Поршневые моторы заняли ведущие позиции в хозяйственной деятельности человека. Попытка заставить 4ех тактный двигатель работать более эффективно, приводило к разработке всевозможных вероятных и невероятных конструкторских схем двигателя и процесса их работы. Одна из этого разнообразия поршневых схем с измененным процессом работы оказалась жизнеспособной и широко внедрилась в технику.

В зависимости от количества тактов рабочего цикла ДВС делятся на две основные группы: двухтактные и четырехтактные двигатели. В двухтактных моторах их есть только два: такт сжатия и такт расширения или рабочий ход. В четырехтактных их четыре: впуск, сжатие, расширение или рабочий ход и выпуск. На первый взгляд может показаться, что первый вариант более выигрышный, ведь рабочий цикл повторяется при каждом обороте коленчатого вала и энергия вырабатывается в два раза интенсивнее, но на самом деле это не совсем так, о чем напрямую свидетельствует ограниченное применение двухтактных двигателей особенно в крупных машинах, установках и агрегатах с высоким уровнем потребления топлива. Чтобы понять причины потери энергии во время рабочего цикла, нужно рассмотреть работу двигателя.

Процесс работы двигателя

Рабочий цикл 2-хтактного двигателя включает в себя следующую последовательность действий:
— на такте сжатия поршень в цилиндре перемещается из нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Через продувочное окно топливный заряд попадает в надпоршневое пространство – камеру сгорания, после чего поршень перекрывает собой это окно. Поднимаясь выше, он постепенно перекрывает и выпускное окно, через которое удаляются продукты сгорания. При этом в пространстве под поршнем (кривошипной камере) образуется разрежение, и оно заполняется новой порцией топлива. При достижении поршнем ВМТ сжатый топливный заряд воспламеняется;
— на такте расширения газы, образовавшиеся при сгорании топлива, давят на поршень, он опускается вниз, открывая сначала выпускное окно, а затем продувочное. Через первое окно расширенные газы попадают в глушитель и выводятся наружу. Одновременно при движении поршня вниз в кривошипной камере, заполненной топливом, повышается давление. Топливо выталкивается вверх в цилиндр, заполняя надпоршневое пространство и выталкивая остатки отработанных газов. После чего цикл повторяется.

Такой принцип работы позволяет двухтактным двигателям обойтись без газораспределительной системы, характерной для четырехтактных моторов, которая управляет впускным и выпускным клапанами. С одной стороны это упрощает конструкцию и уменьшает вес, но с другой газообмен в камере сгорания далеко не идеальный. При двухтактном режиме работы при продувке цилиндра вместе с отработанными газами в глушитель попадает и определенное количество несгоревшего топлива, что влечет за собой его перерасход и повышает токсичность выхлопных газов.

Виды газораспределительной системы

Так как продувочные окна в цилиндре порой располагаются на одном уровне, то газообмен внутри цилиндра затруднен, не весь объем цилиндра продувается свежей порцией воздушной смеси, и часть отработанных газов остается в цилиндре. Для того, чтобы сменить отработанные газы на свежую порцию воздуха более эффективно и быстро, существует конструктивные особенности поршня и расположения продувочных окон в цилиндре. Различают несколько вариантов осуществления продувки цилиндров:

Контурная продувка

Контурная продувка в свою очередь делится на возвратно-петлевую, дефлекторную и высотную. Во всех этих видах есть один существенный недостаток: перерасход топлива из-за удаления несгоревшего топливного заряда во время продувки.

П- или Л-образная продувка

П- или Л-образная продувка более эффективная в плане экономии топлива, но при этом температура около выпускного окна значительно повышается. Конструктивная особенность в том, что для ее осуществления необходимы двухцилиндровое исполнение мотора. Одна пара цилиндр — поршень выступает в роли впускающих газы, а другая пара в роли выпускающая газы.

Клапанная или клапанно-щелевая продувка

Клапанная или клапанно-щелевая продувка в отличие от других видов требует наличия ГРМ, который управляется клапанами. Клапан может использоваться и для подачи заряда, и для удаления продуктов сгорания. При клапанно-щелевой продувке через клапан в головке цилиндра удаляются отработанные газы, а через окна (щели) поступает свежий заряд. Это уменьшает расход топлива и снижает токсичность отработанных газов, но усложняет конструкцию двигателя и может нарушить нормальный режим сгорания заряда из-за повышенной температуры.

Прямоточная продувка

Прямоточная продувка используется в двигателях с двумя поршнями, расположенными напротив друг друга в горизонтальном положении. В этом случае каждый поршень по ходу своего движения открывает и закрывает «свой» клапан: один поршень отвечает за впуск заряда, а второй – за удаление газов. Камерой сгорания в этом случае является пространство между поршнями. Этот вариант предусматривает наличие более сложного КШМ, а высокая температура внутри цилиндров требует дополнительного охлаждения и более прочных элементов. В то же время, это наиболее эффективный способ продувки, который обеспечивает полное удаление отработанных газов с минимальными потерями топливного заряда.

Особенности двухтактных двигателей

Особенность двухтактных двигателей – отсутствие системы смазки. Масло для смазки рабочих поверхностей трущихся деталей доставляется к ним прямо с топливной смесью. Есть два варианта получения такой смеси: изначально заливать в бак заранее приготовленный «коктейль» из топлива и моторного масла или же смешивать их во впускном патрубке, куда они поступают раздельно. Соотношение топлива и масла находится в пределах от 1:25 до 1:50. Моторное масло, как и топливо, сгорает во время рабочего такта, а продукты его сгорания выводятся вместе с отработанными газами.

