To-takts motor i en bil

En verden af ​​biler har set mange drivlinjer. Nogle af dem frøs i tide på grund af det faktum, at designeren ikke havde midlerne til at videreudvikle sit hjernebarn. Andre viste sig at være ineffektive, så en sådan udvikling havde ikke en lovende fremtid.

Ud over den klassiske in-line eller V-formede motor producerede producenterne også biler med andet design af motorenheder. Under hætten på nogle modeller kunne man se Wankel motor, bokser (eller bokser), brintmotor. Nogle bilproducenter kan stadig bruge sådanne eksotiske drivlinjer i deres modeller. Ud over disse ændringer kender historien flere succesrige ikke-standardmotorer (nogle af dem er separat artikel).

Lad os nu tale om en sådan motor, som næsten ingen af ​​bilisterne støder på, hvis ikke for at tale om behovet for at klippe græsset med en plæneklipper eller skære et træ med motorsaven. Dette er en totaktsaggregat. Dybest set bruges denne type forbrændingsmotor i motorkøretøjer, tanke, stempelfly osv., Men ekstremt sjældent i biler.

To-takts motorer er også meget populære inden for motorsport, da disse enheder har betydelige fordele. For det første har de enorm kraft til en lille forskydning. For det andet er disse motorer på grund af deres forenklede design lette. Disse faktorer er meget vigtige for tohjulede sportsgrene.

Overvej funktionerne i enheden ved sådanne ændringer, såvel som om det er muligt at bruge dem i biler.

Hvad er en totaktsmotor?

For første gang optrådte der et patent på oprettelsen af ​​en totakts forbrændingsmotor i begyndelsen af ​​1880'erne. Udviklingen blev præsenteret af ingeniør Douglad Clerk. Enheden i hans hjernebarn omfattede to cylindre. Den ene var arbejdstager, og den anden pumpede et nyt parti militærteknisk samarbejde.

10 år senere optrådte en modifikation med en kammernedbrydning, hvor der ikke længere var et udladningsstempel. Denne motor er designet af Joseph Day.

Parallelt med denne udvikling oprettede Karl Benz sin egen gasenhed, hvis patent for produktion blev vist i 1880.

To-takts dvigun, som navnet antyder, i en drejning af krumtapakslen udfører alle de slag, der er nødvendige for tilførsel og forbrænding af luftbrændstofblandingen såvel som til fjernelse af forbrændingsprodukter i køretøjets udstødningssystem. Denne evne tilvejebringes af enhedens designfunktion.

Under et stempelstempel i cylinderen udføres to slag:

1. Når stemplet er i bundens dødpunkt, renses cylinderen, dvs. forbrændingsprodukter fjernes. Dette slagtilfælde tilvejebringes ved indtagelse af en frisk del af VTS, som fortrænger udstødningen i udstødningskanalen. I samme øjeblik er kammeret fyldt med en frisk del af VTS.
2. Stigende op til det øverste dødpunkt lukker stemplet indløbet og udløbet, hvilket sikrer komprimering af BTC i stempelrummet ovenfor (uden denne proces er effektiv forbrænding af blandingen og det krævede output fra kraftenheden umulig). Samtidig suges en ekstra del af blandingen af ​​luft og brændstof ind i hulrummet under stemplet. Der genereres en gnist ved stemplets TDC, som antænder luft / brændstofblandingen. Arbejdsslaget begynder.

Dette gentager motorcyklen. Det viser sig, at i to-takts udføres alle slag i to slag af stemplet: mens det bevæger sig op og ned.

Enheden til en totaktsmotor?

Den klassiske totakts forbrændingsmotor består af:

• Carter. Dette er hoveddelen af ​​strukturen, hvor krumtapakslen er fastgjort med kuglelejer. Afhængig af størrelsen på cylinder-stempelgruppen vil der være et tilsvarende antal krumtap på krumtapakslen.
• Stempel. Dette er et stykke i form af et glas, der er fastgjort på forbindelsesstangen, svarende til den analog, der anvendes i firetaktsmotorer. Den har riller til kompressionsringene. Enhedens effektivitet under forbrændingen af ​​MTC afhænger af stemplets tæthed som i andre typer motorer.
• Indgang og udløb. De er lavet i selve forbrændingsmotorhuset, hvor indsugnings- og udstødningsmanifoldene er forbundet. Der er ingen gasfordelingsmekanisme i en sådan motor, på grund af hvilken to-takts er lette.
• Ventil. Denne del forhindrer, at luft / brændstofblandingen smides tilbage i enhedens indtagskanal. Når stemplet stiger, dannes der et vakuum under det, som bevæger klappen, hvorigennem en frisk del af BTC kommer ind i hulrummet. Så snart der er et slag af arbejdsslaget (en gnist blev udløst og blandingen antændt, bevægende stemplet til bundens dødpunkt), lukkes denne ventil.
• Kompressionsringe. Disse er de samme dele som i enhver anden forbrændingsmotor. Deres dimensioner vælges strengt i henhold til dimensionerne på et bestemt stempel.

Hofbauer totakts design

På grund af mange tekniske forhindringer har ideen om at bruge totaktsændringer i lette køretøjer ikke været mulig indtil for nylig. I 2010 blev der gjort et gennembrud i denne henseende. EcoMotors har modtaget en anstændig investering fra Bill Gates og Khosla Ventures. Årsagen til dette spild var præsentationen af ​​den originale boxermotor.

Selvom en sådan ændring har eksisteret i lang tid, skabte Peter Hofbauer konceptet med en to-takts, der fungerede på princippet om en klassisk bokser. Virksomheden kaldte sit arbejde OROS (oversat som modstående cylindre og modstående stempler). En sådan enhed kan ikke kun arbejde på benzin, men også på diesel, men udvikleren har hidtil slået sig fast på fast brændstof.

Hvis vi overvejer det klassiske design af totakts i denne kapacitet, kan det i teorien bruges i en lignende ændring og installeres på et 4-hjulskøretøj til passagerer. Det ville være muligt, hvis det ikke var for miljøstandarder og de høje brændstofomkostninger. Under drift af en konventionel totakts forbrændingsmotor fjernes en del af luft-brændstofblandingen gennem udstødningsporten under rensningsprocessen. Også i processen med forbrænding af BTC brændes olie.

På trods af den store skepsis hos ingeniører fra førende bilproducenter åbnede Hofbauer-motoren muligheden for totaktslag for at komme under hætten på luksusbiler. Hvis vi sammenligner dens udvikling med den klassiske bokser, er det nye produkt 30 procent lettere, da dets design har færre dele. Enheden demonstrerer også mere effektiv energiproduktion under drift sammenlignet med en firetaktsbokser (effektivitetsforøgelse inden for 15-50 procent).

Den første arbejdsmodel modtog EM100-mærkning. Ifølge udvikleren er motorens vægt 134 kg. Dens effekt er 325 hk, og drejningsmomentet er 900 Nm.

Designfunktionen ved den nye bokser er, at to stempler er placeret i en cylinder. De er monteret på samme krumtapaksel. Forbrændingen af ​​VTS opstår mellem dem, hvorfor den frigivne energi samtidig påvirker begge stempler. Dette forklarer et så stort moment.

Den modsatte cylinder er konfigureret til at fungere asynkront med den tilstødende cylinder. Dette sikrer glat krumtapakselrotation uden at rykke med et stabilt moment.

I den følgende video demonstrerer Peter Hofbauer selv, hvordan hans motor fungerer:

opoc-motor, hvordan det fungerer. mp4

Lad os overveje mere detaljeret dens interne struktur og den generelle arbejdsplan.

turbolader

Turboladning leveres af et skovlhjul på skaftet, hvor der er installeret en elektrisk motor. Selvom det delvis løber fra strømmen af ​​udstødningsgasser, giver det elektroniske opladning af pumpehjulet løbehjulet mulighed for at accelerere hurtigere og generere lufttryk. For at kompensere for energiforbruget ved centrifugering af pumpehjulet genererer enheden elektricitet, når knivene udsættes for udstødningstryk. Elektronikken styrer også udstødningsgennemstrømningen for at reducere miljøforurening.

Dette element i det innovative totakts er ret kontroversielt. For hurtigt at skabe det nødvendige lufttryk bruger den elektriske motor en anstændig mængde energi. For at gøre dette skal en fremtidig bil, der bruger denne teknologi, være udstyret med en mere effektiv generator og batterier med øget kapacitet.

