Cum diferă un motor în doi timpi de un motor în patru timpi

Ciclul motorului cu ardere internă (ICE) constă din mai multe procese, al căror produs este eliberarea de putere (energie), iar puterea, la rândul său, acționează asupra arborelui cotit (arborelui cotit) al motorului.

Tabla de conținut:

Ciclul unui motor cu ardere internă include:

• umplerea cilindrului cu combustibil;
• comprimarea amestecului de combustibil;
• aprinderea combustibilului;
• expansiunea gazelor și purjarea ulterioară a cilindrului.

Mișcarea pistonului într-o direcție (în jos sau în sus) se numește ciclu motor. În timpul unei rotații a arborelui cotit, au loc două cicluri. Cursa pistonului este cursa la care se realizează lucrul util ca rezultat al expansiunii gazelor arse.

Motoarele cu un ciclu de lucru de două timpi (o rotație a arborelui cotit) se numesc motoare în doi timpi. Motoarele cu un ciclu de funcționare în patru timpi (două rotații ale arborelui cotit) se numesc motoare în patru timpi. Motoarele în patru și doi timpi pot fi atât diesel, cât și pe benzină (cu carburator). Așadar, care sunt principalele caracteristici de proiectare și funcționare ale motoarelor cu ardere internă în patru timpi și în doi timpi pe benzină? Familiarizarea cu principiul de funcționare al fiecăruia dintre ele va ajuta la o mai bună înțelegere a acestora.

Principiul de funcționare al unui motor în patru timpi

Lucrul într-un motor în patru timpi se realizează în 4 tacte: injectarea combustibilului, comprimarea lichidului combustibil, aprinderea lichidului și expansiunea cursei de lucru, eliberarea produselor de ardere.

Pistonul coboară de la TDC (punctul mort superior) la NMT (punctul mort inferior) în timpul injecției de carburant. În această cursă, supapa de admisie este de asemenea deschisă de camea arborelui cu came (arborele cu came). Prin această supapă amestecul de combustibil intră în cilindrul motorului.

Atunci când pistonul efectuează o cursă de întoarcere (de la NMT la TDC), amestecul carburant este comprimat și temperatura acestuia crește rapid.

Între electrozii bujiilor se formează o scânteie (cu o fracțiune de secundă înainte de sfârșitul compresiei). Amestecul de combustibil este aprins și, în timpul procesului de ardere, eliberează gaze combustibile care împing pistonul în jos sub presiune ridicată. Aceasta se numește cursa de lucru a motorului. Toată munca utilă este efectuată în această cursă.

Atunci când pistonul revine de la punctul mort inferior, supapa de admisie se deschide, iar pistonul în mișcare poate împinge produsele combustiei (gazele de evacuare) în afara cilindrului. Odată ce evacuarea a avut loc, supapa se închide la TDC și ciclul se repetă din nou.

Principiul de funcționare a unui motor în doi timpi

Procesul de funcționare a unui motor în doi timpi include două cicluri: comprimarea și expansiunea combustibilului (cursa de lucru a motorului cu ardere internă). În timpul expansiunii și compresiei într-un motor în doi timpi, produsele de ardere (gazele de eșapament) sunt eliberate, iar combustibilul lichid este injectat. Aceasta este principala diferență dintre un motor în doi timpi și un motor în patru timpi.

Pistonul se deplasează de la NMT la TDC în timpul compresiei. Cu toate acestea, mai întâi trebuie să se închidă fereastra de purjare (prin care amestecul de combustibil intră în cilindru) și apoi fereastra de evacuare (prin care sunt eliberate gazele de eșapament). Atunci când toate condițiile sunt îndeplinite, amestecul de benzină și aer (amestec aer-benzină) va fi comprimat. În paralel cu acest proces, are loc o descărcare în camera manivelei, care aspiră următoarea porție de benzină din carburator. De îndată ce pistonul se apropie de TDC, amestecul este aprins de scânteia produsă de bujie. Pistonul se deplasează apoi în jos sub acțiunea gazelor rezultate și, în același timp, efectuează o muncă utilă prin rotirea arborelui cotit.

