Двухтактный дизельный двигатель - ремонт, принцип работы + Видео

Немного о системе смазки

Как мы уже разобрались, этот дизель имеет свои сильные и слабые стороны

Крайне важной деталью является система смазки. Она отвечает за эффективную работу трущихся деталей и их охлаждение, отмывание от нагара

Всем уже давно известно, что для этих целей используется моторное масло, рекомендованное производителем. В нашем случае все точно так же.

Несколько слов хотелось бы сказать о расходе смазочной жидкости. Тут экономии ждать не стоит. Обусловлено это добавлением смазки непосредственно в топливо для обеспечения нормальной работы трущихся деталей. Вполне логично, что расходоваться оно будет очень быстро, и его нужно будет регулярно добавлять. Более того, небольшое масляное голодание может вывести из строя двухтактные дизели очень быстро. По крайней мере, на порядок раньше обычного бензинового ДВС. Поэтому система смазки, скорее, слабая, нежели сильная сторона и об этом не нужно забывать.

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя

В двухтактных двигателях в каждом цилиндре за каждый оборот коленчатого вала происходит один рабочий ход. Это вдвое больше, чем в четырехтактных двигателях, поэтому и мощность такого двигателя теоретически должна быть вдвое большей. Однако двигатели, в которых наполнение происходит с вентилируемым картером, развивают гораздо меньшую мощность, потому что при эффективной продувке камеры сгорания величина среднего эффективного давления двухтактного двигателя приблизительно вдвое ниже, чем четырехтактного, поэтому литровая мощность двигателей обоих типов также приблизительно одинакова.

Рис. 1. Двухтактный двигатель Закс-Стамо 30.

Если улучшить качество продувки золотниковым газораспределением или специальным продувочным воздухонагретателем, то литровую мощность удается увеличить практически вдвое, особенно в дизелях. В таком случае двухтактный рабочий цикл имеет серьезные преимущества, особенно в судовых дизелях, где кривошипный механизм имеет более совершенную конструктивную схему, и в очень малых двигателях, где важна простота конструкции.

Для самых малых двигателей двухтактный процесс вне конкуренции. В качестве примера на рис. 1 изображен двигатель Фихтель и Закс-Стамо 30 с рабочим объемом 33 см³, развивающий мощность 1,25 кВт (1,7 л. с.) при 7000 об/мин. и массе 4,2 кг.

Масса такого двигателя со всем вспомогательным оборудование равна всего лишь 4,2 кг, а в особо легком исполнении (для ручных пил и т. д.) имеет удельную массу менее 2,7 кг/кВт (2 кг/л. с.). Единственным очень серьезным недостатком таких двигателей является резкий треск при работе.

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В данном разделе рассматривается принцип работы двигателя внутреннего сгорания на примере одноцилиндрового бензинового мотора.

Главная часть двигателя внутреннего сгорания — это цилиндр с внутренней зеркальной поверхностью. Сверху на цилиндре установлена головка, которая является отдельной деталью и при необходимости снимается, например чтобы получить доступ к двигателю для проведения ремонтных работ (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Двигатель со снятой головкой блока цилиндров.

Внутри цилиндра находится поршень. Внешне он напоминает обычный стакан, который перевернут вверх дном (именно дно поршня является его рабочей поверхностью). В процессе работы двигателя поршень внутри цилиндра перемещается вертикально вверх- вниз с высокой интенсивностью.

Снаружи по окружности поршня в отдельных канавках расположены поршневые кольца. Поршень прилегает к внутренней поверхности цилиндра неплотно. Поршневые кольца, во-первых, препятствуют попаданию вниз газа, образующегося при работе двигателя, во- вторых, не пропускают моторное масло в камеру сгорания, которая находится над поршнем и расположена над верхней мертвой точкой (о том, что это такое, рассказывается далее).

Поршень закреплен на шатуне с помощью специальной детали, которая называется поршневым пальцем. В свою очередь, шатун закреплен на коленчатом валу двигателя, а точнее — на кривошипе коленчатого вала (рис. 1.3). При сгорании рабочей смеси образующиеся газы оказывают сильное давление на поршень, который начинает двигаться вниз и через шатун передает свою энергию на коленчатый вал, что в результате вынуждает его вращаться.

