Одноцилиндровый четырехтактный двигатель принцип работы

Отличие двухтактного двигателя от четырёхтактного

Авто владельцы задаются вопросом: что лучше двухтактный или четырехтактный двигатель. Однозначного ответа нет, у каждого механизма положительные и отрицательные стороны, зависящие от предъявляемых к мотору требований.

Казалось бы, мощность мотора выполняющего два такта, в сравнении с равнозначным мотором, выполняющим четыре такта, больше, а значит он лучше. Однако, реальность сложней. На практике, возникают дополнительные утраты: частичное попадание и смешивание газовой отработки со свежим горючим, выброс части топлива при продувке. Результат, при выполнении одинакового цикла, агрегат, выполняющий два такта, по показателю экономичности уступает агрегату с четырьмя тактами.

Различен способ смазки силовых установок на четыре и два такта. Установка на два такта смазывается посредством смешивания масла для мотора и бензина. В четырёхтактном агрегате предусмотрен механизм смазки с использованием насоса, который расходует масла столько, сколько требует эксплуатация установки.

Двухтактные моторы не имеют клапанов, роль детали играет поршень, он открывает и закрывает отверстия впуска и выпуска. Отсутствие механизмов газораспределения упрощает силовой агрегат, делая обслуживание простым. Мощность установки, выполняющей два такта, считается выше, так как её цикличность выше. Однако, не полностью используя поршневой ход, потери мощности при продувке и остатках отработанных газов снижают показатель мощности.

Что бы было легче определить, какой двигатель лучше, двухтактный или четырёхтактный, представим краткое описание обоих силовых установок в виде таблицы:

Применять двигатель, выполняющий два такта при работе, целесообразно в моменты, когда речь не идёт об экономии топлива и смазки, а на первом месте стоят габариты и вес установки.

В то же время, в конструкции двухтактного двигателя кроется потенциал, который никак не удается реализовать на практике. Расчетный показатель мощности и экономичности в этом агрегате высок, сложность реализовать возникает из-за тонкости настроек. Возможно, в скором будущем благодаря применению электронных датчиков и механизмов контроля и настроек, двухтактным агрегатам удастся занять лидирующие позиции на автомобильном рынке.

Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Двигателя внутреннего сгорания работает по определенным принципам. Результатом рабочего цикла является выделение порции мощности, воздействующей на коленчатый вал. Тактом двигателя называется движение поршня в одном направлении. Исходя из этого все двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и четырехтактные. В чем же разница между ними?

Один оборот коленчатого вала двигателя состоит из двух тактов. Следовательно, устройства, рабочий цикл которых совершается за один оборот коленвала, называются двухтактными. И напротив, если рабочий цикл двигателя совершается за два оборота, то есть четыре такта, называются четырехтактными. Оба варианта механизмов могут быть дизельными или бензиновыми. Отличия между двухтактными и четырехтактными двигателями заключаются в эксплуатационных и конструктивных особенностях.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из впуска, сжатия, расширения и выпуска. При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки в нижнюю. При помощи кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, впускающий в цилиндр топливную смесь. Затем происходит сжатие и нагрев топливной смеси. Между электродами свечи загорается искра. При горении топлива выделяются горючие газы, приводящие в движение поршень. Затем происходит выпуск отработанных газов. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из сжатия и расширения. Впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов происходят внутри этих процессов, а не отдельно. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — продувочное и выпускное. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что существенно облегчает и упрощает его конструкцию. В этом ключевое отличие двухтактных и четырехтактных двигателей.

Особенности строения обуславливают и другие отличия. К примеру, двухтактный двигатель имеет большую литровую мощность, превышающую мощность четырехтактного примерно в 1,5 раза.

Четырехтактный двигатель считается более экономичным. В двухтактном двигателе внутреннего сгорания часть топливной смеси удаляется вместе с газами, не производя полезной работы.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В первых она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях моторного масла с бензином. В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. По той причине, что в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам значительно отличаются. Для первых масло должно оставлять незначительное количество нагара. Для вторых этот параметр не так важен, однако учитывается стабильное поддержание характеристик на протяжении длительного промежутка времени.

