Motor în doi timpi într-o mașină

Lumea automobilelor a cunoscut o mulțime de evoluții ale trenului de propulsie. Unii dintre ei au înghețat în timp datorită faptului că designerul nu avea mijloacele necesare pentru a-și dezvolta în continuare ideea. Altele s-au dovedit a fi ineficiente, astfel încât astfel de evoluții nu au avut un viitor promițător.

În plus față de motorul clasic în linie sau în formă de V, producătorii au produs și mașini cu alte modele de unități de putere. Sub capota unor modele se putea vedea Motor Wankel, boxer (sau boxer), motor cu hidrogen. Unii producători de automobile pot folosi în continuare modele de propulsie atât de exotice. În plus față de aceste modificări, istoria cunoaște mai multe motoare non-standard mai reușite (unele dintre ele sunt articol separat).

Acum să vorbim despre un astfel de motor, cu care aproape niciunul dintre șoferi nu întâlnește, dacă nu pentru a vorbi despre necesitatea de a tunde iarba cu o mașină de tuns iarba sau de a tăia un copac cu o ferăstrău cu lanț. Aceasta este o unitate de putere în doi timpi. Practic, acest tip de motor cu ardere internă este utilizat în autovehicule, tancuri, avioane cu piston etc., dar extrem de rar în mașini.

De asemenea, motoarele în doi timpi sunt foarte populare în motorsport, deoarece aceste unități au avantaje semnificative. În primul rând, au o putere enormă pentru o mică deplasare. În al doilea rând, datorită designului lor simplificat, aceste motoare sunt ușoare. Acești factori sunt foarte importanți pentru sportul cu două roți.

Luați în considerare caracteristicile dispozitivului unor astfel de modificări, precum și dacă este posibil să le utilizați în mașini.

Ce este un motor în doi timpi?

Pentru prima dată, la începutul anilor 1880 a apărut un brevet pentru crearea unui motor cu combustie internă în doi timpi. Dezvoltarea a fost prezentată de inginerul Douglad Clerk. Dispozitivul creat de el a inclus doi cilindri. Unul era muncitor, iar celălalt pompa o nouă serie de cooperare tehnico-militară.

Zece ani mai târziu, a apărut o modificare cu o evacuare a camerei, în care nu mai exista un piston de descărcare. Acest motor a fost proiectat de Joseph Day.

În paralel cu aceste evoluții, Karl Benz și-a creat propria unitate de gaz, brevetul pentru producția căruia a apărut în 1880.

Dvigunul în doi timpi, după cum sugerează și numele său, într-o singură tură a arborelui cotit efectuează toate cursele necesare pentru alimentarea și arderea amestecului aer-combustibil, precum și pentru îndepărtarea produselor de ardere în sistemul de evacuare al vehiculului . Această abilitate este asigurată de o caracteristică de proiectare a unității.

În timpul unei curse a pistonului în cilindru, se efectuează două curse:

1. Când pistonul se află în punctul mort de jos, cilindrul este purjat, adică produsele de ardere sunt îndepărtate. Această cursă este asigurată de admisia unei porțiuni proaspete din VTS, care deplasează evacuarea în tractul de evacuare. În același moment, camera este umplută cu o porție proaspătă de VTS.
2. Ridicându-se până la punctul mort superior, pistonul închide intrarea și ieșirea, ceea ce asigură compresia BTC în spațiul de mai sus al pistonului (fără acest proces, arderea eficientă a amestecului și puterea necesară a unității de putere sunt imposibile). În același timp, o porțiune suplimentară din amestecul de aer și combustibil este aspirată în cavitatea de sub piston. O scânteie este generată la TDC-ul pistonului, care aprinde amestecul de aer / combustibil. Cursa de lucru începe.

Aceasta repetă ciclul motor. Se pare că, în două timpi, toate cursele sunt efectuate în două timpi ale pistonului: în timp ce acesta se deplasează în sus și în jos.

Dispozitivul unui motor în doi timpi?