Рис. 1.3. Поршень с шатуном.

Рекомендуем: Как оформить замену двигателя в ГИБДД в 2019 году

На конце коленчатого вала имеется тяжелый металлический диск с зубьями, который называется маховиком. Основная его задача — обеспечить вращение коленчатого вала по инерции, что необходимо для подготовительных тактов рабочего цикла (о том, что такое «такты» и «рабочий цикл», будет рассказано далее).

Горючая смесь поступает в камеру сгорания через впускной клапан, а после сгорания продукты горения, которые представляют собой выхлопные газы, выходят из камеры сгорания через выпускной клапан. Оба клапана открываются в тот момент, когда их толкает соответствующий кулачок распределительного вала. Как только кулачок отходит назад (это происходит очень быстро, так как распределительный вал вращается с высокой скоростью), клапаны вновь плотно закрываются: их возвращают в исходное положение мощные пружины.

Примечание.

Распределительный вал двигателя приводится в действие коленчатым валом.

Свеча вкручивается непосредственно в головку блока цилиндров: для этого специально предназначено отверстие с резьбой. Свеча является источником искры, которая проскакивает между ее электродами, от нее в камере сгорания воспламеняется рабочая смесь. На каждый цилиндр двигателя приходится одна свеча (следовательно, у четырехцилиндрового двигателя имеется четыре свечи, у восьми-цилиндрового — восемь и т. д.).

При движении вверх-вниз поршень поочередно достигает двух крайних положений — верхнего и нижнего: в них он максимально удален от центральной оси коленчатого вала. Верхнее крайнее положение поршня называется верхней мертвой точкой, а нижнее — нижней мертвой точкой (соответственно ВМТ и НМТ). Расстояние между ВМТ и НМТ называется ходом поршня.

Пространство, которое остается над поршнем при его нахождении в ВМТ, называется камерой сгорания. Именно здесь воспламеняется и сгорает рабочая смесь. При этом возникает своеобразный «мини-взрыв», который сопровождается резким и сильным повышением давления, под воздействием которого поршень начинает двигаться вниз. Как раз в этот момент тепловая энергия превращается в механическую. При вертикальном движении вниз поршень через шатун толкает коленчатый вал, заставляя его вращаться. Образовавшийся крутящий момент передается на ведущие колеса автомобиля, которые и приводят машину в движение.

Объем в промежутке между ВМТ и НМТ называется рабочим объемом цилиндра. Если суммировать объем камеры сгорания (как указывалось, так называется пространство над ВМТ) и рабочий объем цилиндра, получится полный объем цилиндра. Сумма полных объемов всех цилиндров называется рабочим объемом двигателя.

По такому принципу работает двигатель внутреннего сгорания современного автомобиля. Далее рассмотрено, что представляет собой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания.

Конструкция дизеля

Все дизели устроены практически одинаково: их остов состоит из рамы и цилиндров, соединенных между собой картером. Цилиндры сверху закрываются крышками, в которых установлены топливные форсунки, выпускные и впускные клапаны (на некоторых конструкциях двухтактных дизелей впускные и выпускные клапаны не устанавливаются на них применяется щелевая продувка – 10Д100, например). Отвлекся немного, поршень соединяется с коленчатым валом посредством шатуна и кривошипа. Дизели бывают двухтактными и четырехтактными.

Рассмотрим работу двухтактного дизеля

При вращении коленчатого вала поршень (через шатун) совершает возвратно-поступательные движения между, так называемыми, нижней мертвой точкой (н.м.т.) и верхней мертвой точкой (в.м.т.). Воздух поступает в цилиндр через продувочные (впускные) окна, расположенные в средней части цилиндра, а отработанные газы удаляются через выпускные клапаны.

