Tweeslag-enjin in 'n motor

Die wêreld van motors het heelwat kragmetings ontwikkel. Sommige van hulle het betyds gevries gebly vanweë die feit dat die ontwerper nie die middele gehad het om sy breinkind verder te ontwikkel nie. Ander blyk ondoeltreffend te wees, en sulke ontwikkelings het dus geen belowende toekoms gehad nie.

Benewens die klassieke inlyn- of V-vormige enjin, het vervaardigers ook motors vervaardig met ander ontwerpe van krageenhede. Onder die enjinkap van sommige modelle kon 'n mens sien Wankel-enjin, bokser (of bokser), waterstofmotor. Sommige motorvervaardigers kan steeds sulke eksotiese dryfvere in hul modelle gebruik. Benewens hierdie wysigings, het die geskiedenis 'n aantal suksesvolle nie-standaardmotors geken (sommige daarvan is aparte artikel).

Kom ons praat nou oor so 'n enjin waarmee amper geen van die motoriste teëkom nie, of nie om te praat oor die noodsaaklikheid om die gras met 'n grassnyer te sny of 'n boom met 'n kettingsaag af te kap nie. Dit is 'n tweeslagkrageenheid. Basies word hierdie tipe binnebrandenjin gebruik in motorvoertuie, tenks, suiervliegtuie, ens., Maar uiters selde in motors.

Tweeslag-enjins is ook baie gewild in motorsport, aangesien hierdie eenhede aansienlike voordele het. Eerstens het hulle enorme krag vir 'n klein verplasing. Tweedens is hierdie motors liggewig vanweë hul vereenvoudigde ontwerp. Hierdie faktore is baie belangrik vir sport tweewielers.

Oorweeg die kenmerke van die toestel van sulke wysigings, sowel as of dit moontlik is om dit in motors te gebruik.

Wat is 'n tweeslag-enjin?

Vir die eerste keer verskyn 'n patent vir die skepping van 'n tweeslagen binnebrandenjin in die vroeë 1880's. Die ontwikkeling is aangebied deur ingenieur Douglad Clerk. Die toestel van sy breinkind het twee silinders ingesluit. Die een was 'n werker, en die ander het 'n nuwe groep militêre-tegniese samewerking gepomp.

Na tien jaar verskyn daar 'n verandering met 'n kamerafbraak waarin daar nie meer 'n ontladingssuier is nie. Hierdie motor is ontwerp deur Joseph Day.

Parallel met hierdie verwikkelinge het Karl Benz sy eie gasseenheid geskep waarvan die patent in 1880 verskyn het.

Die tweeslag-dvigun, soos sy naam aandui, voer in een beurt van die krukas al die nodige beroertes uit vir die toevoer en verbranding van die lugbrandstofmengsel, asook vir die verwydering van verbrandingsprodukte in die uitlaatstelsel van die voertuig. . Hierdie vermoë word voorsien deur 'n ontwerpkenmerk van die eenheid.

In een slag van die suier word twee houe in die silinder uitgevoer:

1. As die suier onderaan die doodsentrum is, word die silinder gesuiwer, dit wil sê verbrandingsprodukte word verwyder. Hierdie beroerte word voorsien deur die inname van 'n vars gedeelte van die BTC, wat die uitlaat in die uitlaatkanaal verplaas. Op dieselfde oomblik is daar 'n siklus om die kamer met 'n vars gedeelte VTS te vul.
2. Styg na die boonste doodsentrum, sluit die suier die inlaat en uitlaat, wat die kompressie van die BTC in die suierruimte hierbo verseker (sonder hierdie proses is effektiewe verbranding van die mengsel en die vereiste opbrengs van die krageenheid onmoontlik). Terselfdertyd word 'n ekstra gedeelte van die mengsel van lug en brandstof in die holte onder die suier gesuig. Aan die TDC van die suier word 'n vonk geskep wat die lug-brandstofmengsel aansteek. Die beroerte begin.