Что касается мощности, двухтактные двигатели действительно мощнее своих четырехтактных конкурентов. В идеале их мощность при одинаковом литраже должна составлять 2:1 соответственно, но на деле из-за некачественного газообмена в цилиндрах это соотношение составляет 1,5:1. Удельная мощность или соотношение мощности и массы двигателя тоже выше у двухтактных моторов, ведь их вес намного легче, да и конструкция проще.

А вот расход топлива в двухтактных двигателях выше, чем у четырехтактных. Из-за несовершенной системы продувки цилиндров часть топливной смеси в прямом смысле слова вылетает в трубу. По этой причине такие двигатели практически не используются в автомобилях, тяжелой технике или мощных силовых установках, потребляемых большое количество топлива.

Еще один момент, отличающий двухтактный двигатель от четырехтактного – процесс сжигания топлива. Поскольку выпускное окно открывается практически сразу после воспламенения заряда, необходимо обеспечить достаточное время для его полного сгорания. В четырехтактном двигателе на процесс сгорания отводится целый рабочий цикл, а здесь – всего доли секунды. Чтобы добиться максимальной эффективности, в бензиновых моторах нужно точно определять углы опережения зажигания, а в дизельных – контролировать время подачи топлива. В современных моделях это достигается путем использования электроники.

Двухтактные двигатели могут быть как бензиновыми (карбюраторными или инжекторными), так и дизельными. Разница в принципе их работы заключается в том, что в первом случае в цилиндры сразу подается топливный заряд (смесь воздуха с топливом), а во втором – сначала воздух, а в конце первого такта – топливо, которое воспламеняется при контакте с горячим воздухом. Бензиновые двигатели широко используются в мотоциклах, малолитражных автомобилях, а также в газонокосилках, бензопилах и других агрегатах с ДВС. Дизельные моторы нашли применение в судостроении, раньше они также использовались на тепловозах, танках и с успехом применялись в авиации на бомбардировщиках Юнкерс. Сейчас же судостроение – чуть ли не единственная сфера их применения, где пришлась кстати их тихоходность и мощность, не превышающая 100 тыс. л.с. В отличие от четырехтактных двухтактные дизели не имеют разделенных камер сгорания, что дополнительно усложнило бы их конструкцию, так что дизельное топливо подается и смешивается с воздухом прямо в камере сгорания.

Итак, двухтактные двигатели имеют ряд преимуществ:
— простую конструкцию;
— небольшой вес;
— меньшие нагрузки на элементы конструкции;
— отсутствие системы смазки и ГРМ;
— большую литровую мощность в сравнение с четырехтактными.

В то же время, у двухтактных моторов есть и недостатки:
— повышенный расход топлива;
— токсичность выхлопных газов;
— меньший ресурс в сравнение с четырехтактным;
— шум во время работы;
— необходимость приготовления топливо-масляной смеси, что не только усложняет систему подачи топлива, но и повышает расход масла.

Выводы

Из вышесказанного можно сделать вывод, что двухтактные двигатели можно использовать в тех случаях, когда расход топлива не имеет значения, а важны такие характеристики, как небольшая масса и простота конструкции. Это идеальные варианты для переносных агрегатов, небольших автомобилей, а также мотоциклов и мопедов. Компактные размеры двухтактных двигателей позволило им основательно занять место в сфере, казалось бы совершенно далекой от той сферы, для которой были созданы ДВСы — в моделировании.

В последнее время двухтактные двигатели становятся все более популярными за счет использования в их конструкции электронных систем. Это позволяет снизить токсичность выхлопных газов, регулировать процессы подачи и сгорания топлива, что делает моторы более экологичными. Так что в скором будущем их сфера применения может значительно расшириться. Еще в начале 20 века начались разработка дизельных двухтактных двигателей. Одну из наиболее удачных схем разработал Хуго Юнкерс, а в 60-ых годах 20 века и советские моторостроители выдали образец инженерного чуда — оппозитный 2ух тактный дизельный мотор 5ТДФ с мощностью 700 л.с.

В конструкции двухтактных двигателей заложены огромные резервы по мощности и экономичности. Но из-за конструктивных особенностей их не удавалось реализовать в механическом виде. Вполне возможно электронные системы помогут «двухтактникам» занять лидирующую позицию среди двигателей внутреннего сгорания в ближайшее время.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырёхтактного? Самое заметное отличие - это режимы воспламенения горючей смеси, что сразу можно заметить по звуку. Двухтактный мотор обычно издаёт пронзительный и очень громкий гул, тогда как четырёхтактному свойственно более спокойное мурлыканье.

Применение

В большинстве случаев разница состоит также в основном предназначении агрегата и его топливной эффективности. В двухтактных двигателях зажигание происходит при каждом обороте коленчатого вала, поэтому по мощности они в два раза превосходят четырёхтактные, в которых смесь воспламеняется только через оборот.

Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. Двигатель скутера также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.

Что такое такт?

