Silnik dwusuwowy: Jakie są jego wady i zalety?
Silnik dwusuwowy, zwany także dwusuwowym, to tłokowy silnik spalinowy pracujący w dwóch suwach.
Oznacza to, że cykl pracy silnika będzie przebiegał podczas dwóch suwów tłoka i jednego obrotu wału korbowego.
Treść
Funkcja silnika dwusuwowego
Dla jasności, praca silnika dwusuwowego również składa się z czterech suwów, podobnie jak silnik czterosuwowy. Jednak kilka z nich działa jednocześnie. Redukcję liczby cykli z czterech do dwóch uzyskuje się dzięki przestrzeni pod tłokiem; w ten sposób skrzynia korbowa uczestniczy również w wymianie wypełnienia cylindra.
Silnik czterosuwowy: Jak działa i jakie są jego zalety
W przypadku silnika dwusuwowego współwystępują dwa cykle pracy, przy czym jeden zachodzi w przestrzeni nad tłokiem ze spalaniem, a drugi pod tłokiem bez spalania.
Klasyczny silnik dwusuwowy nie zawiera rozdzielacza zaworów, a więc ani zaworów, ani wałka rozrządu, paska, czy wahaczy. Aby wymienić zawartość cylindra, zamiast zaworów stosuje się trzy kanały, a dokładniej:
- Kanał dolotowy – zaczyna się od gaźnika i prowadzi do skrzyni korbowej
- Kanał wylotowy – łączy skrzynię korbową z komorą spalania cylindra
- Wydech kanał – otwiera się z komory spalania cylindra do rury wydechowej
Ze względu na brak mechanizmu rozrządu i jego elementów silnik dwusuwowy jest mniejszy i lżejszy niż inne silniki czterosuwowe o tej samej pojemności skokowej i liczbie cylindrów.
Silnik dwusuwowy ma podobny wał korbowy do silnika czterosuwowego. Podczas ruchu od górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu tłok zapewnia między innymi ciśnienie, dopływ paliwa i jego przekazanie do komory spalania cylindra.
Tłoki silnika: Jak działają?
Działa on w ten sposób, że tłok przemieszczając się do dolnego martwego punktu, przepycha paliwo przez kanał wylotowy w górę do komory spalania cylindra. Następnie, przemieszczając się do górnego martwego punktu, zasysa dodatkowe paliwo kanałem ssącym pod tłokiem lub do skrzyni korbowej.
Smarowanie silnika:
W przypadku silników dwusuwowych ruchome części silnika, takie jak łożyska korbowodu czy korbowodu, są zalane paliwem, przez co nie można ich smarować w klasyczny sposób, jak w przypadku silników czterosuwowych. Jednak w większości przypadków paliwo nie ma wystarczających właściwości smarnych, dlatego do paliwa dodaje się olej.
Smarowanie to nazywane jest smarowaniem smarem plastycznym i jest najprostszym sposobem nasmarowania silnika. W tego rodzaju smarowaniu olej dodaje się bezpośrednio do paliwa, mieszając go w stosunku oleju do paliwa w zakresie od około 1:20 do 1:100.
Cykle silnika dwusuwowego
1. Pierwszy skok tłoka (wlot i sprężanie):
Tłok porusza się w górę od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu.
Nad tłokiem:
Podczas ruchu od dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu tłok najpierw zamyka kanał wylotowy, przez który mieszanka jest wpychana do przestrzeni nad tłokiem. Następnie tłok zamyka również kanał wydechowy, tworząc izolowaną przestrzeń w cylindrze, co prowadzi do sprężenia mieszanki.
Pod tłokiem:
Po przebyciu przez tłok około połowy skoku jego dolna krawędź otwiera otwór wlotowy. Spowoduje to, że mieszanka zapłonowa z gaźnika zacznie być zasysana do skrzyni korbowej. Ale to nie wszystko.
Gaźnik: Jak działa to urządzenie?
Tuż przed górnym martwym punktem tłoka między elektrodami świecy zapłonowej przeskakuje iskra, która powoduje zapłon (zapłon) mieszanki. Spalanie wytwarza energię cieplną, która objawia się zwiększeniem ciśnienia w cylindrze, co powoduje ruch tłoka w dół i tym samym zamianę energii cieplnej paliwa na pracę mechaniczną silnika.
2. Drugi skok tłoka:
Tłok porusza się od górnego martwego punktu w dół do dolnego martwego punktu.
