Zweitakt-Dieselmotor: Funktionsprinzip und Merkmale. Gibt es beim Funktionsprinzip eines Zweitaktmotors Vorteile gegenüber einem Viertaktmotor? 2-Takt-Motor

Kolbenmotoren Verbrennungs(ICE) werden in verschiedenen Bereichen des menschlichen Lebens häufig eingesetzt. Sie funktionieren jedoch nicht alle auf die gleiche Weise. Es gibt eine Sache zwischen ihnen grundlegender Unterschied. Je nach Ausführung kann der Arbeitszyklus des Motors aus zwei oder vier Takten bestehen. Deshalb wird er auch Zweitaktmotor bzw. Viertaktmotor genannt. Das gilt für beides Benzinmotor, und für Diesel.

Grundlegende Begriffe und Definitionen

Das Funktionsprinzip aller Kolbenmotoren besteht darin, die Energie der Kraftstoffverbrennung in mechanische Energie umzuwandeln. Die Übertragungsstrecke ist Kurbelmechanismus. Zur Beschreibung ihrer Arbeit werden folgende Konzepte verwendet:

• Auslastungsgrad- Dies ist eine bestimmte Abfolge miteinander verbundener Ereignisse, durch die die Energie der Wärmeausdehnung des brennenden Kraftstoffs in mechanische Energie der Bewegung des Kolbens und der Drehung der Kurbelwelle umgewandelt wird.
• Takt- die Abfolge von Zustandsänderungen von Komponenten und Mechanismen, die während eines Kolbenhubs auftreten.
• Kolbenhub- Dies ist die Strecke, die der Kolben im Zylinder zwischen seinen Endpunkten zurücklegt.
• Oberer Totpunkt (TDC)- Dies ist die höchste Position des Kolbens im Zylinder, während das Volumen der Brennkammer ein minimales Volumen aufweist.
• Unterer Totpunkt (BDC)- die Position des Kolbens möglichst weit vom OT entfernt.
• Einlass- Füllen des Zylinders mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch.
• Kompression- Volumenreduzierung der Mischung und Komprimierung unter Kolbendruck.
• Arbeitshub- Bewegung des Kolbens unter dem Druck von Gasen aus brennendem Kraftstoff.
• Freigeben- Kraftstoffverbrennungsprodukte aus dem Zylinder drücken.

Funktionsprinzip eines Viertaktmotors

Dies nennt man Viertakt Kolbenmotor, bei dem ein Arbeitszyklus aus vier Taktzyklen besteht. Sie haben folgende Namen:

• Einlass;
• Kompression;
• Arbeitshub;
• freigeben.

In einem Zyklus bewegt sich der Kolben zweimal vom OT zum UT und zurück, und die Kurbelwelle dreht sich zwei volle Umdrehungen. Die in dieser Zeit im Motor ablaufenden Ereignisse haben einen klar definierten Ablauf.

Einlass. Der Kolben bewegt sich nach unten zum UT. Darunter entsteht ein Unterdruck, wodurch mit Luft vermischter Kraftstoff durch die geöffnete Einlassventilplatte vom Ansaugkrümmer in den Zylinder gesaugt wird. Der Kolben durchläuft danach den unteren Totpunkt Einlassventil verschließt den Ansaugstutzen.

Kompressionshub. Der Kolben bewegt sich weiter nach oben und verdichtet das Luftgemisch.

Im oberen Totpunkt über dem Kolben wird das brennbare Gemisch gezündet. Beim Verbrennen führt es zu einem deutlichen Druckanstieg auf den Kolben. Der Krafthub beginnt. Unter dem Einfluss des Drucks der Verbrennungsgase bewegt sich der Kolben wieder zum UT und verrichtet dabei Nutzarbeit.

Nachdem der Kolben den UT passiert hat, öffnet sich der Auslassventilkegel. Der Kolben bewegt sich zum oberen Totpunkt und drückt die Abgase in den Abgaskrümmer. Dies ist der Auslösehub.

Dann beginnt der Ansaugtakt von neuem und so geht es endlos weiter.

Einschaltdauer von zwei Hüben

Einzylinder zwei Hubmotor funktioniert anders. Hier finden alle vier Vorgänge in einer vollen Umdrehung der Kurbelwelle statt. In diesem Fall macht der Kolben nur zwei Hübe (Expansion und Kompression) und bewegt sich vom oberen Totpunkt zum oberen Totpunkt und zurück. Und Einlass und Auslass sind Teil dieser beiden Takte. Das Funktionsprinzip eines Zweitakt-Verbrennungsmotors lässt sich wie folgt näher beschreiben.

Gase aus der Verbrennung des Kraftstoffgemisches drücken den Kolben vom oberen Totpunkt nach unten. Etwa auf halber Strecke des Kolbenhubs öffnet sich in der Zylinderlaufbuchse eine Auslassöffnung, durch die ein Teil der Gase in das Schalldämpferrohr abgegeben wird. Der Kolben bewegt sich weiter nach unten und erzeugt Druck, wodurch eine neue Kraftstoffmenge in den Zylinder gelangt und ihn gleichzeitig von den verbleibenden verbrannten Gasen befreit. Bei Annäherung an den oberen Totpunkt verdichtet der Kolben das Gemisch und das Zündsystem zündet es. Der Expansionshub beginnt von neuem.

