В чем заключается отличие двухтактного двигателя от четырехтактного. Урок начинающему автолюбителю

Почему ДВС разделяются на 2-тактные и 4-тактные

Самым явным отличием является режим возгорания горючей смеси. Это можно отследить визуально и по звуку, так как двухтактный мотор звучит громко и гулко, а четырёхтактному свойственен спокойный и равномерный звук.

Вариативность моторов зависит от впуска горючего и вывода отработки. Если в двухтактном двигателе горючая смесь проходит и выходит через окна в стенках, то в четырёхтактный этот процесс происходит посредством клапанов. Следовательно, найти четырёхтактный двигатель можно по устройству механизма клапанов, так как над головкой блока цилиндров прикреплена коробка распредвала со шкивом. Плюс к этому у нижнего распредвала протягиваются штоки привода клапанов к клапанной коробке.

Помимо вышесказанного, патрубки четырёхтактного мотора находятся на вершине цилиндра. А вот у второго вида патрубок один (выпускной) и находится внизу цилиндра. Случается и такое, что на вершине двухтактника находится только контакт свечи.

Разница в расходе топлива

Несмотря на то, что удельная и литровая мощности четырёхтактного двигателя меньше, чем у двухтактного, он более экономичен. Дело в том, что горюче-воздушная смесь устраняет газы отработки из цилиндра. В итоге некоторое количество горючего оказывается в выхлопных каналах и выходит с газами отработки.

Расход топлива машиной

Различия в масле

Кардинальное отличие между смазкой одного и второго мотора заключается в том, что масло для двухтактника разбавляется бензином и в итоге сгорает вместе со смесью. Если рассматривать четырёхтактный вариант, то в нем избегается всеми мерами попадание масла в камеры, предназначенных для сгорания топлива. Выводом из этого получается то, что для четырёхтактного агрегата используется масло, которое располагает полным спектром смазывающих свойств на протяжении продолжительного времени, а для второго важно чтобы после масла не оставалась сажа и оно полностью сгорало в сумме с горючим.

В итоге двухтактный и четырёхтактный двигатели во многом различны, как в принципе работы, так и особенностях использования. Задавайте возникшие вопросы в комментариях и делитесь своим мнением.

Недостатки

  1. Охлаждение воздухом. Воздушная система охлаждения способствует повышению рабочей температуры силового агрегата при высоких нагрузках. Это затрудняет использование установки при высокой температуре окружающей среды;
  2. Плохое качество смазки. Смазочный материал попадает на вращающиеся детали агрегата вместе с топливной смесью. При плохом качестве масла или снижении его количества в смеси, трущиеся детали быстро выходят из строя;
  3. Сложность установки газобаллонного оборудования. Двухтактный двигатель на газу подразумевает модернизацию системы смазки. Это усложнит конструкцию и значительно увеличит стоимость ремонта;
  4. Большой расход горюче-смазочных материалов. Из-за воспламенения при каждом повороте коленвала, мотор потребляет больше горючего и смазочного материала. Часть рабочей смеси выходит вместе с газами.

Сравнительный анализ двухтактного и четырехтактного моторов

Чтобы лучше понять, чем отличаются рассматриваемые типы силовых агрегатов, следует ознакомиться с их основными характеристиками, представленными в виде таблицы.

Четырехтактный двигатель Двухтактный двигатель
Количество тактов рабочего хода поршня на полный оборот коленчатого вала
2 1
Сбалансированность работы
Компенсировать вибрации, вызванные неравномерностью распределения крутящего момента, приходится тяжелым маховиком Мотор работает достаточно равномерно, что позволяет применять маховик гораздо меньшего веса
Масса двигателя
Тяжелый за счет дополнительного оборудования Намного легче
Конструкция
Достаточно сложная из-за необходимости применения газораспределительного устройства с клапанным механизмом Упрощенная благодаря отсутствию клапанной системы
Стоимость
Высокая Ниже, чем у четырехтактного
Механический КПД
Пониженный из-за большого числа трущихся деталей Высокий за счет уменьшения количества подвижных элементов, подвергающихся трению
Производительность
Высокая, объясняемая полной заменой отработанных газов свежей топливно-воздушной смесью Несколько ниже из-за перемешивания отработанных газов с новой порцией горючей смеси
Рабочая температура
Низкая Более высокая
Охлаждение
Жидкостное Воздушное
Расход топлива
Пониженный за счет полного сгорания Завышенный из-за перемешивания нового впрыска с остатками отработанных газов
Габариты
Такой двигатель имеет большие размеры Двухтактным моторам свойственны меньшие габариты
Система смазки
Сложная Упрощенная
Звуковые характеристики
Сравнительно тихая работа Более шумный
Потребление смазки
Низкое Повышенное
Тепловая эффективность
Высокая Пониженная
Подверженность износу
Трущиеся детали изнашиваются меньше, что продлевает срок службы силового агрегата Более быстрое изнашивание подвижных элементов способствует сокращению срока эксплуатации мотора