Эксплуатационные отличия двух- и четырехтактных двигателей проявляются и в скорости износа. Благодаря совершенной системе смазки, четырехтактные двигатели имеют больший рабочий ресурс. Кроме того, такие модели экологичнее и более тихие.

К преимуществам двухтактных двигателей можно отнести относительную дешевизну, малый вес и простоту обслуживания.

Выводы:

1. Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за один оборот коленвала, четырехтактного – за два.
2. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует.
3. Конструкция четырехтактного двигателя гораздо сложнее.
4. Двухтактный двигатель имеет большую литровую и удельную мощность.
5. Четырехтактный двигатель считается более экономичным.
6. Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя.
7. Четырехтактные двигатели имеют больший рабочий ресурс.
8. Четырехтактные двигатели работают тише и экологичнее, чем двухтактные.
9. Двухтактные двигатели дешевле и проще в обслуживании.

Основные отличия между двухтактным и четырехтактным ДВС

Одно из основных отличий рассматриваемых агрегатов в наличии газораспределительного механизма на 4-тактном моторе. На 2-тактных устройствах газораспределительного механизма нет. Вместо него имеются отверстия в стенках цилиндра, через которые и происходит подача готовой топливно-воздушной смеси, а также отвод выхлопных газов.

ГРМ не только увеличивает вес и размер двигателя, но еще и существенно влияет на его стоимость. Отсутствие ГРМ приводит к тому, что двигатель имеет только два цикла работы. Наличие каналов в стенках цилиндра приводит к увеличенному износу колец и поршня двигателя. Именно поэтому двухтактные двигатели имеют небольшой ресурс работы. Далее рассмотрим конструктивные отличия между 2-тактным и 4-тактным моторами.

1. Потребление топлива — несмотря на то, что двухтактный агрегат имеет простое строение, в плане потребления бензина он проигрывает четырехтактному. Связано это с количеством тактов. В то время, как 4-цикловый агрегат совершает 2 оборота коленчатого вала, потребляя при этом одну порцию топлива, двухтактный двигатель при этом делает только один оборот. Увеличение расхода топлива составляет примерно 1,5 раза. Кроме того, не стоит забывать, что 2-тактный агрегат имеет несовершенную систему, и в процессе работы наблюдается потеря топливной смеси, выбрасываемой в глушитель. Это часть смеси, которая «вылетает в трубу» при движении поршня вверх в момент сжатия
2. Тип топлива — моторы 4-тактного типа работают на чистом бензине, который в карбюраторе смешивается с воздухом. Агрегаты 2-тактного типа работают на смеси масла с бензином. Использование чистого бензина недопустимо, что повлечет за собой быстрый выход из строя цилиндропоршневой группы
3. Система смазки — многие знают, что именно по этому принципу рассматриваемые агрегаты отличаются. В 4-тактном моторе имеется отдельная система смазки, состоящая не только из емкости, но еще и масляного насоса, фильтров и трубопроводной магистрали. Система смазки не взаимосвязана с механизмом подачи топлива, что говорит не только об эффективности, но и продолжительном сроке службы. Двухтактные моторы работают на бензине с маслом. Пропорции смешивания бензина с маслом для бензопилы и бензокосы описаны на сайте. Бензин вместе с малом подается в двигатель, где осуществляется смазка механизма. Стоит отметить, что далеко не все двухтактные моторы имеют общую систему смазки, но встречаются еще и агрегаты с раздельным механизмом, где смешивание происходит автоматически в зависимости от количества оборотов
4. Тип смазывающих веществ или отличие масла для двухтактного мотора от 4-тактного. Для двухтактных двигателей используются специальные масла «сгорающего» типа. Это масло смешивается с бензином, и попадают в систему КШМ, обеспечивая смазку движущихся деталей. После этого масло в составе с бензином поступает в цилиндр, где воспламеняется и сгорает. Это масло называется двухтактным, и выпускается оно красного или зеленого цвета. Цвет не играет большой роли, и говорит о применении присадок в составе. Четырехтактные моторы работают на чистом бензине, так как они имеют отдельный механизм, отвечающий за смазку КШМ. В таких моторах используется обычное моторное масло, которое нельзя смешивать с бензином, и заливать в двухтактные агрегаты. Это приведет к быстрому засорению электродов свечи и выходу из строя ДВС. Получается, что отличие масла для двухтактных двигателей от четырехтактных заключается в консистенции и составе. На 2-цикловых ДВС используются сгораемые типы масел, которые перед тем, как сгореть, смазывают всю систему

По системе смазки четырехтактных двигателей нужно отметить, что они бывают двух типов — с сухим и мокрым картером. Различаются они по способу смазки. В мокром типе происходит подача масла из картера на КШМ. Насос перекачивает масло из картера, являющегося частью двигателя.