Zweitaktmotoren werden häufig im Flugzeugmodellbau eingesetzt. Dieselmotor, sein Funktionsprinzip ist das gleiche wie das von Benzin. Der Unterschied besteht darin, dass sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch am Ende des Kompressionszyklus spontan entzündet. Der Treibstoff für solche Motoren ist eine Mischung aus Äther und Flugkerosin. Die Zündung dieses Kraftstoffs erfolgt bei einem viel niedrigeren Verdichtungsverhältnis als bei Motoren, die herkömmlichen Dieselkraftstoff verwenden.

Designmerkmale und Unterschiede

Ein Zweitaktmotor unterscheidet sich von einem Viertaktmotor nicht nur durch die Anzahl der Betriebszyklen, in denen der Gasaustausch stattfindet.

Der Viertakter erfordert ein Gasverteilungssystem (Einlass- und Auslassventile, Nockenwelle mit Nockenmechanismus usw.). Der Zweitakter verfügt nicht über ein solches System, was die Sache wesentlich einfacher macht.

Ein Viertaktmotor erfordert aufgrund der großen Anzahl beweglicher und reibender Teile ein vollständiges Schmiersystem. Um einen Zweitaktmotor zu schmieren, können Sie Öl verwenden, indem Sie es einfach mit Kraftstoff verdünnen.

Leistung im Vergleich

Vergleicht man einen Zweitaktmotor und einen Viertaktmotor, so erkennt man den Unterschied nicht nur im Design, sondern auch in den Leistungsmerkmalen. Sie können sie anhand der folgenden Indikatoren vergleichen:

• Literkapazität;
• spezifische Leistung;
• Effizienz;
• Umweltfreundlichkeit;
• Lärm;
• Arbeitsressource;
• einfache Wartung;
• Preis.

Liter ist die Leistung, die einem Liter Zylindervolumen entnommen wird. Theoretisch müsste es bei einem Zweitakter doppelt so groß sein. In Wirklichkeit liegt dieser Wert jedoch bei 1,5–1,8. Dies ist auf die unvollständige Nutzung des Arbeitshubs der Gase, den Energieverbrauch zum Spülen, die unvollständige Verbrennung und Kraftstoffverluste zurückzuführen.

Die spezifische Leistung ist das Verhältnis der Motorleistung zu seinem Gewicht. Bei Zweitaktern ist sie auch höher. Sie erfordern ein weniger schweres Schwungrad und benötigen kein Zusatzsysteme(Gasverteilung und Schmierung), wodurch die Struktur schwerer wird. Auch ihre Effizienz ist höher.

Der Wirkungsgrad (Kraftstoffverbrauch pro Leistungseinheit) ist bei Viertaktmotoren höher. Zweitaktmotoren verschwenden einen Teil des Kraftstoffs, wenn der Zylinder gespült wird.

Die Umweltfreundlichkeit von Zweitaktmotoren ist geringer, wiederum aufgrund des Verlusts an unverbranntem Kraftstoff und Öl. Dies können Sie am Beispiel eines Zweitakt-Außenbordmotors überprüfen. Es hinterlässt immer einen dünnen Film unverbrannten Kraftstoffs auf dem Wasser.

Bei Zweitaktmotoren ist der Lärm höher. Dies liegt daran, dass die Abgase mit hoher Geschwindigkeit aus dem Zylinder entweichen.

Bei Viertaktmotoren ist die Lebensdauer höher. Ein separates Schmiersystem und eine geringere Motordrehzahl wirken sich positiv auf die Lebensdauer aus.

Durch die geringere Anzahl an Nebenaggregaten ist die Wartung von Zweitaktmotoren sicherlich einfacher. Viertaktmodelle haben mehr Gewicht. Zwei Takte sind günstiger.

Bei einigen Mechanismen ist der Einsatz von Zweitaktmotoren eindeutig. Dies sind zum Beispiel Kettensägen. Hohe Leistungsdichte, geringes Gewicht und Einfachheit machen ihn hier zum absoluten Favoriten.

Zweitaktmotoren auch in Motorrädern verwendet, Bootsmotoren, Rasenmäher, Motorroller, Flugzeugmodellbau. Meistens selbstgebaute Autos Handwerker verwenden auch einen Zweitaktmotor.

Eintakt- und Dreitaktaggregate

Es gibt auch Ein- und Dreitaktmotoren. Eintaktmotoren werden mit einer externen Brennkammer hergestellt. Dieses Schema implementiert alle vier Hübe in einem Kolbenhub. Der Dreitakt-Wankelmotor ist ein Rotationskolbenmotor. Aufgrund der Komplexität des Designs und der extremen Anforderungen an die Qualität der Oberflächenbehandlung sind solche Motoren nicht weit verbreitet.

Bei Zweitaktmotoren wird im Gegensatz zu Viertaktmotoren der gesamte Arbeitsvorgang in zwei Kolbenhüben bzw. zwei Hüben abgeschlossen. Ein Diagramm des Aufbaus und der Funktionsweise eines Zweitakt-Vergasermotors ist in Abbildung 5 dargestellt. Hauptteile des Motors:

• Zylinder (5)
• Kurbelkammer (4)
• Kurbelmechanismus (6)
• Stromversorgung und Zündsysteme.

Abb. 5 - Schema des Aufbaus und der Funktionsweise eines Zweitakt-Vergasermotors:
A- Kompression des Gemisches im Zylinder und Füllung der Kurbelkammer; B- Arbeitstakt und Kompression des Gemisches in der Kurbelkammer; V- Abgasfreisetzung und Zylinderspülung;
1 - Einlassfenster; 2 - Spülfenster; 3 - Auslassfenster; 4 - Kurbelkammer; 5 - Zylinder; 6 - Kurbelmechanismus.