În timpul cursei, camera manivelei este presurizată, ceea ce comprimă combustibilul care a intrat în ea în timpul cursei anterioare. De îndată ce suprafața superioară a pistonului (inelul său de etanșare) atinge fereastra de evacuare, aceasta se deschide și evacuează gazele de evacuare în amortizor. Mai departe, pistonul deschide fereastra de purjare și amestecul de combustibil, care a fost presurizat anterior în camera manivelei, intră în cilindru. În timpul procesului de admisie, amestecul deplasează toate produsele de ardere reziduale și efectuează o așa-numită purjare, umplând întregul spațiu de deasupra pistonului. Ciclul de funcționare se va repeta odată ce pistonul a ajuns la NMT.

Diferențe de proiectare și funcționare

Principala diferență dintre aceste dispozitive complexe constă în faptul că au mecanisme diferite de schimb de gaze, și anume eliberarea gazelor de eșapament și furnizarea amestecului de aer și combustibil. Într-un motor în patru timpi, există un mecanism special de distribuție a gazelor care închide și deschide supapele de evacuare și admisie la anumite momente. Cu ajutorul acestuia, cilindrul este umplut și curățat.

Într-un motor în doi timpi nu există un astfel de mecanism și toate procesele de curățare și umplere sunt efectuate în paralel cu ciclurile de expansiune și compresie. Pistonul este aproape de NMT în tot acest timp. Pentru aceste procese există două orificii în pereții cilindrului: un orificiu de purjare și un orificiu de admisie. Orificiul de purjare este responsabil pentru eliberarea produselor de ardere, în timp ce orificiul de admisie este responsabil pentru alimentarea cu combustibil a cilindrului. După cum am spus deja, nu există un mecanism de distribuție într-un astfel de motor și, prin urmare, nu există un sistem complex de supape. Acest lucru face ca motorul în doi timpi să fie mult mai ușor și mai simplu.

Litru putere . La un motor în patru timpi, întreaga cursă este realizată atunci când arborele cotit face două rotații, în timp ce la un motor în doi timpi, fiecare rotație a arborelui cotit implică o cursă. Teoretic, un motor în doi timpi ar trebui să aibă o capacitate mai mare (de 2 ori) de litri a unui motor cu ardere internă decât un motor în patru timpi. Capacitatea în litri este de obicei menționată ca raportul dintre puterea motorului și capacitatea sa în litri.

Cu toate acestea, practica arată că acest lucru nu este întotdeauna valabil. De regulă, acest raport este cuprins între 1,5 și 1,8. Acest lucru se întâmplă din mai multe motive: pistonul nu își utilizează pe deplin cursa din cauza expansiunii, mecanismul de eliberare a gazelor de evacuare în cilindru este inferior mecanismului unui motor în patru timpi, o parte din putere este cheltuită pentru suflarea cilindrului și alte caracteristici ale schimbului de gaze ale unui motor în doi timpi.

Consumul de combustibil . Deși motorul în doi timpi este superior motorului în patru timpi în ceea ce privește puterea specifică și puterea la litru, acesta pierde considerabil la capitolul economie. Fluidul de combustibil amestecat cu aerul din camera manivelei în cilindru deplasează gazele de evacuare. Prin urmare, o parte din combustibil este eliminată împreună cu gazele de eșapament, intrând în conductele de eșapament și, în consecință, motorul își pierde o parte din munca utilă.

Lubrifierea . Motoarele în doi timpi diferă în ceea ce privește principiile de lubrifiere a motorului de motoarele în patru timpi. Pentru a lubrifia un model în 2 timpi, este necesar să se creeze un amestec special de benzină și ulei de motor (5:1, de regulă). Un astfel de amestec de benzină, aer și ulei lubrifiază perfect toate elementele motorului: oglinda cilindrului, rulmenții arborelui cotit și biela, deoarece circulă nu numai în manivelă, ci și în camera pistonului. Când are loc aprinderea amestecului, uleiul, care în acest moment are aspectul unor picături mici, va arde la fel de repede ca benzina. Toate produsele de ardere vor fi eliminate odată cu gazele de eșapament.

Cum să efectuați corect lubrifierea

Pentru a amesteca benzina cu ulei, puteți utiliza două moduri. Simplu — amestecați uleiul cu combustibilul înainte de a-l turna în rezervor și complex — implică combustibil și ulei separat. În ultimul caz, amestecul de ulei și combustibil se va forma în conducta de admisie dintre cilindru și carburator.

De asemenea, în al doilea caz, motorul diesel sau pe benzină trebuie să aibă un rezervor de ulei, precum și o conductă care trebuie conectată împreună cu o pompă cu piston. O astfel de pompă va furniza ulei în cantitatea potrivită (depinde de cantitatea de benzină și aer). Poziția butonului „accelerației” afectează în mod direct performanța pompei. Cu cât este alimentat mai puțin combustibil, cu atât va intra mai puțin ulei și viceversa.

