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 двухтактных двигателях 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 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 | ||
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 мопедах, скутерах, мотоциклах и т. д. |
В ней также приведены положительные и отрицательные качества каждого из этих двух типов.
При выборе силового оборудования необходимо уделить особое внимание типу двигателя. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания: 2-х тактный и 4-х тактный.
Принцип действия двигателя внутреннего сгорания основан на использовании такого свойства газов, как расширение при нагревании, которое осуществляется за счет принудительного воспламенения горючей смеси, впрыскиваемой в воздушное пространство цилиндра.
Зачастую можно услышать, что 4-х тактный двигатель лучше, но чтобы понять, почему, необходимо более подробно разобрать принципы работы каждого.
Основными частями двигателя внутреннего сгорания, независимо от его типа, являются кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы, а также системы, отвечающие за охлаждение, питание, зажигание и смазку деталей.
Передача полезной работы расширяющегося газа осуществляется через кривошипно-шатунный механизм, а за своевременный впрыск топливной смеси в цилиндр отвечает механизм газораспре6деления.
Четырехтактные двигатели - выбор компании Honda
Четырехтактные двигатели экономичные, при этом их работа сопровождается более низким уровнем шума, а выхлоп не содержит горючей смеси и значительно экологичней чем у двухтактного двигателя. Именно поэтому компания Honda при изготовлении силовой техники использует только четырехтактные двигатели. Компания Honda уже многие годы представляет свои четырехтактные двигатели на рынке силовой техники и добилась высочайших результатов, при этом их качество и надежность ни разу не подвергались сомнению. Но всё же, давайте рассмотрим принцип работы 2х и 4х тактных двигателей.
Принцип работы двухтактного двигателя
Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух этапов: сжатие и рабочий ход.
Сжатие . Основными положениями поршня являются верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Двигаясь от НМТ к ВМТ, поршень поочередно перекрывает сначала продувочное, а затем выпускное окно, после чего газ, находящийся в цилиндре, начинает сжиматься. При этом через впускное окно в кривошипную камеру поступает свежая горючая смесь, которая будет использована в последующем сжатии.
Рабочий ход . После того, как горючая смесь максимально сжата, она воспламеняется при помощи электрической искры, образуемой свечой. При этом температура газовой смеси резко возрастает и объем газа стремительно растет, осуществляя давление, при котором поршень начинает движение к НМТ. Опускаясь, поршень открывает выпускное окно, при этом продукты горения горючей смеси выбрасываются в атмосферу. Дальнейшее движение поршня приводит к сжатию свежей горючей смеси и открытию продувочного отверстия, через которое горючая смесь поступает в камеру сгорания.
Основным недостатком двухтактного двигателя является большой расход топлива, причем часть топлива не успевает принести пользу. Это связано с наличием момента, при котором продувочное и выпускное отверстие одновременно открыты, что приводит к частичному выбросу горючей смеси в атмосферу. Еще идёт постоянный расход масла, так как 2х тактные двигатели работают на смеси бензина и масла. Очередное неудобство - в необходимости постоянно готовить топливную смесь. Главными преимуществами двухтактного двигателя остаются его меньшие размеры и вес по сравнению с 4х тактным аналогом, но размеры силовой техники позволяют использовать на них 4х тактные двигатели и испытывать намного меньше хлопот в ходе эксплуатации. Так что уделом 2х тактных моторов осталось различное моделирование, в частности, авиамоделирование, где даже лишних 100г имеют значение.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Работа четырехтактного двигателя значительно отличается от работы двухтактного. Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из четырех этапов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск, что стало возможным за счет применения системы клапанов.
Во время впускного этапа поршень двигается вниз, открывается впускной клапан, и в полость цилиндра поступает горючая смесь, которая при смешении с остатками отработанной смеси образует рабочую смесь.
При сжатии поршень движется от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. Чем выше поднимается поршень, тем выше давление и температура рабочей смеси.
Рабочий ход четырехтактного двигателя представляет собой принудительное движение поршня от ВМТ к НМТ за счет воздействия резко расширяющейся рабочей смеси, воспламененной искрой от свечи. Как только поршень достигает НМТ, открывается выпускной клапан.
Во время выпускного этапа продукты сгорания, вытесняемые поршнем, движущимся от НМТ к ВМТ, выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан.