Es gibt drei Anschlüsse im Motorzylinder, die denselben Zweck erfüllen wie die Ventilanschlüsse in einem Viertaktmotor. Durch das untere Einlassfenster (1) gelangt das brennbare Gemisch in die Kurbelkammer, durch das mittlere Spülfenster (2) in den Zylinder und das obere Auslassfenster (3) dient der Freisetzung von Abgasen. Die Rolle der Einlass- und Auslassventile übernimmt ein Kolben.

Wenn sich der Kolben nach oben bewegt (Abb. 5,a), entsteht in der hermetisch abgeschlossenen Kurbelkammer ein Vakuum. Das im Vergaser aufbereitete brennbare Gemisch gelangt durch das Einlassfenster (1) in die Kurbelkammer. Gleichzeitig wird das zuvor aufgenommene Gemisch im Zylinder komprimiert. Das Kompressionsverhältnis beträgt 5-6.

Am Ende der Verdichtung wird der Kraftstoff durch einen elektrischen Funken gezündet, und bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, kommt es zu einer latenten Verbrennung, also einer Verbrennung, bei der der Druck leicht ansteigt. Wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird die Verbrennung intensiver, wodurch der Druck auf 18–20 kg/cm2 ansteigt.

Unter Gasdruck bewegt sich der Kolben nach unten und führt einen Arbeitshub aus (Abb. 5, b). Am Ende des Arbeitstakts öffnet sich das Auslassfenster (3) und die Abgase beginnen aus dem Zylinder in die umgebende Atmosphäre auszuströmen. Nach dem Auslassfenster öffnet sich das Spülfenster (2), durch das der Kolben ein frisches brennbares Gemisch aus der Kurbelkammer in den Zylinder pumpt und dabei Abgase aus diesem verdrängt. Der Zylinder wird gespült und gleichzeitig mit frischer brennbarer Mischung gefüllt.

Mit der weiteren Bewegung des Kolbens, nachdem er den 1. Gang passiert hat, schließen sich die Spül- und dann die Auslassfenster, ein frischer Teil des Gemisches im Zylinder beginnt zu komprimieren und das brennbare Gemisch gelangt durch das geöffnete Einlassfenster erneut in die Kurbelkammer. Somit wird ein kompletter Arbeitsprozess in zwei Zyklen abgeschlossen.

Zweitakt-Vergasermotoren haben gegenüber Viertaktmotoren folgende Vorteile:

• Sie sind einfacher aufgebaut, da kein Verteilungsmechanismus vorhanden ist.
• Ihre Leistung ist bei gleicher Zylinderzahl und -größe um 60-70 % höher als die von Viertaktmotoren, da von jeweils zwei Kolbenhüben einer arbeitet.
• Die Wellen solcher Motoren weisen eine größere Gleichmäßigkeit der Drehung auf, da die Kraft, die die Welle dreht, doppelt so oft wirkt.

Die Nachteile dieser Motoren sind:

• Beim Spülen gelangt ein Teil des brennbaren Gemisches mit den Abgasen in das Abgasfenster, was den Kraftstoffverbrauch deutlich erhöht.
• Der Motor arbeitet unter intensiven thermischen Bedingungen, da sich der Prozess der Kraftstoffverbrennung im Zylinder häufiger wiederholt als bei einem Viertaktmotor. Eine besonders intensive Kühlung ist erforderlich.

Daher Zweitakter Vergasermotoren werden dort eingesetzt, wo eine hohe Leistung bei geringer Größe und geringem Gewicht erforderlich ist und die Wirtschaftlichkeit nicht im Vordergrund steht (z. B Anlassen von Motoren Traktor-Dieselmotoren).

Ein Zweitakt-Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt in 2 Kolbenbewegungen. Der Zyklus ist in nur einer Umdrehung der Kurbelwelle abgeschlossen. Solche Indikatoren scheinen beeindruckend zu sein, aber es gibt mehrere Funktionen des Geräts, über die es sich lohnt, genauer zu lernen.

Der Hauptvorteil eines solchen Motors ist ein geringerer Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu Benzinaggregaten. Dies ist auf eine der Eigenschaften von Dieselkraftstoff zurückzuführen. Es ist dichter als Benzin und erzeugt daher bei der Verbrennung 15 % mehr Energie. Dafür sorgt eine längere Kohlenstoffkette. Außerdem, technische Eigenschaften Solche Motoren sind leistungsmäßig vergleichbaren Motoren ebenbürtig.

Struktur

Ein Zweitakt-Dieselmotor umfasst ein Kurbelgehäuse, einen mit der Kurbelwelle kombinierten Kolben, Einspritzdüsen, Einlass- und Auslassöffnungen des Zylinders sowie Kraftstoff- und Wasserpumpen. Letzterer ist mit einem Stößelschalter und einem Temperatursensor sowie mit Wasser gefüllten Behältern ausgestattet. Durch die verbesserte Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sorgt das Gerät außerdem für eine höhere Effizienz. Dadurch wird die Toxizität des Abfalls verringert.

Der Zweitaktmotor enthält eine Gasturbine und einen Kompressor. Letzterer ist für die Druckerhöhung in den Zylindern verantwortlich – das sorgt für Kraftstoffeinsparung und Leistungssteigerung. Gasturbine startet den Konverter von Wärmeenergie in Bewegungsenergie.

Spülluft gelangt auf verschiedene Weise in einen Zweitakt-Dieselmotor – über:

• Pumps;
• Spülkammern;
• Kompressoren.

