Kétütemű motor egy autóban

A gépjárművek világában rengeteg hajtáslánc-fejlesztés történt. Némelyikük időben megfagyott, mert a tervezőnek nem volt módja agyi gyermekének továbbfejlesztésére. Mások hatástalannak bizonyultak, így az ilyen fejlesztéseknek nem volt ígéretes jövőjük.

A klasszikus soros vagy V alakú motor mellett a gyártók más típusú hajtóművekkel ellátott autókat is gyártottak. Néhány modell motorházteteje alatt látni lehetett Wankel motor, bokszoló (vagy bokszoló), hidrogén motor. Néhány autógyártó még mindig használhat ilyen egzotikus hajtásláncokat a modelljeiben. Ezen módosítások mellett a történelem több sikeres, nem szabványos motort is ismer (ezek közül néhányat igen külön cikk).

Most beszéljünk egy ilyen motorról, amellyel az autósok közül szinte senki sem találkozik, ha nem is arról, hogy fűnyírással kell fűnyírni, vagy láncfűrésszel fát vágni. Ez egy kétütemű erőforrás. Alapvetően ezt a belső égésű motort használják gépjárművekben, tartályokban, dugattyús repülőgépekben stb., De autókban rendkívül ritkán.

Továbbá a kétütemű motorok nagyon népszerűek az autósportban, mivel ezeknek az egységeknek jelentős előnyei vannak. Először is, hatalmas erővel rendelkeznek egy kis elmozduláshoz. Másodszor, egyszerűsített kialakításuk miatt ezek a motorok könnyűek. Ezek a tényezők nagyon fontosak a kétkerekű sportok számára.

Vegye figyelembe az ilyen módosítások eszközének jellemzőit, valamint azt, hogy lehetséges-e használni őket az autókban.

Mi a kétütemű motor?

Az 1880-as évek elején jelent meg először a kétütemű belső égésű motor létrehozására vonatkozó szabadalom. A fejlesztést Douglad Clerk mérnök mutatta be. Ötlete gyermekének eszköze két hengert tartalmazott. Az egyik munkás volt, a másik pedig egy újabb adag katonai-technikai együttműködést pumpált.

10 évvel később egy kamrafúvással ellátott módosítás jelent meg, amelyben már nem volt egy ürítődugattyú. Ezt a motort Joseph Day tervezte.

Ezekkel a fejleményekkel párhuzamosan Karl Benz létrehozta saját gázegységét, amelynek gyártására 1880-ban jelent meg a szabadalom.

A kétütemű dvigun, amint a neve is mutatja, a főtengely egy fordulatában elvégzi a levegő-üzemanyag keverék betáplálásához és elégetéséhez, valamint az égéstermékek jármű kipufogórendszerébe történő eltávolításához szükséges összes löketet. Ezt a képességet az egység tervezési jellemzői biztosítják.

A dugattyú egy löketénél két löketet hajtanak végre a hengerben:

1. Amikor a dugattyú az alsó holtpontban van, a henger kiürül, vagyis eltávolítják az égéstermékeket. Ezt a löketet a VTS egy friss részének befogadása biztosítja, amely kiszorítja a kipufogógázt a kipufogó traktusba. Ugyanabban a pillanatban a kamra megtöltődik egy friss VTS adaggal.
2. A felső holtpontra emelkedve a dugattyú bezárja a be- és a kimenetet, ami biztosítja a VTS összenyomódását a dugattyú feletti térben (e folyamat nélkül a keverék hatékony elégetése és a tápegység szükséges teljesítménye lehetetlen). Ugyanakkor a levegő és az üzemanyag keverékének további részét beszívják a dugattyú alatti üregbe. A dugattyú TDC-jénél szikra keletkezik, amely meggyújtja a levegő / üzemanyag keveréket. Megkezdődik a munkalöket.

Ez megismétli a motort. Kiderült, hogy kétüteműen az összes löketet a dugattyú két löketével hajtják végre: miközben az felfelé és lefelé mozog.

A kétütemű motor készüléke?