За счет применения системы клапанов четырехтактные двигатели внутреннего сгорания более экономичны и экологичны - ведь выброс неиспользованной топливной смеси исключен. В работе они значительно тише, чем 2х тактные аналоги, и в эксплуатации намного проще, ведь работают на обычном АИ-92, которым вы заправляете свою машину. Нет необходимости в постоянном приготовлении смеси масла и бензина, ведь масло в данных двигателях заливается отдельно в масляный картер, что значительно уменьшает его потребление. Вот именно поэтому компания Honda производит только 4х тактные двигатели и достигла в их производстве колоссальных успехов.
Сегодня решил порассуждать на тему, какие мотоциклы лучше: двухтактные или четырехтактные. Как ни крути, а простые и надёжные двухтактники потихоньку уступают место продвинутым и мощным четырехтактным двигателям — такая тенденция и никуда от этого не деться. И с этим можно было бы и смириться (но это для меня слишком скучно), потому что я все равно считаю, что в тарахтении двухтактного мотора есть определённый смысл. Нет, я не стану сейчас, как в школе, с указкой разбирать принцип работы того и другого мотора, это ты знаешь и так, а если не знаешь — учи матчасть. Дело в другом — большинство мототехники для дорожной эксплуатации уже переведено на четыре такта. Это удобно, экономно и с каждым годом все доступнее (одни китайские моторы чего стоят). Но двухтактный двигатель может выжать из тебя за одну тренировку столько всего, сколько комфортный четырехтактник не выжмет за весь сезон. Дело говорю, смотри сам.
Питбайки — идеальный 4Т вариант для тренировок, доступный вид техники, который быстро набрал популярность в РФ, во многом благодаря JMC. .
Два-четыре, какая разница?
Огромная. В зависимости от того какой техникой ты пользуешься и для каких целей, и тот, и другой тип двигателя может быть незаменим в определённых условиях. Это зависит и от уровня владением мотоциклом. Для скутера, который мы обычно используем при перемещении из точки «дом» в точку «работа/учеба/магазин», безусловно, четырехтактный двигатель будет идеальным вариантом. Хотя бы потому, что не нужно смешивать бензин и масло в определённой пропорции, не говоря уже о касторке. Залил — и поехал. Даже в том случае, если твой 2Т мотор имеет раздельную подачу масла и бензина, суть одна — в камере сгорания работает масляно-бензиновая смесь. Да и ресурс четырехтактного мотора побольше будет.
Но есть одно «но». Четырехтактный мотор имеет полноценную газораспределительную систему, которую банально нужно приводить в движение, а это лишний расход мощности. Для двигателя объёмом 350 кубов, к примеру, разница в мощности между 2Т и 4Т двигателем будет примерно 40-60%. Для полтинника это уже более чем ощутимо. Это огромная цифра. А теперь представь, что на твой гоночный байк установили мотор в половину мощнее, чем ты привык. Страшно? То-то. Это одна из причин, по которой тренировочная техника может иметь двухтактный двигатель. А кроме этого, двухтактный мотор имеет меньшую кинетическую инерцию, то есть быстрее раскручивается до максимальных оборотов и быстрее их сбрасывает, то есть он — гибче, эластичнее четырехтактного мотора.
К примеру, двухтактник Suzuki RM85 (картинка выше) — практически в 2 раза быстрее, чем четырехтактник Honda CRF100 (картинка ниже).
Теперь такая немаловажная штука, как вес. Четырехтактный мотор тяжелее и это не обсуждается. С одной стороны, справиться с мотоциклом с низким центром тяжести проще. Но чтобы быть готовым к любым неожиданностям, не только на гоночной трассе, но и на простой дороге, желательно представить, что вес мотора уменьшился в половину, а это уже заставит тебя работать телом, а не полагаться на вес двигателя. Ещё один довод в пользу двухтактника, как тренировочной техники.
