1. Читайте також
2. виноски

Двотактний двигун найчастіше застосовується у випадках, коли потрібна невелика максимальна потужність. Малорозмірний одноциліндровий двотактний двигун повітряного охолодження має дуже просту конструкцію і невелику кількість деталей. Граничним випадком може служити двигун з компресорним (калильним) запалюванням для авіамоделей.

Найбільші, створені для судів, поршневі двигуни також є двотактними з крейцкопфний кривошипно-шатунним механізмом. Низьку частоту обертання цих двигунів вигідно використовувати для безпосереднього приводу корабельних гвинтів. У цих двотактних двигунів легко змінюється напрямок обертання, і вони не вимагають застосування для цього реверс-редуктора.

Двотактні двигуни застосовуються в автомобілях набагато рідше, що викликано більш високою питомою витратою палива і підвищеною токсичністю відпрацьованих газів. Ці два фактори викликані організацією процесів газообміну і змазування двигуна. У малорозмірних двотактних двигунів, що мають не більше чотирьох циліндрів, застосовується кривошипно-камерна продування. Ця схема проста, не викликає зростання маси двигуна і добре зарекомендувала себе, проте ККД її низький і веде до зменшення обсягу свіжого заряду в циліндрі. Про це свідчать порівняльні діаграми фаз газорозподілу чотиритактного і двотактного двигунів, наведені на рис. 1.

У чотиритактного двигуна випускний клапан відкривається, коли поршень від ВМТ проходить 87% довжини свого повного ходу. Впускний клапан закривається, коли поршень пройде 90% довжини повного ходу від ВМТ. Цим точкам відповідає поворот колінчастого вала приблизно на 440 °. У двотактного двигуна з симетричними фазами газорозподілу режим продувки вкрай невигідний. Випускне вікно відкривається перед відкриттям, а закривається - вже після закриття впускного (продувочного) вікна, тому частина свіжого заряду проникає в відкрите випускне вікно. Більш доцільно, коли симетричні лише фази газорозподілу впускного (продувочного) вікна. В цьому випадку випускне вікно відкривається після проходження поршнем 55% довжини його повного ходу від ВМТ, а впускний (продувні) вікно закривається після проходження 83% повної довжини ходу від ВМТ. Таким чином, в чотиритактний двигун для наповнення циліндра свіжою сумішшю, і відведення відпрацьованих газів необхідно, щоб колінчастий вал повернувся на 440 °, а в двотактному - тільки на 135 °. Очевидно, що у двотактного двигуна за 1/3 періоду обертання колінчастого вала неможливо досягти такого ж хорошого наповнення циліндра свіжим зарядом, як у чотиритактного двигуна.

Недоліком кривошипно-камерної продувки є дуже короткий період впуску, особливо при симетричному відкритті третього (впускного) вікна нижньої кромкою спідниці поршня. Щоб поліпшити процес газообміну, часто застосовують золотник, що приводиться колінчастим валом, або пластинчастий зворотний клапан в випускному вікні. Незважаючи на ці пристрої, а також на те, що двотактний двигун має число тактів робочого ходу в одиницю часу в 2 рази більше, ніж чотиритактний двигун, питомі потужності обох типів двигунів дуже близькі.

Головний недолік двотактних двигунів полягає в підвищеному вмісті шкідливих CO і CHx у відпрацьованих газах. Викид NOx відносно невеликий, так як очищення циліндрів двотактних двигунів від відпрацьованих газів відбувається гірше і тому в них досягається такий же ефект, як і при рециркуляції відпрацьованих газів в чотиритактний двигун. Однак низька температура відпрацьованих газів, що супроводжує малий викид NOx, при використанні для допалювання CO і CHx теплових реакторів небажана. Зазначені особливості двотактних двигунів представляють великі перешкоди для їх використання в автомобілях, оскільки усунення цих недоліків простими способами поки не знайдено.

Було б несправедливим, однак, не вказати на деякі переваги цих двигунів, особливо дизельних. Універсальність, наприклад, двигунів типу «GMC» і «ЯАЗ-204» (див. Рис. 2) є до теперішнього часу практично унікальною.

У цих двигунах застосовується механізм газорозподілу з двома випускними клапанами і подачею свіжого повітря через вікна в гільзі циліндра за допомогою приводного нагнітача типу «Рутс» . Оригінальна і конструкція паливної апаратури, що складається з виконаних в одному корпусі секції паливного насоса і форсунки. Урівноваження моментів сил інерції першого порядку зворотно-поступально рухомих мас здійснюється противагами на розподільному валу (у двотактного двигуна він обертається з частотою колінчастого) і на симетрично розташованому врівноважує валу. Взаємозамінність цих двох валів і можливість повороту головки циліндра дозволяють розмістити випускний трубопровід на лівій або правій стороні ряду циліндрів. Напрямок обертання двигуна можна змінити за допомогою заміни шестерень приводу розподільного вала. Хороша організація продувки дала можливість досягти в цьому дизелі такого ж середнього ефективного тиску, як і в чотиритактний, і його питома потужність майже в 2 рази вище потужності чотиритактного дизеля.

Застосування турбонаддува і чотирьох клапанів в циліндрі чотиритактного дизеля знизило переваги високої питомої потужності двотактних дизелів типу «GMC» і «ЯАЗ-204». Наддувши двотактних двигунів є більш складним, так як їх відпрацьовані гази мають низьку температуру через вміст холодного продувочного повітря. Крім того, двигун при непрацюючому турбокомпресорі пускається важче. Проте, в двотактних дизелях «GMC» також почали застосовувати турбонаддув. Турбокомпресор подає повітря в нагнітач типу «Рутс», при цьому частина потужності турбокомпресора може бути передана через нього на колінчастий вал.

Існує ряд цікавих конструкцій двотактних двигунів. Прикладом такої конструкції є експериментальний двигун «Оріон», розроблений в США (рис. 3).

Схема цього двигуна дана на рис. 4. Двигун складається з поршневого генератора гарячих газів і джерела механічної енергії, в якості якого служить газова турбіна.

Поршнева частина виконана у вигляді двотактного двигуна із зустрічно рухаються в циліндрі поршнями. Від поршневого двигуна приводиться великий відцентровий нагнітач, що подає повітря як для згоряння в циліндри, так і для охолодження їх повітрям. Для перетворення теплової енергії в механічну служить газова турбіна, що працює на відпрацьованих газах, змішаних з охолоджуючим повітрям. Таким чином, в двигуні «Оріон» для вироблення механічної енергії використовується як теплота відпрацьованих газів, так і теплота, відведена в охолоджуючий повітря від ребер.

Читайте також

• Шини

  Шини дуже впливають на витрату палива.

виноски

1. ↺ Мацкерле Ю. Сучасний економічний автомобіль / Пер. з чеськ. В. Б. Іванова; Під ред. А. Р. Бенедиктова. - М .: Машинобудування, 1987. - 320 с .: іл .// Стор. 219 - 223 (книга є в бібліотеці сайту ). - Прим. icarbio.ru

Коментарі