Некоторые позиции приведенной таблицы требуют детального рассмотрения.

Сфера применения

Отдельно следует отметить, что с точки зрения экономичности четырехтактный двигатель несколько выгоднее двухтактного мотора. Это объясняется пониженным расходом топлива, что немаловажно при нынешней стоимости горючего. Несмотря на это, значительные габариты позволяют использовать такое оборудование только для крупной техники, наподобие грузовых и легковых автомобилей, автобусов и пр.

Небольшие размеры, дополненные пониженной массой агрегата, допускают применения двухтактных двигателей для мопедов, скутеров, мотоциклов и прочих мелкогабаритных устройств. Используется такая модель мотора и в газонокосилках, моторных лодках и т.д.

Сравнение параметров

  • Какие параметры у двигателяЛитровая мощность. Выше у двухтактных в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных двигателей.
  • Удельная мощность. Также выше у двухтактных.
  • Обеспечение очистки цилиндра и подачи топлива. Четырехтактные ДВС могут похвастаться наличием газораспределительного механизма.
  • Экономичность. Расход топлива на 20-30% ниже у 4-х тактных.
  • Система смазки. У четырехтактных двигателей имеется полноценная система двигателя, у двухтактных — масло чаще всего смешивается с бензином.
  • Экологичность. Выхлоп 2-х тактных ДВС более токсичен, чем у 4-х тактных.
  • Шумность работы. Четырехтактные работают значительно тише.
  • Ресурс работы. Благодаря совершенной системе смазки и уменьшенной частоте вращения коленвала, 4-х тактные двигатели считаются более совершенными.
  • Скорость по набору оборотов. Преимущество за двухтактными.
  • Обслуживание. Благодаря наличию газораспределительного механизма, 4-х тактные движки обслуживать намного сложнее.
  • Вес. Из-за несложной конструкции, двухтактные намного легче.
  • Цена. Четырехтактные дороже.

Благодаря небольшому весу, простоте обслуживания и высокой удельной мощности двухтактные модели обладают широкой областью применения. Во многих бензиновых устройствах (косилках, бензопилах) даже не возникает вопроса о том, какую модель ДВС использовать. Однако двухтактные сдают свои позиции из-за высокой таксичности и шумности. Поэтому принято считать, что в каждой модели есть свои плюсы и минусы и выбирать, какой двигатель лучше использовать в том или ином случае, лучше по обстоятельствам.

Способы продувки цилиндров

Очевидно, что процесс продувки, механизм, квалифицирующийся, как сложный. Правильно выполненная продувка напрямую влияет на показатели мощности и коэффициента полезного действия. Для улучшения характеристик, конструкторы постоянно стараются усовершенствовать и довести процесс до идеала.

Как можно продуть цилиндр:

  • «Контурная» продувка.Вид продувки прост и поэтому распространён. Недостаток то, что применение связано с перерасходом топлива. Разновидности контурной продувки: возвратно-петлевая, дефлекторная, высотная.

Разновидности контурной продувки

  • «П-образная» продувка.Принцип «П-образной» заключается в применении только на моторах с двумя цилиндрами. При проведении, один цилиндр участвует в процессе впуска газов, второй выпускает отработку. Эффект продувки ощущается в топливной экономичности, процесс сопровождается неравномерным нагревом пары, отвечающей за выпуск.

