Что такое двухтактный двигатель?
Двухтактный двигатель – достаточно старое решение, которого нет в современных автомобилях. В отличие от четырехтактных двигателей, имеющихся практически в каждом автомобиле, весь рабочий цикл двухтактного силового агрегата происходит при каждом обороте коленчатого вала . Теоретически это позволяет добиться большей удельной мощности, чем в четырехтактных двигателях, которым для выполнения того же процесса требуется два оборота коленчатого вала. Фактически двухтактный двигатель генерирует значительные потери энергии, из-за чего значительно сложнее добиться высокой мощности или низкого расхода топлива.
Двухтактные двигатели при работе издают характерный звук, более высокий, чем в случае с четырехтактными агрегатами. При этом на холостом ходу происходит так называемый двухтактник работает неравномерно, что не говорит о неисправности, а является характерной особенностью. К отличительным чертам двухтактных силовых агрегатов также относятся клубы синих выхлопных газов, выходящие из выхлопной трубы, образующиеся в результате работы системы смазки. Неспособность соответствовать все более строгим стандартам выбросов выхлопных газов стала одной из причин прекращения использования двухтактных двигателей в автомобилях.
Двухтактные двигатели были довольно популярны с 1950-х по 1980-е годы, в основном среди автопроизводителей стран Восточного блока. В наше время на дороге сложно встретить «Трабанты» или «Вартбурги» производства ГДР. Польская Сирена оснащалась двухтактным двигателем, хотя экземпляров этой модели осталось всего несколько, в основном в коллекционном состоянии. К транспортным средствам, оснащенным двухтактными двигателями, относятся также многие модели мотоциклов и скутеров. Также в данном случае речь обычно идет о достаточно старых двухколесных транспортных средствах, и местный пример – скутер «Оса» .
Конструкция двухтактного двигателя
Гораздо легче понять, как работает двухтактный двигатель, если знать его устройство. Двухтактные двигатели, как мы уже упоминали, имеют гораздо более простое устройство по сравнению с четырехтактными. В двигателях этого типа отсутствуют такие компоненты, как клапаны или масляный поддон. Однако система газораспределения ограничена тремя каналами в цилиндре, которые открываются и закрываются при движении поршня вверх и вниз. Впускной канал расположен на самом нижнем уровне, проточный канал — примерно посередине, а выхлопной канал — на самом высоком уровне.
Глядя на схему двухтактного двигателя, сложно не заметить картер, расположенный внизу. Именно сюда поступает смесь топлива, воздуха и масла, откуда она затем через впускной и проточный каналы передается в цилиндр или цилиндры. В результате движений кривошипно-шатунного механизма создается переменное давление и разрежение, что обеспечивает движение топливно-воздушной смеси, содержащей масло, через элементы приводного агрегата.
Двухтактные двигатели не имеют системы смазки, аналогичной решениям, применяемым в четырехтактных агрегатах. Смазка подается в соответствующих пропорциях с топливом. Именно сгоревшее вместе с топливно-воздушной смесью масло является источником синего дыма со специфическим, слегка раздражающим запахом. Простое строение двухтактного двигателя в плане смазки позволяет использовать агрегаты этого типа в различных положениях, поэтому такое решение так часто встречается в ручных газонокосилках или бензопилах.
На схеме двухтактного двигателя также указано наличие устройства зажигания. Ключевым элементом системы является свеча зажигания, расположенная над верхней мертвой точкой поршня , как и в четырехтактных двигателях. Еще одно сходство – цилиндры, оснащенные кольцами. Однако отличием должна стать меньшая степень сжатия, которая в автомобильных силовых агрегатах рубежа 1980-1990-х годов составляла примерно 7,5. Четырехтактные бензиновые двигатели тех лет при аналогичной мощности обеспечивали степень сжатия 9,5 и выше.
Как работает двухтактный двигатель?