Motorul clasic cu combustie internă în doi timpi constă din:

• Carter. Aceasta este partea principală a structurii, în care arborele cotit este fixat cu rulmenți cu bile. În funcție de dimensiunea grupului cilindru-piston, pe arborele cotit va exista un număr corespunzător de manivele.
• Piston. Aceasta este o piesă sub formă de sticlă, care este fixată pe bielă, similar cu analogul utilizat în motoarele în patru timpi. Are caneluri pentru inelele de compresie. Eficiența unității în timpul arderii MTC depinde de densitatea pistonului, ca și în alte tipuri de motoare.
• Intrare și ieșire. Acestea sunt realizate chiar în carcasa motorului cu ardere internă, unde sunt conectate galeriile de admisie și evacuare. Nu există un mecanism de distribuție a gazului într-un astfel de motor, din cauza căruia cele două curse sunt ușoare.
• Supapă. Această parte împiedică aruncarea amestecului de aer / combustibil în tractul de admisie al unității. Când pistonul crește, se creează un vid sub acesta, care mișcă clapeta, prin care o porțiune nouă de BTC intră în cavitate. De îndată ce apare o cursă a cursei de lucru (a fost declanșată o scânteie și amestecul s-a aprins, deplasând pistonul în centrul mort inferior), această supapă se închide.
• Inele de compresie. Acestea sunt aceleași părți ca în orice alt motor cu ardere internă. Dimensiunile lor sunt selectate strict în funcție de dimensiunile unui anumit piston.

Design în doi timpi Hofbauer

Datorită multor obstacole inginerești, ideea utilizării modificărilor în doi timpi la vehiculele ușoare nu a fost posibilă până recent. În 2010, s-a făcut o descoperire în acest sens. EcoMotors a primit o investiție decentă de la Bill Gates și Khosla Ventures. Motivul acestei deșeuri a fost prezentarea motorului boxer original.

Deși o astfel de modificare a existat de mult timp, Peter Hofbauer a creat conceptul unui doi timpi care funcționa pe principiul unui boxer clasic. Compania și-a numit lucrarea OROS (tradus ca cilindri opuși și pistoane opuse). O astfel de unitate poate funcționa nu numai pe benzină, ci și pe motorină, dar dezvoltatorul s-a stabilit până acum pe combustibil solid.

Dacă luăm în considerare designul clasic al unui doi timpi în această capacitate, atunci în teorie acesta poate fi utilizat într-o modificare similară și instalat pe un vehicul cu 4 roți pentru pasageri. Ar fi posibil dacă nu ar fi standardele de mediu și costul ridicat al combustibilului. În timpul funcționării unui motor convențional cu combustie internă în doi timpi, o parte din amestecul aer-combustibil este îndepărtat prin orificiul de evacuare în timpul procesului de purjare. De asemenea, în procesul de ardere a BTC, uleiul este ars.

În ciuda marelui scepticism al inginerilor de la producători auto de top, motorul Hofbauer a deschis oportunitatea ca doi timpi să intre sub capota mașinilor de lux. Dacă îi comparăm dezvoltarea cu boxerul clasic, atunci noul produs este cu 30% mai ușor, deoarece designul său are mai puține piese. De asemenea, unitatea demonstrează o producție de energie mai eficientă în timpul funcționării în comparație cu un boxer în patru timpi (creșterea eficienței cu 15-50 la sută).

Primul model de lucru a primit marcajul EM100. Potrivit dezvoltatorului, greutatea motorului este de 134 kg. Puterea sa este de 325 CP, iar cuplul este de 900 Nm.

Caracteristica de design a noului boxer este că două pistoane sunt amplasate într-un singur cilindru. Sunt montate pe același arbore cotit. Arderea VTS are loc între ele, datorită căreia energia eliberată acționează simultan asupra ambilor pistoane. Acest lucru explică un cuplu atât de mare.

Cilindrul opus este configurat să acționeze asincron cu cel adiacent. Acest lucru asigură o rotație lină a arborelui cotit fără a se agita cu un cuplu stabil.

În următorul videoclip, Peter Hofbauer însuși demonstrează modul în care funcționează motorul său:

opoc motor cum funcționează.mp4

Să luăm în considerare mai detaliat structura sa internă și schema generală de lucru.

supraalimentarii

Turboalimentarea este asigurată de un rotor pe arborele căruia este instalat un motor electric. Deși va curge parțial din fluxul de gaze de eșapament, încărcarea electronică a rotorului permite rotorului să accelereze mai repede și să genereze presiunea aerului. Pentru a compensa consumul de energie al rotirii rotorului, dispozitivul generează electricitate atunci când lamele sunt supuse presiunii de evacuare. Electronica controlează de asemenea fluxul de evacuare pentru a reduce poluarea.

Acest element din inovatorul în doi timpi este destul de controversat. Pentru a crea rapid presiunea necesară a aerului, motorul electric va consuma o cantitate decentă de energie. Pentru a face acest lucru, o mașină viitoare care va folosi această tehnologie va trebui să fie echipată cu un generator mai eficient și baterii cu capacitate crescută.

