Двухтактные двигатели встречаются в таких устройствах, как цепные пилы, газонокосилки, лодочные моторы, потому что двухтактные двигатели имеют три важных преимущества перед четырехтактными:
- Двухтактные двигатели не имеют клапанов, что упрощает их конструкцию и снижает вес.
- В двухтактниках рабочий ход осуществляется один раз за один оборот, а четырехтактных один раз за каждый второй оборот. Это дает двухтактным двигателям значительный прирост мощности.
- Двухтактные двигатели могут работать в любом положении, что может быть важно для чего-то вроде бензопилы. В стандартном четырехтактном двигателе могут возникнуть проблемы с потоком масла, если он не стоит вертикально, и решение этой проблемы может усложнить двигатель.
Эти преимущества делают двухтактные двигатели легче, проще и дешевле в производстве. Двухтактные двигатели также могут обеспечить вдвое большую мощность при том же объеме двигателя, поскольку на один оборот приходится вдвое больше рабочих тактов. Сочетание легкого веса и удвоенной мощности дает двухтактным двигателям отличное соотношение мощности к весу по сравнению со многими конструкциями четырехтактных двигателей.
Однако обычно в автомобилях не встречаются двухтактные двигатели. Это связано с тем, что двухтактные двигатели имеют несколько существенных недостатков.
Рабочий ход
Топливо и воздух в цилиндре сжимаются, и при срабатывании свечи зажигания смесь воспламеняется. В результате поршень движется вниз. Обратите внимание, что когда поршень движется вниз, он сжимает топливовоздушную смесь в картере. Когда поршень приближается к нижней части своего хода, выпускное отверстие открывается. Давление в цилиндре вытесняет большую часть выхлопных газов из цилиндра.
Ход сжатия
Теперь импульс коленчатого вала начинает толкать поршень назад к свече зажигания тем самым происходит такт сжатия. Когда топливовоздушная смесь в поршне сжимается, в картере создается вакуум. Этот вакуум открывает лепестковый клапан и всасывает ТВС из карбюратора.
Как только поршень достигает конца такта сжатия, свеча зажигания снова срабатывает, повторяя цикл. В четырехтактном двигателе имеются отдельные такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска.
Вы можете видеть, что поршень в двухтактном двигателе на самом деле выполняет три разные функции:
- В верней мертвой точке находится камера сгорания, где поршень сжимает топливовоздушную смесь и принимает энергию, выделяющуюся при воспламенении топлива.
- На другой стороне поршня находится картер, где поршень создает вакуум для всасывания воздуха/топлива из карбюратора через лепестковый клапан, а затем создает давление в картере, так что ТВС нагнетается в камеру сгорания.
- Между тем, боковые стороны поршня действуют как клапаны , закрывая и открывая впускные и выпускные отверстия, находящиеся в боковой стенке цилиндра.
Если вы когда-либо пользовались двухтактным двигателем, вы знаете, что с бензином необходимо смешивать специальное масло для двухтактных двигателей. Теперь, когда вы понимаете двухтактный цикл, вы можете понять, почему. В четырехтактном двигателе картер полностью отделен от камеры сгорания, поэтому вы можете заполнить картер маслом для смазки двигателя. С другой стороны, в двухтактном двигателе картер служит камерой наддува , нагнетающей смесь в цилиндр, поэтому он не может удерживать густое масло. Вместо этого вы смешиваете масло с бензином для смазки коленчатого вала, шатуна и стенок цилиндров. Если вы забудете залить масло, двигатель прослужит недолго!
Преимущества и недостатки двухтактного двигателя
Теперь вы можете видеть, что двухтактные двигатели имеют два важных преимущества перед четырехтактными: они проще и легче и примерно вдвое мощнее. Так почему же в легковых и грузовых автомобилях используются четырехтактные двигатели? Есть четыре основные причины:
- У двухтактных двигателей ресурс намного меньше. Отсутствие специальной системы смазки означает, что детали двухтактного двигателя изнашиваются намного быстрее.
- Масло для двухтактных двигателей дорогое. Если бы вы использовали в автомобиле двухтактный двигатель, вы бы сжигали около 10 литров на каждые 1000 км.
- Двухтактные двигатели неэкономичны.
- У двухтактных двигателей намного больше вредных выбросов. Загрязнение происходит из двух источников. Во-первых сжигание масла. Масло в некоторой степени делает все двухтактные двигатели дымными, а сильно изношенный двухтактный двигатель может выделять огромные облака маслянистого дыма. Вторая причина менее очевидна:
Каждый раз, когда в камеру сгорания загружается новый заряд воздуха/топлива, часть его выбрасывается через выпускное окно. Утечка несгоревшего топлива в сочетании с сгоревшим маслом представляет собой настоящий хаос для окружающей среды.
Эти недостатки означают, что двухтактные двигатели используются только в тех случаях, когда двигатель используется не очень часто и важно большое соотношение мощности к весу.