Переработка топлива в обеих разновидностях моторов осуществляется посредством последовательного выполнения четырёх различных процессов, известных как такты. Скорость, с которой двигатель через проходит, — это именно то, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

Первым тактом является впрыск. При движется вниз по цилиндру, а впускной клапан открывается, чтобы впустить воздушно-топливную смесь в камеру сгорания. Далее идёт такт сжатия. Во время этого такта впускной клапан закрывается, а поршень движется по цилиндру вверх, сжимая находящиеся там газы. Такт рабочего хода начинается, когда происходит зажигание смеси. При этом искра от свечи воспламеняет сжатые газы, что приводит к взрыву, энергия которого толкает поршень вниз. Последним тактом является выпуск: поршень поднимается вверх по цилиндру, а выпускной клапан открывается, позволяя выхлопным газам выйти из камеры сгорания, чтобы можно было начать процесс снова. Возвратно-поступательные движения поршня вращают коленчатый вал, крутящий момент от которого передаётся на рабочие части устройства. Так происходит преобразование энергии сгорания топлива в поступательное движение.

Работа четырёхтактного двигателя

В стандартном четырёхтактном двигателе зажигание смеси происходит на каждом втором обороте коленчатого вала. Вращение вала приводит в действие сложный набор механизмов, обеспечивающих синхронное выполнение последовательности тактов. Открытие впускных или выпускных клапанов осуществляется с помощью кулачкового вала, который попеременно нажимает на коромысла. Возврат клапана в закрытое положение выполняется с помощью пружины. Чтобы избежать потери компрессии, необходимо, чтобы клапаны плотно прилегали к головке блока цилиндров.

Работа двухтактного двигателя

Теперь посмотрим, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного по принципу работы. В все четыре действия выполняются за один оборот коленчатого вала, во время хода поршня от верхней мёртвой точки к нижней, а затем обратно вверх. Выпуск отработанных газов (продувка) и впрыск горючего интегрированы в один такт, в конце которого происходит воспламенение смеси, и полученная энергия толкает поршень вниз. Такая конструкция устраняет необходимость использования клапанного механизма.

Место клапанов занимают два отверстия в стенках камеры сгорания. Когда поршень за счёт энергии сгорания перемещается вниз, выпускной канал открывается, позволяя отработанным газам выйти из камеры. При движении вниз в цилиндре образуется разрежение, за счёт которого через расположенный ниже впускной канал внутрь втягивается смесь воздуха и топлива. При движении вверх поршень перекрывает каналы и сжимает находящиеся в цилиндре газы. В этот момент срабатывает и весь описанный выше процесс повторяется снова. Важно то, что в двигателях такого типа зажигание смеси происходит при каждом обороте, что позволяет извлечь из них больше мощности, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.

Соотношение массы и мощности

Двухтактные двигатели лучше подходят для устройств, от которых требуются быстрые и резкие всплески энергии, а не равномерная работа в течение длительного времени. Например, гидроцикл с двухтактным двигателем разгоняется быстрее, чем грузовик с четырёхтактным, однако он предназначен для кратковременных поездок, в то время как грузовик может проехать сотни километров, прежде чем ему понадобится отдых. Невысокая длительность работы двухтактников компенсируется низким отношением массы к мощности: такие двигатели обычно весят намного меньше, поэтому быстрее запускаются и достигают рабочей температуры. Для их перемещения также требуется меньше энергии.

Какой мотор лучше

В большинстве случаев четырёхтактные двигатели могут работать только в одном положении, тогда как двухтактные в этом отношении менее требовательны. Это во многом связано со сложностью движущихся частей, а также конструкцией масляного поддона. Такой поддон, обеспечивающий смазку двигателя, обычно присутствует только в четырёхтактных моделях и имеет огромную важность для их работы. У двухтактных двигателей обычно нет такого поддона, поэтому их можно эксплуатировать практически в любом положении без риска выплёскивания масла или прерывания процесса смазки. Для таких устройств, как бензопилы, циркулярные пилы и другие переносные инструменты, такая гибкость очень важна.

Топливная эффективность и экологическая составляющая

Часто выясняется, что компактные и быстрые двигатели сильнее загрязняют воздух и потребляют больше топлива. В нижней точке движения поршня, когда камера сгорания наполняется горючей смесью, некоторое количество топлива теряется, попадая в выпускной канал. Это можно увидеть на примере подвесного лодочного мотора; если присмотреться, вы разглядите вокруг него разноцветные маслянистые пятна. Поэтому двигатели такого рода считаются неэффективными и загрязняющими окружающую среду. Хотя четырёхтактные модели несколько тяжелее и медленнее, зато в них топливо сжигается полностью.

Стоимость приобретения и обслуживания

Меньшие по размеру двигатели обычно являются менее дорогими, как с точки зрения первоначальной покупки, так и в техническом обслуживании. Однако они рассчитаны на менее длительный срок службы. Хотя есть некоторые исключения, большинство из них не предназначено для непрерывной работы в течение более чем нескольких часов и рассчитано на не очень длительный срок эксплуатации. Отсутствие отдельной системы смазки также приводит к тому, что даже лучшие моторы такого типа относительно быстро изнашиваются и приходят в негодность из-за повреждения движущихся деталей.