Începând de astăzi, eficiența supraîncărcării electrice este încă pe hârtie. Producătorul susține că acest sistem îmbunătățește purjarea cilindrilor, maximizând în același timp beneficiile unui ciclu în doi timpi. În teorie, această instalație vă permite să dublați capacitatea de litru a unității în comparație cu omologii în patru timpi.

Introducerea unui astfel de echipament va scumpi cu siguranță centrala electrică, motiv pentru care este încă mai ieftin să folosești un motor clasic cu combustie internă puternic și lacom decât un nou boxer ușor.

Biele din oțel

Prin designul său, unitatea seamănă cu motoarele TDF. Numai în această modificare, pistoanele opuse au pus în mișcare nu două arborele cotit, ci unul datorită bielelor lungi ale pistoanelor externe.

Pistoanele exterioare ale motorului sunt montate pe biele lungi din oțel care sunt conectate la arborele cotit. Nu este amplasat la margini, ca în modificarea clasică a boxerului, care este utilizată în echipamentul militar, ci între cilindri.

Elementele interne sunt, de asemenea, conectate la mecanismul manivelei. Un astfel de dispozitiv vă permite să extrageți mai multă energie din procesul de ardere al amestecului aer-combustibil. Motorul se comportă ca și cum ar avea manivele care asigură o cursă crescută a pistonului, dar arborele este compact și ușor.

Arbore cotit

Motorul Hofbauer are un design modular. Componentele electronice sunt capabile să oprească unii cilindri, astfel încât mașina să poată fi mai economică atunci când ICE este la o sarcină minimă (de exemplu, la viteza de croazieră pe un drum plat).

La motoarele în 4 timpi cu injecție directă (pentru detalii despre tipurile de sisteme de injecție, citiți într-o altă recenzie) oprirea cilindrilor este asigurată prin oprirea alimentării cu combustibil. În acest caz, pistoanele se mișcă în continuare în cilindri datorită rotației arborelui cotit. Pur și simplu nu ard combustibil.

În ceea ce privește dezvoltarea inovatoare a Hofbauer, oprirea unei perechi de cilindri este asigurată de un ambreiaj special montat pe arborele cotit între perechile corespunzătoare de cilindru-piston. Când modulul este deconectat, ambreiajul pur și simplu deconectează acea parte a arborelui cotit care este responsabilă pentru această secțiune.

Deoarece mișcarea pistoanelor într-un motor clasic cu 2 timpi cu ardere internă la ralanti va aspira încă o porțiune nouă de VTS, în această modificare acest modul nu mai funcționează complet (pistoanele rămân imobilizate). De îndată ce sarcina pe unitatea de putere crește, la un moment dat, ambreiajul conectează secțiunea inoperantă a arborelui cotit, iar motorul crește puterea.

cilindru

În procesul de ventilație a cilindrilor, supapele clasice în 2 timpi emit o parte din amestecul nears în atmosferă. Din acest motiv, vehiculele echipate cu o astfel de unitate de putere nu sunt capabile să îndeplinească standardele de mediu.

Pentru a remedia acest neajuns, dezvoltatorul motorului opus în doi timpi a proiectat un design special al cilindrilor. Au și intrări și ieșiri, dar poziționarea lor reduce emisiile.

Cum funcționează un motor cu combustie internă în doi timpi

Particularitatea modificării clasice în doi timpi este că arborele cotit și pistonul se află într-o cavitate umplută cu un amestec de aer-combustibil. O supapă de admisie este instalată pe intrare. Prezența sa vă permite să creați presiune în cavitatea de sub piston atunci când începe să se deplaseze în jos. Acest cap accelerează purjarea cilindrilor și eliminarea gazelor de eșapament.

Pe măsură ce pistonul se deplasează în interiorul cilindrului, acesta deschide / închide alternativ intrarea și ieșirea. Din acest motiv, caracteristicile de proiectare ale unității fac posibilă neutilizarea mecanismului de distribuție a gazului.

Pentru a preveni uzura excesivă a elementelor de frecare, acestea au nevoie de lubrifiere de înaltă calitate. Deoarece aceste motoare au o structură simplă, acestea sunt lipsite de un sistem complex de lubrifiere care ar furniza ulei către fiecare parte a motorului cu ardere internă. Din acest motiv, se adaugă ulei de motor la combustibil. Pentru aceasta, pentru unitățile în doi timpi este utilizată o marcă specială. Acest material trebuie să păstreze lubrifiantul la temperaturi ridicate și, atunci când este ars împreună cu combustibilul, nu trebuie să lase depozite de carbon.

