Практически у каждого владельца частного дома имеются бензиновые помощники, облегчающие выполнение разных работ — укос травы, распиливание деревьев, уборка снега. Во главе рассматриваемых агрегатов лежат двигатели внутреннего сгорания, созданные Этьеном Ленуаром в 1860 году. В современных бензоинструментах устанавливаются ДВС, которые делятся на два основных вида — двухтактные и четырехтактные. Какое отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, и какие еще есть виды бензомоторов, узнаем подробно из материала.
Что такое ДВС на бензоинструментах
Двигателем внутреннего сгорания именуется агрегат, осуществляющий трансформацию топлива в механическую энергию. Сегодня ДВС применяется везде — от инструментов до автомобилей и прочих видов техники. Принцип работы ДВС обусловлен тем, что в конструкцию подается горючая смесь, основывающаяся на бензине с воздухом. За создание нужной консистенции горючей смеси отвечает карбюратор.
Горючая смесь подается в цилиндр, где осуществляется ее воспламенение. Сгорание смеси способствует тому, что создается полезная энергия, снимаемая с коленчатого вала в виде вращательных движений. Главное достоинство ДВС в том, что он обладает высокой мощностью, если сопоставить с электродвигателями. Большинство бензоинструментов — триммеры, мотокосы, мотоблоки, бензопилы и т.п., оснащаются двигателями внутреннего сгорания двухтактного типа. Более мощные бензоинструменты оснащаются ДВС четырехтактного типа. Чем же отличаются двухтактные и четырехтактные двигатели, какой принцип работы они имеют, а также их плюсы и минусы описаны в материале.
Достоинства
- Отсутствие тяжёлого маховика. Благодаря воспламенению при каждом повороте коленчатого вала силовая установка работает ровно;
- Небольшой вес. Отсутствие газораспределительного механизма, тяжёлого маховика, маслонаполненного картера и т.д. мотор имеет небольшую массу. Это позволяет применять установки в различных ручных приспособлениях;
- Простота конструкции. Отсутствие деталей газораспределительного механизма позволяет выполнять ремонт человеку, с минимальными техническими знаниями;
- Низкая стоимость капитального ремонта. Небольшое количество деталей прибыли снижение стоимости капитального ремонта;
- Небольшие размеры. Габариты двигателей с двумя тактами позволяют устанавливать их на небольшое оборудование;
- Мощность. Благодаря возгоранию воздушной массы с горючим при каждом повороте коленчатого вала мотор имеет высокую мощность;
- Высокий механический коэффициент полезного действия. Минимальное количество комплектующих способствует повышению механического КПД.
Что называют тактом в ДВС
Тактом на ДВС называется действие, которое совершается внутри механизма. Перемещение поршня в верхнем или нижнем направлении — это и есть такты. Причем один такт — когда поршень движется вверх, выполняя соответствующую работу. Движение поршня вниз, который возвращается от силы, возникающей при сгорании топлива, называется рабочим ходом.
Первый такт, с которого начинается работа мотора — это заполнение цилиндра топливной смесью. Следующий этап — это сжатие поступившей смеси в двигатель. Далее происходит воспламенение, и в завершении отвод сгоревших газов. Это четыре такта, которые выполняются в двигателях четырехтактного типа. Коленвал в четырехтактных агрегатах совершает два оборота при одном воспламенении топлива.
Двухтактные моторы функционируют в два цикла — транспортировка топливной смеси в цилиндр с последующим ее воспламенением, и отведение выхлопных газов из цилиндра. В двухтактных агрегатах коленвал совершает один оборот при сжигании одной порции топливной смеси.
Это главное отличие рассматриваемых агрегатов друг от друга.
ДВС 2-х и 4-х тактного типа по виду топлива бывают бензиновыми и дизельными. Чтобы выяснить подробно, какие достоинства и недостатки имеются в рассматриваемых двигателях 2-х и 4-х тактного типа, рассмотрим их конструкцию и принцип работы.
Выводы
Но что дадут «четыре такта» обычному небогатому водномоторнику, отдыхающему на речке по погожим, тихим выходным, обладающему плавсредством, рассчитанным для моторов 30-60 л.с.? Ничего, кроме чувства облегчения кармана от лишних денег. Как бы при этом стильно и престижно не смотрелось на транце «экономно-дорогое» приобретение.