Принцип П-образной

  • «Клапанно-щелевая» продувка.Отличается тем, что требует наличия газораспределительного механизма для управления клапанами. Клапан используется, как для предоставления горючего, так и для вывода отработанных паров. Продувка предусматривает отвод отработки посредством клапана в головке цилиндров и поступление горючего через отверстия. Преимущество, что продувка повышает топливную экономичность и минимизирует показатель токсичности выпускаемых паров. Недостаток, сложность конструкции и нарушения режимов, связанных с повышением температуры работы агрегата.

Клапанно-щелевая

  • «Прямоточная» продувка.Используется в силовых установках с количеством поршней равным двум. При этом расположение цилиндра находится в горизонтальном положении. Поршни двигаются, друг навстречу другу. В движении каждый поршень освобождает и перекрывает клапан: один поршень впускает порцию горючего, второй удаляет порцию отработки из цилиндра. Камера сгорания образуется в момент сближения поршней друг с другом. Эффект этого варианта продувки максимален: удаляет сгоревшие газы и экономит горючее. Минус, требуется сложный механизм кривошипов и шатунов, показатели температуры двигателя требуют применения охладителей и устойчивых материалов для изготовления деталей.

Двухтактный двигатель 5 ТДФ с прямоточной продувкой

5 ТДФ

ТДФ 2

Почему ДВС-ы разделяются на 2-тактные и 4-тактные?

Как мы уже говорили, основной особенностью работы ДВС является заполнение объема цилиндра топливом. Но дело в том, что осуществлять это заполнение можно двумя способами — можно сделать для введения и выведения бензина отдельные такты, как это осуществлено в 4-тактном двигателе, а можно впрыскивать его в конце второго такта, и в это же время, новое топливо само вытеснит отработанный газ. Этот принцип имеет место в 2-тактном ДВС-е.

Как он работает

Рассмотрим принцип работы. Полный рабочий цикл в двухтактном двигателе внутреннего сгорания происходит за два такта:

  1. сжатие;
  2. рабочий ход.

Такт первый

Сжатие. Поршень двигается из положения нижней мертвой точки в положение к верхней, при этом закрывает сначала продувочное, а потом выпускное окно. После этого в цилиндре происходит сжатие поступившей в него раннее топливной смеси. Вместе с этим в кривошипной камере под поршнем, после перекрывания продувочного окна, создается разряженное пространство. Под действием этого разряжения через впускное окно в кривошипную камеру из карбюратора попадает горючая смесь.

Такт второй

Рабочий ход. Когда поршень установлен в положении верхней точки, сжатая топливная смесь поджигается от свечи электрическим разрядом, в результате чего давление и температура газов резко увеличивается. Под действием этого расширения поршень двигается в положение нижней мертвой точки — расширившийся газ осуществляет полезную работу. При этом, опускаясь вниз, он образует большое давление в кривошипной камере, закрывающее клапан. После закрытия клапана газы не могут повторно попасть во впускной коллектор и карбюратор.

При достижении поршнем выпускного окна, оно откроется и начинается выпуск выхлопных газов, давление их в цилиндре снижается. Двигаясь дальше, поршень открывает продувочное окно, и сжатые горючие газы в кривошипной камере проходит по каналу в цилиндр, продувая его от остатка газов. После этого цикл повторяется заново.

Фазы газораспределения в четырехтактном ДВС

Фазы газораспределения – один из главных факторов эффективности мотора. Они напрямую влияют на его КПД. Основная проблема, связанная с ними, заключается в том, что при различных режимах смесь и выхлоп ведут себя по-разному.

ВАЖНО!Для холостого хода подойдут малые фазы (позднее открытие и раннее перекрытие клапанов). На высоких оборотах, наоборот, выгодно раннее время открытия клапанов, благодаря чему можно обработать больший объем газов.

В современной автомобильной промышленности эта проблема обычно решается с помощью специальной муфты, изменяющей угол распредвала при увеличении оборотов двигателя. Эта муфта называется фазовращателем, она управляется электронной системой и поворачивается гидравликой. Благодаря ей, при повышении оборотов обеспечивается раннее открытие клапанов, то есть – нужный темп наполняемости цилиндров.

