildu daļa tiek iesūkta dobumā zem virzuļa. Pie virzuļa TDC rodas dzirkstele, kas aizdedzina gaisa un degvielas maisījumu. Sākas darba insults.

Tas atkārto motociklu. Izrādās, ka divtaktu laikā visi sitieni tiek veikti divos virzuļa virzienos: kamēr tas pārvietojas uz augšu un uz leju.

Divtaktu motora ierīce?

Klasisko divtaktu iekšdedzes motoru veido:

• Kārters. Šī ir galvenā konstrukcijas daļa, kurā kloķvārpsta ir piestiprināta ar lodīšu gultņiem. Atkarībā no cilindra-virzuļa grupas lieluma uz kloķvārpstas būs atbilstošs kloķu skaits.
• Virzulis. Tas ir gabals stikla formā, kas ir piestiprināts pie savienojošā stieņa, līdzīgi kā tas tiek izmantots četrtaktu motoros. Tam ir rievas saspiešanas gredzeniem. Vienības efektivitāte MTC sadegšanas laikā ir atkarīga no virzuļa blīvuma, tāpat kā cita veida motoros.
• Ieplūde un izeja. Tie ir izgatavoti pašā iekšdedzes dzinēja korpusā, kur ir savienoti ieplūdes un izplūdes kolektori. Šādā motorā nav gāzes sadales mehānisma, kura dēļ divtaktu ir viegls.
• Vārsts. Šī daļa novērš gaisa / degvielas maisījuma atkārtotu ievadīšanu iekārtas ieplūdes traktā. Kad virzulis paceļas, zem tā tiek izveidots vakuums, kas pārvieto atloku, caur kuru svaiga BTC daļa nonāk dobumā. Tiklīdz notiek darba gājiens (tika aktivizēta dzirkstele un maisījums aizdegās, virzot virzuli uz apakšējo mirušo punktu), šis vārsts aizveras.
• Kompresijas gredzeni. Tās ir tādas pašas daļas kā jebkuram citam iekšdedzes motoram. To izmēri tiek izvēlēti stingri atbilstoši konkrētā virzuļa izmēriem.

Hofbauer divtaktu dizains

Daudzu inženiertehnisko šķēršļu dēļ ideja par divtaktu modifikāciju izmantošanu vieglajos automobiļos nav bijusi iespējama vēl nesen. 2010. gadā šajā ziņā tika veikts izrāviens. EcoMotors ieguva pienācīgu ieguldījumu no Bill Gates un Khosla Ventures. Šādu atkritumu cēlonis bija oriģinālā boksera motora uzrādīšana.

Lai gan šāda modifikācija pastāv jau ilgu laiku, Pīters Hofbauers izveidoja divtaktu koncepciju, kas darbojās pēc klasiskā boksera principa. Uzņēmums savu darbu sauca par OROS (tulkojumā kā pretēji cilindri un pretēji virzuļi). Šāda vienība var strādāt ne tikai ar benzīnu, bet arī ar dīzeļdegvielu, taču izstrādātājs līdz šim ir apmeties uz cieto kurināmo.

Ja mēs šajā kapacitātē ņemam vērā divtaktu klasisko dizainu, tad teorētiski to var izmantot līdzīgā modifikācijā un uzstādīt pasažieru četrriteņu transportlīdzeklim. Tas būtu iespējams, ja netiktu ievēroti vides standarti un augstās degvielas izmaksas. Parastā divtaktu iekšdedzes dzinēja darbības laikā tīrīšanas procesā daļa no gaisa un degvielas maisījuma tiek izvadīta caur izplūdes atveri. Arī BTC sadedzināšanas procesā tiek sadedzināta eļļa.

Neskatoties uz vadošo autoražotāju inženieru lielo skepsi, Hofbauer dzinējs pavēra iespēju diviem taktiem nokļūt zem luksusa automašīnu pārsega. Ja salīdzinām tā attīstību ar klasisko bokseri, tad jaunais produkts ir par 30 procentiem vieglāks, jo tā dizainā ir mazāk detaļu. Vienība demonstrē arī efektīvāku enerģijas ražošanu ekspluatācijas laikā salīdzinājumā ar četrtaktu bokseri (efektivitātes pieaugums 15-50 procentu robežās).