Таким образом, выбор для небольших сезонных пробегов 4-тактного лодочного мотора, если он значительно дороже 2-тактного такой же мощности, выглядит убыточным и нерациональным. Во всяком случае, для тех, кто считает деньги.
Источник
Движки, в которых рабочий цикл выполняется за 2 такта (1 оборот коленвала), называются двухтактными; за 4 такта (2 оборота) — четырехтактными. Рабочий цикл включает в себя следующие этапы:
Такт — это смещение поршня в 1 направлении (в верхнюю либо нижнюю сторону). Оборот коленвала, при котором газы, которые сгорели, расширяются и выполняют полезную работу, называется рабочим поршневым ходом.
Двухтактный ДВС его конструктивные особенности и описание принципа работы
Большинство бензопил и бензокос оснащаются приводными устройствами двухтактного типа. Два такта — это этап сжатия топливной смеси и рабочий ход поршня (когда он опускается вниз). Чтобы понять, чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного, рассмотрим изначально строение мотора. Основные детали двигателя — это цилиндр, поршень, коленчатый вал и шатун. За сжигание топлива отвечает свеча зажигания, а транспортировка смеси и отвод газов происходит посредством впускного и выпускного каналов. Конструктивная схема двухтактного двигателя отображена на фото ниже.
Двигатель двухтактного типа имеет упрощенное строение в отличие от четырехтактного. Принцип работы у него простой, и начинается с того, что осуществляется перемещение поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. В стенках цилиндра присутствует три отверстия — впускной, выпускной и продувочный канал. Впускной расположен ниже, чем выпускной, а продувочный находится между ними, как показано на фото выше. Впускной и продувочный канал соединяется с кривошипно-шатунной камерой. Далее подробное описание принципа работа ДВС.
Первый такт.
Первоначально топливо из карбюратора транспортируется в камеру КШМ. Через продувочное отверстие в цилиндр из камеры КШМ засасывается предварительно-поступившая топливно-воздушная смесь. Прекращается подача смеси тогда, когда поршень перекрывает отверстие продувочного канала. Далее движение поршня осуществляет перекрытие выпускного канала. Часть топливно-воздушной смеси при этом уходит в выпускной канал. После перекрытия выпускного канала начинается процесс сжатия горючей смеси. Эта смесь состоит из бензина, масла и воздуха. При достижении поршнем верхней мертвой точки, происходит воспламенение смеси за счет создания искры свечей зажигания.
В тот момент, когда в верхней части цилиндра осуществляется сжатие, в нижней части камеры КШМ создается разрежение. Это разрежение позволяет засосать очередную порцию топлива из карбюратора для следующего воспламенения. Засасываемое топливо в камеру кривошипно-шатунного механизма одновременно выполняет смазывание коленчатого вала и шатуна. Именно поэтому в состав горючей смеси добавляется специальное масло для двухтактного мотора. Двухтактные двигатели не имеют масляного картера, что является одним из главных их отличий от четырехтактных. Все эти процессы совершаются в один такт.
Второй такт.
Сгоревшие газы толкают поршень вниз, тем самым осуществляется рабочий ход. Когда открывается выпускное отверстие, в него выходят выхлопные газы, поступающие по каналу в глушитель. Опускающийся вниз поршень создает давление в камере КШМ. За счет этого давления осуществляется выдавливание топливно-воздушной смеси ТПС из камеры КШМ в продувочный канал. В цилиндр следующая порция ТПС выталкивается сразу при открытии доступа к продувочному отверстию. При заполнении рабочей камеры цилиндра порцией топливной смеси происходит одновременное вытеснение оставшихся отработанных газов. Заканчивается второй такт при достижении поршнем нижней мертвой точки.
Визуальный процесс работы двухтактного двигателя представлен на анимированном изображении ниже.
У такого типа ДВС есть свои достоинства и недостатки, которые описаны ниже. Зная строение и принцип работы двухтактного двигателя, разберемся с четырехтактными моторами.