Dit herhaal die motorfiets. Dit blyk dat in 'n tweeslag alle houe in twee houe van die suier uitgevoer word: terwyl dit op en af ​​beweeg.

Die toestel van 'n tweeslag-enjin?

Die klassieke tweeslag-binnebrandenjin bestaan ​​uit:

• Carter. Dit is die hoofdeel van die struktuur waarin die krukas met kogellagers bevestig word. Afhangend van die grootte van die silinder-suiergroep, sal daar 'n ooreenstemmende aantal krukas op die krukas wees.
• Zuiger. Dit is 'n stuk in die vorm van 'n glas wat aan die verbindingsstaaf geheg word, soortgelyk aan die wat in vierslag-enjins gebruik word. Dit het groewe vir die drukringe. Die doeltreffendheid van die eenheid tydens die verbranding van die MTC hang af van die digtheid van die suier, soos in ander soorte motors.
• Inlaat en uitlaat. Dit word vervaardig in die binnebrandenjin self, waar die inlaatspruitstuk en die uitlaatspruitstuk verbind word. Daar is geen gasverspreidingsmeganisme in so 'n enjin nie, waardeur die tweeslag liggewig is.
• Klep. Hierdie deel voorkom dat die lug / brandstofmengsel weer in die inlaatkanaal van die eenheid gegooi word. Wanneer die suier styg, word daar 'n vakuum geskep wat die klep beweeg waardeur 'n vars gedeelte BTC in die holte kom. Sodra daar 'n slag van die werkslag is ('n vonk is geaktiveer en die mengsel aan die brand gesteek word en die suier na die onderste dooie punt beweeg), sluit hierdie klep.
• Drukringe. Dit is dieselfde onderdele as in enige ander binnebrandenjin. Hul afmetings word streng gekies volgens die afmetings van 'n bepaalde suier.

Hofbauer tweeslag-ontwerp

Weens baie ingenieurswese is die idee om tweeslag-aanpassings in passasiersvoertuie te gebruik, eers onlangs moontlik. In 2010 is 'n deurbraak in hierdie verband gemaak. EcoMotors het 'n ordentlike belegging van Bill Gates en Khosla Ventures gekry. Die rede vir sulke afval was die aanbieding van die oorspronklike bokser-enjin.

Alhoewel so 'n aanpassing al lank bestaan, het Peter Hofbauer die konsep van 'n tweeslag geskep wat volgens die beginsel van 'n klassieke bokser gewerk het. Die maatskappy noem sy werk OROS (vertaal as teenoorgestelde silinders en teenoorgestelde suiers). So 'n eenheid kan nie net op petrol werk nie, maar ook op diesel, maar die ontwikkelaar het tot dusver op vaste brandstof beslag gelê.

As ons die klassieke ontwerp van tweeslag in hierdie hoedanigheid oorweeg, kan dit in teorie in 'n soortgelyke verandering gebruik word en op 'n 4-wielvoertuig geïnstalleer word. Dit sou moontlik wees as die omgewingstandaarde en die hoë brandstofkoste nie was nie. Tydens die gebruik van 'n konvensionele tweeslag-binnebrandenjin word 'n deel van die lugbrandstofmengsel tydens die suiweringsproses deur die uitlaatpoort verwyder. In die proses van verbranding van BTC word olie ook verbrand.

Ondanks die groot skeptisisme van ingenieurs van toonaangewende motorvervaardigers, het die Hofbauer-enjin die geleentheid gebied vir tweeslagen om onder luukse motors se enjinkap te kom. As ons die ontwikkeling daarvan met die klassieke bokser vergelyk, dan is die nuwe produk 30 persent ligter, aangesien die ontwerp minder dele het. Die eenheid toon ook meer effektiewe energieproduksie tydens die werking in vergelyking met 'n vierslag bokser (doeltreffendheid verhoog binne 15-50 persent).