Nad tłokiem:
Podczas drugiego suwu tłoka następuje rozprężenie w przestrzeni nad tłokiem, które popycha tłok z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu.
Pod tłokiem:
Mieszanka zapalająca jest zasysana do skrzyni korbowej przez otwarty kanał ssący. Gdy tłok wykona połowę swojego skoku w kierunku dolnego martwego punktu, otwór wlotowy zamyka się, sprężając mieszankę w skrzyni korbowej.
Tuż przed zakończeniem rozprężania tłok otwiera otwór wylotowy, co powoduje spadek ciśnienia w cylindrze. Tłok otwiera kanał wylotowy, a mieszanka zapłonowa ze skrzyni korbowej wypłukuje spaliny z cylindra pod ciśnieniem, jednocześnie napełniając go do następnego cyklu pracy silnika.
Płukanie cylindra
Płukanie cylindrów to faza, która nie występuje w silniku czterosuwowym. Jest to jednak niezwykle ważne dla silnika dwusuwowego, ponieważ jego przebieg znacząco wpływa na parametry silnika.
W silnikach czterosuwowych powszechne jest wypychanie spalin przez ruch tłoka do górnego martwego punktu, jednak w przypadku silników dwusuwowych opróżnianie cylindrów muszą zapewniać inne czynniki, a dokładniej :
- Swobodny wydech – spaliny wydostają się z cylindra kanałem wydechowym tylko dzięki różnicy ciśnień w cylindrze i rurze wydechowej.
- Wytłaczanie ze świeżym ładunkiem - po otwarciu zaworu wylotowego mieszanka zapłonowa zaczyna wpływać do cylindra, wypychając spaliny.
Faza płukania jest często ograniczona do czasu, w którym kanał wylotowy jest otwarty do momentu zamknięcia kanału wylotowego.
Jednak w przypadku różnych trybów pracy silnika podczas płukania cylindrów mogą wystąpić następujące sytuacje:
- Mniej lub bardziej wymieszanie się świeżej mieszanki ze spalinami, gdy dochodzi do ich bezpośredniego kontaktu
- Wyciek świeżej mieszanki do rury wydechowej
- Niedostateczne przepłukanie cylindra dużą pozostałością spalin podczas kolejnego uruchomienia silnika cykl pracy
Silnik dwusuwowy może być zaprojektowany jako silnik benzynowy, ale może być również zaprojektowany jako silnik wysokoprężny.
Dwusuwowy silnik Diesla
Zasada działania dwusuwowego diesla jest taka sama jak dwusuwowego iskrowego. Istotną różnicą jest to, że mieszanka powstaje tylko w cylindrze.
Paliwo jest więc wtryskiwane do cylindra tuż przed zakończeniem sprężania ze względu na dokładny moment zapłonu. Większość dwusuwowych silników Diesla wykorzystuje klasyczny zawór wtrysku paliwa, który jest bardzo podobny do zaworu silnika czterosuwowego.
W silnikach dwusuwowych często stosuje się doładowanie w celu wytworzenia ciśnienia doładowania. Istnieje jednak możliwość doładowania silnika za pomocą turbosprężarki lub kombinacji turbosprężarki i sprężarki.
Zalety silnika dwusuwowego:
- Prosta konstrukcja
- Mniejsza masa w porównaniu z silnikiem czterosuwowym
- Mniejsze wymiary silnika
- Brak mechanizmu rozrządu
- Niższe koszty produkcji
- Prosty układ smarowania silnika
- Chłodzenie jest w w większości przypadków powietrze, dzięki czemu wyeliminowano wszystkie części układu chłodzenia wodnego
- Możliwość pracy w dowolnej pozycji (nawet do góry nogami)
- Maksymalne osiągi osiągane są przy niższych obrotach, gdyż każdy ruch tłoka w dół towarzyszy spalaniu • • • W niektórych przypadkach łatwiej jest zmienić
Wady silnika dwusuwowego:
- Nieekologiczne ze względu na domieszanie oleju do paliwa
- Duże zużycie paliwa ze względu na częsty wyciek niespalonej mieszanki do wydechu podczas płukania
- Wyższe zużycie oleju silnikowego w porównaniu z silnikiem czterosuwowym
- Nieregularny silnik praca na niskich obrotach
- Wyższy hałas silnika
- Mieszanie się mieszanki spalonej i niespalonej
- Ze względu na położenie kanałów z boku cylindra dochodzi do większego zużycia pierścieni tłokowych.