Das Blasen kann nach einem der Schemata erfolgen – Kontur oder Ventilschlitz.

Es ist erwähnenswert, dass die Verwendung eines Konturdiagramms sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Kosten reduziert technische Indikatoren Einheit. Dies liegt daran, dass es in den Zylindern Bereiche gibt, die nicht durchgeblasen werden.

Die Zylinder sind längs montiert. Jeder von ihnen ist mit Graduierung und ausgestattet Belüftungslöcher. Gas gelangt über einen Verteiler in die Turbine. Wenn sich die Kolben bewegen, öffnet und schließt sich die Arbeitskammer periodisch. Die Kurbelwellen interagieren miteinander. Dies wird durch den Hauptübertragungsmechanismus gewährleistet. Der Kraftstoff verbrennt bei einer relativ hohen Temperatur.

Zur Schmierung reibender Teile und Lager wird eine Mischung aus Öl und Kraftstoff verwendet. Es wird in den Zylinder- und Kurbelraum eingespeist. Diese Bauteile sind nicht geschmiert, da sie vom Kraftstoff weggespült würden. Deshalb wird es in einem bestimmten Verhältnis dem Kraftstoff beigemischt.

In diesem Fall wird ein spezielles Öl für einen Zweitakt-Dieselmotor verwendet. Es hält einer längeren Einwirkung stand hohe Temperaturen, kann nach der Verbrennung praktisch keine Ascheablagerungen hinterlassen.

Wie funktioniert es?

Das Funktionsprinzip eines Zweitakt-Dieselmotors basiert auf der Leistung von zwei Takten: Kompression und Arbeitstakt. Durch die Konstruktion der Einheit kann der gesamte Zyklus doppelt so schnell abgeschlossen werden wie bei Viertaktmotoren.

Bei Zweitakt-Dieselmotoren gilt folgendes Funktionsprinzip:

1. Der Kolben beginnt sich vom UT aus nach oben zu bewegen. Es ist Luft im Zylinder. Während sich der Kolben nach oben bewegt, verdichtet er sich und nähert sich der Kolben dem oberen Totpunkt, wird ein Teil des frischen Kraftstoffs eingespritzt. In diesem Fall kommt es zur Selbstentzündung des Kraftstoffs und der Arbeitstakt wird ausgeführt.
2. Die Verbrennungsprodukte drücken den Kolben und bewirken, dass er sich nach unten bewegt. Wenn der Kolben den UT erreicht, erfolgt eine Spülung – Luft ersetzt die Verbrennungsprodukte. Dies ist das Ende des Zyklus.

Am Boden des Zylinders befinden sich Spülfenster. Sie sind für den Spülvorgang notwendig. Wenn der Kolben unten ist, sind sie geöffnet. Sie schließen sich, wenn der Kolben steigt. Durch die Erhöhung der Arbeitstaktzahl kommt es bei Zweitaktmotoren zu einem deutlichen Anstieg der Leistungsanzeige. Ein Zweitakt-Dieselmotor, dessen Funktionsprinzip recht einfach ist, hat viele Vorteile.

Mythen über Zweitakt-Dieselmotoren

Es gibt mehrere verbreitete Mythen über Zweitaktmotoren:

1. Zu langsam. In der Wirklichkeit moderne Motoren Der Turbolader ist wesentlich effizienter als die Vorgängermodelle.
2. Diese Motoren sind zu laut. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig richtige Einstellung Motor. Wenn alle Einstellungen korrekt vorgenommen wurden, arbeitet der Motor etwas lauter als sein Benzin-Pendant. Ein hoher Geräuschpegel weist darauf hin, dass der Motor nicht richtig konfiguriert ist oder eine Fehlfunktion aufweist. Für ältere Modelle hohes Niveau Lärm - charakteristisch Durch die Entwicklung von Hochdruckbatteriesystemen konnte der Geräuschpegel erheblich gesenkt werden.
3. Diesel zu kaufen ist günstiger als Benzin. Das stimmt, aber nur teilweise. Vor einigen Jahren Dieselkraftstoff Es war viel billiger als Benzin, aber heute beträgt der Unterschied nur 10-20 %. Der Hauptwirkungsgrad liegt im Heizwert des Brennstoffs.
4. Solche Motoren starten im Winter nicht gut. Zuvor gab es bei ihnen durchaus Probleme. Moderne Dieselautos sind jedoch mit Schnellstartern ausgestattet, was den Zeitaufwand für die tägliche Fahrtvorbereitung reduziert.

Die Lebensdauer von Dieselmotoren übertrifft die von Benzinmotoren. Es kann 400-600.000 km erreichen.

Jeder Zweitakt-Dieselmotor hat einen Besonderheit- Luft wird durch die Zylinderfenster eingelassen und Abgase werden entfernt. Wenn sie durch ein Ventil im Zylinder austreten und Luft durch die Fenster eindringt, wird ein solches Reinigungssystem als Ventilschlitz bezeichnet.

Solche Reinigungssysteme haben eine Besonderheit: Nur ein Teil der Luft verbleibt im Zylinder. Beim Anheben ragt es teilweise über den Motor hinaus. Diese Art der Reinigung wird auch Direktstromreinigung genannt. Es sorgt für maximale Effizienz bei der Reinigung des Motors von Verbrennungsprodukten.