Die eerste werkmodel het die EM100-nasien ontvang. Volgens die ontwikkelaar is die gewig van die motor 134 kg. Sy krag is 325 pk en die wringkrag is 900 Nm.

Die ontwerp van die nuwe bokser is dat twee suiers in een silinder geleë is. Hulle is op dieselfde krukas gemonteer. Die verbranding van die VTS vind tussen hulle plaas, waardeur die vrygestelde energie gelyktydig beide suiers beïnvloed. Dit verklaar so 'n groot wringkrag.

Die teenoorgestelde silinder is ingestel om asynchroon met die aangrensende een op te tree. Dit verseker gladde krukasrotasie sonder om met 'n stabiele wringkrag te ruk.

In die volgende video demonstreer Peter Hofbauer self hoe sy motor werk:

opoc-enjin hoe dit werk.mp4

Laat ons die interne struktuur en die algemene werkskema van naderby beskou.

Turbo-aanjaer

Turbo-aanjaer word voorsien deur 'n waaier waarop die as geïnstalleer is. Alhoewel dit gedeeltelik vanaf die uitlaatgasstroom loop, laat die waaier elektronies die waaier vinniger versnel en lugdruk opwek. Om die energiekoste van die draai van die waaier te vergoed, genereer die toestel elektrisiteit wanneer die lemme onder druk van die uitlaatgas is. Die elektronika beheer ook uitlaatvloei om omgewingsbesoedeling te verminder.

Hierdie element in die innoverende tweeslag is nogal kontroversieel. Om vinnig die nodige lugdruk te skep, sal die elektriese motor 'n ordentlike hoeveelheid energie verbruik. Om dit te kan doen, moet die toekomstige motor, wat hierdie tegnologie sal gebruik, toegerus wees met 'n doeltreffender kragopwekker en batterye met 'n groter kapasiteit.

Van vandag af is die doeltreffendheid van elektriese aanjaag nog steeds op papier. Die vervaardiger beweer dat hierdie stelsel die suiwering van die silinder verbeter en die voordele van 'n tweeslagsiklus maksimaal benut. In teorie stel hierdie installasie u in staat om die liter-inhoud van die eenheid te verdubbel in vergelyking met ewekansiges met vier slag.

Die bekendstelling van sulke toerusting sal die kragstasie beslis duurder maak, en daarom is dit steeds goedkoper om 'n kragtige en vraatige klassieke binnebrandenjin te gebruik as 'n nuwe liggewig bokser.

Staal verbindingsstawe

Die ontwerp lyk volgens die ontwerp soos TDF-enjins. Slegs in hierdie verandering het die teen-suiers nie twee krukasse in werking gestel nie, maar een as gevolg van die lang verbindingsstawe van die eksterne suiers.

Die buitenste suiers in die enjin is op lang staalverbindingsstawe gemonteer wat aan die krukas gekoppel is. Dit is nie aan die kante geleë nie, soos in die klassieke bokseraanpassing, wat in militêre toerusting gebruik word, maar tussen die silinders.

Die interne elemente is ook verbind met die krukmeganisme. Met so 'n toestel kan u meer energie uit die verbrandingsproses van die lug-brandstofmengsel onttrek. Die motor gedra hom asof dit krukas het wat verhoogde suierslag bied, maar die as is kompak en liggewig.

Krukas

Die Hofbauer-motor het 'n modulêre ontwerp. Die elektronika kan sommige van die silinders afskakel, sodat die motor goedkoper kan wees as die ys op 'n minimum lading is (byvoorbeeld as u op 'n plat pad vaar).

In 4-takt-enjins met direkte inspuiting (lees vir meer inligting oor die soorte inspuitingstelsels in 'n ander resensie) word die afskakeling van die silinders verseker deur die brandstoftoevoer te stop In hierdie geval beweeg die suiers nog steeds in die silinders as gevolg van die draai van die krukas. Hulle verbrand net nie brandstof nie.

