Це загальне питання, яке багатьох цікавить, особливо коли стоїть вибір перед покупкою бензоінструменту з різними типами двигунів. Для кожного типу двигунiв є свої переваги і недоліки, які ми постараємося викласти в цій статті. Давайте почнемо…
Основна відмінність двотактних і чотиритактних двигунів в основному зосереджена навколо області застосування, для якої використовується двигун. Невеликі двигуни, що працюють на високих оборотах, як правило, двотактні. Більші двигуни, з великим крутним моментом при більш низьких оборотах, зазвичай мають 4-тактні двигуни.
Принцип роботи двигуна.
Сукупність періодично повторюваних в певній послідовності процесів, в результаті яких відбувається перетворення теплової енергії в механічну і називається замкнутим робочим циклом. А саме двигун приводиться в рух за допомогою поршня, який рухається вгору і вниз в циліндрі, за рахунок загоряння суміші з бензину і повітря. Бензинові двигуни використовують електричну іскру для запалювання горючої суміші, від згоряння якої створюється тиск, необхідний для рух поршня. Цей процес відбувається у вакуумі і ізольований в блоці циліндра.
Робочий цикл, що включає в себе подачу бензину і повітря, займання горючої суміші, виштовхування відпрацьованих газів, і повторюється тисячі разів на хвилину. Так для оберта колінчастого валу на 360 ° або одного обороту, поршень повинен переміщатися зі своєї найвищої точки, верхньої мертвої точки (ВМТ), в свою нижню точку, в нижню мертву точку (НМТ), а потім назад в ВМТ. Наприклад, при 1000 оборотах на хвилину робочий цикл відбувається 1000 разів на хвилину.
За цим принципом працюють всі двигуни внутрішнього згоряння, різниця між 4-тактним і 2-тактним двигунами полягає в діях, при яких відбувається подача, стиснення палива, вихлоп газів.
Як працює двотактний двигун?
Двотактний двигун не використовує впускні і випускні клапани, для подачі горючої суміші і виведення відпрацьованих газів з камери згоряння. За повний робочий цикл, тобто за один хід колінчастого вала виконується два такти.
Замість клапанів двотактний двигун має впускний і випускний канали – отвори в бічній частині циліндра, які збігаються з попередньо розрахованим становищем поршня, де поршень використовується для закриття або відкриття цих каналів.
Впускний канал розташований трохи нижче положення ВМТ (верхня мертва точка) і коли поршень рухається вгору з НМТ, цей канал відкритий і проводиться подача паливної суміші в камеру згоряння. Коли поршень проходить повз впускного каналу, бокова стінка поршня блокує отвір, а свічка запалювання запалює паливо. Стиснення відбувається через рух поршня до ВМТ, який закриває впускний отвір, в поєднанні з одночасним згоранням. Таким чином, такт стиснення і запалювання відбувається як одне ціле.
Випускний канал перебуває на протилежному боці циліндра поруч з ВМТ. Коли поршень наближається до найнижчої точки (НМТ), він проходить через випускний канал відкриваючи його, в результаті чого виходять згорілі гази.
Робочий цикл двотактного двигуна.
Такт 1: впуск і запалювання горючої суміші
Коли поршень рухається вгору, паливо і повітря нагнітаються в камеру згоряння і свічка запалювання дає іскру. Це відбувається як раз перед тим, як поршень досягає ВМТ.
Такт 2: Стиснення і Вихлоп
У положенні ВМТ поршень блокує впускний отвір, герметизуя камеру згоряння, в результаті займання суміші температура і тиск газів різко зростають. Під цією дією поршень переміщається вниз до НМТ. У найнижчій точці випускний отвір більше не закрит поршнем, і відбувається вихід відпрацьованих газів.
Як працює чотиритактний двигун?
Чотиритактний двигун розділяє кожен етап: процес згоряння і випуску на чотири окремих кроку або такту.
Для того щоб паливо потрапило в камеру згоряння, безпосередньо перед тим, як поршень досягне ВМТ, відкривається впускний клапан, що дозволяє подавати паливно-повітряну суміш з карбюратора або системи упорскування палива. Коли в камеру згоряння надходить досить палива, клапан закривається і створюється вакуум і герметизація циліндра. Потiм свічка запалювання дає іскру викликаючи запалення горючої суміші (вибух суміші), це змушує поршень рухатися донизу. Потім відкривається випускний клапан, для вихiду відпрацюваних газів. В цей час герметизація порушується, що викликає декомпресію в циліндрі, і імпульс колінчастого вала штовхає поршень назад у верхнє положення ВМТ, і весь процес починається заново.