Такая система называется клапанно-щелевой продувкой. На дизелях типа 10Д100, как я уже писал выше, клапанов нет, выпуск газов и поступление воздуха в цилиндр осуществляется через продувочные окна, это обусловлено особой конструкцией дизеля с расходящимися поршнями. При перемещении от н.м.т. вверх поршень перекрывает впускные окна, выпускные клапаны при этом закрываются, в итоге происходит процесс сжатия воздуха с повышением его давления. В момент подхода поршня к в.м.т. (камере сгорания), в цилиндр через форсунку впрыскивается топливо, которое от давления воспламеняется. В результате этого давление газов в цилиндре увеличивается и под действием давления поршень перемещается вниз, совершая полезную работу. Давление газов в этот момент падает. При подходе поршня к н.м.т. открываются выпускные клапаны и отработанные газы выходят из цилиндра. В данный момент времени поршень верхней кромкой открывает продувочные окна и через них в цилиндр поступает свежий воздух. Все процессы непрерывно повторяются.

Эти процессы, происходящие в цилиндре дизеля при каждом обороте коленчатого вала называются циклами. Каждый такой цикл состоит из двух тактов:

1 – всасывание и сжатие воздуха;
2 – расширение (рабочий ход поршня) и выпуск отработанных газов.

Поэтому в двухтактных дизелях цикл протекает за два хода поршня, что соответствует одному обороту коленчатого вала.

Рассмотрим работу четырехтактного дизеля

Конструкция данного дизеля отличается от конструкции двухтактного отсутствием продувочных окон, и тем, что один из клапанов – впускной, а другой (как и в предыдущей схеме) – выпускной.

Работа четырехтактного дизеля происходит так: при перемещении поршня от н.м.т. вверх сжатие воздуха происходит при закрытых клапанах (1 такт). Подача топлива и его сгорание происходят в момент нахождения поршня вблизи в.м.т.. Далее следует рабочий ход – расширение газов (2 такт). При следующем ходе поршня вверх открывается выпускной клапан и происходит выпуск отработанных газов (3 такт). Далее выпускной клапан закрывается, одновременно с этим открывается клапан впускной, и при ходе поршня вниз в цилиндр всасывается свежий воздух (4 такт).

Циклы в данной конструкции повторяются через каждые два оборота коленчатого вала и состоят из четырех тактов. Исходя из этого в четырехтактных дизелях циклы протекает за четыре хода поршня – два оборота коленчатого вала. Главной особенностью поршневых двигателей внутреннего сгорания можно назвать циклический рабочий процесс, позволяющий при достаточно высоких температурах сгорания топлива (1800 – 2000 градусов Цельсия) получать высокий КПД (30 – 40%) и сравнительно умеренные средние температуры рабочих деталей.

Тюнинг двухтактного двигателя

Любой двухтактный мотор имеет возможности для форсировки. Увеличение мощности при таком же объеме оправдано в спорте, а в повседневной эксплуатации двигатель становится эластичнее и экономичнее. Основные способы доработки:

Увеличить диаметр выпускного отверстия и обеспечить его максимально продолжительное время открытия. Это позволяет выпустить максимальное количество газов. Таким образом повышаются тяговые возможности двигателя и его крутящий момент.
Обеспечить эффективную продувку. Для этого можно увеличить диаметр впускного окна, тогда горючая смесь не будет задерживаться в картере и обеспечится своевременный впрыск в камеру сгорания.
Применение на карбюраторе вихревого диффузора, который за то же время подает большее количество топливной смеси. Вместе с ним целесообразно применение воздушного фильтра нулевого сопротивления.
Установка резонатора выпуска, расчет которого произведен под конкретный объем двигателя. Такое устройство возвращает часть топливной смеси назад в цилиндр через выпускное отверстие.
Доработка шатунно-поршневой группы, ее облегчение и тщательная балансировка. Клапана и каналы должны быть притерты и не иметь заусенец (задиров), тормозящие и завихряющие потоки. Это уменьшает наполняемость цилиндра и снижает мощность.
Применение инжекторных систем впрыска и регулирование фазами газораспределения. Это позволяет точнее дозировать количество подаваемого топлива и уменьшить потери горючей смеси во время продувки цилиндра.
Установка систем наддува. Обычно это компрессорные нагнетатели, а на двухтактный дизельный двигатель может быть установлен традиционный турбокомпрессор. С его помощью увеличивается количество поступаемого в цилиндры воздуха, соответственно и количество горючего может быть увеличено.