Критерии выбора
Выбирать движок нужно, учитывая, прежде всего, допустимые характеристики лодки и условия, в которых она будет использоваться. Обычно судна применяют для рыбной ловли, прогулок на воде с приятелями.
Если место поклева располагается на малой дистанции, то скорость, обеспечиваемая двигателем, не имеет большого значения. Чтобы добраться до центра спокойного водоема и половить рыбу, можно использовать движок Honda, Mercury, Suzuki малой мощности.
Экономически более выгодно покупать легкий мотор, который расходует немного горючего. Подобный движок имеет невысокую цену, легко устанавливается и транспортируется.
Любителям прокатиться с ветерком либо на водных лыжах необходимы лодки особой конструкции. К ним потребуется покупать высокомощные, дорогие двигатели, расходующие много горючего.
Выбор мощности
В техническом паспорте судна прописывается максимум мощности, которую может иметь движок. Нельзя использовать силовой агрегат, который будет иметь мощность, превышающую данный лимит.
Если вы планируете неспешно передвигаться по водоему, можете купить движок с любыми мощностными показателями. По этой причине рыболовы часто приобретают двигатели мощностью 2−5 л. с. Этого хватает для замены весел мотором, обеспечивающим тихий ход лодке с парой людей на борту.
Если вы желаете передвигаться по воде на большой скорости, покупайте высокомощный силовой агрегат. В особенности это актуально, если вы намереваетесь выходить на глиссирование. Необходимая мощность зависима от конструктивных особенностей судна, общей массы лодки с движком, оснащением и пассажирами.
Глиссирование — это быстрое перемещение судна, при котором корпус не разрезает воду, а выполняет скольжение по глади водоема. Основной признак глиссирования — поднятый кверху нос судна.
Существует несложная формула, по которой можно определить мощностные показатели движка, необходимые для глиссирования. Требуется рассчитать вес судна, снаряжения, людей на борту, приблизительную массу движка. Для выхода на глиссер должна быть соблюдена пропорция: на 110 кг веса нужно 5 л. с. мощности. Если данная пропорция соблюдается, значит, судно может глиссировать по воде.
Юридические тонкости
Если вы поставите на собственное судно движок мощнее 10 л. с., то понадобится проходить регистрацию в ГИМС, оформлять права на управление, периодически выполнять технический осмотр. Это одна из причин, по которым рыболовы предпочитают не приобретать высокомощные агрегаты. 9 л. с. достаточно для развития скорости в 10 км/ч.
Регистрации в ГИМС не получится избежать у тех, кто желает кататься на скорости. Сюда относятся любители выхода в глиссер, которым требуется движок мощностью хотя бы 15 л. с.
Число тактов
К плюсам двухтактников причисляются небольшая стоимость, низкая масса, отсутствие необходимости в особом техобслуживании. Если вы хотя бы немного разбираетесь в автомеханике, то без проблем научитесь самостоятельному ремонту двигателя.
Двухтактники оптимальны для продолжительных нагрузок в жестких условиях, не особо требовательны к топливу.
Из недостатков стоит отметить повышенную шумность при эксплуатации агрегата. Кроме того, двухтактники потребляют много топлива, так как около 25 процентов горючего попросту не сгорает. Еще минус — токсичные выхлопы, продуцируемые двухтактным агрегатом в больших количествах. Для уменьшения их количества необходимо смешивать топливо и масляную жидкость.
Четырехтактники создают гораздо меньше шума при эксплуатации, чем двухтактники. Владелец судна реже заливает горючее, так как оно сгорает в моторе полностью. Силовой агрегат продуцирует малое количество выхлопов, также не требуется делать смесь, масляная жидкость заливается отдельно от топлива.
Главный недостаток — стоимость. Четырехтактные движки стоят примерно на 15 процентов дороже, чем двухтактники.
Провести ремонт четырехтактника своими руками возможно, но достаточно сложно. Для ремонта определенных моделей двигателей необходимо выполнять компьютерную диагностику.
Также четырехтактные агрегаты больше весят. К примеру, двухтактный « 5 М» имеет вес 20 кг, тогда как четырехтактный « Ф5 М» — 25.