Fra i dag er effektiviteten af ​​elektrisk kompressor stadig på papir. Producenten hævder, at dette system forbedrer cylinderudrensningen, samtidig med at fordelene ved en totaktscyklus maksimeres. I teorien giver denne installation dig mulighed for at fordoble enhedens liter kapacitet sammenlignet med firetaktsmodstykker.

Indførelsen af ​​sådant udstyr vil helt sikkert gøre kraftværket dyrere, hvorfor det stadig er billigere at bruge en kraftfuld og gluttonøs klassisk forbrændingsmotor end en ny letvægtsbokser.

Forbindelsesstænger af stål

Ved designet ligner enheden TDF-motorer. Kun i denne ændring satte modstemplerne ikke i gang to krumtapaksler, men en på grund af de eksterne forbindelsesstænger på de eksterne stempler.

De ydre stempler i motoren er monteret på lange stålstænger, der er forbundet med krumtapakslen. Det er ikke placeret ved kanterne, som i den klassiske bokserændring, der bruges i militært udstyr, men mellem cylindrene.

De indre elementer er også forbundet med krumtapmekanismen. En sådan enhed giver dig mulighed for at udvinde mere energi fra luft-brændstofblandingens forbrændingsproces. Motoren opfører sig som om den har krumtap, der giver øget stempelslag, men akslen er kompakt og let.

Krumtapaksel

Hofbauer-motoren er modulopbygget. Elektronikken er i stand til at slukke for nogle af cylindrene, så bilen kan være mere økonomisk, når ICE er under minimumsbelastning (for eksempel når man kører på en flad vej).

I 4-taktsmotorer med direkte indsprøjtning (læs mere om typerne af indsprøjtningssystemer i en anden anmeldelse) lukning af cylindrene sikres ved at stoppe brændstoftilførslen. I dette tilfælde bevæger stemplerne sig stadig i cylindrene på grund af krumtapakslens rotation. De forbrænder bare ikke brændstof.

Med hensyn til den innovative udvikling af Hofbauer tilvejebringes nedlukningen af ​​et par cylindre ved hjælp af en speciel kobling monteret på krumtapakslen mellem de tilsvarende par cylinderstempel. Når modulet frakobles, kobler koblingen simpelthen den del af krumtapakslen, der er ansvarlig for dette afsnit.

Da bevægelige stempler i en klassisk 2-takts forbrændingsmotor ved tomgang stadig suger en frisk del af VTS, stopper dette modul i denne ændring helt med at arbejde (stemplerne forbliver immobiliserede). Så snart belastningen på kraftenheden øges, kobler koblingen på et bestemt tidspunkt det inaktive afsnit af krumtapakslen, og motoren øger effekten.

cylinder

I løbet af cylinderluftning udsender klassiske 2-taktsventiler en del af den uforbrændte blanding i atmosfæren. På grund af dette er køretøjer udstyret med en sådan motor ikke i stand til at opfylde miljøstandarder.

For at afhjælpe denne mangel har udvikleren af ​​totaktsmotoren designet et specielt cylinderdesign. De har også ind- og udløb, men deres placering reducerer emissioner.

Hvordan en totaktsforbrændingsmotor fungerer

Det særegne ved den klassiske totaktsmodifikation er, at krumtapakslen og stemplet er i et hulrum fyldt med en luft-brændstofblanding. En indgangsventil er installeret på indløbet. Dens tilstedeværelse giver dig mulighed for at skabe tryk i hulrummet under stemplet, når det begynder at bevæge sig nedad. Dette hoved fremskynder udrensning af cylindere og fjernelse af udstødningsgas.

Når stemplet bevæger sig inde i cylinderen, åbner / lukker det skiftevis indløb og udløb. Af denne grund gør enhedens designfunktioner det muligt ikke at bruge gasfordelingsmekanismen.

For at forhindre at gnidningselementerne slides for meget, har de brug for smøring af høj kvalitet. Da disse motorer har en enkel struktur, fratages de et komplekst smøresystem, der leverer olie til alle dele af forbrændingsmotoren. Af denne grund tilsættes noget motorolie til brændstoffet. Til dette bruges et specielt mærke til totaktsenheder. Dette materiale skal bevare smøreevne ved høje temperaturer, og når det brændes sammen med brændstof, må det ikke efterlade kulstofaflejringer.