Отчасти из-за отсутствия системы смазки в бензин, предназначенный для заливки в двухтактный двигатель скутера, например, необходимо добавлять определённое количество специального масла. Это ведёт к дополнительным затратам и хлопотам, а также может стать причиной поломки (если вы забудете подлить масла). Мотор 4-тактный в большинстве случаев требует минимума обслуживания и ухода.

Какой мотор лучше

В этой таблице кратко описывается, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного.

	Четырёхтактный двигатель	Двухтактный двигатель
	Один такт рабочего хода на каждые два оборота коленчатого вала.	Один такт рабочего хода на каждый оборот коленчатого вала.
	Приходится использовать тяжёлый маховик для компенсации вибраций, возникающих при работе двигателя из-за неравномерного распределения крутящего момента, так как воспламенение горючей смеси происходит только на каждом втором обороте.	Нужен гораздо более лёгкий маховик и двигатель работает достаточно сбалансировано, так как крутящий момент распределяется намного равномернее из-за того, что воспламенение горючей смеси происходит при каждом обороте.
	Большой вес двигателя	Вес двигателя намного меньше
	Конструкция двигателя усложнена за счёт клапанного механизма.	Конструкция двигателя гораздо проще за счёт отсутствия клапанного механизма.
	Высокая стоимость.	Дешевле, чем четырёхтактный.
	Невысокий механический КПД из-за трения большого количества деталей.	Более высокий механический КПД из-за уменьшения трения за счёт небольшого количества деталей.
	Более высокая производительность благодаря полному удалению отработанных газов и впрыскиванию свежей смеси.	Сниженная высокая производительность из-за смешивания остатков отработанных газов со свежей смесью.
	Более низкая рабочая температура.	Более высокая рабочая температура.
	Водяное охлаждение.	Воздушное охлаждение.
	Меньший расход и полное сгорание топлива.	Более высокий расход топлива и смешивание свежего впрыска с остатками выхлопных газов.
	Занимает много места.	Занимает меньше места.
	Сложная система смазки.	Гораздо более простая система смазки.
	Низкая шумность.	Более высокая шумность.
	Система газораспределения с клапанным механизмом.	Вместо клапанов используются впускные и выпускные каналы.
	Высокая тепловая эффективность.	Менее высокая тепловая эффективность.
	Низкое потребление масла.	Более высокое потребление масла.
	Меньший износ движущихся деталей.	Повышенный износ движущихся деталей.
	Устанавливается в автомобили, автобусы, грузовики и т. д.	Используется в мотоциклах и т. д.

В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.

Что можно добавить к тоннам материала написанного по данной тематике? Очередную банальность?

Тем не менее, наткнувшись на очередное форумное сражение в рамках перманентной войны «остроконечников и тупоконечников», решил высказаться и привести кое-какие цифры.

Давайте попробуем быстренько разобраться.

Преимущества

Какие преимущества у 4-х и 2-хтактных двигателей?

Плюсы двухтактных лодочных моторов

• меньший вес;
• лучшая динамика;
• меньшая цена;
• простота обслуживания и ремонта (как следствие простоты конструкции);
• бо льшая надёжность (тоже как следствие простоты конструкции);

Плюсы четырехтактных лодочных моторов

• меньший шум при работе (особенно на низких оборотах);
• меньший расход топлива.

Не для всех 2-тактных двигателей нужно предварительно мешать бензин с маслом. Поэтому отсутствие данной процедуры при эксплуатации 4-тактников я не стал записывать им в преимущества. Традиционный довод о сногсшибательном ресурсе 4-х тактов я так же не привожу по причине отсутствия как веских доказательств данного утверждения, так и неактуальности данной проблемы для подавляющего числа водномоторников.

Так же ничего не стал упоминать, касающееся экологичности двигателей. Неактуально это пока у нас. Хорошо это или плохо, но вопрос ребром не ставится, и нет поводов думать, что в ближайшем обозримом будущем что-то здесь изменится.

Сухой остаток

Итак, на вопрос зачем нам сильно переплачивать за четыре такта мы, получается, можем ответить: «Он тихий и экономичный».

А вот теперь давайте определимся стоит ли эта «тихая и скромная девушка» расходов на свадьбу?

Легко рассказывать про «тишину» человеку, не знакомому с предметом обсуждения. Да, на малых, до 1000-1200, оборотах четырёхтактник тихий, а на холостых даже почти не слышный, — помню пару раз, поначалу, уже работающий движок пытался запустить ключом. 🙂

Однако, каждый, кто эксплуатировал и 2-т, и 4-т ПЛМ, вам скажет, что начиная с 4000 об. разница в шумности исчезает и к верхнему пределу максимальных становится незначительна.

Да буде она значительна (есть среди 2-тактников и «тракторы»), сколько времени мы слушаем шум нашего мотора? Большую часть отдыха\выезда мотор стоит заглушенный.

Но малошумность никогда не была решающим доводом апологетов четырёх тактов. Железобетонным аргументом в споре с мыслителями из противоположного лагеря всегда являлась экономичность.

Экономика должна быть экономной

Четырёхтактные двигатели расходуют меньше бензина, — и это неоспоримый факт. Меньше бензина — меньше загрузка лодки, меньше стоимость выезда.

Однако, 4-тактные двигатели той же мощности, как правило, тяжелее своих двухтактных собратьев и, так же, дороже их. Таким образом, как ни крути, мы должны знать:

1. окупает ли экономия топлива дороговизну стоимости самого мотора;
2. компенсирует ли разница в весе необходимого топлива разницу в весе моторов.