Neben dem Direktstromblasen gibt es auch das Schleifenblasen, das jedoch eine geringere Reinigungsqualität aufweist. Deshalb für moderne Autos es wird selten verwendet. Die Arbeitshübe einer solchen Einheit werden doppelt so oft ausgeführt, was sich jedoch geringfügig auf die Leistung auswirkt (sie erhöht sich um das 1,5- bis 1,7-fache). Dies ist auf das Vorhandensein einer Spülung sowie auf die Tatsache zurückzuführen, dass im Zylinder ein kürzerer Hub auftritt.

Vorteile

Die Produktion von Zweitakt-Dieselmotoren begann erst vor relativ kurzer Zeit. Solche Motoren haben heute viele Modifikationen. Es gibt beispielsweise zwei Arten der Zündung: Kontakt und berührungslos. Auch die Schaltungen solcher Motoren unterscheiden sich. Das Push-Pull-System wird in Panzern, Flugzeugen und schweren Industrieanlagen eingesetzt.

Weitere Vorteile:

1. Kleine Größe. Für die Installation benötigt das Gerät nur sehr wenig Platz. Solche Motoren passen problemlos unter die Motorhaube von Fahrzeugen.
2. Kleine Masse. Ein Standard-Turbodiesel wiegt fast doppelt so viel wie ein Zweitakt-Dieselmotor.
3. Erhebliche Kraftstoffeinsparungen. Der Kraftstoffverbrauch wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Dieselaggregat um fast das Zweifache reduziert.
4. Einfaches Design. Bei der Wartung solcher Motoren ist der Einsatz spezieller Technologien nicht erforderlich.

Durch diese Vorteile heben sich Zweitakt-Dieselmotoren von ihren Benzin-Pendants ab. Auch solche Motoren haben gravierende Nachteile.

Mängel

Die geringe Verteilung der Aggregate hat mehrere Gründe. Beispielsweise wird es schwierig sein, Teile für solche Motoren zu finden. Aus diesem Grund wird die Reparatur eines Zweitakt-Dieselmotors problematisch. Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe von Spezialisten für die Wartung solcher Geräte.

Weitere Nachteile:

• hoher Preis für Dieselmotoren und geringe Modellauswahl;
• erhöhter Ölverbrauch;
• die Notwendigkeit, Luftfilter zu installieren.

Ein klarer Nachteil von Dieselmotoren ist der Einsatz eines leistungsstarken Anlassers. Bei Kälte wird Dieselkraftstoff trüb und verfestigt sich. Die Reparatur von Kraftstoffanlagen wird dadurch erschwert, dass Hochdruckpumpen mit hoher Präzision gefertigt werden.

Erheblicher Nachteil Zweitakt-Dieselmotoren ist die Unmöglichkeit ihres Einsatzes unter Hochtemperaturbedingungen. Unter solchen Bedingungen verkokt das Öl, was zum Verklemmen der Kolbenringe führt. Darüber hinaus verbrennt der Kraftstoff aufgrund unzureichender Spülung nicht vollständig, was sich auf den Wirkungsgrad und das Toxizitätsniveau auswirkt.

Ergebnisse

Dieselmotoren mit zwei Takten wurden zu einem Zweck erfunden – um die Toxizität von Abgasen zu verringern sowie die Motoreffizienz zu erhöhen und die Effizienz zu steigern.

Erwähnenswert ist die Zündung. Es dauert einige Zeit, bis sich der Kraftstoff entzündet, sodass die Entladung an der Zündkerze früh erfolgt, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Je schneller sich der Kolben bewegt, desto früher sollte die Zündkerze zünden. Es gibt spezielle Geräte, mit denen Sie den Zündwinkel abhängig von der Kurbelwellendrehzahl ändern können.

Beginnen wir mit dem Funktionsprinzip. Jeder Verbrennungsmotor verfügt über einen Kolben, der über eine Pleuelstange die Kurbelwelle (und letztendlich die Räder) dreht und durch die Energie der Verbrennung von mit Luft vermischtem Kraftstoffdampf (brennbares Gemisch) angetrieben wird.

Funktionsprinzip eines Zweitaktmotors

In einem 2T-Motor der Vorgang des Befüllens des Zylinders mit einem frischen brennbaren Gemisch, seiner Komprimierung, der Zündung, des Krafthubs (wenn die Verbrennungsenergie den Kolben kraftvoll nach unten bewegt und die Kurbelwelle dreht) und des Ausstoßens Abgase geschieht in zwei Schritten.

• Erster Schlag.

Der Kolben bewegt sich nach oben und verdichtet das Kraftstoffgemisch. Das brennbare Gemisch entzündet sich.

• Zweiter Schlag, Arbeitsschlag.

Die expandierenden Gase drücken den Kolben nach unten. Wenn es unten ist, öffnet es die Auslass- und Einlassöffnungen in den Zylinderwänden. Die Abgase treten in den Schalldämpfer aus, an ihre Stelle tritt ein frisches Kraftstoffgemisch und der erste Zyklus wiederholt sich.

All dies geschieht in einer Umdrehung der Kurbelwelle.

Funktionsprinzip eines Viertaktmotors

In einem 4T-Motor Der Vorgang des Befüllens des Zylinders mit einem frischen brennbaren Gemisch, seiner Verdichtung, seiner Zündung, seines Arbeitstakts und der Freisetzung von Abgasen erfolgt in vier Takten.

• Erster Schlaganfall, Aufnahme.

Der Kolben bewegt sich nach unten, das Einlassventil öffnet sich und das Kraftstoffgemisch gelangt in den Zylinder. Wenn der Kolben die untere Position erreicht, schließt das Einlassventil.