Wat die innoverende ontwikkeling van Hofbauer betref, word die afsluiting van 'n paar silinders verseker deur 'n spesiale koppelaar wat op die krukas tussen die ooreenstemmende silinder-suierpare gemonteer is. As die module ontkoppel word, koppel die koppelaar eenvoudig die deel van die krukas wat verantwoordelik is vir hierdie afdeling.

Aangesien bewegende suiers in 'n klassieke tweeslag-verbrandingsmotor teen stilstand nog 'n vars deel VTS sal insuig, werk hierdie module heeltemal op (die suiers bly geïmmobiliseer). Sodra die las op die krageenheid toeneem, verbind die koppelaar op 'n sekere oomblik die onbedrywige gedeelte van die krukas, en die motor verhoog die krag.

silinder

In die proses van silinderventilasie gee klassieke tweeslagkleppe 'n deel van die onverbrande mengsel die atmosfeer uit. Daarom kan voertuie wat met so 'n krageenheid toegerus is, nie aan die omgewingstandaarde voldoen nie.

Om hierdie tekortkoming reg te stel, het die ontwikkelaar van die tweeslag-teen-enjin 'n spesiale ontwerp van die silinders ontwerp. Hulle het ook in- en uitlate, maar hul posisionering verminder skadelike emissies.

Hoe 'n tweeslag binnebrandenjin werk

Die eienaardigheid van die klassieke tweeslag-aanpassing is dat die krukas en die suier in 'n holte gevul is met 'n lugbrandstofmengsel. 'N Inlaatklep is op die inlaat geïnstalleer. Met sy teenwoordigheid kan u druk in die holte onder die suier skep wanneer dit afwaarts begin beweeg. Hierdie kop versnel die suiwering van die silinder en die ontruiming van uitlaatgasse.

Terwyl die suier binne-in die silinder beweeg, maak dit die inlaat en uitlaat afwisselend oop / toe. Om hierdie rede maak die ontwerpkenmerke van die eenheid dit moontlik om nie die gasverspreidingsmeganisme te gebruik nie.

Sodat die vryfelemente nie oormatig verslyt nie, is dit van hoë gehalte nodig om te smeer. Aangesien hierdie motors 'n eenvoudige struktuur het, word hulle ontneem van 'n ingewikkelde smeerstelsel wat olie aan elke deel van die binnebrandenjin sal lewer. Om hierdie rede word 'n bietjie enjinolie by die brandstof gevoeg. Hiervoor word 'n spesiale handelsmerk vir tweeslag-eenhede gebruik. Hierdie materiaal moet die smeerbaarheid by hoë temperature behou, en as dit saam met brandstof verbrand word, mag dit nie koolstofneerslae agterlaat nie.

Alhoewel tweeslag-enjins nie in motors 'n groot toepassing is nie, weet die geskiedenis dat sulke enjins onder die enjinkap van sommige vragmotors was (!). 'N Voorbeeld hiervan is die YaAZ-dieselkrageenheid.

In 1947 is 'n in-lyn 7-silinder dieselenjin van hierdie ontwerp geïnstalleer op die 200-ton vragmotors YaAZ-205 en YaAZ-4. Ten spyte van die groot gewig (ongeveer 800 kg.), Het die eenheid minder vibrasies gehad as baie binnebrandenjins van huishoudelike passasiersvoertuie. Die rede is dat die toestel van hierdie wysiging twee skagte bevat wat sinchronies draai. Hierdie balanseringsmeganisme het die meeste vibrasies in die enjin demp, wat die houtvragmotor se bak vinnig sou verkrummel.

Meer besonderhede oor die werking van 2-takt motors word in die volgende video beskryf:

2 TAKT. Kom ons probeer verstaan ​​...

Waar is 'n tweeslagmotor nodig?

Die apparaat van 'n 2-takt-enjin is eenvoudiger as 'n 4-takt-analoog, waardeur dit gebruik word in die industrieë waar gewig en volume belangriker is as brandstofverbruik en ander parameters.