Двухтактный двигатель- Принцип работы и отличия от четырехтактного двигателя

Сегодня невозможно представить современную жизнь без двигателя внутреннего сгорания. Передвижение на собственном авто, поездки на общественном транспорте, покупка товаров, полет на самолете и другие действия. Эти процессы, так или иначе, связаны с двигателем.

Несмотря на количество всевозможных конструкций, и разновидностей силовых установок, поршневые моторы, на сегодня, распространены больше остальных. Количество тактов для выполнения рабочего цикла, делит агрегат на двухтактный и четырёхтактный двигатель. Эти типы моторов составляют большинство, среди разнообразия выпускаемой техники.

Разница между моторами возникает с точки зрения применения. Для установки на автомобильную технику, чаще используют четырехтактный агрегат, двухтактный двигатель применяют в том случае, если габариты и вес играют решающую роль.

Мотоцикл Suzuki RM125 с одноцилиндровым двухтактным двигателем

Volvo 2.4 D5

В течение многих лет успех Volvo основывался на дизельных моторах группы Volkswagen — сначала с шестицилиндровом 2,4-литровым VW LT, а затем с 2,5-литровом пятицилиндровым (комплектовались в Audi и VW Transporter). В 2001 году Volvo начала выпускать собственный двигатель. Пятицилиндровый мотор объемом 2401 см3, который положил начало истории семейства агрегатов D5, которые только сейчас сходят со сцены. D5 был как обозначением версии двигателя (были также D3, D4, 2.4D), так и вышеупомянутой линейки двигателей, код которой начинался с символов D52 (у двигателей первого поколения был код D5244T). Со временем конструкция силовых установок претерпела изменения — второе поколение было представлено в 2005 году, а третье — в 2009 году. При правильном обслуживании двигатель оказывается очень долговечным. Но автоматические коробки передач были намного быстрее. Необходимо соблюдать сроки замены ремней ГРМ и клиновых ремней — поломка часто приводит к повреждению привода ГРМ.

Где использовались: Volvo S60 , V70, S80, XC70, XC90

Долговечность: около 700 000 км

Годы производства: 2001-2005

Конструкция:

— 2401 см³
— система впрыска Common Rail
— инжекторы Bosch
— двухмассовый маховик
— турбонагнетатель с изменяемой геометрией
— ремень ГРМ
— головка с 20 клапанами
— без DPF

Основные термины и определения

Принцип работы всех поршневых двигателей заключается в превращении энергии сгорания топлива в механическую энергию. Передаточным звеном является кривошипно-шатунный механизм. Для описания их работы используются следующие понятия:

Рабочий цикл — это определённая последовательность взаимосвязанных событий, вследствие которых происходит преобразование энергии теплового расширения сгорающего топлива в механическую энергию перемещения поршня и поворота коленчатого вала.
Такт — последовательность изменения состояния узлов и механизмов, происходящая в течение одного хода поршня.
Ход поршня — это расстояние, которое проходит поршень внутри цилиндра между его крайними точками.
Верхняя мёртвая точка (ВМТ) — это наивысшее положение поршня в цилиндре, при этом объем камера сгорания имеет минимальный объем.
Нижняя мёртвая точка (НМТ) — максимально удалённое от ВМТ положение поршня.
Впуск — заполнение цилиндра топливовоздушной смесью.
Сжатие — уменьшение объёма смеси и сжатие её под давлением поршня.
Рабочий ход — перемещение поршня под давлением газов сгорающего топлива.
Выпуск — выталкивание из цилиндра продуктов горения топлива.

Эксплуатация и причины поломки двигателей

Чаще всего двухтактные моторы встречаются в мототехнике, лодочных двигателях, газонокосилках, цепных пилах и прочих устройствах, где требуется применение легкого и надежного двигателя. Тем не менее, даже такой простой по конструкции движок может выйти из строя из-за нарушения правил эксплуатации.