A klasszikus kétütemű belső égésű motor a következőkből áll:

• Kocsis. Ez a szerkezet fő része, amelyben a főtengelyt golyóscsapágyakkal rögzítik. A henger-dugattyú csoport méretétől függően megfelelő számú forgattyú lesz a főtengelyen.
• Dugattyú. Ez egy üveg alakú darab, amely a hajtórúdra van rögzítve, hasonlóan a négyütemű motorok analógjához. Hornyai vannak a tömörítő gyűrűkhöz. Az egység hatékonysága az MTC égése során a dugattyú sűrűségétől függ, mint más típusú motoroknál.
• Be- és kimenet. Maguk a belső égésű motorházban készülnek, ahol a szívó- és kipufogócsatornák össze vannak kötve. Egy ilyen motorban nincs gázelosztó mechanizmus, ami miatt a kétüteműek könnyűek.
• Szelep. Ez a rész megakadályozza, hogy a levegő / üzemanyag keverék visszadobódjon az egység szívócsatornájába. Amikor a dugattyú felemelkedik, vákuum jön létre alatta, amely mozgatja a fedelet, amelyen keresztül a BTC friss része belép az üregbe. Amint megtörténik a munkalöket (szikrát váltott ki és a keverék meggyulladt, a dugattyút az alsó holtpontba mozgatta), ez a szelep bezárul.
• Kompressziós gyűrűk. Ezek ugyanazok az alkatrészek, mint bármely más belső égésű motorban. Méreteiket szigorúan az adott dugattyú méreteinek megfelelően választják meg.

Hofbauer kétütemű kivitel

Számos mérnöki akadály miatt a közelmúltig nem volt lehetséges a kétütemű módosítások könnyű járművekben történő alkalmazása. 2010-ben áttörés történt ebben a tekintetben. Az EcoMotors tisztességes beruházást kapott Bill Gates-től és Khosla Ventures-től. Ennek a pazarlásnak az oka az eredeti boxer motor bemutatása volt.

Bár egy ilyen módosítás már régóta létezik, Peter Hofbauer létrehozta a kétütemű koncepciót, amely a klasszikus bokszoló elvén működött. A vállalat művét OROS-nak nevezte (fordítottan ellentétes hengerekkel és ellentétes dugattyúkkal). Egy ilyen egység nemcsak benzin, hanem dízel mellett is képes működni, de a fejlesztő eddig szilárd tüzelőanyagra telepedett.

Ha figyelembe vesszük a kétütemű klasszikus kialakítását ebben a kapacitásban, akkor elméletileg hasonló módosításban használható és utasszállító négykerekű járműre is felszerelhető. Lehetséges lenne, ha nem lennének a környezetvédelmi előírások és az üzemanyag magas költségei. A hagyományos kétütemű belső égésű motor működése során a levegő-üzemanyag keverék egy részét az öblítési folyamat során a kipufogónyíláson keresztül eltávolítják. Ezenkívül a BTC égési folyamata során olajat is égetnek.

A vezető autógyártók mérnökeinek nagy szkepticizmusa ellenére a Hofbauer motor megnyitotta a kétüteműség lehetőségét a luxusautók burkolata alá. Ha összehasonlítjuk a fejlődését a klasszikus boxerrel, akkor az új termék 30 százalékkal könnyebb, mivel a kialakításának kevesebb alkatrésze van. Az egység a négyütemű boxerhez képest hatékonyabb energiatermelést is mutat működés közben (a hatékonyság növekedése 15-50 százalékon belül van).

Az első működő modell megkapta az EM100 jelölést. A fejlesztő szerint a motor tömege 134 kg. Teljesítménye 325 LE, nyomatéka 900 Nm.

Az új boxer tervezési jellemzője, hogy két dugattyú egy hengerben helyezkedik el. Ugyanarra a főtengelyre vannak felszerelve. A VTS égése közöttük történik, amelynek következtében a felszabaduló energia egyszerre hat mindkét dugattyúra. Ez egy ilyen hatalmas nyomatékot magyaráz.

A szemközti henger aszinkron módon működik a szomszédos hengerrel. Ez biztosítja a forgattyústengely egyenletes forgatását rángatózás nélkül, stabil nyomatékkal.

A következő videóban maga Peter Hofbauer mutatja be motorjának működését:

opoc motor hogyan működik.mp4

Vizsgáljuk meg közelebbről annak belső felépítését és az általános munkamenetet.

Turbófeltöltés

A turbófeltöltést egy járókerék biztosítja, amelynek tengelyére elektromos motor van felszerelve. Bár részben a kipufogógázok áramlásától fog működni, a járókerék elektronikus feltöltése lehetővé teszi a járókerék gyorsabb felgyorsulását és légnyomás létrehozását. A járókerék forgatásának energiafogyasztásának ellensúlyozására a készülék áramot termel, ha a lapátokat kipufogó nyomásnak teszik ki. Az elektronika a kipufogógáz áramlását is szabályozza a szennyezés csökkentése érdekében.

Ez az elem az innovatív kétüteműben meglehetősen ellentmondásos. A szükséges légnyomás gyors létrehozásához az elektromos motor tisztességes mennyiségű energiát fogyaszt. Ehhez egy jövőbeli autót, amely ezt a technológiát fogja használni, hatékonyabb generátorral és megnövelt kapacitású akkumulátorokkal kell felszerelni.

