W historycznej historii silników spalinowych silniki dwutakowe zajmowały niegdyś szczególną pozycję ze względu na swoje wyjątkowe cechy.Dominowały w dziedzinie lekkich motocykli i samochodów wyścigowychJednak wraz ze wzrostem rygoru w zakresie ochrony środowiska i rozwojem technologii czterotakowych silniki dwutakowe stopniowo zanikały.Jak porównują się z ich czterotakowymi odpowiednikami? W tym artykule omówiono zasady, strukturę, ewolucję i potencjalne przyszłe zastosowania silników dwubiegowych.
Przegląd silników dwutakowych
Jak sama nazwa wskazuje, silnik dwutakowy kończy cykl w zaledwie dwóch ruchach tłoka.dwu-taktowe konstrukcje zapewniają większą moc wyjściową przy równoważnych przemieszczeniach, co czyni je idealnymi do zastosowań wymagających lekkiej konstrukcji i wysokich osiągów.ich niższa sprawność spalania i wyższe emisje ograniczyły ich powszechne stosowanie w nowoczesnych pojazdach.
Rozwój historyczny
Dwukrotny silnik powstał pod koniec XIX wieku, gdy szkocki inżynier Dugald Clerk zaprojektował pierwszy funkcjonalny dwukrotny silnik w 1879 roku.Niemiecki inżynier Karl Benz później udoskonalił tę koncepcję i zastosował ją do pierwszych prototypów samochodówJednakże dopiero na początku XX wieku silniki dwutakowe zyskały popularność w zastosowaniach motocykli.Ich prosta konstrukcja i niskie koszty produkcji sprawiły, że były preferowanym źródłem energii dla lekkich i ekonomicznych motocykli.
Zasada działania
Silniki dwutakowe działają zasadniczo inaczej niż silniki czterotakowe.silniki dwutakowe wykonują wszystkie cztery procesy w zaledwie dwa uderzenia:
- Pierwszy układ (ruch tłoka w górę):
- Pożywienie:Wzniesiony tłok tworzy próżnię w skrzynce skrętowej, otwierając porty wchłanialne, aby wciągnąć mieszaninę świeżego powietrza i paliwa.
- Kompresja:Ciągły ruch w górę sprężają mieszaninę w komorze spalania.
- Drugie uderzenie (ruch tłoka w dół):
- Pojemność paliwa:W pobliżu górnego martwego środka, świeca zapala sprężoną mieszaninę, napędzając tłok w dół.
- Wypuszczalnia:Zstępujący tłok najpierw otwiera otwory wydechowe, umożliwiając wydostanie się wysokiego ciśnienia gazów spalania.
- Zgrzebienie:Dalszy ruch w dół otwiera porty przenośne, zmuszając świeżą mieszaninę z skrzynki korbowej do cylindra, aby oczyszczyć pozostałe gazy wydechowe.Skuteczne zaprojektowanie urządzeń do odprowadzania śmieci ma kluczowe znaczenie dla wydajności silnika.
Kluczowe składniki i funkcje
Stosunkowo prosta architektura silników dwuciągowych składa się z kilku podstawowych elementów:
- Pojemność:Główna obudowa, w której następuje ruch tłoka, z portami wchłaniania, wydechu i przenoszenia.
- Dźwignia:Część ruchoma, która przekształca energię spalania w ruch mechaniczny.
- Głowa cylindru:Tworzy komorę spalania i zawiera zapalnik.
- Włócznik skrętowy:Przetwarza ruch tłoka w siłę obrotową.
- Przędź łącznikowa:Łączy tłok z wałem korbowym.
- Kwadrat:Służy jako zbiornik smaru i wykonuje funkcje przedkompresji.
- Wtyczka:Zapala się sprężoną mieszaninę.
- System dostarczania paliwa:Karburator lub wtrysk paliwa do mieszania powietrza i paliwa.
- System wydechowy:Zarządza wydaleniem gazu i redukcją hałasu.
Metody smarowania
W przeciwieństwie do silników czterotakowych z zbiornikami oleju, dwuotakowe konstrukcje wykorzystują alternatywne podejścia smarowe:
- Zmieszanie wstępne:Olej mieszany bezpośrednio z paliwem, prostszy, ale mniej skuteczny.
- Oddzielne smarowanie:Dedykowany system wtrysku oleju dla lepszego smarowania.
Zalety i wady
Zalety:
- Wyższy stosunek mocy do masy
- Prostsza konstrukcja mechaniczna
- Wyższe właściwości przyspieszenia
Wady:
- Słabe zużycie paliwa
- Wyższe emisje
- Poziom lubrykacji dolnej
- Krótsza żywotność
Ewolucja technologiczna
Inżynierowie opracowali kilka innowacji w celu rozwiązania ograniczeń dwutakowych:
- Wyniki badania:Zmiennego czasu wylotowego w celu optymalizacji wydajności w różnych zakresach obrotów.
- Wyniki badań:Poprawiona kontrola i wydajność wchłaniania.
- Bezpośrednie wtryskiwanie paliwa: precyzyjne dostarczanie paliwa dla czystszego spalania.
- Wykrywanie warstw:Zmniejszenie zanieczyszczenia świeżymi ładunkami gazem spalinowym.
Obecne zastosowania
Pomimo wyzwań silniki dwutakowe utrzymują się w specjalistycznych zastosowaniach:
- Motocykle i skutery o niskim pojemności
- Silniki zewnętrzne statków morskich
- Sprzęt krajobrazowy
- Pojazdy konkurencyjne
Perspektywy na przyszłość
Postępy w wtryskaniu paliwa, technikach odgrzewania i paliwach alternatywnych mogą utrzymać silniki dwutakowe w niszowych zastosowaniach, w których ich gęstość mocy i prostota pozostają korzystne.
Porównanie z silnikami czterotakowymi
| Charakterystyka |
Dwu-taktowe |
Czterotakowy |
| Cykl mocy |
Dwa uderzenia. |
Cztery uderzenia. |
| Siła do wagi |
Wysoki |
Niskie |
| Budowa |
/Proste. |
Kompleksowy |
| Skuteczność zużycia paliwa |
Biedny. |
Dobrze. |
| Emisje |
Wysoki |
Niskie |
| Zmiany węgla |
Wstępna mieszanka/Injekcja |
Wylęg |
| Długość życia |
Krótki |
Długo |
| Wnioski |
Pojazdy lekkie, narzędzia |
Samochody, generatory |
Silniki dwutakowe stanowią ważny rozdział w historii technologii napędowej.Ciągłe innowacje mogą zachować ich znaczenie w specjalistycznych sektorach, w których ich wyjątkowe zalety przeważają nad ich ograniczeniami..