Робочий цикл чотиритактного двигуна.
такт 1: впуск
Під час першого такту поршень починає рух від ВМТ і закінчується в НМТ, в цей момент клапан упорскування знаходиться у відкритому положенні і поршень втягує паливноповiтряну суміш в циліндр, шляхом створення вакуумного простору.
такт 2: стиснення
Другий такт починається в НМТ і закінчується в ВМТ, тобто відразу після надходження горючої суміші в циліндр, поршень піднімаючись стискає її, готуючи до займання під час робочого ходу. Впускний і випускний клапани на цьому етапі закриті.
такт 3: займання
У цей момент колінвал завершив повний оборот на 360 градусів і поки поршень знаходиться в ВМТ (кінець такту стиснення), стиснене повітря і паливо запалюється від свічки запалювання (в бензиновому двигуні) і потім під дією сили вибуху поршень здійснює робочий хід вниз до НМТ і виробляє механічну роботу для повороту
колінвалу.
такт 4: випуск
Після загоряння горючої суміші поршень спочатку опускається до НМТ і потім піднімається до ВМТ. Рухаючись (поршень) до ВМТ виштовхує з циліндра продукти згоряння через відкритий випускний клапан.
Механічні відмінності | 2-х тактного і 4-х тактного двигунів.
При розгляді, відмінності цих двигунів виходять за рамки основного процесу згорання. Чотиритактний двигун має клапана знаходяться в головці блоку циліндрів, що працюють незалежно один від одного, і що вимагають особливого контролю, щоб відкриватися і закриватися точно в потрібний момент. Іншими словами – газорозподільний механізм, робота якого регулюється механічно за допомогою ланцюга або ременя ГРМ, яка приводить в рух розподільний вал, в тих випадках, якщо в двигуні більше одного циліндра. Цьому сприяють гідравлічні підйомники, які використовують тиск моторного масла для підйому клапанів.
Ремінь ГРМ приводиться в рух коленвалом в нижній частині двигуна і потім ремінь (ланцюг) надає руху розподільний вал (газорозподільний механізм). При обертанні вала кулачки притискаються до коромисла або штовхачів клапанів, щоб відкривати і закривати клапани. Розподільні вали працюють за допомогою клапанних лаштунків, які безпосередньо стикаються з кулачком і клапаном.
Чотиритактний двигун має повністю герметичний циліндр, клапани відкриваються тільки зверху, в камеру згоряння. Таким чином, масло, що змазує двигун, не потрапляє в камеру згоряння. У двотактному двигуні все інакше, коли поршень проходить через впускний отвір, камера згоряння відкрита, а це означає, що масло вільно потрапляє в циліндр і змішується з паливом. Саме тому, в двотактних двигунах для змащення двигуна використовується масло іншого типу, яке згорає разом з паливом. Змішування палива з маслом виробляють перед заливкою в бак.
Продуктивність.
Двотактний двигун має менше компонентів і тому легше і компактніше, це краще для агрегатів, які користувачеві необхідно тримати у висячому положенні або утримувати. Ручні інструменти, такі як бензопили і садові інструменти, що працюють на бензині, є хорошим прикладом вагового переваги двотактних двигунів. Зменшення ваги машини полегшує управління і утримання одночасно.
Також двотактний двигун має нижчу ступінь стиснення і обертається більш вільно. Це призводить до більш швидкої реакції при збільшенні подачі палива і набирають обертів набагато швидше, ніж чотиритактні.
При запуску двигуна за допомогою ручного стартера більш низьке стиснення означає, що для запуску двигуна вимагає менших зусиль. Для ручного запуску 4-тактних двигунів використовують Декомпресійний пристрій для відкриття клапанів і зниження компресії, а це означає, що двигун повинен мати додаткові механічні компоненти, збільшуючи вагу і додаючи процедури при технічному обслуговуванні та ремонті. Якщо 4-тактний двигун обладнаний електростартером, то Декомпресійний пристрій не потрібно, так як електродвигун досить потужний, щоб подолати стиснення і запустити двигун.
