Двотактни мотор у аутомобилу

Свет аутомобила доживео је много развоја погонских склопова. Неки од њих су се смрзли на време због чињенице да дизајнер није имао средстава да даље развија своје умотворине. Други су се показали неефикасним, па такав развој догађаја није имао обећавајућу будућност.

Поред класичног линијског мотора или мотора у облику слова В, произвођачи су производили и аутомобиле са другим дизајном погонских агрегата. Испод хаубе неких модела које сте могли видети Мотор Ванкел, боксер (или боксер), водоник мотор. Неки произвођачи аутомобила и даље могу да користе такве егзотичне погонске склопове у својим моделима. Поред ових модификација, историја познаје још неколико успешних нестандардних мотора (неки од њих су засебан чланак).

Хајде сада да разговарамо о таквом мотору, са којим скоро нико од аутомобилиста не наилази, ако не и о потреби кошења траве косилицом или сечења дрвета моторном тестером. Ово је двотактни погонски агрегат. У основи се овај тип мотора са унутрашњим сагоревањем користи у моторним возилима, у резервоарима, клипним авионима итд., Али изузетно ретко у аутомобилима.

Такође, двотактни мотори су веома популарни у мото-спорту, јер ове јединице имају значајне предности. Прво, они имају огромну снагу за мало расељавање. Друго, због поједностављеног дизајна, ови мотори су лагани. Ови фактори су веома важни за спортске двоточкаше.

Размотрите карактеристике уређаја таквих модификација, као и да ли је могуће користити их у аутомобилима.

Шта је двотактни мотор?

По први пут се патент за стварање двотактног мотора са унутрашњим сагоревањем појавио почетком 1880-их. Развој је представио инжењер Доуглад Цлерк. Уређај његовог умотворине садржавао је два цилиндра. Један је био радник, а други је пумпао нову количину војно-техничке сарадње.

Десет година касније појавила се модификација са одувањем коморе, у којој више није било испушног клипа. Овај мотор дизајнирао је Јосепх Даи.

Паралелно са овим развојем, Карл Бенз је створио сопствену јединицу за гас, чији се патент за производњу појавио 1880. године.

Двотактни двигун, како му и само име каже, у једном завоју радилице изводи све потезе неопходне за довод и сагоревање смеше ваздух-гориво, као и за уклањање производа сагоревања у издувни систем возила . Ову способност пружа дизајнерска карактеристика јединице.

У једном ходу клипа изводе се два хода у цилиндру:

1. Када је клип у доњој мртвој точки, цилиндар се прочишћава, односно уклањају се производи сагоревања. Овај удар је обезбеђен уносом свежег дела ВТС-а, који избацујући ваздух помера у издувни канал. Истог тренутка, комора се пуни свежим делом ВТС-а.
2. Издижући се у горњу мртву тачку, клип затвара улаз и излаз, чиме се осигурава компресија БТЦ у простору изнад клипа (без овог поступка немогуће је ефикасно сагоревање смеше и потребан излаз снаге). Истовремено, додатни део смеше ваздуха и горива се усисава у шупљину испод клипа. На ТДЦ клипа ствара се варница која пали смешу ваздух-гориво. Почиње радни удар.

Ово понавља моторни циклус. Испоставља се да се у двотактном ходу сви потези изводе у два потеза клипа: док се креће горе-доле.

Уређај двотактног мотора?