Selvom totaktsmotorer ikke blev brugt meget i biler, kender historien perioder, hvor sådanne motorer var placeret under motorhjelmen på nogle lastbiler (!). Et eksempel på dette er YaAZ-dieselenheden.

I 1947 blev en in-line 7-cylindret dieselmotor af dette design installeret på 200-ton lastbiler YaAZ-205 og YaAZ-4. På trods af den store vægt havde enheden lavere vibrationer end mange forbrændingsmotorer i indenlandske personbiler. Årsagen er, at indretningen til denne modifikation inkluderer to aksler, der roterer synkront. Denne afbalanceringsmekanisme dæmpede de fleste af vibrationerne i motoren, som hurtigt ville smuldre træbilkarosseriet.

Flere detaljer om betjeningen af ​​totaktsmotorer er beskrevet i følgende video:

2 TAKT. Lad os prøve at forstå ...

Hvor er der brug for en totaktsmotor?

Enheden til en 2-taktsmotor er enklere end en 4-taktsanalog, på grund af hvilken de bruges i de industrier, hvor vægt og volumen er vigtigere end brændstofforbrug og andre parametre.

Så disse motorer er installeret på lette plæneklippere og håndtrimmere til gartnere. At holde en tung motor i dine hænder gør det meget vanskeligt at arbejde i haven. Det samme koncept kan spores ved fremstilling af motorsave.

Dens effektivitet afhænger også af vægten af ​​vand- og lufttransport, så producenterne går på kompromis med det høje brændstofforbrug for at skabe lettere strukturer.

Imidlertid bruges 2-tatniks ikke kun i landbrugs- og nogle flytyper. I auto / motto sport er vægt lige så vigtig som i svævefly eller græsslåmaskiner. For at en bil eller motorcykel kan udvikle høj hastighed, bruger designere, der skaber sådanne køretøjer, lette materialer. Detaljer om hvilke materialer bilkarosserier er lavet af er beskrevet her... Af denne grund har disse motorer en fordel i forhold til tunge og teknisk komplekse 4-takts kolleger.

Her er et lille eksempel på effektiviteten af ​​en totaktsmodifikation af en forbrændingsmotor i sport. Siden 1992 har nogle motorcykler brugt en japansk Honda NSR4 500-cylindret V-twin motor i MottoGP motorcykelløb. Med et volumen på 0.5 liter udviklede denne enhed 200 hestekræfter, og krumtapakslen snurrede op til 14 tusind omdrejninger i minuttet.

Momentet er 106 Nm. nåede allerede 11.5 tusind. Den maksimale hastighed, som et sådant barn var i stand til at udvikle, var mere end 320 kilometer i timen (afhængigt af rytterens vægt). Vægten af ​​selve motoren var kun 45 kg. Et kilo køretøjsvægt udgør næsten halvandet hestekræfter. De fleste sportsvogne vil misunde dette forhold mellem vægt og vægt.

Sammenligning af totakts- og firetaktsmotor

Spørgsmålet er, hvorfor maskinen så ikke kan have en sådan produktiv enhed? For det første er den klassiske totakts den mest spildte enhed af alt, hvad der bruges i køretøjer. Årsagen til dette er særegenhederne ved at blæse og fylde cylinderen. For det andet, som for racingmodifikationer som Honda NSR500, er enhedens levetid meget lille på grund af de høje omdrejninger.

Fordelene ved en totaktsenhed i forhold til en 2-taktsanalog inkluderer:

• Evnen til at fjerne kraft fra en omdrejning i krumtapakslen er 1.7-XNUMX gange højere end den, der produceres af en klassisk motor med en gasfordelingsmekanisme. Denne parameter er af større betydning for lavhastigheds marine teknologi og stempelflymodeller.
• På grund af forbrændingsmotorens designfunktioner har den mindre dimensioner og vægt. Denne parameter er meget vigtig for lette køretøjer såsom scootere. Tidligere blev sådanne kraftenheder (normalt deres volumen ikke oversteg 1.7 liter) installeret i små biler. I sådanne modifikationer blev krumtapkammerblæsning tilvejebragt. Nogle lastbilmodeller var også udstyret med totaktsmotorer. Normalt var volumenet af sådanne forbrændingsmotorer mindst 4.0 liter. Blæsningen i sådanne modifikationer blev udført af typen med direkte strømning.
• Deres dele slides mindre, da de bevægelige elementer for at opnå den samme effekt som i 4-taktsanaloger udfører dobbelt så få bevægelser (to slag kombineres i et stempelslag).