Способов изменения фаз множество. Например, кулачок с измененным профилем, начинающий работать вместо основного при достижении заданного показателя высоких оборотов. Это позволяет добиться повышенной мощности.

Прочие нюансы

Шумность. На полном ходу двухтактные моторы вопят громче своих четырёхтактных конкурентов. По отзывам многих пользователей, на меньших оборотах эта разница намного менее заметна. И всё-же, если Вы собираетесь троллить пугливую рыбу, Вам стоит всерьёз задуматься над лишними децибеллами.

Дымность. Из-за наличия масла в топливной смеси двухтактные ПЛМ заметно сильнее дымят. Если Вы используете мотор для перемещения из пункта А в пункт Б, то дымность значения не имеет. А если Вы однажды захотите потроллить при попутном ветре, то Вы быстро для себя решите какой лодочный мотор лучше

. Если, конечно, вес и цена не играет ключевую роль.

Транспортировка. Есть мнение, что подвесные лодочные моторы с рабочим циклом в 4 такта нужно перевозить только в определённых положениях, а двухтактные моторы можно перевозить как угодно. И это мнение справедливо. Определённое положение ПЛМ при транспортировке четырёхтактников необходимо, чтобы масло не вытекало из картера. Многие продвигатели двух тактов использую это как весомый аргумент при совершении покупки. На деле, не помню, чтобы владельцы четвёрок жаловались на такую мелочь. В общем, это проблема в головах, а не в реальности.

Смешивание масла и несмешивание. Всем известно, что в камеру сгорания двухтактного двигателя подаётся смесь бензина и масла, а в четырёхтактного – чистый бензин. И многие при размышлениях на тему какой лодочный мотор лучше

начинают сетовать, мол, это надо постоянно масло смешивать, да ещё и в нужных пропорциях… Такая же мелочь, как транспортировка на боку из предыдущего абзаца. Любой владелец двух тактов прекрасно знает, что для обкатки большинства ПЛМ пропорции 1 к 25, а при езде 1 к 50 (хотя некоторые бывалые рекомендуют и при езде 1 к 25). Кто не может поделить литр на 25? Или на 50? Для кого трудно налить стопочку масла в канистру? Многие набирают на заправке канистру бензина, там же наливают масла и пока доходят до лодки, оно смешивается. На волнах перемешивание продолжается и поддерживается. Да и сейчас уже большинство масел, которые выпускают для данных целей, самосмешивающиеся… Короче говоря, владельцы двухтактных моторов на это не жалуются.

Выход в режим глиссирования. Для выхода в режим глиссирования, первое, что нужно – это наличие соответствующей лодки. Если лодка изначально спроектирована для плаванья в водоизмещающем режиме, то попытка вывести её на глисс равносильна попытке вывести на глисс авианосец. Если же у Вас плоскодонка, то, в зависимости от её килеватости, Вам понадобится примерно по одной лошадке под капотом на каждые 20-30 кг общего веса. Так как вес подвесного лодочного мотора тоже входит в общий, то чем легче мотор, тем меньше нужно лошадей. С другой стороны, чем легче мотор, тем меньше он выдает тех же самых лошадей. По приблизительным подсчётам можно сказать, что если Вы владелец небольшого судна и собираетесь запрягать свою карету пятью лошадями, то берите двухтактных лошадей – они легче. Если же вопрос стоит о пятнадцати силах или хотя бы десяти, то здесь уже вес двигателя играет незначительную роль и заморачиваться по поводу какой лодочный мотор лучше

не стоит.

Если у Вас возникли какие-то вопросы по поводу подвесных лодочных моторов, их выбора, эксплуатации, обслуживании и прочем, смело обращайтесь к нашим дилерам. Будем рады Вам п

Ход поршня между двумя мертвыми точками называется тактом, который равняется повороту коленчатого вала на 180 градусов. Соответственно, различают двухтактные моторы (рабочий цикл происходит за один такт) и четырехтактные (цикл за два такта). Различия между двумя типами моторов довольно серьезные, и, как следствие, это напрямую влияет на их применение в различных механизмах.

Классификация двигателей

Поскольку ДВС растут и совершенствуются уже более 100 лет, набралось довольно много их разновидностей. Классифицируют двигатели по разным признакам и свойствам.