Вес движка
Выбирая лодочный двигатель, необходимо учитывать его массу. От веса агрегата зависит способ его транспортировки, монтажа, регулировки, хранения. Маломощные движки (от 2 до 3 л. с.) имеют массу до 20 кг. Один человек может сам выполнять их погрузку и выгрузку из авто, установку на судно. Движки помощнее (от 10 л. с.) имеют вес от 30 кг. Из-за этого транспортировать и устанавливать их нужно вдвоем.
Четырехтактный двигатель его устройство и как он работает
Агрегаты четырехтактного типа имеют более сложное строение, но при этом они отличаются высокой производительностью и большим сроком службы. Их работа состоит из 4 циклов, о чем упоминалось выше. Это такт впуска топливной смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск сгоревших газов. В отличие от двухтактных, на 4-х тактных моторах имеется масляный картер, посредством которого осуществляется смазывание вращающихся и трущихся деталей. Чтобы понимать, о чем идет речь, ниже представлена схема устройства четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
На схеме выше обозначены основные конструктивные элементы двигателя внутреннего сгорания 4-тактного типа:
- Цилиндр — основание, в котором осуществляется перемещение поршня
- Поршень — главный рабочий элемент всех двигателей внутреннего сгорания. Поршень имеет кольца, посредством которых обеспечивается сжатие топливной смеси
- Шатун — соединительный элемент между коленчатым валом и поршнем
- Коленчатый вал — находится в кривошипно-шатунной камере
- Палец шатуна — соединительный элемент между коленчатым валом и шатуном
- Камера сгорания — в этой камере происходит сжатие топлива и его воспламенение
- Впускной клапан — при его открытии в камеру сгорания поступает топливная смесь из карбюратора
- Выпускной клапан — открывается для выведения выхлопных газов из камеры сгорания
- Свеча зажигания — воспламеняет топливную смесь
Принцип работы аналогичен с двухтактными моторами, но есть некоторые отличительные особенности. Рассмотрим далее принцип работы четырехтактного мотора по циклам.
Первый такт.
Транспортировка воздушно-топливной смеси в камеру сгорания выполняется при открытии впускного клапана. Поршень при этом находится в верхней мертвой точке. Открытие клапана выполняется посредством кулачков газораспределительного механизма. Засасывание топливной смеси происходит до момента, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. Коленчатый вал при этом совершает пол оборота.
Второй такт.
Начинается он с того, что поршень движется с нижней мертвой точки в верх. При этом осуществляется сжатие поступившей на предыдущем этапе топливно-воздушной смеси. Как только поршень достигает верхней мертвой точки, возникает искра, создаваемая свечой зажигания. Вместе с первым тактом, коленчатый вал совершает один оборот.
Третий такт.
От силы давления, сформировавшегося от сжигания смеси, обеспечивается перемещение поршня из верхней мертвой точки в нижнюю. Такое перемещение поршня после сгорания газов называется рабочим ходом. Выхлопные газы на третьем этапе находятся в камере до момента, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки. После этого начинается завершающий этап.
Четвертый такт.
Поршень перемещается с нижней мертвой точки в верхнюю, тем самым осуществляя высвобождение камеры сгорания от находящихся в ней выхлопных газов. Для этого происходит открытие выпускного клапана, который также при помощи кулачка соединен с газораспределительным механизмом. После этого цикл повторяется.
Анимированное изображение принципа работы четырехтактного двигателя показано на схеме ниже.
Четырехтактные моторы являются более совершенными, выносливыми и надежными по сравнению с двухтактными.
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.
Основные отличия между двухтактным и четырехтактным ДВС
Одно из основных отличий рассматриваемых агрегатов в наличии газораспределительного механизма на 4-тактном моторе. На 2-тактных устройствах газораспределительного механизма нет. Вместо него имеются отверстия в стенках цилиндра, через которые и происходит подача готовой топливно-воздушной смеси, а также отвод выхлопных газов.
ГРМ не только увеличивает вес и размер двигателя, но еще и существенно влияет на его стоимость. Отсутствие ГРМ приводит к тому, что двигатель имеет только два цикла работы. Наличие каналов в стенках цилиндра приводит к увеличенному износу колец и поршня двигателя. Именно поэтому двухтактные двигатели имеют небольшой ресурс работы. Далее рассмотрим конструктивные отличия между 2-тактным и 4-тактным моторами.