• Zweiter Takt, Kompression.

Der Kolben geht nach oben, beide Ventile sind geschlossen, das Kraftstoffgemisch wird komprimiert. Befindet sich der Kolben oben, zündet die Zündkerze das brennbare Gemisch.

• Dritter Schlag, Kraftschlag (Expansion).

Heiße Gase dehnen sich schnell aus und drücken den Kolben nach unten (beide Ventile sind geschlossen).

• Vierter Takt, Veröffentlichung.

Durch die Trägheit dreht sich die Kurbelwelle weiter (für eine gleichmäßige Drehung sind Gewichte auf der Kurbelwelle angebracht – Kurbelwellenwangen), der Kolben geht nach oben. Gleichzeitig öffnet sich das Auslassventil und Abgase treten aus Auspuff. In der oberen Position des Kolbens schließt das Auslassventil.

Diese 4 Hübe erfolgen in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle.

Video „Funktionsweise eines 4-Takt-Motors“

FAQ zu Problemen im Zusammenhang mit 2t- und 4t-Motoren

Man sagt, ein Zweitaktmotor sei leistungsstärker und ein Motorrad damit dynamischer. Ist es so?

Ja. Ein 2T-Motor schafft es, die Verbrennungsenergie des Kraftstoffs in zwei Umdrehungen der Kurbelwelle zweimal zu nutzen. Viele glauben, dass er zweimal ist stärker als der Motor 4T. Beachten Sie jedoch, dass beim 2T-Motor ein Teil des Zylinders von den Einlass- und Auslasskanälen eingenommen wird, was bedeutet, dass die dann verbrannte Kraftstoffmenge geringer ist als beim 4T-Motor, wo der Zylinder massiv ist. Beim 2T-Motor wird die Kurbelwelle aufgrund der einfachen Konstruktion durch Öl geschmiert, das dem Benzin beigemischt wird. Öl im Arbeitsgemisch verringert die freigesetzte Energie (Öl verbrennt schlechter). Aufgrund der Besonderheiten des Ein- und Austritts des brennbaren Gemisches und der Abgase beim 2T-Motor „fliegt“ ein größerer Teil des brennbaren Gemisches in das Rohr, ohne zu verbrennen. Bei einem 4T-Motor ist dieser Vorgang aufgrund eines komplexeren Einlass-Auslass-Mechanismus minimal. Dadurch sind 2T-Motoren zwar leistungsstärker (aber nicht doppelt so stark), aber mehr hohe Energie Sie werden in einem engeren Betriebsbereich der Kurbelwellenumdrehungen erreicht (d. h. man startet aus dem Stand, der Roller beschleunigt kaum, dann erfolgt der sogenannte „Pickup“, der Roller „schießt“, lässt aber schnell nach) und bei dynamischer Fahrt Sie müssen immer eine bestimmte Motordrehzahl einhalten. Wie Sie verstehen, gilt: Je leistungsstärker der 2T-Motor, desto enger der Drehzahlbereich, desto feiner die Einstellungen und desto teurer der Motor. Sowohl Sportler (bei denen es jetzt wichtiger ist, alles rauszuholen) als auch Besitzer von Kettensägen und Rasenmähern (je einfacher und billiger, desto besser) können die vollen Vorteile des 2T-Motors genießen.

Der 4T-Motor ist weniger leistungsstark, was bedeutet, dass das Fahren keinen Spaß macht?

Aus der vorherigen Antwort folgt, dass auch der etwas leistungsschwächere 4T-Motor eine günstigere Eigenschaft hat – er ist „elastisch“. Unmittelbar ab dem Beginn der Bewegung wird das Motorrad mit „Lokomotive-Traktion“ versorgt, d über den gesamten Drehzahlbereich der Kurbelwelle. Der Leistungsmangel wirkt sich nur auf den oberen Drehzahlbereich aus, also wenn man am Limit „brüht“. Genau in diesem Fahrmodus bringt der 2T-Motor seine maximale Leistung hervor.

Ist der 4T-Motor zuverlässiger?

Zweifellos. Schließlich gibt es in einem 2T-Motor einen Kolben, Kolbenringe und der Zylinder sind tatsächlich Verbrauchsmaterial Aufgrund der Konstruktionsmerkmale befinden sich Löcher im Zylinder. Bei vielen Motorradfahrern verschleißt der Kolben eines 2T-Motors in einer Saison und ein Zylinder in zwei. Mit einem 4T-Motor werden Sie das vergessen. 4-5 Saisons auf einem Kolben eines 4T-Motors sind die Norm.
Aufgrund der besseren Schmierung (Öl wird kritischen Teilen nicht vermischt mit Benzin zugeführt, sondern durch Spritzen oder Zuführen unter Druck) ist der 4T-Motor auf eine längere Lebensdauer ausgelegt. Ein komplexerer Ventilmechanismus für Gaseinlass und -auslass funktioniert klarer und erfordert eine einfache und seltenere Wartung.

Für die Zusammenstellung des Artikels wurden Materialien von der Website vd-sc.clan.su verwendet, Bilder wurden von der Website übernommen

Push-Pull-Zyklus

Aus einer Untersuchung des Viertakt-Betriebszyklus geht hervor, dass ein Viertaktmotor nur die Hälfte der für den Zyklus aufgewendeten Zeit als Wärmekraftmaschine (Kompressions- und Expansionshübe) arbeitet. In der zweiten Hälfte der Zeit (Einlass- und Auslasstakt) arbeitet der Motor wie eine Luftpumpe.