Hierdie motors word byvoorbeeld op liggewiggrassnyers en handknippers vir tuiniers geïnstalleer. As u 'n swaar motor in u hande hou, is dit baie moeilik om in die tuin te werk. Dieselfde konsep kan opgespoor word by die vervaardiging van kettingsae.

Die doeltreffendheid daarvan hang ook af van die gewig van water- en lugvervoer, dus vervaardigers kompromitteer met die hoë brandstofverbruik om ligter strukture te skep.

2-tatniks word egter nie net in landbou- en sommige soorte vliegtuie gebruik nie. In motor- / motorsport is gewig net so belangrik soos in sweeftuie of grassnyers. Om 'n motor of motorfiets vinnig te ontwikkel, gebruik ontwerpers wat sulke voertuie skep, liggewig materiaal. Besonderhede van die materiaal waaruit die bakwerk vervaardig word, word beskryf hier... Om hierdie rede het hierdie enjins 'n voorsprong bo swaar en tegnies ingewikkelde vierslag-eweknieë.

Hier is 'n klein voorbeeld van die doeltreffendheid van 'n tweetaktmodifikasie van 'n binnebrandenjin in sport. Sedert 1992 gebruik sommige motorfietse die Japanse Honda NSR4 500-silinder V-tipe tweeslag-enjin in MottoGP-motorfietsrenne. Met 'n volume van 0.5 liter het hierdie eenheid 200 perdekrag ontwikkel, en die krukas het tot 14 duisend omwentelinge per minuut gedraai.

Die wringkrag is 106 Nm. bereik al 11.5 duisend. Die spoed wat so 'n kind kon ontwikkel, was meer as 320 kilometer per uur (afhangende van die gewig van die ruiter). Die gewig van die enjin self was net 45 kg. Een kilogram voertuiggewig beslaan byna anderhalf perdekrag. Die meeste sportmotors sal hierdie krag-tot-gewig-verhouding beny.

Vergelyking van tweeslag- en vierslag-enjin

Die vraag is waarom die masjien dan nie so 'n produktiewe eenheid kan hê nie? Ten eerste is die klassieke tweeslag die verkwistendste eenheid van alles wat in voertuie gebruik word. Die rede hiervoor is die eienaardighede van die suiwering en vul van die silinder. Tweedens, as gevolg van renveranderings soos die Honda NSR500, as gevolg van die hoë toere, is die lewensduur van die eenheid baie klein.

Die voordele van 'n 2-takt eenheid bo 'n 4-takt analoog sluit in:

• Die vermoë om krag uit een omwenteling van die krukas te verwyder, is 1.7-XNUMX keer hoër as dié wat deur 'n klassieke enjin met 'n gasverspreidingsmeganisme vervaardig word. Hierdie parameter is van groter belang vir lae spoed mariene tegnologie en suiervliegtuigmodelle.
• As gevolg van die ontwerpkenmerke van die binnebrandenjin, het dit kleiner afmetings en gewig. Hierdie parameter is baie belangrik vir ligte voertuie soos bromponies. Voorheen is sulke krageenhede (gewoonlik het hul volume nie meer as 1.7 liter oorskry nie) in klein motors geïnstalleer. In sulke aanpassings is krukkamer geblaas. Sommige vragmotormodelle was ook met tweeslag-enjins toegerus. Gewoonlik was die volume van sulke binnebrandenjins minstens 4.0 liter. Die inblaas van sulke veranderings is deur die direkte vloei-tipe uitgevoer.
• Hul dele verslyt minder, aangesien die bewegende elemente dieselfde effek as in 4-takt analoë behaal, voer hulle twee keer so min bewegings uit (twee houe word in een suierslag saamgevoeg).