Mától az elektromos feltöltés hatékonysága még mindig papíron van. A gyártó állítása szerint ez a rendszer javítja a hengeröblítést, miközben maximalizálja a kétütemű ciklus előnyeit. Elméletileg ez a telepítés megduplázza az egység literes űrtartalmát a négyütemű társaihoz képest.

Az ilyen berendezések bevezetése mindenképpen drágítja az erőművet, ezért még mindig olcsóbb egy erőteljes és falánk klasszikus belső égésű motor használata, mint egy új könnyű boxer.

Acél hajtórudak

Felépítése szerint az egység hasonlít a TDF motorokra. Csak ebben a módosításban a szemközti dugattyúk nem két főtengelyt indítottak el, hanem egyet a külső dugattyúk hosszú összekötő rudai miatt.

A motor külső dugattyúi hosszú acél hajtórudakra vannak felszerelve, amelyek a főtengelyhez vannak csatlakoztatva. Nem a szélén helyezkedik el, mint a katonai felszereléseknél alkalmazott klasszikus boxer módosításnál, hanem a hengerek között.

A belső elemek szintén kapcsolódnak a forgattyús mechanizmushoz. Egy ilyen eszköz lehetővé teszi, hogy több energiát nyerjen ki a levegő-üzemanyag keverék égési folyamatából. A motor úgy viselkedik, mintha forgattyúi vannak, amelyek megnövelik a dugattyú löketét, de a tengely kompakt és könnyű.

Forgattyústengely

A Hofbauer motor moduláris felépítésű. Az elektronika képes kikapcsolni a hengerek egy részét, így az autó gazdaságosabb lehet, ha az ICE minimális terheléssel jár (például haladási sebességgel sík úton).

Közvetlen befecskendezésű négyütemű motorokban (a befecskendező rendszerek típusainak részleteiről olvassa el egy másik áttekintésben) a hengerek leállítását az üzemanyag-ellátás leállításával biztosítják. Ebben az esetben a dugattyúk továbbra is a hengerekben mozognak a főtengely forgása miatt. Csak nem égetnek üzemanyagot.

Ami a Hofbauer innovatív fejlesztését illeti, egy hengerpár leállítását egy speciális tengelykapcsoló biztosítja, amely a főtengelyre van felszerelve a megfelelő henger-dugattyú párok között. A modul leválasztása után a tengelykapcsoló egyszerűen lekapcsolja a főtengely ezen szakaszért felelős részét.

Mivel a klasszikus 2-ütemű belső égésű motor dugattyúinak alapjáraton történő mozgatása továbbra is a VTS friss részét szívja be, ebben a módosításban ez a modul teljesen leáll (a dugattyúk mozdulatlanok maradnak). Amint az erőforrás terhelése növekszik, egy bizonyos pillanatban a tengelykapcsoló összeköti a főtengely működésképtelen szakaszát, és a motor növeli a teljesítményt.

henger

A henger szellőzésének során a klasszikus 2-ütemű szelepek az égetetlen keverék egy részét kibocsátják a légkörbe. Emiatt az ilyen hajtóművel felszerelt járművek nem képesek megfelelni a környezetvédelmi előírásoknak.

Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölésére a kétütemű ellentétes motor fejlesztője speciális henger kialakítást tervezett. Van be- és kimenetük is, de elhelyezésük csökkenti az emissziót.

Hogyan működik a kétütemű belső égésű motor

A klasszikus kétütemű módosítás sajátossága, hogy a főtengely és a dugattyú egy üregben van, amelyet levegő-üzemanyag keverék tölt meg. Egy bemeneti szelep van felszerelve a bemenetre. Jelenléte lehetővé teszi nyomás létrehozását a dugattyú alatti üregben, amikor az lefelé mozogni kezd. Ez a fej felgyorsítja a henger kiürítését és a kipufogógáz eltávolítását.

Amint a dugattyú elmozdul a henger belsejében, felváltva nyitja / zárja a be- és kimenetet. Emiatt az egység tervezési jellemzői lehetővé teszik a gázelosztó mechanizmus nem használatát.

Kiváló minőségű kenést igényelnek, hogy a dörzsölő elemek ne kophassanak túlzottan. Mivel ezek a motorok egyszerű felépítésűek, nélkülözik őket egy olyan komplex kenőrendszertől, amely olajat juttatna a belső égésű motor minden részébe. Emiatt némi motorolajat adnak az üzemanyaghoz. Ehhez egy speciális márkát használnak a kétütemű egységekhez. Ennek az anyagnak magas hőmérsékleten meg kell őriznie a kenőképességet, és az üzemanyaggal együtt elégetve nem szabad szén-lerakódásokat hagynia.