Двухтактные тонкости
Одно дело — , совсем другое — и здесь надо понимать, что когда надо копать грунт, двухтактный мотоцикл всегда будет иметь преимущество. Он эластичнее раскручивается, тем не менее, когда заднему колесу хвататься не за что, оно срывается в юз. В этом случае четыре такта в выигрыше. Чтобы не сорвать двухтактник в пробуксовку на пике крутящего момента, нужен опыт и острое чувство достаточности, что ли. Но пиковая мощность — это то, что привлекает в двухтактниках в первую очередь. Вот пример — Yamaha YZ 250 отдаст тебе 47 сил на 8,5 тысячах оборотов, в то время, как YZF 250 — всего 36, но на 11,3 тысячах оборотов. А по крутящему моменту тут и вовсе говорить нечего. Двухтактная YZ обходит YZF-ку чуть ли не на 35%, но при этом нужно умело дозировать газ, ведь рабочий коридор у неё в пределах 3,5 тысячи, а это очень тонкий диапазон, примерно на три четверти ручки.
Та самая мощная двухтактная Yamaha YZ250. На жестком грунте заднее колесо всегда в пробуксовке. Кайф!
Двухтактный мотор зря упрекают в ненадёжности и слишком быстром износе поршневой. К примеру, новая поршневая двухтактника должна отработать не менее 30 моточасов в жёстком режиме. Представь, сколько это — и тренировки, и прогревы, и квалификации, и бог знает что ещё. На четырехтактниках поршневая меняется примерно раз в сезон, это примерно 40-45 моточасов, так что слухи о сроке жизни даже спортивного двухтактника сильно преувеличены.
Я веду к тому, что научившись контролировать двухтактный мотоцикл, ты совершенно по-другому станешь относиться как к треку, так и к обычной дороге, да и форму потерять двухтактная жужжалка тебе не даст. Поэтому подумай, может, стоит купить двухтактник если не для гонок, ?
Не забудь оставить свой комментарий для тех, кто еще только начинает свой путь мотоциклиста! Делись опытом, что лучше 2Т или 4Т, ну и если что — задавай вопросы. Всем отвечу!
—————————————
Существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные . Практически на каждом мотороллере, особенно до 2000 года выпуска, установлен двухтактный двигатель.
Двухтактный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала, т. е. наполнение цилиндра горючей смесью (или воздухом), сжатие и сгорание, а также расширение и выпуск газов происходят за два хода поршня
Недостатки двухтактных двигателей:
Недостатком являются высокая термическая нагруженность поршневой группы, снижающая надёжность двигателя, и сложность осуществления продувки.
Преимущества двухтактных двигателей:
В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.
Четырёхтактный двигатель, двигатель внутреннего сгорания, цикл работы которого состоит из четырёх тактов (ходов поршня), происходящих за два оборота коленчатого вала двигателя. При его первом обороте осуществляется впуск и сжатие. Впуск рабочей смеси (у карбюраторного двигателя, или двигателя с воспламенением от искры) или воздуха (у дизеля) происходит при движении поршня от верхней мёртвой точки (в. м. т.) к нижней мёртвой точке (н. м. т.). Сжатие рабочей смеси или воздуха осуществляется при движении поршня от н. м. т. к в. м. т. При втором обороте коленчатого вала совершается рабочий ход (поршень движется так же, как при впуске) и выпуск (поршень движется так же, как при сжатии). Рабочий ход (сгорание - расширение) осуществляется под действием давления на поршень продуктов сгорания топлива. Выпуск - последний такт; во время него отработавшие продукты сгорания удаляются из цилиндра двигателя.
Недостатки четырёхтактных двигателей:
Все холостые ходы (впуск, сжатие, выпуск) совершаются за счёт кинетической энергии, запасённой коленчатым валом и связанными с ним деталями во время рабочего хода, в процессе которого химическая энергия топлива превращается в механическую энергию движущихся частей двигателя. Поскольку сгорание происходит в доли сек, то оно сопровождается быстрым увеличением нагрузки на крышку (головку) цилиндра, поршень и другие детали двигателя. Наличие такой нагрузки неизбежно приводит к необходимости увеличить массу движущихся деталей (для повышения прочности), что в свою очередь сопровождается ростом инерционных нагрузок на движущиеся детали. Уступают по мощности двухтактным.
К незначительным недостаткам, которые с лихвой окупаются достоинствами, можно отнести работы по регулировке теплового зазора клапанов и время разгона скутера с места, которое несколько больше, чем у двухтактных мопедов. Последнюю проблему можно устранить оптимальной настройкой вариатора и центробежного сцепления.
Преимущества четырёхтактных двигателей:
-экономичность расхода топлива;
-надежность;
-простота обслуживания;
-четырехтактный двигатель работает тише и устойчивей.