На ДВС с сухим картером используется отдельный бак с маслом. Из него масло насосом перекачивается в систему КШМ, обеспечивая смазку деталей. Скапливающееся масло обратно транспортируется в бак при помощи дополнительного насоса.

Зная основные конструктивные и принципиальные отличия рассматриваемых механизмов, следует разобраться с их достоинствами и недостатками, которые имеются у обоих вариантов.

Принцип работы двухтактного бензинового двигателя

Работа двухтактного двигателя основывается на 2 циклах: сжатие и расширение. Если в 4-х тактном двигателе топливо и отработанные газы проходят 4 такта, то здесь все совершается в двух.

В режиме сжатия поршень движется из нижней мертвой точки в верхнюю. Затем перекрывается окно продувки, куда поступает топливо. Дальше закрывается выпускное отверстие, предназначенное для выхода отработавших газов. Происходит сжатие смеси бензина с воздухом.

В это время в камере создается вакуум и разреженный воздух засасывает из карбюратора очередную порцию топлива. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, искра от свечи воспламеняет топливную смесь. Под давлением образовавшихся газов, поршень уходит вниз, вращая при этом коленчатый вал.

Когда поршень доходит до выпускного окна, оно открывается для выброса отработанных газов в глушитель. Затем открывается продувочное окно, и топливная смесь под давлением поступает в цилиндр. Когда поршень проходит нижнюю мертвую точку, рабочий режим повторяется.

Двухтактный двигатель

Рейтинг масел для мотоциклов по лучшим брендам

ЛУКОЙЛ МОТО 2Т

Российское производство. Очень выгодная цена (от 139 р). Подходит для техники с 2 тактами, смешивается с бензином в пропорции 1:50. Практически не имеет подделок.

Российское производство. Очень выгодная цена (от 139 р). Подходит для техники с 2 тактами, смешивается с бензином в пропорции 1:50. Практически не имеет подделок.

MANNOL 4TAKT PLUS 10W40

Немецкий бренд. Состав предназначен не только для мотоциклов, но и для любых четырехтактных ДВС. Полусинтетика отлично защищает цилиндры и поршни, а также трансмиссию. Стоимость – от 350 р.

Motul 300V Factory Line Road Racing 10W40

Высококачественная синтетика, которая защищает даже при сверхвысоких нагрузках. Применяется для спортивных байков в условиях гонок. Минусом может быть только расценка – по 1320 р за литр. Высшее место в рейтинге – 5 баллов.

REPSOL MOTO RACING 4T 10W40

Марка полностью специализируется на мототехнике и учитывает все особенности эксплуатации. Это на 100% синтетика. Еще одно достоинство – хорошие моющие характеристики. Цена – 1100 за 1л. Минус – есть не во всех магазинах.

LIQUI MOLY Motorbike 4T 15W-50 Street 4 л

Отметим универсальность немецкого дорогостоящего продукта (более 2 000) – он подходит и для мотоциклов, и для квадроциклов, и даже для моторных лодок.

Eni/Agip i-Ride Scooter 2T

Итальянский вариант для двухтактных моторов. Плюс – низкое содержание серы. Это приводит к тому, что смешивание с бензином происходит быстрое и однородное, а в процессе использования практически не образуется нагар.

IDEMITSU 4T Max Eco 10W-30

Это минеральный продукт из Японии с очень высокой экономичностью. Особенно заметен низкий расход масла на дальних дистанциях. Также пользователи отмечают снижение вибраций и шумов.

ZIC M9 4T 10W-40

Южнокорейская смазка, подходящая для высоких нагрузок. Дополнительно она защищает от окислительных процессов и трения.