Die dem Arbeitszyklus zur Verfügung stehende Zeit wird bei Zweitaktmotoren besser ausgenutzt, bei denen der Arbeitszyklus in zwei Takten, also in einer Umdrehung der Kurbelwelle, abgeschlossen wird.

Im Gegensatz zu Viertaktmotoren erfolgt bei Zweitaktmotoren die Reinigung des Arbeitszylinders von Verbrennungsprodukten und das Befüllen mit frischer Ladung nur dann, wenn sich der Kolben in die Nähe des UT bewegt. Dabei wird der Zylinder von Abgasen gereinigt, indem diese nicht durch einen Kolben, sondern durch auf einen bestimmten Druck vorkomprimierte Luft oder ein brennbares Gemisch verdrängt werden. Die Vorverdichtung der Luft oder des Gemisches erfolgt in einer speziellen Spülpumpe oder einem Kompressor, der als separate Einheit ausgeführt wird. IN kleine Motoren Der innere Hohlraum des Kurbelgehäuses (Kurbelkammer) und der Motorkolben werden manchmal als Spülpumpe verwendet.

Beim Ladungswechselvorgang in Zweitaktmotoren wird zwangsläufig ein Teil der Luft bzw. des brennbaren Gemisches mit den Abgasen über die Abgasorgane aus dem Zylinder entfernt. Dieses Austreten von Luft oder brennbarem Gemisch wird bei der Auswahl der Kapazität der Spülpumpe oder des Kompressors berücksichtigt.

In Abb. Abbildung 4 zeigt schematisch den Betrieb eines Zweitaktmotors mit innerer Gemischbildung und direkt durchströmtem Ventil-Schlitz-Gaswechselkreislauf.

Der Betriebszyklus im Motor ist wie folgt.

Erster Schlag. Der erste Hub entspricht dem Kolbenhub vom OT zum UT (Abb. 4, a). Es hat gerade eine Verbrennung im Zylinder stattgefunden (Zeile cz auf dem Anzeigediagramm) und der Prozess der Gasexpansion hat begonnen, d. h. der Arbeitshub wird ausgeführt. Die Auslassventile öffnen sich etwas, bevor sich der Kolben den Einlassöffnungen nähert. 4 im Zylinderdeckel und Verbrennungsprodukte beginnen aus dem Zylinder in das Abgasrohr zu strömen; in diesem Fall fällt der Druck im Zylinder stark ab (Abschnitt tp auf dem Indikatordiagramm). Einlassfenster 8 werden durch den Kolben geöffnet, wenn der Druck im Zylinder ungefähr gleich oder geringfügig höher als der Druck der vorkomprimierten Luft im Empfänger wird. Durch die Einlassfenster in den Zylinder eintretende Luft verdrängt die im Zylinder verbleibenden Verbrennungsprodukte durch die Auslassventile und füllt den Zylinder (Spülung), d. h. es findet ein Gasaustausch statt (Abschnitt pa auf dem Indikatordiagramm).

Somit kommt es im Zylinder während des ersten Takts zur Verbrennung von Kraftstoff, zur Ausdehnung von Gasen, zur Freisetzung von Abgasen, zum Spülen und Befüllen des Zylinders.

Zweiter Schlag. Der zweite Hub entspricht dem Kolbenhub vom UT zum OT (Abb. 4, B). Zu Beginn des Kolbenhubs werden die Prozesse der Abgasentfernung, Spülung und Befüllung des Zylinders mit frischer Ladung fortgesetzt. Ende der Zylinderspülung (ak) bestimmt durch den Moment des Schließens der Einlassfenster und Auslassventile. Letztere schließen entweder gleichzeitig mit den Einlassfenstern oder etwas früher.

Reis. 4. Funktionsschema eines Zweitaktmotors mit innerer Gemischbildung und direktem Ventil-Schlitz-Gaswechselkreislauf und Anzeigediagrammen:

A- erster Takt (Verbrennung, Expansion, Abgas, Spülung und Befüllung); B- zweiter Hub (Entlastung, Spülung und Füllung, Kompression); 1 - Einlassrohr; 2 - Spülpumpe; 3 - Kolben; 4 - Auslassventile; 5 - Düse; 6 - Auslassrohr; 7 - Luftbehälter; 8 - Einlassfenster.

Der Druck im Zylinder am Ende des Gaswechsels ist bei Zweitaktmotoren etwas höher als der Atmosphärendruck und hängt vom Luftdruck im Empfänger ab. Sobald der Gasaustausch beendet ist und der Kolben die Einlassöffnungen vollständig bedeckt, beginnt der Prozess der Luftverdichtung. Wenn der Kolben nicht 10-30° entlang des Drehwinkels der Kurbelwelle zum oberen Totpunkt erreicht (Punkt Mit), Kraftstoff beginnt durch die Einspritzdüse in den Zylinder zu fließen.

Folglich erfolgt während des zweiten Hubs im Zylinder das Ende des Ausstoßens, der Zylinder wird zu Beginn des Kolbenhubs gespült und gefüllt, und während seines weiteren Hubs erfolgt die Kompression.

Im Gegensatz zu einem Viertaktmotor verfügt ein Zweitaktmotor nicht über unabhängige Ansaug- und Auslasstakte, die eine Umdrehung der Kurbelwelle erfordern. Bei Zweitaktmotoren werden die Auslass- und Ansaugvorgänge in kleinen Abschnitten des Kolbenhubs durchgeführt, die den Hauptexpansions- und Kompressionshüben entsprechen.