Deși motoarele în doi timpi nu au fost utilizate pe scară largă în mașini, istoria cunoaște perioadele în care astfel de motoare erau situate sub capota unor camioane (!). Un exemplu în acest sens este unitatea diesel YaAZ.

În 1947, un motor diesel cu 7 cilindri în linie de acest design a fost instalat pe camioanele de 200 tone YaAZ-205 și YaAZ-4. În ciuda greutății mari (aproximativ 800 kg), unitatea avea vibrații mai mici decât multe motoare cu ardere internă ale autoturismelor domestice. Motivul este că dispozitivul acestei modificări include doi arbori care se rotesc sincron. Acest mecanism de echilibrare a atenuat majoritatea vibrațiilor din motor, ceea ce ar prăbuși rapid corpul camionului din lemn.

Mai multe detalii despre funcționarea motoarelor în 2 timpi sunt descrise în următorul videoclip:

2 TACT. Să încercăm să înțelegem ...

Unde este necesar un motor în doi timpi?

Dispozitivul unui motor în 2 timpi este mai simplu decât un analog în 4 timpi, datorită căruia sunt utilizate în acele industrii în care greutatea și volumul sunt mai importante decât consumul de combustibil și alți parametri.

Deci, aceste motoare sunt instalate pe mașini de tuns iarba ușoare cu roți și tăietoare manuale pentru grădinari. Ținând un motor greu în mâini, este foarte dificil să lucrați în grădină. Același concept poate fi urmărit și în fabricarea ferăstrăului cu lanț.

Eficiența sa depinde și de greutatea apei și a transportului aerian, astfel încât producătorii fac compromisuri cu privire la consumul ridicat de combustibil pentru a crea structuri mai ușoare.

Cu toate acestea, 2-tatniks sunt utilizate nu numai în agricultură și în unele tipuri de aeronave. În sporturile auto / motto, greutatea este la fel de importantă ca în planor sau mașini de tuns iarba. Pentru ca o mașină sau o motocicletă să se dezvolte cu viteză mare, designerii, care creează astfel de vehicule, folosesc materiale ușoare. Sunt descrise detalii din ce materiale sunt fabricate caroseriile aici... Din acest motiv, aceste motoare au un avantaj față de omologii grei și din punct de vedere tehnic în 4 timpi.

Iată un mic exemplu de eficiență a modificării în doi timpi a unui motor cu ardere internă în sport. Din 1992, unele motociclete au folosit motorul japonez Honda NSR4 cu 500 cilindri de tip V în doi timpi în cursele MottoGP. Cu un volum de 0.5 litri, această unitate a dezvoltat 200 de cai putere, iar arborele cotit s-a rotit până la 14 mii de rotații pe minut.

Cuplul este de 106 Nm. a ajuns deja la 11.5 mii. Viteza maximă pe care un astfel de copil a putut să o dezvolte a fost mai mare de 320 de kilometri pe oră (în funcție de greutatea călărețului). Greutatea motorului în sine era de doar 45 kg. Un kilogram de greutate a vehiculului reprezintă aproape un cai și jumătate de putere. Majoritatea mașinilor sport vor invidia acest raport putere-greutate.

Comparație între motorul în doi și patru timpi

Întrebarea este de ce, atunci, o mașină nu poate avea o astfel de unitate productivă? În primul rând, clasica în doi timpi este cea mai risipitoare unitate dintre toate cele utilizate în vehicule. Motivul pentru aceasta este particularitățile suflării și umplerii cilindrului. În al doilea rând, în ceea ce privește modificările de curse precum Honda NSR500, datorită turațiilor mari, durata de viață a unității este foarte mică.

Avantajele unei unități în 2 timpi față de un analog în 4 timpi includ:

• Capacitatea de a elimina puterea dintr-o rotație a arborelui cotit este de 1.7-XNUMX ori mai mare decât cea produsă de un motor clasic cu un mecanism de distribuție a gazului. Acest parametru are o importanță mai mare pentru tehnologia marină cu viteză redusă și pentru modelele de avioane cu piston.
• Datorită caracteristicilor de proiectare ale motorului cu ardere internă, acesta are dimensiuni și greutate mai mici. Acest parametru este foarte important pentru vehiculele ușoare, cum ar fi scuterele. Anterior, astfel de unități de putere (de obicei volumul lor nu depășea 1.7 litri) erau instalate în mașini mici. În astfel de modificări, a fost prevăzută suflarea camerei cu manivelă. Unele modele de camioane erau echipate și cu motoare în doi timpi. De obicei, volumul acestor motoare cu ardere internă era de cel puțin 4.0 litri. Suflarea în astfel de modificări a fost efectuată de tipul fluxului direct.
• Părțile lor se uzează mai puțin, deoarece elementele în mișcare, pentru a obține același efect ca la analogii în 4 timpi, efectuează de două ori mai puține mișcări (două curse sunt combinate într-o singură piston).