Класични двотактни мотор са унутрашњим сагоревањем састоји се од:

• Цартер. Ово је главни део конструкције у којој је радилица окренута кугличним лежајевима. У зависности од величине групе цилиндар-клип, на радилици ће бити одговарајући број радилица.
• Клип. Ово је комад у облику стакла, који је фиксиран на клипњачи, слично аналогном који се користи у четворотактним моторима. Има жлебове за прстенове за сабијање. Ефикасност јединице током сагоревања МТЦ-а зависи од густине клипа, као и код осталих врста мотора.
• Улаз и излаз. Израђени су у самом кућишту мотора са унутрашњим сагоревањем, где су повезани усисни и издувни колектори. У таквом мотору нема механизма за дистрибуцију гаса, због чега су двотактни лагани.
• Вентил. Овај део спречава повраћај смеше ваздуха и горива у усисни канал јединице. Када се клип подигне, испод њега се ствара вакуум који помера клапну кроз коју свеж део БТЦ улази у шупљину. Чим дође до удара радног хода (активирана је варница и смеша се запалила померајући клип у доњу мртву тачку), овај вентил се затвара.
• Компресијски прстенови. То су исти делови као у било ком другом мотору са унутрашњим сагоревањем. Њихове димензије су одабране строго према димензијама одређеног клипа.

Хофбауер двотактни дизајн

Због многих инжењерских препрека, идеја о коришћењу двотактних модификација у лаким возилима до недавно није била могућа. У овом погледу направљен је пробој у 2010. години. ЕцоМоторс је добио пристојну инвестицију од Билл Гатес-а и Кхосла Вентурес-а. Разлог за ово расипање била је презентација оригиналног боксерског мотора.

Иако таква модификација постоји већ дуже време, Петер Хофбауер створио је концепт двотактника који је радио на принципу класичног боксера. Компанија је свој рад назвала ОРОС (у преводу супротстављени цилиндри и супротни клипови). Таква јединица може радити не само на бензин, већ и на дизел, али програмер се до сада зауставио на чврстом гориву.

Ако узмемо у обзир класични дизајн двотактног мотора у овом својству, онда се у теорији може користити у сличној модификацији и инсталирати на путничко возило са 4 точка. Било би могуће да није било еколошких стандарда и високе цене горива. Током рада конвенционалног двотактног мотора са унутрашњим сагоревањем, део смеше ваздух / гориво се уклања кроз издувни отвор током процеса прочишћавања. Такође, у процесу сагоревања БТЦ-а гори и уље.

Упркос великом скептицизму инжењера водећих произвођача аутомобила, Хофбауеров мотор отворио је могућност двотактним ударцима да уђу испод хаубе луксузних аутомобила. Ако упоредимо његов развој са класичним боксером, тада је нови производ лакши за 30 одсто, будући да његов дизајн има мање делова. Јединица такође показује ефикаснију производњу енергије током рада у поређењу са четворотактним боксером (повећање ефикасности унутар 15-50 процената).

Први радни модел добио је ознаку ЕМ100. Према програмеру, тежина мотора је 134 кг. Његова снага је 325 кс, а обртни моменат је 900 Нм.

Дизајн карактеристика новог боксера је да се два клипа налазе у једном цилиндру. Постављени су на исту радилицу. Између њих долази до сагоревања ВТС-а, због чега ослобођена енергија истовремено делује на оба клипа. Ово објашњава тако огроман обртни моменат.

Супротни цилиндар је конфигурисан да делује асинхроно са суседним. Ово осигурава глатко окретање радилице без трзања са стабилним обртним моментом.

У следећем видеу Петер Хофбауер сам показује како ради његов мотор:

опоц енгине како то ради.мп4

Погледајмо ближе његову унутрашњу структуру и општу шему рада.

Турбопуњач

Турбо пуњење обезбеђује ротор на чије је вратило уграђен електромотор. Иако ће делимично тећи из струје издувних гасова, радно коло са електронским пуњењем омогућава радно коло да брже убрзава и ствара ваздушни притисак. Да би надокнадио трошкове енергије предења радног кола, уређај генерише електричну енергију када су лопатице подвргнуте притиску издувних гасова. Електроника такође контролише проток издувних гасова како би смањила загађење околине.