Pirmais darba modelis saņēma EM100 marķējumu. Pēc izstrādātāja domām, motora svars ir 134 kg. Tās jauda ir 325 ZS, un griezes moments ir 900 Nm.

Jaunā boksera dizaina iezīme ir tāda, ka divi virzuļi atrodas vienā cilindrā. Tie ir uzstādīti uz tā paša kloķvārpstas. Starp tiem notiek VTS sadegšana, kuras dēļ izdalītā enerģija vienlaikus ietekmē abus virzuļus. Tas izskaidro tik milzīgu griezes momentu.

Pretējais cilindrs ir konfigurēts tā, lai to iedarbinātu asinhroni ar blakus esošo. Tas nodrošina vienmērīgu kloķvārpstas rotāciju bez raustīšanās ar stabilu griezes momentu.

Šajā videoklipā pats Pīters Hofbauers parāda, kā darbojas viņa motors:

opoc motors kā tas darbojas .mp4

Apskatīsim tuvāk tā iekšējo struktūru un vispārējo darba shēmu.

Turbokompresors

Turbokompresoru nodrošina darbrats, uz kura vārpstas ir uzstādīts elektromotors. Lai gan tas daļēji darbosies no izplūdes gāzu plūsmas, elektroniski uzlādētais lāpstiņrats ļauj ritenim ātrāk paātrināties un radīt gaisa spiedienu. Lai kompensētu lāpstiņriteņa vērpšanas enerģijas patēriņu, ierīce rada elektrību, kad asmeņi tiek pakļauti izplūdes gāzu spiedienam. Elektronika kontrolē arī izplūdes gāzu plūsmu, lai samazinātu vides piesārņojumu.

Šis novatoriskā divtaktu elements ir diezgan pretrunīgs. Lai ātri izveidotu nepieciešamo gaisa spiedienu, elektromotors patērēs pienācīgu enerģijas daudzumu. Lai to izdarītu, nākotnes automašīnai, kas izmantos šo tehnoloģiju, būs jābūt aprīkotam ar efektīvāku ģeneratoru un akumulatoriem ar paaugstinātu jaudu.

Kopš šodienas elektriskā kompresora efektivitāte joprojām ir uz papīra. Ražotājs apgalvo, ka šī sistēma uzlabo cilindru attīrīšanu, vienlaikus maksimāli palielinot divtaktu cikla priekšrocības. Teorētiski šī instalācija ļauj dubultot vienības litra ietilpību, salīdzinot ar četrtaktu kolēģiem.

Šādu iekārtu ieviešana noteikti sadārdzinās spēkstaciju, tāpēc joprojām ir lētāk izmantot jaudīgu un rijīgu klasisko iekšdedzes motoru nekā jaunu vieglu bokseri.

Tērauda savienotājstieņi

Pēc konstrukcijas vienība atgādina TDF dzinējus. Tikai šajā modifikācijā pret virzuļi virzīja kustību nevis divas kloķvārpstas, bet gan vienu, pateicoties ārējo virzuļu garajām stieņiem.

Dzinēja ārējie virzuļi ir uzstādīti uz gariem tērauda savienotājiem, kas savienoti ar kloķvārpstu. Tas neatrodas malās, kā tas ir klasiskajā boksera modifikācijā, kas tiek izmantota militārajā aprīkojumā, bet gan starp cilindriem.

Iekšējie elementi ir savienoti arī ar kloķa mehānismu. Šāda ierīce ļauj iegūt vairāk enerģijas no gaisa un degvielas maisījuma sadegšanas procesa. Motors rīkojas tā, it kā tam būtu kloķi, kas nodrošina lielāku virzuļa gājienu, bet vārpsta ir kompakta un viegla.

Kloķvārpsta

Hofbauer motoram ir modulāra konstrukcija. Elektronika spēj izslēgt dažus cilindrus, lai automašīna varētu būt ekonomiskāka, kad ICE ir ar minimālu slodzi (piemēram, braucot pa līdzenu ceļu).

Četrtaktu motoros ar tiešu iesmidzināšanu (sīkāku informāciju par iesmidzināšanas sistēmu tipiem lasiet citā recenzijā), apturot degvielas padevi, tiek nodrošināta cilindru izslēgšana. Šajā gadījumā virzuļi joprojām kustas cilindros kloķvārpstas rotācijas dēļ. Viņi vienkārši nededzina degvielu.