Ямаха, как и некоторые другие производители, публикует сообщения с результатами оценки производительности своих ПЛМ. В Интернете эта информация находится в свободном доступе по адресу http://yamahaoutboards.com/owner-resources/performance-bulletins

Для оценки экономического эффекта от использования четырехтактного двигателя мне нужны были данные по расходу пары 2-т и 4-т ПЛМ с одинаковым числом лошадей. Выбор я остановил на двух двигателях средней мощности:

1. 2-т: Yamaha 50TLR (у нас известен как Yamaha 50HETOL).
2. 4-т: Yamaha F50TLR (у нас Yamaha F50HETL).

Двухтактный «полтинник» испытывался на лодке Sundance FX 17 Flicker (длина 5,21м; ширина 1,98м; полный вес при испытаниях 710 кг).

Четырехтактный — на лодке Key West 166 SK (длина 4,95м; ширина 1,83м; полный вес при испытаниях 623 кг).

Обратите внимание, что лодка, на которой установлен двухтактник (Sundance FX 17) немного длиннее и шире другой и также тяжелее её на 83 кг. Но это наиболее близкие по параметрам и типу плавсредства, что мне удалось найти для данной мощности. Ладно, дадим немного форы четырём тактам. 🙂

Результаты испытаний были таковы:

Yamaha 50TLR				Yamaha F50TLR
об\мин	скорость км\ч	расход л\ч	расход л\100 км	об\мин	скорость км\ч	расход л\ч	расход л\100 км
1000	6,28	1,89	30,16	1000	6,44	1,51	23,52
1500	8,53	3,41	39,94	1500	7,72	2,27	29,40
2000	10,94	4,54	41,51	2000	9,17	3,79	41,27
2500	12,07	6,44	53,32	2500	11,59	4,92	42,47
3000	19,31	7,95	41,16	3000	16,74	6,81	40,71
3500	29,29	9,46	32,31	3500	28,97	6,81	23,52
4000	37,82	10,98	29,03	4000	35,89	8,71	24,26
4500	44,42	11,73	26,42	4500	42,16	10,60	25,14
5000	51,98	16,28	31,31	5000	46,99	13,25	28,19
5500	57,78	21,58	37,35	5500	51,34	17,79	34,66
5600	58,26	21,96	37,69	5950	54,88	18,93	34,49

Давайте немного преобразуем табличку, чтобы можно было оперировать как абсолютными, так и относительными величинами:

об\мин	расход, л\ч Yamaha 50	расход, л\ч Yamaha F50	разница в расходе, %
1000	1,89	1,51	25,00
1500	3,41	2,27	50,00
2000	4,54	3,79	20,00
2500	6,44	4,92	30,77
3000	7,95	6,81	16,67
3500	9,46	6,81	38,89
4000	10,98	8,71	26,09
4500	11,73	10,60	10,71
5000	16,28	13,25	22,86
5500	21,58	17,79	21,28

Диапазон оборотов от глиссирования до ~5000 является предпочтительным для судоводителя, который не любит тащиться в пол-газа, но и не намерен тратить лишнего. Золотая середина. И в этом диапазоне четырёхтактник, как вы можете подсчитать, расходует в среднем на 20,27% меньше, чем его двухтактный собрат. В абсолютной величине эта экономия составит примерно 2,65 л\час. На такую величину F50 будет меньше расходовать бензина, работая в режиме оптимальных оборотов.

Давайте теперь считать деньги. Оговорюсь сразу, я не беру в расчет масло для 2-т и масло и 2 фильтра для F50. Введение в расчет этих переменных не сильно повлияет на конечный результат, но для F50, в таком случае, придётся строить целый график функции.

Итак, считаем бензин. На момент написания статьи стоимость «участников» теста была такова: Yamaha 50HETOL — 346000 руб., Yamaha F50HETL — 423000 руб. Четырёхтактник стоит на 77000 руб. дороже, но он экономит бензин.

Итак, мы решаем делать ставку на экономию. Давайте подсчитаем, когда наши «инвестиции» для начала просто к нам вернутся.

Как уже говорилось, для данной пары моторов экономия бензина составляет ~2,65 л\час в пользу F50. Стоимость 92-го бензина на момент написания статьи ~36 руб\л. Переведём литры в деньги: 2,65Х36=95,4. Т.о., средняя экономия в рублях в час составит 95,4 руб.

Посчитаем сколько нам понадобится моточасов, чтобы на сэкономленном бензине вернуть деньги, переплаченные за четырёхтактный мотор:

77000:95,4=807,1.

807 моточасов! Вы ощущаете размах? Именно столько должен проработать F50, чтобы переплата при покупке, по сравнению с 50 2-т, полностью вернулась к Вам в карман.

Что такое 807 м/ч? Думаю Вы не станете возражать, что немного найдётся людей, накатывающих за сезон более 50 моточасов. И это ещё довольно оптимистично, — лично я последнее время и 40 не набираю… Считаем сезоны: 807:50=16,14. Вдумайтесь в эту цифру: 16 лет! Столько должно пройти времени, чтобы разница в стоимости рассматриваемой пары моторов окупилась.

И это экономный мотор!?