Недоліком 2-тактних двигунів є те, що вони погано працюють на низьких оборотах і мають оптимальний діапазон потужності тільки на високих оборотах – коли двигун зустрічає занадто великий опір, обороти можуть впасти, що призводить до втрати потужності і виникає велика ймовірність зупинки двигуна.
4-тактний двигун більш стійкий при посиленні опору (навантаження), приклад: при збільшенні навантаження на двигун генератора число оборотів в хвилину падає і швидко відновлюється, для підтримки постійного кількості числа обертів, необхідних для вироблення стабільного електричного струму.
Через ці обмеження двотактні двигуни не використовують у великих мотоциклах і інших транспортних засобах, так як вага машин дуже великий для стабільної роботи двигуна. Вони також не завжди підходять для генераторів, оскільки генератор передбачає великі перепади навантаження на двигун.
У той час як 4-тактний двигун стабільний при роботі на низьких оборотах, він не може прискорюватися так само швидко, як 2-тактний двігатель.Время затримки є поширеним явищем, коли 4-тактний двигун повинен прискоритися, так як механічна робота, пов’язана з роботою клапанів вимагає часу – це і призводить до основної причини затримки прискорення.
Оскільки 4-тактним двигунам потрібно більше часу для прискорення, 2-тактний двигун є кращими для високопродуктивних мотоциклів і моторних човнів. Хоча це можна застосовувати тільки в тому випадку, якщо мотоцикл або човен не надто важкі. Полегшене транспортний засіб, що приводиться в дію двотактним двигуном, має краще прискорення, якщо обороти залишаються досить високими, щоб підтримувати оптимальну роботу двигуна в діапазоні високих оборотів.
Технічне обслуговування та ремонт.
Двотактний двигун вимагає частого технічного обслуговування, це викликано тим, що моторне масло змішується з паливом, а масло в свою чергу при згорянні з паливом залишає чорний слід (діоксид та оксид вуглецю) на свічці запалювання і вимагає періодичної очищення свічки. Також залишки масла накопичуються в карбюраторі, і вимагає своєчасного обслуговування.
Паливна суміш для роботи 2-тактного двигуна вимагає особливої уваги: якщо в паливній суміші занадто багато масла, згоряння буде неповним. Це знижує продуктивність двигуна і зажадає більш частого очищення свічки запалювання і карбюратора; якщо в паливній суміші занадто мало масла, це може привести до недостатньому мастилі блоку циліндра, перегріву і скорочення терміну служби двигуна.
Двотактний двигун потребує частого технічного обслуговування, але ці процедури прості у виконанні і недорогі. Поточне технічне обслуговування 4-тактного двигуна проводитися через певну кількість мотогодин або кілометрів. У порівнянні з двотактним двигуном, він не такий частий по часу, але більш складний і дорожчий. Оскільки сучасні 4-тактний двигун використовують гідравлічні підйомники для управління клапанами, особливу увагу слід приділяти рівню і типу використовуваного масла. Так як тиск масла і його в’язкість безпосередньо впливають на роботу гідравлічних підйомників клапанів.
Якщо рівень масла занадто низький або несправний масляний насос, тиск масла буде нижче, ніж повинно бути. Низький тиск масла призводить до несправності клапанів і може легко привести до поломки двигуна або серйозного пошкодження. Якщо тиск масла занадто висока через переповнення масляного картера, двигун також буде пошкоджений. Ремонт клапанів двигуна – складна і дорога процедура, тому вкрай важливо, щоб 4-тактний двигун завжди працював при правильному тиску масла, використовуючи правильний тип масла.
При порівнянні технічного обслуговування і ремонту двотактні двигуни простіше і обійдуться дешевше. Через свою простоту двотактний двигун набагато легше розібрати і зібрати, це займає менше часу і вимагає менше навичок для ремонту. Відсутність клапанів або масляного насоса, означає – менше проблем. У чотиритактним двигуні при тривалому використанні клапана потребуватимуть уваги. З плином часу зношуються ущільнення і прокладки штока клапана, а також самі клапана і отвори клапанів в головці двигуна. Зняття і ремонт клапанів – це складна операція і вимагає втручання фахівця.
Рівень шуму.
Коли справа доходить до рівня шуму, 4-тактний двигун, як правило, на холостому ходу працюють тихіше.
Немає коментарів:
Дописати коментар