По рабочему циклу

Это уже известное нам деление двигателей на двухтактные и четырехтактные.

  1. Двухтактные – один полный рабочий цикл состоит из двух этапов, при этом коленвал совершает один оборот;
  2. Четырехтактные – за один полный рабочий цикл проходит четыре этапа, а коленвал делает два оборота.

По типу конструкции

Есть два основных типа ДВС: поршневой и роторный.

  1. Поршневой – это тот самый привычный нам двигатель с поршнями, цилиндрами и коленвалом, который стоит практически в любом транспорте;
  2. Роторно-поршневой, он же двигатель Ванкеля – особый вид ДВС, в котором вместо поршня используется трехгранный ротор, а камера сгорания имеет овальную форму. Двигатель Ванкеля использовался в некоторых моделях автомобилей, но сложность производства и обслуживания заставила инженеров отказаться от применения этой конструкции.

Работа роторного двигателя

По количеству цилиндров

В ЦПГ двигателя может устанавливаться от 1 до 16 цилиндров, для легковых автомобилей это обычно 3-8. Как правило, конструкторы предпочитают четное количество цилиндров, чтобы уравновесить циклы их работы. Самое известное исключение из правил – двигатель Ecoboost, разработанный концерном Ford, во многих моделях которого ставится как раз три цилиндра.

По расположению цилиндров

Компоновка ЦПГ не всегда рядная (хоть рядный двигатель – самый простой в ремонте и обслуживании). В зависимости от фантазии инженеров, двигатели делятся на несколько типов компоновки:

  1. Рядные – все цилиндры выстроены в один ряд и на один коленвал. Работа рядного двигателя
  2. V-образные – два ряда цилиндров, установленные под углом от 45 до 90 градусов на один коленвал.


    Работа V-образного двигателя

  3. VR-образные – два ряда цилиндров с маленьким углом развала, 10-20 градусов, установленные на один коленвал.


    Работа VR-образного двигателя

  4. W-образные – представляют собой блок из 3 или 4 рядов цилиндров, установленных на один коленвал.


    Работа W-образного двигателя

  5. U-образные – два параллельных ряда цилиндров, установленные на два коленвала, объединенных в один силовой блок. Работа U-образного двигателя
  6. Оппозитные – с двумя рядами цилиндров, установленными горизонтально под 180 градусов друг к другу на один коленвал. Работа оппозитного двигателя
  7. Встречные – особая конструкция двигателя, в котором на каждый цилиндр приходится два поршня, движущихся во встречных направлениях. По сути, это одна цилиндро-поршневая группа, установленная на два коленвала.


    Работа встречного двигателя

  8. Радиальные – с круговым размещением ЦПГ, установленной на коленвал, расположенный в центре.


Работа радиального двигателя
В легковых автомобилях используются рядные, V-, VR-, W- и U-образные двигатели, а в некоторых моделях и оппозитные. А вот радиальные применяются в авиационной технике.

По типу топлива

Классика жанра здесь – бензиновые и дизельные двигатели. Набирают популярность газовые, постепенно совершенствуются гибридные и водородные.

  1. Бензиновые двигатели требуют поджига топливно-воздушной смеси. Для этого используются свечи и катушки зажигания, работающие синхронно с движением коленвала. Особенность бензиновых двигателей – способность развивать большую скорость;
  2. Дизельные двигатели работают по принципу самовоспламенения топливно-воздушной смеси. В них нет свечей зажигания, зато есть система прямого впрыска, требующая подачи топлива под большим давлением. Для запуска двигателя используются свечи накаливания, которые предварительно подогревают воздух и отключаются после прогрева камеры сгорания. Дизельные двигатели способны развивать большую мощность, но не скорость, поэтому используются в тяжелой технике;
  3. Газовые установки популярны за счет низкой стоимости сжиженного газа (по сравнению с бензином). Газовые двигатели работают при более высоких температурах, чем бензиновые или дизельные, что, в свою очередь, требует качественной работы системы охлаждения и особого моторного масла;
  4. Гибридные – это комбинация ДВС и электромотора. В стандартном режиме вождения задействован только электрический мотор, а ДВС задействуется при необходимости повысить нагрузку или подзарядить аккумуляторы;
  5. Водородные двигатели до недавнего времени были довольно опасны: кислород и водород, выработанные из воды путем электролиза, сгорали нестабильно и с риском детонации. Сравнительно недавно был найден другой способ использования водородно-кислородного соединения: водород заправляется в баки (причем заправка длится около 3 минут), кислород захватывается из воздуха, после чего они поступают на электрогенератор, а не в ДВС. По сути, получается процесс, обратный процессу электролиза, в результате которого образуется электроэнергия и вода. Первым автомобилем с водородной силовой установкой стала Toyota Mirai.