Двухтактный двигатель всего за два такта выполняет четыре фазы работы: сжатие и работу . А как насчет фаз впуска и выпуска, известных в четырехтактных двигателях? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо внимательно изучить работу двухтактных двигателей, которым для выполнения работы требуется заряд энергии.
Сжатие — это первый из двух тактов. Процесс начинается в нижней мертвой точке поршня (НМТ). На первом этапе происходит очистка цилиндра от выхлопных газов через открытый выпускной канал. При этом в цилиндр подается энергетический заряд в виде топливно-воздушной смеси, обогащенной смазочным материалом. Заряд поступает из картера в рабочее пространство двигателя через переливной канал. При перекрытии выпускного и проходного каналов при движении поршня вверх начинается сжатие топливно-воздушной смеси. Он воспламеняется непосредственно перед тем, как поршень достигает своего верхнего максимального положения (ВМТ). При этом топливо поступает в картер через открытый впускной канал.
После взрыва топливно-воздушной смеси начинается рабочий такт. Выхлопные газы оказывают давление на поршень, который движется вниз к картеру. Затем один за другим раскрываются вытяжной канал, а затем переливной канал. После открытия последнего свежий заряд из картера начинает поступать в рабочее пространство двигателя, одновременно выталкивая все еще имеющиеся в двигателе выхлопные газы. В ходе этого процесса, называемого продувкой цилиндров , вместе с выхлопными газами из силового агрегата выходит и часть несгоревшей топливно-воздушной смеси. Это приводит к увеличению расхода топлива. Когда поршень достигает НМТ, весь процесс работы двигателя начинается заново.
Двухтактный двигатель – преимущества
Относительно простая конструкция двухтактного двигателя является одной из его сильных сторон. Меньшее количество компонентов означает меньший риск отказа и гораздо более низкие затраты на производство и ремонт приводов этого типа. Кроме того, двухтактные двигатели достигают довольно большой мощности, учитывая рабочий объем . Агрегаты этого типа обычно имеют меньшую снаряженную массу, чем четырехтактные двигатели аналогичной мощности.
Крутящий момент увеличивается с увеличением частоты вращения двигателя и достигает максимальных значений при вращении кривошипно-шатунной системы с высокой скоростью. Это явление называется резонансом, и добиться его помогает вытяжная камера. Более того, такое решение создает волну давления, возвращающую несгоревшую смесь в цилиндр, что в некоторой степени снижает расход топлива.
Двухтактный двигатель легко запускается, что положительно влияет на комфорт повседневной эксплуатации. Более того, приводные агрегаты этого типа быстро достигают рабочей температуры. Это позволяет безопасно использовать высокие диапазоны оборотов двигателя уже через несколько мгновений после запуска приводного агрегата.
Каковы недостатки двухтактного двигателя?
Одним из самых слабых мест двухтактного двигателя является система смазки. При заправке водитель должен вместе с топливом доливать в бак смазку. Самым популярным моторным маслом для двухтактных двигателей было Mixol, доливку которого обычно требовалось в соотношении 1:50, если производитель двигателя не рекомендовал иное. Стоит напомнить, что смазка сгорает вместе с топливно-воздушной смесью, что приводит к значительному загрязнению выхлопных газов.
Двухтактные двигатели вряд ли можно назвать экономичными и экологическими, хотя большинство современных агрегатов имеют впрыск топлива и каталитический нейтрализатор. Слабая сторона двухтактных конструкций – долговечность. Однако отрадно, что затраты на капитальный ремонт значительно ниже, чем в случае с четырехтактными агрегатами . Подавляющему большинству водителей не нравится характерный звук двухтактных двигателей, который громкий и существенно снижает комфорт езды.
Где купить запчасти для двухтактных автомобильных двигателей?
Автомобили, оснащенные двухтактными двигателями, представляют собой старые конструкции, осталось всего несколько функциональных экземпляров. Большинство из них — коллекционные автомобили, которые редко используются в повседневной жизни.