Низкое качество бензина. Плохое топливо часто приводит к появлению детонации. Чаще всего это заметно на невысоких оборотах при подгазовках. Возникающие ударные нагрузки приводят к поломке перегородок поршней, чрезмерным нагрузкам на подшипники коленвала. Детонация может возникать из-за перегрева двигателя, нагара на поршне и бедной смеси. Низкое качество деталей, из которых собран мотор. Особенно это актуально для китайских производителей, часто допускающих брак в производстве комплектующих. Это приводит к раннему выходу из строя поршня, коленчатого вала, цилиндра и прочих деталей, а затем и капитальному ремонту. Обычно помогает оценить состояние поршневой простой замер компрессии. Низкокачественное моторное масло

Топливомасляная смесь для двухтактных двигателей имеет очень важное значение. Именно от его качества будет зависеть как мягко работает мотор, чистота выхлопа, отсутствие перегрева и лишних шумов. Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара

Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно. Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ. Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя

Плохое масло приводит к образованию слоя нагара на поршне, в коренных и шатунных подшипниках, к задирам на стенках цилиндра и юбке поршня, проходное сечение глушителя уменьшается из-за нагара. Масла для двухтактных двигателей следует применять синтетические или полусинтетические, использование минералки нежелательно. Перегрев на двухтактном двигателе воздушного охлаждения не редкость. К этому приводит длительная работа с полностью открытым дросселем, или неисправность системы охлаждения. Перегрев может быть кратковременным, когда наблюдается потеря мощности и максимальных оборотов, после снижения нагрузки и охлаждения двигателя все приходит в норму. Клин возникает вследствие очень сильного перегрева, когда тепловой зазор между поршнем и цилиндром уменьшается настолько, что силы трения намертво прихватывают их между собой. После него требуется ремонт ЦПГ. Карбюратор не настроен. Топливная смесь получается слишком бедной или очень богатой. Езда на переобогащенной смеси чревата высоким расходом топлива, потерей мощности и образованию нагара. Бедная смесь может вызывать детонацию и снижение максимальной мощности двигателя.

Все же из-за токсичности выхлопа двухтактные двигатели постепенно вытесняются современными четырехтактными. Они продолжают использоваться только там, где требуется высокая удельная мощность при минимальной массе и простоте конструкции – мототехника, бензопилы и триммеры, модели самолетов и многое другое.

Немного о системе смазки

Как мы уже разобрались, этот дизель имеет свои сильные и слабые стороны

Экономичность. Мифы и реальность.

Начнём со стоимости.

Из-за более сложной конструкции стоимость четырёхтактных моторов превышает двухтактные аналоги. В некоторых случаях эта разница всего лишь 10%, а в некоторых и 50%. В любом случае при расчёте на одну лошадиную силу, два такта будут дешевле.

Расход топлива.

На первый взгляд может показаться, что четырёхтактные подвесные лодочные моторы расходуют меньше бензина, масла и вообще обладают более высоким коэффициентом полезного действия. Чего тут скрывать, так оно и есть… Одна из главных причин, это безусловно попадание неотработанного топлива в выхлоп. Вторая предусмотрена конструкцией двухтактного двигателя изначально – масло не только смазывает, но и горит. Не знаю как в Вашей реальности, а в моей стоимость хорошего масла для двигателя внутреннего сгорания превосходит стоимость хорошего бензина в несколько раз. И третья более-менее весомая причина – это совмещение рабочего такта с выхлопом. В четырёхтактных двигателях отработанная смесь начинает выводится только после того, как головка цилиндра опустилась в крайнее нижнее положение, а в двухтактных – примерно на половине пути (плюс-минус, в зависимости от конкретной модели).

Теперь по делу

Когда это важно? Ведь, например, на гонках никто не задумывается над экономичностью – главное прийти первым, а при путешествиях на длительные дистанции… Правда в том, что если Вы выходите в плаванье только в июле и то раз в неделю, то, вполне возможно, Ваши внуки окупят разницу в цене. И если Вы задумаетесь над тем, какой лодочный мотор лучше

именно для Вас, то расход топлива будет играть малозначимую роль. А если Вы этим зарабатываете себе на жизнь и подвесной лодочный мотор отдыхает только когда лёд на реке, то здесь стоит всерьёз задуматься над затратами на кормление своего любимца…

Моторесурс.