Das oben besprochene Direktfluss-Ventil-Schlitz-Gasaustauschschema (Abb. 4) ist nicht das einzige. Zweitaktmotoren nutzen verschiedene Gaswechselschemata.

Gasaustauschsystem im Kreislauf Vereinfacht die Motorkonstruktion im Vergleich zu einem Ventilschlitzmotor erheblich, gleichzeitig verschlechtert sich jedoch die Qualität des Ladungswechsels und es kommt zu Luft- oder Gemischverlusten beim Befüllen.

Das Ringgasaustauschsystem zeichnet sich durch eine große Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten aus. Um beispielsweise das brennbare Gemisch oder die Luft, wie oben erwähnt, vorzuverdichten, kann bei Zweitaktmotoren der innere Hohlraum des Kurbelgehäuses (Kurbelkammer) genutzt werden. Solche Motoren heißen Motoren mit Kurbelkammerspülung(Abb. 5).

Reis. 5. Zweitakt-Verbrennungsmotor mit Kurbelkammerspülung:

1 - Zündkerze; 2 – Bypass-Kanal; 3 – Abgaskanal; 4 – Kurbelkammer; 5 – Vergaser; 6 - Einlassventil.

Sie verfügen über ein hermetisch abgeschlossenes Kurbelgehäuse, das als Spülpumpe dient. Während sich der Kolben vom oberen Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt, vergrößert sich das Raumvolumen unter ihm und der Druck sinkt unter den atmosphärischen Druck, d. h. In der Kurbelkammer entsteht ein Vakuum. Dadurch strömt Außenluft in die Mischvorrichtung 5 und dann über ein automatisch arbeitendes Einlassventil in das Kurbelgehäuse 6 . Während sich der Kolben weiter bewegt, bis sich die Einlassfenster öffnen, wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Kurbelraum komprimiert. Nach dem Öffnen der Ansaugfenster strömt das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den Bypass-Kanal 2 wird aus der Kurbelkammer in den Zylinder gedrückt.

Wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt zurückbewegt, schließt er nacheinander die Einlass- und Auslassöffnungen, woraufhin das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder komprimiert wird. Wenn sich der Kolben dem oberen Totpunkt nähert, wird das Gemisch durch die Zündkerze gezündet. Die Verbrennung und Ausdehnung von Gasen im Zylinder bei der Abwärtsbewegung des Kolbens bestimmen den Arbeitstakt des Verbrennungsmotors. Dann wiederholt sich der Zyklus.

Der Vorteil von Zweitaktmotoren mit Kurbelkammer-Gasaustauschsystem ist die Einfachheit des Geräts. Ihrem Design fehlen ein Ventilsteuerungsmechanismus und sein Antrieb sowie ein Schmiersystem. Um die Teile des Kurbeltriebs zu schmieren, wird dem Kraftstoff eine kleine Menge Motoröl (Zweitaktgemisch) zugesetzt. Die natürliche Kühlung des Verbrennungsmotors erfolgt durch atmosphärische Luft durch Kühlrippen am Kopf und Zylinder des Verbrennungsmotors.

Allerdings erfolgt bei dieser Methode des Gasaustauschs das Reinigen des Zylinders und das Befüllen mit frischer Ladung im Vergleich zu anderen Methoden viel schlimmer, da ein Teil der Ladung durch die Auslassöffnungen verloren geht, was zu einer geringeren Kraftstoffeffizienz führt Motor verschlechtert sich. Daher werden diese einfachsten und leistungsschwächsten Verbrennungsmotoren hauptsächlich bei günstigen Zweirädern (Leichtkrafträder, Mopeds etc.) eingesetzt.

Aus einer Betrachtung des Arbeitszyklus eines Zweitaktmotors (Indikatordiagramm in Abb. 6) Es ist zu erkennen, dass dies während eines Teils des Kolbenhubs der Fall ist S Schweiß Beim Gasaustausch wird keine nützliche Arbeit geleistet.

Volumen V h(Schweiß), entsprechend diesem Teil des Kolbenhubs S Schweiß = S geom - S Tag(Abb. 7) heißt verloren:

.

Das Volumen, das der Kolben beschreibt, wenn er sich von einem Punkt aus bewegt 5 , der den Moment des Kompressionsbeginns vor dem oberen Totpunkt charakterisiert, wird als tatsächliches Arbeitsvolumen bezeichnet:

V h(Tage) = V h(geom) - V h(Schweiß)

Wo V H (geom)- geometrisches Arbeitsvolumen des Zylinders:

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten ist das geometrische Kompressionsverhältnis gleich:

 geom = (V h(geom) + V C )/V C ,

und das tatsächliche Komprimierungsverhältnis ist:

 Tag = (V H (Tage) + V C )/ V C

Das Verhältnis des verlorenen Volumens zum geometrischen Arbeitsvolumen stellt den Anteil des verlorenen Volumens dar  zum Gasaustauschprozess:

 = V H (Schweiß) / V H (Tage .

Reis. 6. Indikatordiagramm PV für einen Zweitaktzyklus:

1 – Moment der Öffnung des Abgaskanals; 2 – Zeitpunkt der Öffnung des Spülkanals (Bypass); 3 – BDC; 4 – Zeitpunkt des Schließens des Spülkanals (Bypass); 5 – Moment des Schließens des Abgaskanals.

Normalerweise für Zweitaktmotoren  = 0,1…0,3 oder 10…30 %.

S geom