В отличие от двухтактного двигателя, в котором смазка коленвала, подшипников коленвала, компрессионных колец, поршня, пальца поршня и цилиндра осуществляется благодаря добавлению масла в топливо; коленвал четырехтакного двигателя находится в маслянной ванне. Благодаря этому Вам не надо смешивать бензин с маслом или доливать масло в специальный бачок (на моделях двухтактных скутеров с раздельной системой смазки). Достаточно залить чистый бензин в топливный бак и можно ехать, при этом отпадает необходимость покупки специального масла для 2-тактных двигателей.
Так же на зеркале поршня и стенках глушителя и выхлопной трубы образуется значительно меньше нагара. К тому же, в 2-тактном двигателе происходит выброс топливной смеси в выхлопную трубу, что объясняется его конструкцией.
Выбор все равно остается за вами!
Семейство поршневых двигателей внутреннего сгорания разнообразно, наряду четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, который снискал популярность в автомобилестроении, да и в других сферах, существует такая разновидность поршневого двигателя как двухтактный двигатель внутреннего сгорания.
Двухтактный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, весь процесс работы в котором происходит за один оборот коленвала, то есть за два такта движения поршня – верх и вниз.
Принцип работы двухтактного двигателя.
Находясь в нижнем положении, в цилиндр двигателя поступает горючая смесь через присутствующий внизу канал. Затем, подхваченная поршнем, она поднимается вверх, где сжимается и воспламеняется (электрической дугой свечи). Высвобождаемая энергия горения горючей смеси толкает поршень в обратном направлении. При спуске последнего вниз остатки выхлопных газов сначала устремляются в систему выпуска. Затем при движении поршня вниз происходит открытие канала впуска, откуда горючая смесь из топлива и воздуха замещает объем выпущенных отработанных газов, и весь процесс повторяется вновь.
Непосредственно процесс замещения отработанных газов новой порцией воздушно-топливной смеси называется продувкой. Известный нам по четырехтактным двигателям клапанный механизм газораспределения в указанном выше принципе работы заменяет собой сам поршень, который продвигаясь внутри цилиндра, открывает и закрывает в определенный момент каналы впуска и выпуска.
Основным плюсом двухтактного двигателя, в отличие от наиболее распространенного четырехтактного, является его большая литровая мощность, так как воспламенение воздушно-топливной смеси в нем происходит в два раза чаще. Конечно, можно было предположить, что его мощность должна быть в два раза выше, однако на практике она выше лишь в 1,5 — 1,7 раза. Это обусловлено худшим газообменом по сравнению с четырёхтактным двигателем.
Наибольшую популярность двухтактные двигатели получили в небольших конструкциях, таких как: мопеды, небольшие мотоциклы, мотопилы, в любительских мотопланах. Это обусловлено тем, что благодаря меньшему объему и весу, достигается большая мощность.
Еще одним немаловажным моментом в работе двухтактного двигателя является то, что смазка криво-шатунного механизма происходит за счет поступающей горючей смеси, которая в свою очередь должна обладать смазывающими свойствами. Вот почему топливо для двухтактного двигателя должно состоять из смеси бензина и масла в определенной пропорции. Эта смесь, проходя через криво-шатунный механизм, который, кстати, является и еще неким насосом (который ее затягивает), производит его смазку, непосредственно цилиндры. Как раз из-за содержания масла в горючей смеси мы и видим дымный выхлоп при работе двухтактного двигателя.
В двигателях с несколькими цилиндрами такая заставляет производить герметизацию каждой отельной камеры с криво-шатунным механизмом, что соответственно усложняет весь механизм, а разгерметизация этих камер приводит к отказу работы двигателя в целом.
Хотелось бы также отметить, что развитее и усовершенствование двухтактных двигателей происходит постоянно: применяются способы и методы, улучшающие продувку цилиндров, более надежную систему смазки двигателя и многие другие улучшения. Все это делает двигатель более мощным и экологичным.
Кстати, просто так, для сведения, еще отмечу, что помимо хорошо известных бензиновых двухтактных двигателей существует и ряд его дизельных представителей. Они имеют более совершенный метод продувки, а свеча зажигания у них отсутствует, но принцип работы в два такта и один оборот коленчатого вала остается неизменным. Но это уже тема отдельной статьи. До новых встреч!