Kas attiecas uz Hofbauer novatorisko attīstību, cilindru pāra izslēgšanu nodrošina īpašs sajūgs, kas uzstādīts uz kloķvārpstas starp attiecīgajiem cilindru-virzuļu pāriem. Kad modulis ir atvienots, sajūgs vienkārši atvieno kloķvārpstas daļu, kas ir atbildīga par šo sadaļu.

Tā kā virzuļu pārvietošana klasiskā divtaktu iekšdedzes dzinējā tukšgaitā joprojām iesūks jaunu VTS daļu, šajā modifikācijā šis modulis pilnībā pārtrauc darboties (virzuļi paliek nekustīgi). Tiklīdz palielinās spēka agregāta slodze, noteiktā brīdī sajūgs savieno kloķvārpstas nedarbojamo sekciju, un motors palielina jaudu.

Cilindrs

Balonu ventilācijas procesā klasiskie divtaktu vārsti atmosfērā izstaro daļu no nesadegušā maisījuma. Tādēļ transportlīdzekļi, kas aprīkoti ar šādu barošanas bloku, nespēj izpildīt vides standartus.

Lai novērstu šo trūkumu, divtaktu pretējā motora izstrādātājs ir izstrādājis īpašu cilindru dizainu. Viņiem ir arī ieplūdes un izplūdes atveres, taču to izvietojums samazina kaitīgās emisijas.

Kā darbojas divtaktu iekšdedzes dzinējs

Klasiskās divtaktu modifikācijas īpatnība ir tāda, ka kloķvārpsta un virzulis atrodas dobumā, kas piepildīts ar gaisa un degvielas maisījumu. Uz ieplūdes atveres ir uzstādīts ieplūdes vārsts. Tās klātbūtne ļauj radīt spiedienu dobumā zem virzuļa, kad tas sāk virzīties uz leju. Šī galva paātrina cilindru attīrīšanu un izplūdes gāzu evakuāciju.

Kad virzulis virzās cilindra iekšpusē, tas pārmaiņus atver / aizver ieplūdes un izplūdes atveres. Šī iemesla dēļ iekārtas konstrukcijas īpatnības ļauj neizmantot gāzes sadales mehānismu.

Lai berzes elementi pārmērīgi nenodiltu, tiem nepieciešama augstas kvalitātes eļļošana. Tā kā šiem motoriem ir vienkārša struktūra, tiem tiek atņemta sarežģīta eļļošanas sistēma, kas piegādātu eļļu katrai iekšdedzes dzinēja daļai. Šī iemesla dēļ degvielai pievieno nedaudz motoreļļas. Šim nolūkam divtaktu vienībām tiek izmantots īpašs zīmols. Šim materiālam jāsaglabā eļļošana augstā temperatūrā, un, sadedzinot to kopā ar degvielu, tas nedrīkst atstāt oglekļa nogulsnes.

Lai arī divtaktu dzinēji automašīnās netika plaši izmantoti, vēsture zina periodus, kad šādi dzinēji atradās zem dažu kravas automašīnu pārsega (!). Piemērs tam ir YaAZ dīzeļa spēka agregāts.

1947. gadā 7 tonnu smagajiem kravas automobiļiem YaAZ-200 un YaAZ-205 tika uzstādīts šīs konstrukcijas četru cilindru dīzeļdzinējs. Neskatoties uz lielo svaru (apmēram 4 kg.), Iekārtai bija zemākas vibrācijas nekā daudziem vietējo vieglo automašīnu iekšdedzes dzinējiem. Iemesls ir tāds, ka šīs modifikācijas ierīcē ir divas vārpstas, kas rotē sinhroni. Šis līdzsvarošanas mehānisms slāpēja lielāko daļu dzinēja vibrāciju, kas ātri sadragāja koka kravas automašīnas virsbūvi.

Sīkāka informācija par divtaktu motoru darbību ir aprakstīta šajā videoklipā:

2 TAKTS. Mēģināsim saprast ...

Kur vajadzīgs divtaktu motors?

Divtaktu motora ierīce ir vienkāršāka nekā četrtaktu analogs, tāpēc tos izmanto nozarēs, kur svars un tilpums ir svarīgāki par degvielas patēriņu un citiem parametriem.

