co je to dvoutaktní motor?

dvoutaktní motor je typ spalovacího motoru, který dokončí výkonový cyklus dvěma zdvihy pístu během pouze jedné otáčky klikového hřídele. To je na rozdíl od „čtyřtaktního motoru“, který vyžaduje čtyři zdvihy pístu k dokončení výkonového cyklu během dvou otáček klikového hřídele.

u dvoudobého motoru dochází ke konci spalovacího zdvihu a začátku kompresního zdvihu současně, přičemž funkce sání a výfuku se vyskytují současně.

dvoutaktní motory mají často vysoký poměr výkonu k hmotnosti, výkon je k dispozici v úzkém rozsahu otáček zvaném „výkonové pásmo“. Ve srovnání se čtyřtaktními motory mají dvoutaktní motory výrazně snížený počet pohyblivých částí.

historie dvoudobého motoru

první komerční dvoudobý motor zahrnující kompresi ve válci je připisován skotskému inženýrovi Dugaldovi Clerkovi, který patentoval svůj design v roce 1881. Na rozdíl od pozdějších dvoutaktních motorů však měl his samostatný nabíjecí válec.

motor s klikovou skříní, využívající oblast pod pístem jako nabíjecí čerpadlo, je obecně připisován Angličanovi Josephu Dayovi. Dne 31. Prosince 1879 vyrobil německý vynálezce Karl Benz dvoutaktní plynový motor, pro který získal patent v roce 1880 v Německu.

první skutečně praktický dvoudobý motor je připisován Yorkshirem Alfredem Angasem Scottem, který začal vyrábět dvouválcové vodou chlazené motocykly v roce 1908.

benzínové (zážehové) verze jsou zvláště užitečné v lehkých nebo přenosných aplikacích, jako jsou motorové pily a motocykly.

pokud však hmotnost a velikost nejsou problémem, potenciál cyklu pro vysokou termodynamickou účinnost je ideální pro vznětové vznětové motory pracující ve velkých aplikacích necitlivých na hmotnost, jako je lodní pohon, železniční lokomotivy a výroba elektřiny.

u dvoudobého motoru přenášejí výfukové plyny do chladicího systému méně tepla než čtyřdobý, což znamená více energie pro pohon pístu a pokud je přítomen turbodmychadlo.

jak funguje dvoutaktní motor?

jak název napovídá, dvoutaktní motor vyžaduje k výrobě energie pouze dva pístové pohyby (jeden cyklus). Motor je schopen vyrábět energii po jednom cyklu, protože výfuk a příjem plynu se vyskytují současně.

existuje ventil pro sací zdvih, který se otevírá a zavírá v důsledku měnících se tlaků. Kromě toho je palivo kvůli častému kontaktu s pohyblivými součástmi smícháno s olejem, aby se přidalo mazání, což umožňuje plynulejší tahy.

celkově dvoutaktní motor obsahuje dva procesy:

• kompresní zdvih: vstupní otvor se otevře, směs vzduchu a paliva vstoupí do komory a píst se pohybuje směrem nahoru a stlačuje tuto směs. Zapalovací svíčka zapálí stlačené palivo a zahájí elektrický zdvih.
• výkonový zdvih: ohřátý plyn vyvíjí vysoký tlak na Píst, píst se pohybuje směrem dolů (expanze), odpadní teplo je vyčerpáno.

tepelná účinnost těchto benzínových motorů se bude lišit v závislosti na modelu a konstrukci vozidla. Obecně však benzínové motory přeměňují 20% palivové (chemické) energie na mechanickou energii – ve které bude pouze 15% použito k pohybu kol (zbytek je ztracen třením a jinými mechanickými prvky).

ve srovnání se čtyřtaktními motory jsou dva zdvihy lehčí, účinnější, mají schopnost používat palivo nižší kvality a nákladově efektivnější. Lehčí motory proto mají za následek vyšší poměr výkonu k hmotnosti (větší výkon pro menší hmotnost).

postrádají však manévrovatelnost u čtyřtaktních motorů a vyžadují více mazání. Díky tomu je dvoutaktní motor ideální pro lodě (potřebují přepravovat hodně nákladu), motocykly a sekačky na trávu-zatímco čtyřtaktní by byl ideální pro automobily, jako jsou osobní a nákladní automobily.

konstrukce dvoutaktního motoru

• Píst: píst přenáší rozpínací sílu plynů na mechanické otáčení klikového hřídele ojnicí.
• Klikový hřídel: převádí vratný pohyb na rotační pohyb.
• ojnice: přenáší pohyb z pístu na klikový hřídel a působí jako rameno páky.
• setrvačník: jedná se o mechanické zařízení, které se používá k ukládání energie.
• zapalovací svíčka: dodává elektrický proud do spalovací komory a zase zapálí směs vzduch-palivo, což vede k náhlé expanzi plynů.
• protizávaží: protizávaží na klikovém hřídeli se používá ke snížení vibrací v důsledku nerovnováhy v rotující sestavě.
• vstupní a výstupní porty: tyto porty umožňují vstup a výstup čerstvého vzduchu s palivem z válce.

typy dvoudobého motoru

mechanické detaily různých dvoudobých motorů se liší v závislosti na typu. Konstrukční typy se liší podle způsobu zavádění náboje do válce, způsobu úklidu válce a způsobu odsávání válce.

