Мелитопольский скутер-клуб

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
Поршень - металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами(поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца непропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке междупоршнем и стенками цилиндра. Пoршень снабжен металлическим стержнем -пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейноевозвратно-поступательное движение поршня во вращательное движениеколенчатого вала.

1. Впуск - четырёхтактный двигатель

В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателяидёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ).Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, - вцилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.  

2. Сжатие - четырёхтактный двигатель

 Пoршень четырёхтактного двигателяподнимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременнои значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочегообъёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия(не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр,обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя.Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.

3. Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) - четырёхтактный двигатель

Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесьвоспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня изВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топливарабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота»коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажиганиянеобходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальнойвеличины когда пoршень будет находиться в ВМТ. Тогда использованиеэнергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скороть горения топливапрактически не меняется, то есть занимает фиксированное время,следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателянужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровнюоборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производиласьмеханическим устройством (центробежным и вакуумным регуляторомвоздействующим на прерыватель). В более современных двигателях длярегулировки угла используется электронное опережение зажигания.

4. Выпуск - четырёхтактный двигатель

 После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателяоткрывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняетотработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТвыпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.

Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск),необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончитсяпредыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу обаклапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов. 

Четырехтактный двигатель скутера: 1 - цилиндр с головкой 2 - крышка головки цилиндра 3 - карбюратор 4 - впускной патрубок 5 - электростартер.

 В двухтактных двигателяхвсе рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпускаотработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборотаколенвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре)основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуютклапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам пoршень,который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные,выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

 Мощность двухтактного двигателяпри одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически вдва раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочихтактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателядля расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов изатраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практическик увеличению мощности только на 60 - 70%.

 Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, - смеси бензина и масла вопределённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтыйцвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя(полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью.Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции кбензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателях .Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгораявместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

 

Далее цикл повторяется.

Немного о принципе зажигания. Так кактопливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свечепоявляется чуть раньше, чем пoршень достигает ВМТ. В идеале, чембыстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому чтопoршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ.  Существуютмеханические и электронные устройства, меняющие угол зажигания взависимости от оборотов двигателя.

У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и уголопережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты.На некоторых же скутерах, например Honda DioZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением,то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С нимрасширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезнойотдачей, и двигатель развивает больше мощности.

Преимущества и недостатки двух- и четырехтактных двигателей.

Двухтактные преимущества 

1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.

2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее впроизводстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегдадороже двухтактников.

3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить влюбом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания.Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал. 

4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручкугаза. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршнюнеобходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных толькоодин. Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки

1. Больший расход топлива. Напомним, примерныйрасход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на однулошадинную силу, для четырёхтактного 200 грамм.

2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.

3. Комфорт. Четырёхтактные тактные двигатели не таквибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей.Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) ине так дымят как двухтактные.

4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытуетмнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны этопонятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателяподается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно вотличие от  четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквальноплавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель поконструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики "Чем проще тем надежнее" еще никто не отменял.

Какой же двигатель выбрать? 

Взвесь все за и против изложенные выше и сделайвыбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой издвигателей лучше ты не найдешь ни в одной из книг ни на одном изфорумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.