Bár a kétütemű motorokat nem használták széles körben az autókban, a történelem ismeri azokat az időszakokat, amikor az ilyen motorok néhány teherautó motorházteteje alatt helyezkedtek el (!). Erre példa a YaAZ dízelmotoros egység.

1947-ben a 7 tonnás YaAZ-200 és YaAZ-205 teherautókra egy ilyen kivitelű soros, 4 hengeres dízelmotort telepítettek. A nagy súly (kb. 800 kg) ellenére az egység rezgése alacsonyabb volt, mint a hazai személygépkocsik sok belső égésű motorjának. Ennek oka, hogy ennek a módosításnak az eszköze két tengelyt tartalmaz, amelyek szinkron módon forognak. Ez a kiegyensúlyozó mechanizmus csillapította a motor rezgéseinek nagy részét, ami gyorsan összetörte a fa teherautó karosszériáját.

A kétütemű motorok működéséről további részleteket a következő videó ismertet:

2 TACT. Próbáljuk megérteni ...

Hol van szükség kétütemű motorra?

A kétütemű motor készüléke egyszerűbb, mint a 2 ütemű analóg, ezért azokban az iparágakban használják, ahol a tömeg és a térfogat fontosabb, mint az üzemanyag-fogyasztás és egyéb paraméterek.

Tehát ezeket a motorokat könnyű kerekes fűnyírókra és kertészkedőkre szerelik. Nehéz motort tartva a kezében nagyon megnehezíti a kertben való munkát. Ugyanez a koncepció nyomon követhető a láncfűrészek gyártásában is.

Hatékonysága a vízi és a légi szállítás súlyától is függ, ezért a gyártók a könnyebb szerkezetek létrehozása érdekében kompromisszumokat kötnek a magas üzemanyag-fogyasztás mellett.

A 2-tatnikokat azonban nemcsak a mezőgazdasági és egyes repülőgéptípusokban használják. Az auto / moto sportokban a súly ugyanolyan fontos, mint a vitorlázóknál vagy a fűnyíróknál. Annak érdekében, hogy egy autó vagy motorkerékpár nagy sebességet fejlesszen ki, a tervezők ilyen járművek létrehozásával könnyű anyagokat használnak. Részletesen leírják azokat az anyagokat, amelyekből a karosszéria készül itt... Ezért ezek a motorok előnyben vannak a nehéz és műszakilag összetett 4-ütemű analógokkal szemben.

Íme egy kis példa a belső égésű motor kétütemű módosításának hatékonyságára a sportban. 1992 óta egyes motorkerékpárok japán Honda NSR4 500 hengeres V-iker motort használnak a MottoGP motorkerékpár versenyeken. Ez az egység 0.5 literes térfogatával 200 lóerőt fejlesztett, és a főtengely percenként 14 ezer fordulatot pörgetett.

A nyomaték 106 Nm. elérte már a 11.5 ezret. A csúcssebesség, amelyet egy ilyen gyerek képes volt kifejleszteni, több mint 320 kilométer / óra volt (a lovas súlyától függően). Maga a motor súlya csak 45 kg volt. Egy kilogramm járműtömeg csaknem másfél lóerőt jelent. A legtöbb sportautó meg fogja irigyelni ezt a tömeg / tömeg arányt.

A kétütemű és a négyütemű motor összehasonlítása

A kérdés az, hogy akkor miért nem lehet egy gépnek ilyen produktív egysége? Először is, a klasszikus kétütemű a legpazarlóbb egység mindazokból, amelyeket a járművekben használnak. Ennek oka a henger fújásának és feltöltésének sajátosságai. Másodszor, ami a versenymodifikációkat illeti, mint a Honda NSR500, a magas fordulat miatt az egység élettartama nagyon kicsi.

A 2-ütemű egység előnyei a 4-ütemű analógokkal szemben:

• A főtengely egy fordulatának ereje 1.7-XNUMX-szer nagyobb, mint egy klasszikus, gázelosztó mechanizmusú motor által. Ez a paraméter nagyobb jelentőséggel bír az alacsony sebességű tengeri technológiák és a dugattyús repülőgépek modelljei esetében.
• A konstrukciós jellemzők miatt a belső égésű motor kisebb méretű és súlyú. Ez a paraméter nagyon fontos olyan könnyű járművek számára, mint a robogók. Korábban ilyen erőegységeket (általában térfogatuk nem haladta meg az 1.7 litert) kis autókba telepítették. Ilyen módosításoknál forgattyúkamrás fújást biztosítottak. Néhány teherautó modellt kétütemű motorokkal is elláttak. Az ilyen belső égésű motorok térfogata általában legalább 4.0 liter volt. A fújást ilyen módosításokban a közvetlen áramlású típus hajtotta végre.
• Alkatrészeik kevésbé kopnak, mivel a mozgó elemek ugyanolyan hatás elérése érdekében, mint a 4-ütemű analógoknál, kétszer kevesebb mozdulatot hajtanak végre (két ütem kombinálva van egy dugattyús löketben).