Ходят слухи, что четырёхтактник будет служить намного дольше своего двухтактного аналога. Но, как говорится, в действительности всё не так, как на самом деле. Реальное положение вещей таково, что все эти утверждения слишком теоретизированы. Допустим, заявленный моторесурс какого-то двигателя – 2000 моточасов. Для того, чтобы проверить это на практике нужно весь сезон КРУГЛОСУТОЧНО ездить на лодке. Или 3 сезона по 8 часов в сутки. Каждый день. Без выходных и проходных. Не зависимо от погодных условий. И учтите ещё, что для того, чтобы сравнить, проверять нужно 2 подвесных лодочных мотора. Вы представляете себе стоимость такой проверки? А кто может себе позволить потратить год жизни на это? Я с полной уверенностью заявляю, что ни одно частное лицо такой проверкой не занималось и заниматься не будет. На практике, если и проводились такие испытания (в чём лично я сомневаюсь), то они спонсировались изготовителями ПЛМ и, безусловно, заангажированы в чью-то пользу. А если учесть, что двигатели будут ремонтироваться? Как тогда считать моторесурс? Всем известно, что некоторые дедульки ездят на мотоциклах 70-х годов, просто заменив головку цилиндра. Что здесь можно сказать о моторесурсе? В общем, здесь можно сказать, что данные о моторесурсе подвесных лодочных моторов просчитываются только на бумаге (или на компьютере) и могут быть далеки от реальности, так что здесь сложно сказать какой лодочный мотор лучше

Ремонт и обслуживание.

У двигателей всех производителей и всех назначений время от времени могут случаться поломки. И всем понятно, что чем дороже движок, тем дороже на него детали. К примеру, вместо того, чтобы починить Porsche можно купить себе «Жигули». С лодочными моторами то же самое – чем дешевле двигатель, тем дешевле обслуживание и ремонт. Если Вы живёте в Санкт-Петербуге, то настойки, починки, регулировки и прочие полезные вещи Вам проще будет сделать у нас и сказать здесь какой лодочный мотор лучше

сложно. Обращайтесь к нашим дилерам и они выдадут Вам нужную информацию. Если же Вы намерены делать ремонт двигателя собственными силами или силами знакомых, то, вероятнее всего, Вам стоит купить двухтактник – они проще, дольше выпускаются и по ним больше специалистов. Некоторые умельцы могут очень качественно настраивать свои два такта прямо на воде… А вот с четырьмя дела обстоят сложнее. Хотя при любых раскладах первоначальную настройку настоятельно рекомендуется проводить в нашей мастерской или с нашим мастером на выезде.

История

По словам разработчика первого работающего дизельного двигателя Имануэля Лаустера , Дизель никогда не намеревался использовать двухтактный принцип для дизельного двигателя. Считается, что Хьюго Гюльднер изобрел двухтактный дизельный двигатель. Он спроектировал первый действующий двухтактный дизельный двигатель в 1899 году и убедил компании MAN , Krupp и Diesel профинансировать строительство этого двигателя по 10 000 фунтов стерлингов каждый. Двигатель Гюльднера имел рабочий цилиндр 175 мм и продувочный цилиндр 185 мм; у обоих был ход 210 мм. Указанная выходная мощность составляла 12 л.с. (9 кВт; 12 л.с.). В феврале 1900 года этот двигатель впервые заработал своим ходом. Однако с его фактической выходной мощностью всего 6,95 л.с. (5 кВт; 7 л.с.) и высоким расходом топлива 380 г · л.с. −1 · ч −1 (517 г · кВт −1 · ч −1 ), это не помогло. быть успешным; Проект двухтактного дизельного двигателя Гюльднера был заброшен в 1901 году.

В 1908 году компания MAN Nürnberg предложила поршневые двухтактные дизельные двигатели одностороннего действия для использования на море, первый поршневой двигатель двустороннего действия от MAN Nürnberg был изготовлен в 1912 году для электростанции. В 1913/1914 году в сотрудничестве с Blohm + Voss в Гамбурге компания MAN Nürnberg построила первый поршневой двухтактный двигатель двустороннего действия для морского применения. Пол Генри Швейцер утверждает, что двухтактные дизельные двигатели с оппозитными поршнями были изобретены Хьюго Юнкерсом . Во время Первой мировой войны компания MAN Nürnberg построила шестицилиндровый поршневой двухтактный дизельный двигатель двустороннего действия номинальной мощностью 12400 л.с. (9 120 кВт; 12 230 л.с.). В 1919 году компания MAN перевела свой цех по производству двухтактных дизельных двигателей из Нюрнберга в Аугсбург.