Я правду об тебе порасскажу такую, что хуже всякой лжи

Смотрите что получается. Мы пришли в магазин для покупки мотора мощностью 50 л.с. Наслушавшись сказок менеджера про тихий, экономный мотор, берем «четыре такта» вместо двух. Т.е. от нетяжёлого, динамичного мотора мы отказываемся в пользу более тяжелого и более дорогого мотора. Главное, что он расходует на 20% меньше бензина. Вот он, маркетинг в действии.

Шутки-шутками, но ведь именно так зачастую и принимаются решения. Начитался покупатель форумов, потом еще продавец песен напел — и всё, «клиент созрел».

Давайте ответим на простые вопросы.

Производителю моторов выгоднее продавать какой мотор, — простой и дешёвый или сложный и дорогой? Конечно дорогой!

В каком моторе больше деталей: в простом 2-тактном или в более сложном? В сложном. Где вероятность поломки больше? В сложном. Выгодно производителю продавать запчасти для ремонта? Да!

Ещё один очень интересный вопрос: почему большинство 2-тактных двигателей в плане дизайна выглядят как несуразные гости из прошлого века, как какие-то гадкие утята, а четырехтактные все чуть ли не ультрадизайновые? Что, «двушкам» нельзя нормальные колпаки хотя бы сделать? Непонятно это, как минимум, непонятно.

Ну, и наконец, дилеру и всем кого он кормит, какой выгоднее Вам продать мотор дорогой или не очень?

И кому же выгодна «4-тактная» философия? Ответ: выгодна всем в цепочке от производителя до кассирши, но, увы, только не Вам.

Выводы

Четырёхтактник иногда бывает предпочтителен для некоторых видов использования, а иногда бывает безальтернативен. Например, для известных видов рыбалки на низких оборотах 4-тактный двигатель больше подходит (хотя, и тут есть о чём поспорить). Для постоянных многочасовых передвижений по воде, будь-то пенсионер, которому нефиг больше делать по жизни, или рыбанутый, который рыбачит сутками, от последнего льда до первого, — этим людям 4 такта также могут оказаться более удобными. И, конечно, не стоит забывать о профессиональных пассажироперевозчиках — вот кому важен и ресурс, и экономия.

Но что дадут «четыре такта» обычному небогатому водномоторнику, отдыхающему на речке по погожим, тихим выходным, обладающему плавсредством, рассчитанным для моторов 30-60 л.с.? Ничего, кроме чувства облегчения кармана от лишних денег. Как бы при этом стильно и престижно не смотрелось на транце «экономно-дорогое» приобретение.

Таким образом, выбор для небольших сезонных пробегов 4-тактного лодочного мотора, если он значительно дороже 2-тактного такой же мощности, выглядит убыточным и нерациональным. Во всяком случае, для тех, кто считает деньги.

Принцип работы 2-х и 4-х тактных двигателей

Прежде чем говорить какой двигатель лучше рассмотрим устройство двигателей.

Тактом рабочего цикла ДВС является ход поршня от одной мёртвой точки до другой. Один такт соответствует 180-градусному повороту (полуобороту) коленчатого вала. При 4-тактном процессе рабочий цикл осуществляется за два оборота вала, при 2-тактном - за один.

Присутствуют те же 4 такта: впуск - сжатие - расширение - выпуск. Сначала открывается впускной клапан, поршень идёт вниз, под действием создающегося разрежения в цилиндр поступает свежая топливовоздушная смесь или воздух - это такт впуска. Затем клапан закрывается, поршень идёт вверх - происходит сжатие. Следующий такт: сжатая смесь воспламеняется искрой, поршень под действием этого идёт вниз - это расширение, или рабочий ход поршня. Двигатель совершает полезную работу именно в течение такта расширения. Потом поршень идёт вверх, открывается выпускной клапан, через который продукты сгорания топлива выходят в атмосферу - это такт выпуска.

В случае с двухтактным процессом всё уже не так просто. Такты условно называются сжатие и расширение. Как видно, места отдельным тактам впуска и выпуска здесь не нашлось. Это не случайно. Хотя в двухтактном двигателе процессы впуска и выпуска присутствуют, для их осуществления необходимо, чтобы давление на входе в цилиндр было выше атмосферного. То есть нужен принудительный наддув. Те, кто знаком с двухтактными мотоциклетными бензиновыми двигателями, могут возразить: на мотоциклах нет никаких турбо- или механических компрессоров. Отдельного компрессора в мотоциклетном двухтактнике действительно нет. Функция компрессора возложена на картер двигателя.

В простых мотоциклетных моторах нет клапанов в головке цилиндра, вместо них существуют впускные и выпускные окна в стенках цилиндра, перекрываемые телом поршня. Впускные окна связаны с карбюратором не напрямую, а через перепускные каналы, выходящие в картер. В течение хода поршня вверх нижний край открывает окно, на котором находится карбюратор, рабочая смесь под действием разрежения, создаваемого идущим вверх поршнем, устремляется в картер. Когда поршень идёт вниз, он перекрывает это окно, рабочая смесь начинает сжиматься. Поршень идёт далее вниз, открывая перепускные окна, рабочая смесь под давлением подаётся в цилиндр, где вытесняет отработанные газы в выпускное окно. Поршень идёт снова вверх, и процессы под его днищем повторяются, а в это время в цилиндре происходит сжатие рабочей смеси. Затем сжатая смесь воспламеняется свечой, и поршень идёт вниз, совершая такт расширения, или рабочий ход.

