В бурной истории двигателей внутреннего сгорания, двухтактные силовые установки когда-то занимали видное место с их уникальными характеристиками.они доминировали в области легких мотоциклов и гоночных автомобилейОднако, по мере ужесточения экологических правил и развития четырехтактных технологий, двухтактные двигатели постепенно вышли из обычного использования.Как они сравниваются со своими четырехтактными аналогамиВ этой статье рассматриваются принципы, структура, эволюция и потенциальное будущее применение двухтактных двигателей.
Обзор двухтактных двигателей
Как следует из названия, двухтактный двигатель завершает цикл мощности всего за два движения поршня.двухтактные конструкции обеспечивают более высокую мощность при эквивалентных смещениях, что делает их идеальными для применений, требующих легкой конструкции и высокой производительности.их более низкая эффективность сгорания и более высокие выбросы ограничили их широкое применение в современных транспортных средствах.
Историческое развитие
Двухтактный двигатель берет свое начало в конце XIX века.Позднее немецкий инженер Карл Бенц усовершенствовал эту концепцию и применил ее к первым прототипам автомобилей.Однако только в начале 20-го века двухтактные двигатели стали популярными в мотоциклах.Простая конструкция и низкие издержки производства сделали их предпочтительным источником энергии для легких и экономичных мотоциклов.
Рабочий принцип
Двухтактные двигатели работают принципиально иначе, чем четырехтактные.Двухтактные двигатели выполняют все четыре процесса всего за два удара:
- Первый ход (движение поршня вверх):
- Прием:Поднимающийся поршень создает вакуум в коленчатом корпусе, открывая впускные порты для введения свежей смеси воздуха и топлива.
- Сжатие:Постоянное движение вверх сжимает смесь в камере сгорания.
- Второй ход (движение поршня вниз):
- Горение:Ближе к верхнему мертвому центру, зажигалка зажигает сжатую смесь, приводящий поршень вниз.
- Выхлоп:Спускающийся поршень сначала открывает выхлопные отверстия, позволяя выйти газам с высоким давлением.
- Сбор мощей:Дальнейшее движение вниз открывает порты передачи, заставляя свежую смесь из коленчатого корпуса в цилиндр очищать оставшиеся выхлопные газы.Эффективное проектирование очистки имеет решающее значение для производительности двигателя.
Ключевые компоненты и функции
Относительно простая архитектура двухтактных двигателей состоит из нескольких основных компонентов:
- Цилиндр:Корневое корпус, где происходит движение поршня, с входом, выхлопом и портами передачи.
- Пистон:Компонент, преобразующий энергию сгорания в механическое движение.
- Голова цилиндра:Образует камеру сгорания и помещает свечу.
- Краншафт:Преобразует линейное движение поршня в вращающуюся силу.
- Соединительный стержень:Соединяет поршень с коленчатым валом.
- Колонка:Служит резервуаром для смазки и выполняет функции предкомпрессии.
- Зажигалка:Зажигает сжатую смесь.
- Система подачи топлива:Или карбюратор или топливное впрыск для смешивания воздуха и топлива.
- Выхлопная система:Управляет выбросом газов и снижением шума.
Способы смазки
В отличие от четырехтактных двигателей с масляными резервуарами, двухтактные конструкции используют альтернативные подходы к смазке:
- Смазка предварительного смешения:Масло смешивается с топливом, проще, но менее эффективно.
- Отдельная смазка:Система впрыска масла для улучшения смазки.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Более высокое соотношение мощности и веса
- Простейшая механическая конструкция
- Высокие характеристики ускорения
Недостатки:
- Низкая топливная эффективность
- Более высокие выбросы
- Нижняя смазка
- Более короткий срок службы
Технологическая эволюция
Инженеры разработали несколько инноваций для решения двухтактных ограничений:
- Силовые клапаны:Изменное время выхлопного порта для оптимизации производительности в диапазоне оборотов.
- Редные клапаны:Улучшенный контроль и эффективность приема.
- Прямое впрыск топлива: точная доставка топлива для более чистого сгорания.
- Стратифицированная скважина:Снижение загрязнения свежим зарядом от выхлопных газов.
Современные применения
Несмотря на трудности, двухтактные двигатели сохраняются в специализированных применениях:
- Мотоциклы и скутеры малого объема
- Морские моторные двигатели
- Оборудование для озеленения
- Конкурентные автомобили
Перспективы будущего
Достижения в области впрыска топлива, методов очистки и альтернативных видов топлива могут поддерживать двухтактные двигатели в нишевых приложениях, где их плотность мощности и простота остаются выгодными.
Сравнение с четырехтактными двигателями
| Характеристика |
Двухтактный |
Четырехтактный |
| Силовой цикл |
Два удара. |
Четыре удара. |
| Сила к весу |
Высокий |
Низкий |
| Строительство |
Просто. |
Сложный |
| Эффективность использования топлива |
Бедные. |
Хорошо. |
| Выбросы |
Высокий |
Низкий |
| Смазка |
Предварительная смесь/инъекция |
Опустошение |
| Продолжительность |
Короткий |
Длинный |
| Заявления |
Легкие транспортные средства, инструменты |
Автомобили, генераторы |
Двухтактные двигатели представляют собой важную главу в истории двигательных технологий.Продолжающиеся инновации могут сохранить их актуальность в специализированных секторах, где их уникальные преимущества перевешивают их ограничения..