Овај елемент у иновативном двотактном је прилично контроверзан. Да би брзо створио потребан ваздушни притисак, електромотор ће потрошити пристојну количину енергије. Да би то урадио, будући аутомобил који ће користити ову технологију мораће да буде опремљен ефикаснијим генератором и батеријама повећаног капацитета.

Од данас је ефикасност електричног пуњења и даље на папиру. Произвођач тврди да овај систем побољшава пражњење цилиндара, истовремено максимизирајући предности двотактног циклуса. У теорији, ова инсталација вам омогућава да удвостручите литарски капацитет јединице у поређењу са четворотактним колегама.

Увођење такве опреме дефинитивно ће поскупети електрану, због чега је и даље јефтиније користити моћан и прождрљив класични мотор са унутрашњим сагоревањем од новог лаганог боксера.

Челичне клипњаче

По свом дизајну јединица подсећа на ТДФ моторе. Само у овој модификацији, контра клипови нису покренули две радилице, већ једну због дугих клипњача спољних клипова.

Спољни клипови у мотору су постављени на дугачким челичним клипњачама које су повезане са радилицом. Налази се не на ивицама, као у класичној модификацији боксера, која се користи у војној опреми, већ између цилиндара.

Унутрашњи елементи су такође повезани са механизмом ручице. Такав уређај вам омогућава да извучете више енергије из процеса сагоревања смеше ваздух-гориво. Мотор се понаша као да има радилице које пружају повећани ход клипа, али осовина је компактна и лагана.

Радилица

Мотор Хофбауер је модуларног дизајна. Електроника је у стању да искључи неке цилиндре, тако да аутомобил може бити економичнији када је ИЦЕ на минималном оптерећењу (на пример, при крстарећој брзини на равном путу).

У четворотактним моторима са директним убризгавањем (за детаље о врстама система убризгавања прочитајте у другом прегледу) искључивање цилиндара се обезбеђује заустављањем довода горива. У овом случају, клипови се и даље крећу у цилиндрима због ротације радилице. Они једноставно не сагоревају гориво.

Што се тиче иновативног развоја Хофбауера, заустављање пара цилиндара обезбеђено је посебном спојком постављеном на радилици између одговарајућих парова цилиндар-клип. Када је модул искључен, квачило једноставно одваја део радилице који је одговоран за овај одељак.

Будући да ће покретни клипови у класичном двотактном мотору са унутрашњим сагоревањем у празном ходу и даље усисати свежи део ВТС-а, у овој модификацији овај модул престаје да ради у потпуности (клипови остају имобилизовани). Чим се повећа оптерећење погонске јединице, у одређеном тренутку квачило повезује неактивни део радилице, а мотор повећава снагу.

Цилиндар

У процесу зрачења цилиндра, класични двотактни вентили емитују део неизгорене смеше у атмосферу. Због тога возила опремљена таквом погонском јединицом нису у стању да задовоље еколошке стандарде.

Да би отклонио овај недостатак, програмер двотактног супротстављеног мотора дизајнирао је посебан дизајн цилиндара. Такође имају улазе и излазе, али њихова локација смањује емисије.

Како ради двотактни мотор са унутрашњим сагоревањем

Посебност класичне двотактне модификације је да су радилица и клип у шупљини испуњеној смешом ваздух-гориво. На доводу је инсталиран улазни вентил. Његово присуство вам омогућава да створите притисак у шупљини испод клипа када почне да се креће надоле. Ова глава убрзава пражњење цилиндара и уклањање издувних гасова.

Како се клип креће унутар цилиндра, он наизменично отвара / затвара улаз и излаз. Из тог разлога, карактеристике дизајна јединице омогућавају да се не користи механизам за дистрибуцију гаса.

Да се ​​елементи за трљање не би прекомерно истрошили, потребно им је висококвалитетно подмазивање. Пошто ови мотори имају једноставну структуру, лишени су сложеног система подмазивања који би допремао уље у сваки део мотора са унутрашњим сагоревањем. Из тог разлога се у гориво додаје мало моторног уља. За ово се користи посебна марка за двотактне јединице. Овај материјал мора задржати мазивост на високим температурама, а када сагорева заједно са горивом, не сме остављати наслаге угљеника.