Motor în 4 timpi

În ciuda acestor avantaje, modificarea motorului în doi timpi are dezavantaje semnificative, din cauza căreia nu este încă practic să-l folosiți în mașini. Unele dintre aceste contra:

• Modelele cu carburator funcționează odată cu pierderea unei noi încărcări a VTS în timpul procesului de purjare a camerei cilindrului.
• În versiunea în 4 timpi, gazele de eșapament sunt îndepărtate într-o măsură mai mare decât în ​​analogul considerat. Motivul este că, în 2 timpi, pistonul nu atinge punctul mort superior în timpul purjării, iar acest proces este asigurat numai în timpul cursei sale mici. Din acest motiv, o parte din amestecul de aer-combustibil pătrunde în tractul de evacuare și mai multe gaze de eșapament rămân în cilindrul propriu-zis. Pentru a reduce cantitatea de combustibil ne-ars din evacuare, producătorii moderni au dezvoltat modificări cu un sistem de injecție, dar chiar și în acest caz este imposibil să eliminați complet reziduurile de ardere din cilindru.
• Aceste motoare sunt mai înfometate în comparație cu versiunile în 4 timpi cu deplasare identică.
• Turboalimentatoarele de înaltă performanță sunt utilizate pentru purjarea cilindrilor din motoarele cu injecție. La astfel de motoare, aerul este consumat de o dată și jumătate până la două ori mai mult. Din acest motiv, este necesară instalarea unor filtre speciale de aer.
• Unitatea în 2 timpi generează mai mult zgomot la atingerea rpm-ului maxim.
• Fumează mai tare.
• La turații mici, generează vibrații puternice. Nu există nicio diferență în ceea ce privește motoarele monocilindrice cu patru și două timpi.

În ceea ce privește durabilitatea motoarelor în doi timpi, se crede că, datorită lubrifierii slabe, acestea cedează mai repede. Dar, dacă nu luați în considerare unitățile pentru motociclete sport (turațiile mari dezactivează rapid piesele), atunci o regulă cheie funcționează în mecanică: cu cât designul mecanismului este mai simplu, cu atât va dura mai mult.

Motoarele în 4 timpi au un număr mai mare de piese mici, în special în mecanismul de distribuție a gazului (pentru modul în care funcționează sincronizarea supapei, citiți aici), care se poate rupe oricând.

După cum puteți vedea, dezvoltarea motoarelor cu ardere internă nu s-a oprit până acum, deci cine știe ce descoperire în acest domeniu va face inginerii. Apariția unei noi dezvoltări a motorului în doi timpi dă speranța că, în viitorul apropiat, mașinile vor fi echipate cu trenuri de propulsie mai ușoare și mai eficiente.

În concluzie, sugerăm să analizăm o altă modificare a unui motor în doi timpi, cu pistoane care se deplasează unul către celălalt. Este adevărat, această tehnologie nu poate fi numită inovatoare, ca în versiunea Hofbauer, deoarece astfel de motoare cu ardere internă au început să fie utilizate încă din anii 1930 în echipament militar. Cu toate acestea, pentru vehiculele ușoare, astfel de motoare în 2 timpi nu au fost încă utilizate:

Uimitor Counter Traffic Engine 2018

Întrebări și răspunsuri:

Ce înseamnă un motor în 2 timpi? Spre deosebire de un motor în 4 timpi, toate cursele sunt efectuate într-o singură rotație a arborelui cotit (două timpi sunt efectuate într-o cursă a pistonului). În ea, procesul de umplere a cilindrului și ventilarea acestuia este combinat.

Cum se lubrifiază un motor în doi timpi? Toate suprafețele interioare de frecare ale motorului sunt lubrifiate de uleiul din combustibil. Prin urmare, uleiul dintr-un astfel de motor trebuie completat în mod constant.

Cum funcționează un motor în 2 timpi? În acest motor cu ardere internă, două curse sunt exprimate clar: compresie (pistonul se deplasează la PMS și închide treptat mai întâi purja și apoi portul de evacuare) și cursa de lucru (după aprinderea BTC, pistonul se deplasează la BDC, deschiderea acelorași porturi pentru purjare).