К 1939 году несколько типов двухтактных дизелей получили широкое распространение, а другие разрабатывались для мощных двигателей.

Из нескольких концепций двухтактных авиационных дизельных двигателей Junkers Jumo 205 был единственным типом, который производился в значительных количествах, всего около 900 единиц. Представленная в 1939 году концепция дизайна была впервые предложена в 1914 году. Дизайн был произведен по лицензии в нескольких странах. Последующие достижения в технологии впрыска бензина сделали двухтактный авиационный двигатель устаревшим. Хотя Napier Culverin , лицензионная версия более крупного Jumo 204 , не был запущен в производство, более поздняя модель Napier Deltic включала переработанную треугольную конструкцию с тремя цилиндрами на ряд и успешно применялась в локомотивах и на морских судах в послевоенную эпоху. .

С 1923 по 1982 год компания MAN использовала продувку обратным потоком для своих морских двухтактных двигателей. С 1945 года был установлен золотниковый клапан для эффекта индукции поршня, а с 1954 года применялся наддув с постоянным потоком газа с промежуточным охлаждением. Нагнетание было достигнуто за счет комбинации четырех методов наддува: нагнетателя типа Рутса с приводом от коленчатого вала, турбонагнетателя, нижней стороны поршней двигателя и нагнетателя, приводимого в действие электродвигателем. Золотниковый клапан для эффекта индукции плунжера в конечном итоге оказался склонным к отказам и был признан устаревшим из-за увеличения скорости наддува в начале 1960-х годов. В начале 1980-х годов все основные производители двухтактных дизельных двигателей перешли с продувки с обратным потоком на продувку без обратного потока, поскольку последняя, несмотря на свою сложность, позволяет повысить эффективность двигателя и, следовательно, снизить расход топлива.

Чарльз Ф. Кеттеринг и его коллеги, работавшие в и дочерней компании GM Winton Engine Corporation в 1930-х годах, разработали двухтактные дизельные двигатели для дорожного использования с гораздо более высокими отношениями мощности к массе и диапазоном мощности, чем у современных четырех двигателей. -тактные дизели. Первым мобильным применением двухтактного дизельного двигателя стали дизельные обтекаемые модели середины 1930-х годов. Постоянные разработки привели к созданию улучшенных двухтактных дизелей для локомотивов и судов в конце 1930-х годов. Эта работа заложила основу для дизелизации железных дорог в 1940-х и 1950-х годах в Соединенных Штатах.

К концу двадцатого века интерес к авиационным дизельным двигателям возродился, и в 2015 году в разработке находились двухтактные модели, такие как Superior Air Parts Gemini Diesel 100 .

Эксплуатационные показатели в сравнении

Сопоставляя двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель, разницу между ними можно заметить не только в устройстве, но и в эксплуатационных характеристиках. Сравнивать их можно по следующим показателям:

литровая мощность;
удельная мощность;
экономичность;
экологичность;
шумность;
ресурс работы;
простота обслуживания;
вес;
цена.

Удельная мощность представляет собой величину отношения мощности мотора к его весу. Она также выше у двухтактных. Для них нужен менее тяжёлый маховик и не нужны дополнительные системы (газораспределения и смазки), утяжеляющие конструкцию. КПД у них также выше.

Экономичность (расход топлива на единицу мощности) выше у четырехтактных. Двигатели с двумя тактами часть топлива теряют впустую при продувке цилиндра.

Экологичность двухтактных ниже, опять-таки из-за потери несгоревшего топлива и масла. Убедиться в этом можно на примере двухтактного лодочного мотора. Он всегда оставляет на воде тонкую плёнку из несгоревшего топлива.