Producătorii de motoare susțin că un astfel de sistem de lubrifiere este mai corect și mai perfect. Acesta reduce consumul de ulei, reduce cantitatea de fum, reduce formarea de funingine, deoarece la sarcini reduse raportul dintre benzină și ulei ajunge la doar 200:1. Acest sistem este utilizat în mod activ de producătorii de scutere în doi timpi sau motociclete cu capacitate cilindrică mică.

La modelele în patru timpi, uleiul este furnizat separat de benzină și nu este amestecat cu aceasta. În acest scop, se utilizează un sistem clasic de lubrifiere, care constă din: filtru, supape, pompă de ulei și conducte. În locul tamburului de ulei, poate exista un carter (sistem de lubrifiere „umed”) sau un rezervor separat (sistem de lubrifiere „uscat”).

• În cazul unui carter „umed”, uleiul este aspirat din carter de o pompă, intră în cavitatea de evacuare și trece prin canale către piesele camerei manivelei, rulmenții arborelui cotit și mecanismul de distribuție.
• Dacă carterul este „uscat”, uleiul este umplut în rezervor. De acolo, acesta este pompat către suprafețele de frecare cu ajutorul unei pompe. Orice exces de ulei care curge în carter va fi în cele din urmă pompat de o pompă suplimentară și returnat în rezervor.

Aproape toate motoarele au filtre de ulei pentru a curăța lichidul de produsele de uzură ale diferitelor piese. Pentru a răci uleiul (acesta tinde să se încălzească în timpul funcționării), poate fi instalat un radiator de răcire.

Deoarece la motoarele în doi timpi, în procesul de funcționare, uleiul tinde să ardă (spre deosebire de motoarele în patru timpi), acesta trebuie să aibă proprietăți speciale. De exemplu, uleiul pentru modelele în doi timpi nu trebuie să lase multă funingine și cenușă, în timp ce uleiul utilizat în motoarele în patru timpi trebuie să ofere caracteristici stabile pentru cât mai mult timp posibil.

Compararea parametrilor

• Putere la litru. Mai mare la motoarele în doi timpi de 1,5-1,8 ori decât la motoarele în patru timpi.
• Putere specifică. De asemenea, mai mare în cazul motoarelor în doi timpi.
• Asigurarea curățării cilindrilor și a alimentării cu combustibil. Motoarele cu ardere internă în patru timpi se laudă cu prezența unui mecanism de distribuție a gazelor.
• Economie. Consumul de combustibil este cu 20-30% mai mic în cazul motoarelor în patru timpi.
• Sistemul de lubrifiere. Motoarele în patru timpi au un sistem complet, în timp ce motoarele în doi timpi au un sistem de ulei care este cel mai adesea amestecat cu benzină.
• Prietenia față de mediu. Gazele de eșapament ale motoarelor cu ardere internă în doi timpi sunt mai toxice decât cele ale motoarelor în patru timpi.
• Zgomotul de funcționare. Motoarele în patru timpi funcționează mult mai silențios.
• Durata de viață. Datorită sistemului perfect de lubrifiere și a vitezei reduse a arborelui cotit, motoarele în 4 timpi sunt considerate mai perfecte.
• Viteza în termeni de turații. Avantaj față de cele în doi timpi.
• Întreținerea. Datorită prezenței unui mecanism de distribuție, motoarele în 4 timpi sunt mult mai dificil de întreținut.
• Greutatea. Datorită designului necomplicat, motorul în doi timpi este mult mai ușor.
• Preț. Motoarele în patru timpi sunt mai scumpe.

Datorită greutății reduse, ușurinței de întreținere și densității ridicate de putere, modelele în doi timpi au o gamă largă de aplicații. În multe dispozitive pe benzină (mașini de tuns iarba, drujbe), nici măcar nu se pune problema ce model de motor cu ardere internă să se utilizeze. Cu toate acestea, motoarele în doi timpi își pierd pozițiile din cauza taxicității ridicate și a zgomotului. Prin urmare, se consideră că fiecare model are avantajele și dezavantajele sale și pentru a alege ce motor este mai bine să se utilizeze în acest caz sau în celălalt, este mai bine în funcție de circumstanțe.