По принципу работы ГРМ

Ключевой элемент газораспределительного механизма – распредвал, объединенный с коленвалом двигателя с помощью ремня или цепи ГРМ. Распредвал за счет своей конструкции регулирует работу клапанов, и вся система работает синхронно с частотой оборотов двигателя. Обрыв ремня ГРМ – почти всегда путь на капремонт.

В зависимости от компоновки ЦПГ в двигателе может стоять 1 распредвал, если двигатель рядный, или 2-4 распредвала, если это V-образная компоновка.

Однако стандартная система ГРМ перестала отвечать современным требованиям к мощности и экономичности двигателей. И теперь, кроме стандартной механической системы, есть адаптивные системы, такие как Honda i-VTEC, VTEC-E и DOHC, Toyota VVT-i, Mitsubishi MIVEC, разработки компаний Volkswagen и Eco-Motors, а также пневматическая система ГРМ, установленная на Koenigsegg Regera и в перспективе добавляющая 30% мощности двигателю.

По принципу подачи воздуха

Еще одна классификация, которая часто встречается в обиходе: деление двигателей на атмосферные и турбированные.

  1. Атмосферный двигатель – это тот самый ДВС, который затягивает порцию воздуха при движении поршня в цилиндре вниз. Подача кислорода идет стандартным способом;
  2. Турбина (турбокомпрессор) – это дополнительная подкачка воздуха в камеру сгорания. Турбокомпрессор работает за счет потока выхлопных газов, вращающих турбину, которая, в свою очередь, нагнетает крыльчаткой воздух во впускной коллектор.


Работа двигателя с турбиной
Турбированные двигатели имеют свои преимущества и недостатки: с одной стороны, чем больше воздуха, тем больше мощности может развить двигатель. С другой – эффект турбоямы способен серьезно попортить нервы любителю спортивной езды. Да и лишний узел – лишнее слабое место, так что турбированные двигатели (или битурбо, как называют мотор с двумя турбинами) нравятся далеко не всем. Иногда хорошо собранный а любой наддув.

Как Отто двигатель разрабатывал

Агрегат, изобретенный ученым по имени Альфонс Бо де Роша, а затем построенный немецким инженером Николаусом Отто в 1867 году, в те годы считался максимумом технологичности и практически совершенством. Аналогов для него просто не существовало. Мотор был очень недорогим в эксплуатации, имел компактные размеры, а также ему не нужно было частое обслуживание.

Работа четырехтактного двигателя была построена по четкому алгоритму. Сегодня его называют «циклом Отто». В 1875 г. Николаус Отто в своей компании выпускал больше, чем 600 двигателей за год.

Однотактные и трехтактные силовые агрегаты

Существуют также одно- и трехтактные двигатели. Однотактные двигатели делают с внешней камерой сгорания. Такая схема реализует все четыре такта за один ход поршня. Трехтактный двигатель Ванкеля является роторно-поршневым. Из-за сложности конструкции и чрезвычайной требовательности к качеству обработки поверхностей такие моторы не получили широкого распространения.

Originally posted 2018-07-04 07:14:01.

Конструктивные особенности и различия

Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного не только тем, за сколько тактов работы происходит газообмен.

Четырехтактный требует наличия системы газораспределения (впускные и выпускные клапаны, распределительный вал с кулачковым механизмом и т. д. ). В двухтактном такой системы нет, благодаря этому он гораздо проще.

Двигатель с четырьмя тактами работы требует полноценной системы смазки из-за большого количества движущихся и трущихся частей. Для смазки двигателя с двумя тактами работы можно использовать масло просто разводя его вместе с топливом.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...