4-takt motor

Ten spyte van hierdie voordele het die tweeslag-enjinaanpassing aansienlike nadele, wat dit nog nie prakties is om in motors te gebruik nie. Hier is 'n paar van hierdie nadele:

• Vergassermodelle werk met die verlies van 'n nuwe lading van die VTS tydens die suiwering van die silinderkamer.
• In die 4-takt-weergawe word die uitlaatgasse in 'n groter mate verwyder as in die analoog. Die rede hiervoor is dat die suier in 'n tweeslag nie die hoogste dooie punt bereik tydens die suiwering nie, en hierdie proses word slegs tydens die klein slag verseker. As gevolg hiervan kom sommige van die lugbrandstofmengsel in die uitlaatkanaal en bly daar nog uitlaatgasse in die silinder. Om die hoeveelheid onverbrande brandstof in die uitlaatgasse te verminder, het moderne vervaardigers aanpassings ontwikkel met 'n inspuitstelsel, maar selfs in hierdie geval is dit onmoontlik om verbrandingsreste heeltemal uit die silinder te verwyder.
• Hierdie motors is meer kraghonger in vergelyking met 4-slag-weergawes met dieselfde verplasing.
• Turboaanjaers met hoë werkverrigting word gebruik om die silinders in inspuitenjins te suiwer. In sulke motors word lug anderhalf tot twee keer meer verbruik. Om hierdie rede is die installering van spesiale lugfilters nodig.
• Wanneer die maksimum tpm bereik word, genereer die tweeslag-eenheid meer geraas.
• Hulle rook harder.
• By lae toere skep dit sterk vibrasies. Daar is geen verskil in enkelsilinder-enjins met vier en twee houe in hierdie verband nie.

Wat die duursaamheid van tweeslag-enjins betref, word daar geglo dat dit weens swak smeer vinniger misluk. Maar as u nie die eenhede vir sportmotorfietse in aanmerking neem nie (hoë revolusies skakel dele vinnig uit), dan werk 'n sleutelreël in meganika: hoe eenvoudiger die ontwerp van die meganisme is, hoe langer sal dit hou.

4-enjins het 'n groter aantal klein onderdele, veral in die gasverspreidingsmeganisme (lees hoe die kleptydreëling werk) hier), wat te eniger tyd kan breek.

Soos u kan sien, het die ontwikkeling van binnebrandenjins tot nou toe nie gestop nie, so wie weet watter deurbraak op hierdie gebied deur ingenieurs gemaak sal word. Die opkoms van 'n nuwe ontwikkeling van die tweeslag-enjin gee hoop dat motors in die nabye toekoms toegerus sal wees met ligter en doeltreffender dryfvere.

Ten slotte stel ons voor om na 'n ander verandering van 'n tweeslag-enjin te kyk met suiers wat na mekaar beweeg. Hierdie tegnologie kan, soos in die Hofbauer-weergawe, weliswaar nie innoverend genoem word nie, omdat sulke binnebrandenjins in die dertigerjare in militêre toerusting begin gebruik het. Vir ligte voertuie is sulke tweeslag-enjins egter nog nie gebruik nie:

Pragtige teenverkeersmotor 2018

Vrae en antwoorde:

Wat beteken 'n 2-slag enjin? Anders as 'n 4-slag-enjin, word alle hale in een krukas-omwenteling uitgevoer (twee hale word in een suierslag uitgevoer). Daarin word die proses van vul van die silinder en ventilasie gekombineer.

Hoe word 'n tweeslag-enjin gesmeer? Alle vryf interne oppervlaktes van die enjin word gesmeer deur die olie in die brandstof. Daarom moet die olie in so 'n enjin voortdurend aangevul word.

Hoe werk 'n 2-slag enjin? In hierdie binnebrandenjin word twee hale duidelik uitgedruk: kompressie (die suier beweeg na TDC en sluit geleidelik eers die suiwering en dan die uitlaatpoort) en die werkslag (na die ontsteking van die BTC, beweeg die suier na die BDC, dieselfde poorte oopmaak vir suiwering).