- Потребление топлива — несмотря на то, что двухтактный агрегат имеет простое строение, в плане потребления бензина он проигрывает четырехтактному.
Связано это с количеством тактов. В то время, как 4-цикловый агрегат совершает 2 оборота коленчатого вала, потребляя при этом одну порцию топлива, двухтактный двигатель при этом делает только один оборот. Увеличение расхода топлива составляет примерно 1,5 раза. Кроме того, не стоит забывать, что 2-тактный агрегат имеет несовершенную систему, и в процессе работы наблюдается потеря топливной смеси, выбрасываемой в глушитель. Это часть смеси, которая «вылетает в трубу» при движении поршня вверх в момент сжатия - Тип топлива — моторы 4-тактного типа работают на чистом бензине, который в карбюраторе смешивается с воздухом
. Агрегаты 2-тактного типа работают на смеси масла с бензином. Использование чистого бензина недопустимо, что повлечет за собой быстрый выход из строя цилиндропоршневой группы - Система смазки — многие знают, что именно по этому принципу рассматриваемые агрегаты отличаются.
В 4-тактном моторе имеется отдельная система смазки, состоящая не только из емкости, но еще и масляного насоса, фильтров и трубопроводной магистрали. Система смазки не взаимосвязана с механизмом подачи топлива, что говорит не только об эффективности, но и продолжительном сроке службы. Двухтактные моторы работают на бензине с маслом. Пропорции смешивания бензина с маслом для бензопилы и бензокосы описаны на сайте. Бензин вместе с малом подается в двигатель, где осуществляется смазка механизма. Стоит отметить, что далеко не все двухтактные моторы имеют общую систему смазки, но встречаются еще и агрегаты с раздельным механизмом, где смешивание происходит автоматически в зависимости от количества оборотов - Тип смазывающих веществ или отличие масла для двухтактного мотора от 4-тактного.
Для двухтактных двигателей используются специальные масла «сгорающего» типа. Это масло смешивается с бензином, и попадают в систему КШМ, обеспечивая смазку движущихся деталей. После этого масло в составе с бензином поступает в цилиндр, где воспламеняется и сгорает. Это масло называется двухтактным, и выпускается оно красного или зеленого цвета. Цвет не играет большой роли, и говорит о применении присадок в составе. Четырехтактные моторы работают на чистом бензине, так как они имеют отдельный механизм, отвечающий за смазку КШМ. В таких моторах используется обычное моторное масло, которое нельзя смешивать с бензином, и заливать в двухтактные агрегаты. Это приведет к быстрому засорению электродов свечи и выходу из строя ДВС. Получается, что отличие масла для двухтактных двигателей от четырехтактных заключается в консистенции и составе. На 2-цикловых ДВС используются сгораемые типы масел, которые перед тем, как сгореть, смазывают всю систему
По системе смазки четырехтактных двигателей нужно отметить, что они бывают двух типов — с сухим и мокрым картером. Различаются они по способу смазки. В мокром типе происходит подача масла из картера на КШМ. Насос перекачивает масло из картера, являющегося частью двигателя.
На ДВС с сухим картером используется отдельный бак с маслом. Из него масло насосом перекачивается в систему КШМ, обеспечивая смазку деталей. Скапливающееся масло обратно транспортируется в бак при помощи дополнительного насоса.
Зная основные конструктивные и принципиальные отличия рассматриваемых механизмов, следует разобраться с их достоинствами и недостатками, которые имеются у обоих вариантов.
Сухой остаток
Итак, на вопрос зачем нам сильно переплачивать за четыре такта мы, получается, можем ответить: «Он тихий и экономичный».
А вот теперь давайте определимся стоит ли эта «тихая и скромная девушка» расходов на свадьбу?
Легко рассказывать про «тишину» человеку, не знакомому с предметом обсуждения. Да, на малых, до 1000-1200, оборотах четырёхтактник тихий, а на холостых даже почти не слышный, — помню пару раз, поначалу, уже работающий движок пытался запустить ключом.