2-х такт мотор живее реагирует на ручку газ. В 4-х тактниках для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в 2-х тактных только один.

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для 2х такта 300 грамм на одну лошадинную силу для 4х такта 200 грамм.

2. Шумноть. На максимальных оборотах 2-х тактные моторы как правило работают немного громче 4х тактников.

3. Комфорт. 4-х тактные моторы не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и 2-х и 4-х тактники вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как 2-х тактники. Дымность важный момент, особенно если вы любите тролить.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что 2-хтактные моторы менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от 4-х тактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны 4-х тактный мотор по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики "Чем проще тем надежнее" еще никто не отменял.

И еще раз, но более подробно:

В чем разница между 2Т и 4Т двигателями?

Начнем с принципа действия. Любой двигатель внутреннего сгорания имеет поршень, который через шатун крутит коленчатый вал (и в конечном итоге колеса), движимый энергией сгорания паров топлива в смеси с воздухом (горючей смеси).

В 2Т двигателе процесс наполнения цилиндра свежей горючей смесью, сжатия ее, воспламенения, рабочего хода (когда энергия сгорания с силой движет поршень вниз, вращая коленчатый вал) и выпуска выхлопных газов происходит за два такта.

Первый такт. Поршень идет вверх, сжимая топливную смесь. Происходит воспламенение горючей смеси. Второй такт, рабочий ход. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз. Когда он находится внизу, он открывает выпускные и впускные окна в стенках цилиндра. Выхлопные газы выходят в глушитель, их место занимает свежая топливная смесь и повторяется первый цикл. Все это происходит за один оборот коленчатого вала.

В 4Т двигателе процесс наполнения цилиндра свежей горючей смесью, сжатия ее, воспламенения, рабочего хода и выпуска выхлопных газов происходит за четыре такта.

Первый такт, впуск. Поршень идет вниз, клапан впуска открывается, и топливная смесь поступает в цилиндр. Когда поршень достигает нижнего положения, клапан впуска закрывается.

Второй такт, сжатие. Поршень идет вверх, оба клапана закрыты, топливная смесь сжимается. Когда поршень находится вверху, свеча воспламеняет горючую смесь.

Третий такт, рабочий ход (расширение). Горячие газы быстро расширяются, толкая поршень вниз (оба клапана закрыты).

Четвертый такт, выпуск. По инерции коленвал продолжает свое вращение (для равномерности вращения на коленвале установлены грузы - щеки коленвала), поршень идет наверх. Одновременно открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят в выхлопную трубу. В верхнем положении поршня выпускной клапан закрывается. Эти 4 такта происходят за два оборота коленчатого вала.

Говорят, двухтактный двигатель мощнее и скутер с ним динамичнее. Это верно?

Да. 2Т двигатель за два оборота коленчатого вала успевает два раза использовать энергию сгорания топлива. Многие считают, что он в два раза мощнее двигателя 4Т. Но обратите внимание, в 2Т двигателе часть цилиндра занимают впускные и выпускные окна, значит количество горючего, которое потом сгорит, меньше в объеме, чем у двигателя 4Т, где цилиндр цельный. В двигателе 2Т из-за простоты конструкции смазка коленчатого вала производится маслом, добавленным в бензин. Масло в рабочей смеси снижает выделяемую энергию (масло горит хуже). Из-за особенностей впуска-выпуска горючей смеси и выхлопных газов в двигателе 2Т больше горючей смеси «улетает в трубу», не сгорая. В 4Т двигателе этот процесс за счет более сложного механизма впуска-выпуска минимален. В результате - 2Т двигатели, действительно, мощнее (но не в два раза), но более высокая мощность у них достигается в более узком рабочем диапазоне оборотов коленчатого вала (то есть вы стартуете с места, скутер еле разгоняется, потом наступает так называемый «подхват», скутер «выстреливает», но быстро увядает) и вам для динамичной езды все время придется поддерживать определенные обороты двигателя. Как Вы понимаете, чем мощнее 2Т двигатель, тем уже диапазон оборотов, тоньше настройки и двигатель дороже. Насладиться в полной мере преимуществами 2Т двигателя могут или спортсмены (где важнее выжать все и сейчас), или обладатели бензопил и газонокосилок (которым чем проще и дешевле, тем лучше). Если Вам хочется улучшить динамические характеристики Вашего скутера, можно установить комплект для увеличения рабочего объема двигателя до 70 куб.с.м. После переделки Ваш скутер не уступит 2Т модели и удовольствия от езды будет больше.

4Т двигатель менее мощный, значит, на таком скутере неинтересно ездить?

Из предыдущего ответа следует, что даже несколько менее мощный 4Т двигатель обладает более благоприятной характеристикой - он «эластичен». Сразу с начала движения, он обеспечит скутеру «паровозную тягу», то есть Вы плавно и уверенно без «провалов» и «подхватов» набираете скорость, и уверенный набор скорости будет доступен Вам во всем диапазоне оборотов коленчатого вала. Недостаток мощности скажется только в верхнем рабочем диапазоне оборотов двигателя, то есть когда Вы «шпарите» на пределе. Как раз близко к этому режиму движения 2Т двигатель и выдаст максимальную мощность. Скажите, долго ли прослужит техника, эксплуатируемая на пределе возможностей? Вам не жаль денег на внеплановый ремонт?