ELF HTX 3818 SAE 5W-30

Очень многофункционален, но сильнее всего предназначен для байков на гоночных треках. Настолько хорошо сохраняется вязкость при больших скоростях и, соответственно, трении. Цена за него действительно высокая – от 1000 за литр. Если нашли дешевле, скорее всего, это подделка, их развелось много.

ELF MOTO 4 ROAD 10W-40

Из-за влияния на давление внутри мотора улучшается динамика. Большинство отмечают, что дорожные и кроссовые мотоциклы начинают ехать быстрее. При этом износостойкость запчастей также увеличивается.

MOBIL 1 Racing 4T 15W-50

Качественная синтетика с присадками для техники с повышенной мощностью. Финская смазка считается одной из лучших с точки зрения запуска движка, в холодных погодных условиях.

CASTROL Power 1 Racing 4T 10W-40

Полусинтетика, которая очень быстро продвигается по магистралям, гарантируя высокую скорость набора оборотов. Трение и окисление при этом не мешают. Есть недостаток – холодный запуск проблематичен, стоит использовать летом.

KAWASAKI Performance Oils 4-Stroke Engine Oil Semi Synthetic SAE 10W-40

Произведенный брендом известных мотоциклов, продукт, конечно, рекомендуется для всей линейки четырехтактных «Кавасаки». Позиционируется как стойкий к износу, препятствующий появлению ржавчины и очень бережный по отношению к резиновым уплотнителям.

Eurol Motorcycle 10W-40

Хорошая защита на минусовых температурах – масляная пленка держится прочным слоем во время всего использования. Но в Нидерландах недостаточно хорошо предусмотрели наличие добавок для снижения трения.

Проблема с продувкой

Чем выше обороты коленвала, тем больше мощность. Но, конструкция двухтактных двигателей имеет такую особенность — чем быстрее начинает двигаться поршень, тем хуже продувается камера сгорания цилиндра, так как окна подачи и выпуска отработавших газов остаются открытыми очень мало времени.

Камерная продувка — это удаление газов и впрыск топлива в цилиндр из картера. Топливо начинает всасываться и находиться в картере при движении поршня вверх. Затем, когда поршень идет вниз, впускной канал закрывается и открывается продувочное окно, через которое подается новая порция топлива и выгоняются газы отработавшей предыдущей смеси топлива (смотрите рисунок выше, посередине).

Такая простая конструкция двухтактного двигателя исключает необходимость устанавливать газораспределительный механизм (ГРМ), насоса продувки, клапанов и узла смазки.

Продувка во время работы двухтактного двигателя на холостом ходу (ХХ) осуществляется по-другому. Во время работы на ХХ, продувка осуществляется открыванием на маленький угол заслонки. Такая продувка не качественная, поэтому на холостом ходу, многие наверное замечали, двигатель бензопилы или газонокосилки работает не стабильно. Что касается бензопилы, например, Echo (Эхо), то там надо наполовину вытягивать подсос.

Одноцилиндровый двухтактный двигатель имеет контурную продувку, то есть щелевую. В нижней части цилиндра в стенке есть специальная щель, через которую происходит газораспределение. В такте сжатия и рабочего хода, то есть когда поршень вверх, отверстия впуска и продувки должны быть закрытыми.

Контурная продувка — это предпоршневой объем (цилиндр под поршнем) представляет собой продувочный насос. Такая конструкция позволяет делать двигатели самых малых габаритов.

Четырехтактный двигатель скутера и мопеда — устройство и принцип работы

Изначально все скутеры объемом до 50 кубических сантиметров комплектовались исключительно двухтактными двигателями, а мопеды и скутеретты, такие как легендарная Honda Cub — четырехтактными. Этому есть объяснение. Скутер имеет безступенчатую коробку передач в виде вариатора, а вариатор нуждается в постоянно высоких оборотах, при этом пик мощности должен соответствовать скорости вращения коленвала.

Идеальным образом при минимальных расчетах для этой цели подходят двухтактные двигатели.

Мопеды и скутеретты имеют от двух до четырех передач, при этом максимально эффективным двигателем для такой трансмиссии является четырехтактный. Кроме того, он значительно экономичен и тяговит.