Шумность выше у двухтактных. Это связано с тем, что выхлопные газы из цилиндра вырываются с большой скоростью.

Ресурс работы выше у четырехтактных. Отдельная система смазки и меньшая оборотистость двигателя положительно сказываются на сроке его службы.

Проще обслуживать, безусловно, двухтактные моторы из-за меньшего количества вспомогательных систем. Масса больше у четырехтактных. Двухтактные дешевле.

Двухтактные двигатели используются также в мототехнике, лодочных моторах, газонокосилках, скутерах, авиамоделировании. В большинстве самодельных машин и механизмов умельцы также используют двухтактный мотор.

Устройство двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проще, чем у четырехтактного. В двухтактного ДВС нет газораспределительного механизма. Двигатель состоит из блока цилиндра, в котором располагается коленвал на подшипниках.

Головка шатуна ложится в специальное для нее место — шейка вала. Между головкой шатуна и шейкой вала — вкладыши, которые фиксируются корончатыми гайками.

Верхняя часть шатуна крепится с поршнем посредством пальца. Палец — это пустотелый цилиндр, который служит соединительными элементом конструкции шатун-поршень.

На поршне в специальные канавки по периметру в верхней части устанавливаются компрессионные кольца, от которых зависит компрессия двигателя.

Движущим элементом в двигателе внутреннего сгорания является топливно-воздушная смесь, которая сгорая создает энергию, толкающая поршень вниз. От движения поршня вверх-вниз происходит вращения коленчатого вала. На коленвале закрепляется маховик, который передает вращение дальше, то есть валу коробки и так далее.

Охлаждение двухтактного двигателя осуществляется через ребра наружного блока. Кроме внешнего охлаждения, некоторая часть охлаждения идет от масла, которое содержится в бензине.

В двухтактные двигатели заливается бензин, в которое добавлено специальное моторное масло. Например, для газонокосилки Штиль, на 5 литров бензина, надо добавить 100 грамм, то есть, соотношение бензина к маслу 50:1. Именно столько количества масла отлично смазывает трущиеся поверхности цилиндр с кольцами поршня.

Двухтактный мотор

В этих двигателях сжатие и рабочий ход совершаются также как в четырёхтактных. Но очистка и заполнение цилиндров топливной смесью происходит за очень короткое время в момент нахождения поршня в самом нижнем положении. Если в четырёхтактном двигателе смесь попадает в камеру сгорания через открытые отверстия клапанов, то в этом моторе очередная порция смеси поступает в цилиндр через специальные отверстия, называемыми окнами. Они открываются и закрываются телом поршня. Процессы наполнения полостей цилиндра новой смесью и удаления продуктов сгорания называются продувкой.

Для осуществления продувки внутренняя полость цилиндра напрямую связана с КШМ. По сути, поршень двигается в одном пространстве с кривошипом. Под ним образуется полость, которую называют кривошипной камерой или картером. Эта камера тоже участвует в процессах газообмена. В ней периодически создаётся разрежение. Это позволяет поступать новой порции смеси через впускное отверстие.

Такая конструкция позволяет двигателю развивать в 1,5 раза большую мощность по сравнению с другими моторами аналогичного объёма при тех же оборотах двигателя. Но есть и ряд недостатков.

Детали в таком двигателе работают с большей интенсивностью, то есть быстрее изнашиваются.
Особое значение придаётся герметизации всех механизмов, работающих практически в одном пространстве: поршня, цилиндра и кривошипа.
Так как в картере нельзя устроить масляную ванну, то смазку поршня и других деталей осуществляют добавлением масла в топливо.
Перепады давления смеси в цилиндре не так велики, поэтому для повышения производительности двигателя часто используют принудительную продувку.

Рабочий цикл осуществляется в течение одного оборота коленвала.

Видео: Принцип работы двухтактного двигателя

Вам также будет интересно почитать:

Белый дым из выхлопной трубы дизельного двигателя

Чёрные свечи зажигания: причины

ГБЦ — что это такое в машине

Какое количество масла необходимо заливать в автомобильный мотор

Двухтактный дизельный двигатель – почему редко используется?

Немного о системе смазки

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя

КАК РАБОТАЕТ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