4-takts motor

På trods af disse fordele har totaktsmotormodifikationen betydelige ulemper, hvorfor det endnu ikke er praktisk at bruge det i biler. Nogle af disse ulemper:

• Karburatormodeller arbejder med tabet af en ny opladning af VTS under rensning af cylinderkammeret.
• I 4-taktsversionen fjernes udstødningsgasser i højere grad end i den betragtede analog. Årsagen er, at stemplet i et 2-takts ikke når det øverste dødpunkt under udrensning, og denne proces sikres kun under dets lille slag. På grund af dette kommer noget af luft-brændstofblandingen ind i udstødningskanalen, og flere udstødningsgasser forbliver i selve cylinderen. For at reducere mængden af ​​uforbrændt brændstof i udstødningen har moderne producenter udviklet ændringer med et indsprøjtningssystem, men selv i dette tilfælde er det umuligt at fjerne forbrændingsrester helt fra cylinderen.
• Disse motorer er mere magtfulde sammenlignet med 4-taktsversioner med identisk forskydning.
• Højtydende turboladere bruges til at rense cylindrene i indsprøjtningsmotorer. I sådanne motorer forbruges luft halvanden til to gange mere. Af denne grund er installation af specielle luftfiltre påkrævet.
• 2-taktsenheden genererer mere støj, når den når maksimalt omdrejningstal.
• De ryger hårdere.
• Ved lave omdrejninger genererer de stærke vibrationer. Der er ingen forskel i encylindrede motorer med fire og to slag i denne henseende.

Med hensyn til totaktsmotors holdbarhed antages det, at de fejler hurtigere på grund af dårlig smøring. Men hvis du ikke tager højde for enhederne til sportscykler (høje omdrejninger deaktiverer hurtigt dele), så fungerer en nøgleregel inden for mekanik: jo enklere design af mekanismen, jo længere varer den.

4-taktsmotorer har et større antal små dele, især i gasfordelingsmekanismen (læs, hvordan ventiltimingen fungerer) her), som kan gå i stykker når som helst.

Som du kan se, er udviklingen af ​​forbrændingsmotorer ikke stoppet indtil videre, så hvem ved, hvilket gennembrud inden for dette område vil blive gjort af ingeniører. Fremkomsten af ​​en ny udvikling af totaktsmotoren giver håb om, at biler i den nærmeste fremtid vil være udstyret med lettere og mere effektive drivlinjer.

Afslutningsvis foreslår vi at se på en anden ændring af en totaktsmotor med stempler, der bevæger sig mod hinanden. Sandt nok kan denne teknologi ikke kaldes innovativ som Hofbauer-versionen, fordi sådanne forbrændingsmotorer begyndte at blive brugt tilbage i 1930'erne i militært udstyr. For lette køretøjer er sådanne 2-taktsmotorer dog endnu ikke blevet brugt:

Bedøvelse Counter Traffic Engine 2018

Spørgsmål og svar:

Hvad betyder en 2-takts motor? I modsætning til en 4-takts motor udføres alle slag i en krumtapakselomdrejning (to slag udføres i et stempelslag). I den kombineres processen med at fylde cylinderen og ventilere den.

Hvordan smøres en totaktsmotor? Alle gnidende indre overflader af motoren smøres af olien i brændstoffet. Derfor skal olien i en sådan motor konstant påfyldes.

Hvordan fungerer en 2-takts motor? I denne forbrændingsmotor er to slag tydeligt udtrykt: kompression (stemplet bevæger sig til TDC og lukker gradvist først udluftningen og derefter udstødningsporten) og arbejdsslaget (efter tændingen af ​​BTC'en bevæger stemplet sig til BDC, åbne de samme porte til udrensning).