Спустя некоторое время после изобретения скутера, инженеры начали задумываться о внедрении маломощного четырехтактного двигателя и на молокубатурники, при этом, по мощности они не должны били уступать своим двухтактным братьям. Также ставилась задача сделать их более экономичными, менее шумными и в значительной мере повысить надежнось.

Устройство четырехтактного двигателя

Ниже на схеме обозначен цикл работы. Как видите, топливо и кислород, поступая в карбюратор, смешиваются в заведомо заданной пропорции, образуя этим самым топливную смесь. Далее она подается в цилиндр, где сжимается поршнем, а затем воспламенятся. После этого газы расширяются и через клапан выпуска, уходят в крбюратор.

Когда речь идет о мощности, основным параметром следует отметить объем камеры сгорания, или, как говорят, объем двигателя. Следует отличать полный и рабочий объем.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Работа двигателя в целом состоит из четырех циклов, это:

1) Впуск2) Сжатие3) Расширение4) ВыпускКаждый цикл имеет четкое назначение и воспроизводится с заведомо рассчитанной точностью. Малейшие отклонения в расчетах ведут к понижению мощности и неправильной работе.

Рассмотрим каждый из тактов в отдельности.

Во время такта впуска, впускной клапан открыт, выпускной зарыт.

Такт сжатия

После того, как в камеру сгорания подается определенное количество смеси, клапан впуска закрывается, а поршень начинает движение от нижней мертвой точки (НМТ) вверх. Во время движения вверх, он сжимает смесь, доводя ее к критическим нормам.

Такт расширения или рабочего хода

Именно во время третьего такта происходит самый важный процесс в двигателе. Когда уже рабочая смесь сжата, смесь воспламеняется искрой, образуется взрыв. Вследствие теплового расширения, поршень начинает движение вниз, и с большой силой давит через шатун на коленвал. Именно в этот момент происходит рабочий ход

Очень важно, чтобы свеча воспламеняла рабочую смесь в нужный момент, от этого зависит основа правильной работы двигателя, как четырехтактного, так и двухтактного

Такт выпуска

Во время такта выпуска, после расширения, уже отработанные газы через выпускной клапан уходят в глушитель.

Глушитель четырехтактного двигателя не выполняет функции резонатора и имеет абсолютно другое строение, в отличие от двухтактного. Они не взаимозаменяемы, и это очень важный момент, например если вы решили поменять глушитель. Этого делать нельзя. Он служит лишь для гашения звука, а также в некоторых современных моделях содержит фильтрующие элементы, для соответствия евростандартам.

Преимущества четырехтактного двигателя на скутере

Преимуществ у четырехтактного двигателя гораздо больше, чем недостатков. И в данном случае сравнивать мы его будем конечно же с двухтактными моторами. Итак, плюсы:— экономичность (потребляют значительно меньше топлива);— долговечность (срок службы на порядок больше);— экологичность (меньше выбросов в атмосферу);— стабильность ( как на холостых так и при движении; четырехтактный двигатель работает стабильнее, менее вибрирует и лучше работает в — сложных условиях, например зимой),— шум при работе двигателя гораздо тише.

Недостатки четырехтактного двигателя на скутере

— большой вес;— высокая стоимость;— ниже мощность, по сравнению с двухтактником, но только при наборе скорости;— сложность и дороговизна в ремонте.Дальнейшая перспектива таких двигателей очевидна, это неизбежный переход и отказ от громких и неэкономичных, но в то же время мощных двухтактных скутеров.

Понижающие редукторы для четырехтактных двигателей

Понижающий редуктор – устройство, которое должно понижать скорость с высокой с низким крутящим моментом до низкой с высоким крутящим моментом. Особенно они актуальны для сельскохозяйственной и садовой техники.

Среди самых популярных брендов, которые производят такие двигатели, обычно мощностью порядка 15лс – японская «Хонда» и китайский «Лифан» (есть модели с вариатором, автоматическим сцеплением). Также популярен американский производитель Briggs & Stratton, его двигатели используются в газонокосилках (бензотриммерах). Среди популярных двигателей с редукторами – «Чемпион» и его аналог, «Патриот Гарден».