4Т двигатель более надежен?

Безусловно.

В 2Т двигателе поршень, поршневые кольца и цилиндр фактически являются расходным материалом из-за особенностей конструкции - в цилиндре-то отверстия. Многие скутеристы укатывают поршень 2Т двигателя за сезон, а цилиндр - за два. В 4Т двигателе Вы об этом забудете. 4-5 сезонов на одном поршне 4Т двигателя - норма.

Из-за более качественной смазки (масло подается к ответственным частям не в смеси с бензином, а путем разбрызгивания или подачи под давлением), 4Т двигатель рассчитан на больший ресурс. Более сложный клапанный механизм впуска-выпуска газов четче работает, требует несложного и не частого обслуживания.

4Т двигатель экономичнее?

Конечно. 50-кубовая 2Т модель с приличными характеристиками (мощность 4-5 л.с), потребляет 3.5 л бензина на 100 км. Плюс масло. А 4Т двигатель мощностью 3 л.с. «съест» 2.2 л. бензина. Масло не расходуется вообще.

От этого зависит не только скорость опустошения Вашего кошелька, но и пробег на одной заправке. Так как баки у скутеров примерно одинаковые, то 6 литрового бака Вам хватит, чтобы проехать на 100 км больше на 4Т скутере без остановок.

Кому Вы посоветуете купить такой скутер?

Прежде всего тем, кто будет ездить на даче, в лес и по полям для прогулок и на рыбалку, в городе на работу в час пик. Скутер даст возможность почувствовать себя свободным. Для подростка это игрушка, являющаяся первым шагом в освоении мира двухколесных транспортных средств и тех удовольствий, которые это сулит. Начать в любом случае лучше с надежной, экономичной и недорогой техники, чтобы радость обладания скутером не омрачилась высокой ценой, частыми ремонтами, высокими расходами на бензин.

2285 Просмотров

Эра двигателей внутреннего сгорания насчитывает уже более одного столетия. Если в наши дни понятие «мотор» более чем привычно уху, то еще в позапрошлом веке такая техника не была известна еще никому. И каким бы сложным изобретением ДВС не казался поначалу, на самом деле, двигатель устроен достаточно примитивно, и его устройство может понять даже человек, далекий от автомобильной техники. Сегодня мы рассмотрим принцип работы двухтактного двигателя, изучим диаграммы его работы и разберемся, какова физика протекающих в нем процессов.

Принцип работы

Изобретение простейшего 2-х тактного ДВС датируется концом 19 столетия. За все время существования подобных агрегатов их конструкция подверглась значительным изменениям, стала совершеннее и надежнее. Тем не менее, сама схема работы не подверглась значительным изменениям, а диаграмма, описывающая оба такта, выглядит так же, как и раньше.

Такая диаграмма описывает такты, которые называются впускным и выпускным.

Впускной такт 2-х тактного мотора предполагает подачу в цилиндр свежей топливной смеси из карбюратора. Второй - выпуск отработанной смеси, которая тут же поступает в глушитель, уменьшающий шумовой эффект и нейтрализующий часть токсичных выделений.

Наименьшее давление газа в поршне, отображаемое в начале диаграммы, знаменует первый такт работы 2-х тактного ДВС. В течение этого промежутка времени поршень стремится к своей верхней мертвой точке из крайней нижней. Во-первых, здесь стоит отметить состояние выпускного окна поршня, которое в этот момент находится в открытом состоянии. Отработавшая смесь выводится в сторону глушителя. На диаграмме в этот момент отмечается резкое повышение давления, которое вскоре доходит до своего пика.

Логично, что при понижении давления в верхней камере 2-х тактного ДВС происходит сильнейшее разрежение в камере сгорания, что на диаграмме работы отображается в виде резкого понижения исходного давления. Появление такого вакуума способствует тому, что смесь, приготовленная карбюратором, стремится из области высокого давления в область низкого, что является особенностью подобного типа.

В итоге поршень достигает своей верхней точки, и начинает работать свеча зажигания. Здесь происходит розжиг поступившей свежей смеси, что заставляет выполнить ее работу на расширение и дать толчок поршню, немедленно перемещающемуся вниз.

Тем не менее, на двухтактных моторах такая система применяется не столь часто из-за своей громоздкости и дороговизны. Чаще всего на двухтактный двигатель устанавливается воздушная система охлаждения. Так, радиатор обдувает вентилятор, подсоединенный к коленвалу посредством ременной передачи. Также при движении происходит обдув раскаленного корпуса при помощи потоков воздуха, поступающих через систему дефлекторов.

К сожалению, нельзя не сказать о недостатках подобной системы: часто мотор перегревается, и в жару приходится прибегать к определенным ухищрениям, которые, тем не менее, не полностью решают проблему. Отсутствие индикаторного оборудования не всегда позволяет определить неполадку на глаз.

Подводя итоги

Двухтактный двигатель - это примитивная система, которая обладает неплохими свойствами, а потому широко применяется на технике. Благодаря небольшому количеству составляющих и относительно простому принципу работы, самостоятельный ремонт подобных агрегатов не представляет большого труда и под силу даже человеку, далекому от техники и не знающему всех тонкостей работы силовых агрегатов.