4 ütemű motor

Ezen előnyök ellenére a kétütemű motormódosításnak jelentős hátrányai vannak, emiatt még nem célszerű autókban használni. Néhány ilyen hátrány:

• A karburátoros modellek a VTS új töltésének elvesztésével működnek a hengertér tisztításakor.
• A négyütemű változatban a kipufogógázok nagyobb mértékben távolulnak el, mint a vizsgált analógnál. Ennek oka, hogy kétüteműnél a dugattyú az öblítés során nem éri el a felső holtpontot, és ezt a folyamatot csak kicsi lökete során biztosítják. Emiatt a levegő-üzemanyag keverék egy része a kipufogógázba jut, és több kipufogógáz marad magában a hengerben. A kipufogógázban az elégetlen üzemanyag mennyiségének csökkentése érdekében a modern gyártók módosításokat fejlesztettek ki egy befecskendező rendszerrel, de még ebben az esetben is lehetetlen teljesen eltávolítani az égési maradványokat a hengerből.
• Ezek a motorok erősebben éheznek az azonos térfogatú négyütemű változatokhoz képest.
• Nagy teljesítményű turbófeltöltőket használnak a befecskendező motorok hengereinek öblítésére. Az ilyen motorokban a levegő másfél-kétszer többet fogyaszt. Ezért speciális légszűrők telepítésére van szükség.
• A kétütemű egység nagyobb zajt generál, amikor eléri a maximális fordulatszámot.
• Keményebben dohányoznak.
• Alacsony fordulatszámon erős rezgéseket generálnak. Ebben a tekintetben nincs különbség az egyhengeres motorokban, négy- és kétüteműek.

A kétütemű motorok tartósságát tekintve úgy gondolják, hogy a gyenge kenés miatt gyorsabban meghibásodnak. De ha nem veszi figyelembe a sportmotorok egységeit (a magas fordulatszám gyorsan letiltja az alkatrészeket), akkor a mechanikában egy kulcsfontosságú szabály működik: minél egyszerűbb a mechanizmus kialakítása, annál tovább fog tartani.

A négyütemű motoroknál több apró alkatrész található, különösen a gázelosztó mechanizmusban (olvassa el a szelep időzítésének működését itt), amely bármikor megtörhet.

Mint látható, a belső égésű motorok fejlesztése eddig sem állt le, így ki tudja, milyen áttörést hoznak ezen a területen a mérnökök. A kétütemű motor új fejlesztésének megjelenése reményt ad arra, hogy a közeljövőben az autókat könnyebb és hatékonyabb erőátvitellel szerelik fel.

Összegzésképpen azt javasoljuk, hogy vizsgálják meg a kétütemű motor másik változatát, amelynek dugattyúi egymás felé mozognak. Igaz, ez a technológia nem nevezhető innovatívnak, mint a Hofbauer változatnál, mert az ilyen belső égésű motorokat még az 1930-as években kezdték használni katonai felszerelésekben. Könnyű járműveknél azonban még nem használtak ilyen kétütemű motorokat:

Lenyűgöző Counter Traffic Engine 2018

Kérdések és válaszok:

Mit jelent a 2 ütemű motor? A 4 ütemű motorral ellentétben az összes löketet a főtengely egy fordulatában hajtják végre (egy dugattyúlöketben két ütemet hajtanak végre). Ebben kombinálják a henger feltöltésének és szellőzésének folyamatát.

Hogyan kell kenni egy kétütemű motort? A motor összes súrlódó belső felületét az üzemanyagban lévő olaj keni. Ezért az ilyen motorban lévő olajat folyamatosan fel kell tölteni.

Hogyan működik egy 2 ütemű motor? Ebben a belső égésű motorban két ütem egyértelműen kifejeződik: a kompresszió (a dugattyú a TDC-be kerül, és fokozatosan zárja először az öblítést, majd a kipufogónyílást) és a munkalöket (a BTC gyújtása után a dugattyú a BDC-be mozog, ugyanazokat a portokat megnyitva a tisztításhoz).