Piemēram, šie motori ir uzstādīti uz viegliem zāles pļāvējiem uz riteņiem un dārza dārzu trimmeriem. Turot rokās smagu motoru, ir ļoti grūti strādāt dārzā. To pašu jēdzienu var izsekot motorzāģu ražošanā.

Tās efektivitāte ir atkarīga arī no ūdens un gaisa transporta svara, tāpēc ražotāji, lai izveidotu vieglākas struktūras, piekāpjas augstajam degvielas patēriņam.

Tomēr 2-tatnikus izmanto ne tikai lauksaimniecības un dažu veidu lidmašīnās. Auto / moto sportā svars ir tikpat svarīgs kā planieros vai zāles pļāvējos. Lai automašīna vai motocikls attīstītu lielu ātrumu, dizaineri, veidojot šādus transportlīdzekļus, izmanto vieglus materiālus. Aprakstīta informācija par materiāliem, no kuriem izgatavotas automašīnas virsbūves šeit... Šī iemesla dēļ šiem dzinējiem ir priekšrocība salīdzinājumā ar smagiem un tehniski sarežģītiem 4 taktu kolēģiem.

Šeit ir neliels piemērs iekšdedzes dzinēja divtaktu modifikācijas efektivitātei sportā. Kopš 1992. gada daži motocikli MottoGP motociklu sacīkstēs izmanto japāņu Honda NSR4 četrcilindru V tipa divtaktu motoru. Ar 500 litru tilpumu šī vienība attīstīja 0.5 zirgspēkus, un kloķvārpsta apgriezās līdz 200 tūkstošiem apgriezienu minūtē.

Griezes moments ir 106 Nm. sasniedza jau pie 11.5 tūkstošiem. Maksimālais ātrums, ko šāds bērns varēja attīstīt, bija vairāk nekā 320 kilometri stundā (atkarībā no braucēja svara). Paša motora svars bija tikai 45kg. Viens kilograms transportlīdzekļa svara veido gandrīz pusotru zirgspēku. Lielākā daļa sporta automašīnu apskaudīs šo jaudas un svara attiecību.

Divtaktu un četrtaktu motora salīdzinājums

Jautājums ir, kāpēc tad mašīnai nevar būt šāda ražošanas vienība? Pirmkārt, klasiskais divtaktu dzinējs ir visizplatītākā vienība no visiem, ko izmanto transportlīdzekļos. Iemesls tam ir cilindra attīrīšanas un piepildīšanas īpatnības. Otrkārt, attiecībā uz sacīkšu modifikācijām, piemēram, Honda NSR500, augsto apgriezienu dēļ vienības darba mūžs ir ļoti mazs.

Divtaktu vienības priekšrocības salīdzinājumā ar četrtaktu analogu ietver:

• Spēja noņemt jaudu no viena kloķvārpstas apgrieziena ir 1.7-XNUMX reizes lielāka nekā tā, ko rada klasisks motors ar gāzes sadales mehānismu. Šim parametram ir lielāka nozīme maza ātruma jūras tehnoloģiju un virzuļlidmašīnu modeļos.
• Sakarā ar iekšdedzes dzinēja konstrukcijas īpašībām tam ir mazāki izmēri un svars. Šis parametrs ir ļoti svarīgs vieglajiem transportlīdzekļiem, piemēram, motorolleriem. Iepriekš šādi spēka agregāti (parasti to tilpums nepārsniedza 1.7 litrus) tika uzstādīti mazās automašīnās. Šādās modifikācijās tika nodrošināta kloķa kameras izpūšana. Daži kravas automašīnu modeļi bija aprīkoti arī ar divtaktu motoriem. Parasti šādu iekšdedzes dzinēju tilpums bija vismaz 4.0 litri. Pūšanu šādās modifikācijās veica tiešās plūsmas tips.
• To daļas nolietojas mazāk, jo kustīgie elementi, lai sasniegtu tādu pašu efektu kā četrtaktu analogos, veic divreiz mazāk kustību (vienā virzuļa gājienā tiek apvienoti divi gājieni).