Иако двотактни мотори нису нашли широку примену у аутомобилима, историја познаје периоде када су се такви мотори налазили испод хаубе неких камиона (!). Пример за то је дизел агрегат ИаАЗ.

1947. године на седмотонске камионе ИаАЗ-7 и ИаАЗ-200 уграђен је линијски 205-цилиндрични дизел мотор овог дизајна. Упркос великој тежини (око 4 кг.), Јединица је имала ниже вибрације од многих мотора са унутрашњим сагоревањем домаћих путничких аутомобила. Разлог је тај што уређај ове модификације укључује две осовине које се синхроно ротирају. Овај механизам за уравнотежење пригушио је већину вибрација у мотору, што би брзо распршило дрвену каросерију камиона.

Више детаља о раду двотактних мотора описано је у следећем видеу:

2 ТАКТ. Покушајмо да разумемо ...

Где је потребан двотактни мотор?

Уређај двотактног мотора је једноставнији од 2-тактног аналога, због чега се користе у оним индустријама где су тежина и запремина важнији од потрошње горива и других параметара.

На пример, ови мотори су инсталирани на лаким косилицама за траву на точковима и ручним тримерима за баштоване. Држање тешког мотора у рукама веома отежава рад у башти. Исти концепт се може пратити у производњи моторних тестера.

Његова ефикасност такође зависи од тежине воденог и ваздушног транспорта, тако да произвођачи праве компромисе око велике потрошње горива како би створили лакше конструкције.

Међутим, 2-татници се користе не само у пољопривредним и неким врстама авиона. У ауто / мото спортовима тежина је једнако важна као и у једрилицама или косилицама. Да би аутомобил или мотоцикл развијао велике брзине, дизајнери, стварајући таква возила, користе лагане материјале. Описани су детаљи од којих су материјала направљене каросерије овде... Из тог разлога, ови мотори имају предност у односу на тешке и технички сложене четворотактне колеге.

Ево малог примера ефикасности двотактне модификације мотора са унутрашњим сагоревањем у спорту. Од 1992. године, неки мотоцикли користе јапанску четвороцилиндричну двотактну мотору В-типа Хонда НСР4 на тркама мотоцикала МоттоГП. Са запремином од 500 литара, ова јединица је развила 0.5 коњских снага, а радилица се окретала до 200 хиљада окретаја у минути.

Обртни моменат је 106 Нм. достигла већ 11.5 хиљада. Највећа брзина коју је такво дете успело да развије била је више од 320 километара на сат (у зависности од тежине јахача). Тежина самог мотора била је само 45 кг. Један килограм тежине возила чини скоро једну и по коњску снагу. Већина спортских аутомобила завидеће овом односу снаге и тежине.

Поређење двотактног и четворотактног мотора

Питање је зашто онда машина не може имати тако продуктивну јединицу? Прво, класични двотактни је најотрошнија јединица од свих који се користе у возилима. Разлог за ово су посебности пухања и пуњења цилиндра. Друго, што се тиче тркачких модификација попут Хонде НСР500, због високих обртаја, радни век јединице је врло мали.

Предности двотактне јединице у односу на четворотактни аналог укључују:

• Способност уклањања снаге из једног обртаја радилице је 1.7-XNUMX пута већа од оне коју производи класични мотор са механизмом за расподелу гаса. Овај параметар је од веће важности за бродску технологију малих брзина и моделе клипних авиона.
• Због дизајнерских карактеристика мотора са унутрашњим сагоревањем има мање димензије и тежину. Овај параметар је веома важан за лака возила као што су скутери. Раније су такве јединице снаге (обично њихова запремина није прелазила 1.7 литара) уграђиване у мале аутомобиле. У таквим модификацијама обезбеђено је дување у радилици. Неки модели камиона такође су били опремљени двотактним моторима. Обично је запремина таквих мотора са унутрашњим сагоревањем била најмање 4.0 литара. Дување у таквим модификацијама изведено је директним протоком.
• Њихови делови се мање троше, јер покретни елементи, да би постигли исти ефекат као код четворотактних аналога, изводе двоструко мање покрета (два потеза се комбинују у једном ходу клипа).