1. pístem řízený vstupní otvor.
2. Reed vstupní ventil.
3. rotační vstupní ventil.
4. křížové úklidy.
5. čištění smyčky.
6. Uniflow scavenging.
7. Stupňovitý pístový motor.

pístově řízený vstupní port

pístový port je nejjednodušší z konstrukcí a nejběžnější u malých dvoutaktních motorů. Všechny funkce jsou řízeny výhradně krytím pístu a odkrytím portů, když se pohybuje nahoru a dolů ve válci.

v 70. letech společnost Yamaha vypracovala pro tento systém některé základní principy. Zjistili, že obecně rozšíření výfukového portu zvyšuje výkon o stejné množství jako zvedání portu, ale výkonové pásmo se nezužuje, jako když je port zvednutý.

jazýčkový vstupní ventil

jazýčkový ventil je jednoduchá, ale vysoce účinná forma zpětného ventilu běžně namontovaného ve sacím traktu pístově řízeného portu. Umožňuje asymetrický příjem paliva, zlepšuje výkon a hospodárnost při rozšiřování výkonového pásma. Takové ventily jsou široce používány v motocyklech, čtyřkolkách a lodních přívěsných motorech.

rotační vstupní ventil

sací dráha je otevřena a uzavřena rotujícím členem. Známým typem, který se někdy vyskytuje na malých motocyklech, je štěrbinový disk připojený k klikovému hřídeli, který zakrývá a odkrývá otvor na konci klikové skříně, což umožňuje vstup náboje během jedné části cyklu(nazývané diskový ventil).

jiná forma rotačního vstupního ventilu používaná u dvoutaktních motorů využívá dva válcové členy s vhodnými výřezy uspořádanými pro otáčení jednoho uvnitř druhého-vstupní potrubí, které má průchod do klikové skříně pouze tehdy, když se oba výřezy shodují.

samotný klikový hřídel může tvořit jeden z členů, jako u většiny modelů motorů se žhavicí svíčkou. V jiné verzi, klikový kotouč je uspořádán tak, aby byl v klikové skříni umístěn těsně a je opatřen výřezem, který se ve vhodnou dobu vyrovnává se vstupním průchodem ve stěně klikové skříně, jako u motorových skútrů Vespa.

cross-flow scavenging

u motoru s cross-flow jsou přenosové a výfukové otvory na opačných stranách válce a deflektor na horní straně pístu nasměruje čerstvý nasávací náboj do horní části válce a tlačí zbytkový výfukový plyn dolů na druhou stranu deflektoru a ven z výfukového otvoru.

smyčka úklidu

tento způsob úklidu používá pečlivě tvarované a umístěné přenosové otvory pro nasměrování toku čerstvé směsi směrem ke spalovací komoře při vstupu do válce. Směs paliva a vzduchu zasáhne hlavu válce, poté následuje zakřivení spalovací komory a poté se vychýlí dolů.

to nejen zabraňuje tomu, aby směs paliva a vzduchu putovala přímo z výfukového otvoru, ale také vytváří vířící turbulence, které zlepšují účinnost spalování, výkon a hospodárnost. Obvykle se deflektor pístu nevyžaduje, takže tento přístup má výraznou výhodu oproti schématu křížového toku.

Uniflow scavenging

v motoru uniflow vstupuje směs nebo „plnící vzduch“ v případě nafty na jednom konci válce ovládaného pístem a výfukové plyny na druhém konci ovládané výfukovým ventilem nebo pístem. Průtok plynu je tedy pouze v jednom směru, odtud název uniflow.

Stupňovitý pístový motor

píst tohoto motoru je ve tvaru“cylindru“; horní část tvoří pravidelný válec a spodní část provádí funkci úklidu. Jednotky běží ve dvojicích, přičemž spodní polovina jednoho pístu nabíjí sousední spalovací komoru.

použití dvoudobého motoru

• dvoudobé motory jsou upřednostňovány, pokud jsou konstrukční prioritou mechanická jednoduchost, nízká hmotnost a vysoký poměr výkonu k hmotnosti.
• jsou mazány tradičním způsobem míchání oleje do paliva, mohou být zpracovány v jakékoli orientaci, protože nemají zásobník závislý na gravitaci. Díky tomu jsou žádoucí pro jejich použití v ručních nástrojích, jako jsou řetězové pily.
• dvoutaktní motory se nacházejí v malých měřítcích pohonných aplikací, jako jsou motocykly, mopedy a Motokáry.