4 taktu motors

Neskatoties uz šīm priekšrocībām, divtaktu motora modifikācijai ir ievērojami trūkumi, kuru dēļ to vēl nav praktiski izmantot automašīnās. Šeit ir daži no šiem mīnusiem:

• Karburatora modeļi darbojas, zaudējot jaunu VTS uzlādi cilindra kameras attīrīšanas laikā.
• Četrtaktu versijā izplūdes gāzes tiek izvadītas lielākā mērā nekā attiecīgajā analogā. Iemesls ir tāds, ka divtaktu gadījumā virzulis tīrīšanas laikā nesasniedz augšējo strupceļu, un šis process tiek nodrošināts tikai tā mazā gājiena laikā. Tāpēc daļa gaisa un degvielas maisījuma nonāk izplūdes traktā, un pašā izplūdes gāzē paliek vairāk izplūdes gāzu. Lai samazinātu nesadegušās degvielas daudzumu izplūdes gāzēs, mūsdienu ražotāji ir izstrādājuši modifikācijas ar iesmidzināšanas sistēmu, taču pat šajā gadījumā nav iespējams pilnībā noņemt degšanas atlikumus no cilindra.
• Šie motori ir vairāk izsalkuši, salīdzinot ar četrtaktu versijām ar identisku darba tilpumu.
• Augstas veiktspējas turbokompresori tiek izmantoti, lai iztukšotu cilindrus iesmidzināšanas motoros. Šādos motoros gaiss tiek patērēts pusotru līdz divas reizes vairāk. Šī iemesla dēļ ir nepieciešams uzstādīt īpašus gaisa filtrus.
• Sasniedzot maksimālo apgriezienu skaitu, divtaktu iekārta rada lielāku troksni.
• Viņi smēķē stiprāk.
• Pie zemiem apgriezieniem tie rada spēcīgas vibrācijas. Šajā ziņā nav atšķirību viena cilindra motoros ar četriem un diviem taktiem.

Kas attiecas uz divtaktu motoru izturību, tiek uzskatīts, ka sliktas eļļošanas dēļ tie ātrāk neizdodas. Bet, ja neņem vērā sporta motociklu vienības (ar lielu apgriezienu skaitu ātri tiek atspējotas detaļas), tad mehānikā darbojas galvenais noteikums: jo vienkāršāks mehānisma dizains, jo ilgāk tas darbosies.

4 taktu motoriem ir lielāks skaits mazu detaļu, īpaši gāzes sadales mehānismā (lasiet, kā darbojas vārstu laiks šeit), kas var izlauzties jebkurā laikā.

Kā redzat, iekšdedzes dzinēju attīstība līdz šim nav apstājusies, tāpēc kas zina, kādu izrāvienu šajā jomā veiks inženieri. Divtaktu dzinēja jaunas attīstības parādīšanās dod cerību, ka tuvākajā nākotnē automašīnas tiks aprīkotas ar vieglākiem un efektīvākiem spēka agregātiem.

Noslēgumā mēs iesakām aplūkot vēl vienu divtaktu motora modifikāciju ar virzuļiem, kas virzās viens pret otru. Tiesa, šo tehnoloģiju nevar nosaukt par novatorisku, kā tas bija Hofbauer versijā, jo šādus iekšdedzes dzinējus sāka izmantot jau pagājušā gadsimta 1930. gados militārajā aprīkojumā. Tomēr vieglajiem transportlīdzekļiem šādi divtaktu dzinēji vēl nav izmantoti:

Apdullinošs Counter Traffic Engine 2018

Jautājumi un atbildes:

Ko nozīmē 2-taktu dzinējs? Atšķirībā no 4-taktu dzinēja visi gājieni tiek veikti vienā kloķvārpstas apgriezienā (vienā virzuļa gājienā tiek veikti divi gājieni). Tajā tiek apvienots cilindra uzpildīšanas un ventilācijas process.

Kā tiek ieeļļots divtaktu dzinējs? Visas beržošās dzinēja iekšējās virsmas tiek ieeļļotas ar degvielā esošo eļļu. Tāpēc eļļa šādā dzinējā ir pastāvīgi jāpapildina.

Kā darbojas 2-taktu dzinējs? Šajā iekšdedzes dzinējā ir skaidri izteikti divi gājieni: kompresija (virzulis virzās uz TDC un pakāpeniski aizver vispirms iztukšošanu un pēc tam izplūdes atveri) un darba gājiens (pēc BTC aizdedzes virzulis virzās uz BDC, atverot tās pašas pieslēgvietas tīrīšanai).