4-тактни мотор

Упркос овим предностима, модификација двотактног мотора има значајне недостатке, због којих још није практично користити га у аутомобилима. Неке од ових слабости:

• Модели карбуратора раде са губитком свежег наелектрисања ВТС-а током прочишћавања коморе цилиндра.
• У четворотактној верзији, издувни гасови се уклањају у већој мери него у разматраном аналогном. Разлог је тај што у 4-тактном клип не долази до горње мртве тачке током прочишћавања, а овај процес је осигуран само током његовог малог хода. Због тога део мешавине ваздуха и горива улази у издувни тракт, а више издувних гасова остаје у самом цилиндру. Да би смањили количину неизгореног горива у издувним гасовима, савремени произвођачи су развили модификације са системом убризгавања, али чак и у овом случају немогуће је потпуно уклонити остатке сагоревања из цилиндра.
• Ови мотори захтевају већу снагу у поређењу са четворотактним верзијама идентичног запремине.
• Турбопуњачи високих перформанси користе се за прочишћавање цилиндара у моторима са убризгавањем. У таквим моторима ваздух се троши један и по до два пута више. Из тог разлога је потребна уградња специјалних филтера за ваздух.
• Двотактни уређај ствара више буке када достигне максимални број обртаја у минути.
• Пуше јаче.
• При ниским обртајима генеришу јаке вибрације. У том погледу нема разлике код једноцилиндричних мотора са четворо и двотактним мотором.

Што се тиче трајности двотактних мотора, верује се да због слабог подмазивања брже пропадају. Али, ако не узмете у обзир јединице за спортске мотоцикле (високи обртаји брзо онемогућавају делове), тада у механици делује кључно правило: што је једноставнији дизајн механизма, то ће дуже трајати.

Четворотактни мотори имају већи број ситних делова, посебно у механизму за расподелу гаса (прочитајте како функционише развод вентила овде), који могу да се покваре у било ком тренутку.

Као што видите, развој мотора са унутрашњим сагоревањем до сада није стао, па ће ко зна какав пробој у овој области направити инжењери. Појава новог развоја двотактног мотора даје наду да ће у блиској будућности аутомобили бити опремљени лакшим и ефикаснијим погонским системима.

У закључку предлажемо да погледамо још једну модификацију двотактног мотора са клиповима који се крећу један према другом. Истина, ова технологија се не може назвати иновативном, попут верзије Хофбауер, јер су такви мотори са унутрашњим сагоревањем почели да се користе још 1930-их у војној опреми. Међутим, за лака возила такви двотактни мотори још нису коришћени:

Запањујући Цоунтер Траффиц Енгине 2018

Питања и одговори:

Шта значи 2-тактни мотор? За разлику од 4-тактног мотора, сви такти се изводе у једном обртају радилице (два такта се изводе у једном ходу клипа). У њему се комбинује процес пуњења цилиндра и вентилације.

Како се подмазује двотактни мотор? Све унутрашње површине мотора које трљају подмазују се уљем у гориву. Због тога се уље у таквом мотору мора стално допуњавати.

Како ради 2-тактни мотор? Код овог мотора са унутрашњим сагоревањем јасно су изражена два такта: компресија (клип се помера у ТДЦ и постепено затвара прво одзрачивање, а затим издувни отвор) и радни ход (након паљења БТЦ-а, клип се помера у БДЦ, отварање истих портова за прочишћавање).