Wat is een tweetaktmotor?

een tweetaktmotor is een type verbrandingsmotor die een vermogenscyclus voltooit met twee slagen van de zuiger gedurende slechts één omwenteling van de krukas. Dit in tegenstelling tot een” viertaktmotor”, die vier slagen van de zuiger vereist om een vermogenscyclus te voltooien tijdens twee krukas omwentelingen.

bij een tweetaktmotor vindt het einde van de verbrandingsslag en het begin van de compressieslag gelijktijdig plaats, waarbij de inlaat-en uitlaatfuncties tegelijkertijd plaatsvinden.

tweetaktmotoren hebben vaak een hoge vermogen / gewichtsverhouding, omdat het vermogen beschikbaar is in een smal toerentalbereik dat de “VermogensGroep”wordt genoemd. In vergelijking met viertaktmotoren hebben tweetaktmotoren een sterk verminderd aantal bewegende onderdelen.Geschiedenis van de tweetaktmotor

de eerste commerciële tweetaktmotor met in-cilinder compressie wordt toegeschreven aan de Schotse ingenieur Dugald Clerk, die zijn ontwerp patenteerde in 1881. Echter, in tegenstelling tot latere tweetakt motoren, zijn had een aparte laadcilinder.

de motor van het carter, die het gebied onder de zuiger als laadpomp gebruikt, wordt over het algemeen toegeschreven aan de Engelsman Joseph Day. Op 31 December 1879 produceerde de Duitse uitvinder Karl Benz een tweetaktgasmotor, waarvoor hij in 1880 een patent kreeg in Duitsland.

de eerste echt praktische tweetaktmotor wordt toegeschreven aan Yorkshireman Alfred Angas Scott, die in 1908 met tweecilinder watergekoelde motorfietsen begon te produceren.Versies van benzine (met vonkontsteking) zijn bijzonder nuttig voor lichte of draagbare toepassingen zoals kettingzagen en motorfietsen.

wanneer gewicht en grootte echter geen probleem vormen, maakt het potentieel van de cyclus voor een hoge thermodynamische efficiëntie deze ideaal voor dieselmotoren met compressieontsteking die werken in grote, gewichtsgevoelige toepassingen, zoals voortstuwing van schepen, spoorweglocomotieven en elektriciteitsopwekking.

bij een tweetaktmotor brengen de uitlaatgassen minder warmte naar het koelsysteem over dan bij een viertakt, wat meer energie betekent voor de aandrijving van de zuiger en, indien aanwezig, een turbocompressor.

Hoe werkt een tweetaktmotor?

zoals de naam al aangeeft, vereist de tweetaktmotor slechts twee-zuigerbewegingen (één cyclus) om vermogen op te wekken. De motor kan na één cyclus vermogen produceren omdat de uitlaat en de inlaat van het gas gelijktijdig plaatsvinden.

er is een klep voor de inlaatslag die opent en sluit als gevolg van veranderende druk. Bovendien wordt de brandstof door het frequente contact met bewegende componenten gemengd met olie om smering toe te voegen, waardoor vloeiendere slagen mogelijk zijn.

over het algemeen bevat een tweetaktmotor twee processen:

• compressieslag: de inlaatpoort opent, het lucht-brandstofmengsel komt de kamer binnen en de zuiger beweegt naar boven om dit mengsel te comprimeren. Een bougie ontbrandt de samengeperste brandstof en begint de krachtslag.
• krachtslag :het verwarmde gas oefent hoge druk uit op de zuiger, de zuiger beweegt naar beneden (uitzetting), afvalwarmte wordt uitgeput.

de thermische efficiëntie van deze benzinemotoren varieert afhankelijk van het model en het ontwerp van het voertuig. In het algemeen zetten benzinemotoren echter 20% van de brandstof (chemische) energie om in mechanische energie-waarbij slechts 15% wordt gebruikt om de wielen te verplaatsen (de rest gaat verloren aan wrijving en andere mechanische elementen).

vergeleken met viertaktmotoren zijn twee slagen lichter, efficiënter, kunnen minderwaardige brandstof gebruiken en kostenefficiënter. Daarom resulteren de lichtere motoren in een hogere vermogen-gewichtsverhouding (meer vermogen voor minder gewicht).

ze missen echter de manoeuvreerbaarheid die mogelijk is bij viertaktmotoren en vereisen meer smering. Dit maakt een tweetaktmotor ideaal voor schepen (moeten veel lading te dragen), motorfietsen, en grasmaaiers-terwijl een viertakt ideaal zou zijn voor auto ’s zoals auto’ s en vrachtwagens.

constructie van een tweetaktmotor

• Zuiger: Zuiger brengt de uitdijende kracht van gassen over naar de mechanische rotatie van de krukas via een drijfstang.
• krukas: deze zet de heen en weer bewegende beweging om in rotatiebeweging.
• drijfstang: hij brengt de beweging van een zuiger naar een krukas over en fungeert als hefboom.
• vliegwiel :het is een mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om energie op te slaan.
• bougie: deze levert elektrische stroom aan de verbrandingskamer en ontbrandt op zijn beurt het lucht-brandstofmengsel, wat leidt tot een abrupte expansie van gassen.
• tegengewicht: tegengewicht op de krukas wordt gebruikt om trillingen als gevolg van onbalans in het roterende samenstel te verminderen.
• inlaat-en uitlaatpoorten: deze poorten laten toe dat verse lucht met brandstof de cilinder in-en uitstroomt.

typen tweetaktmotoren

de mechanische details van verschillende tweetaktmotoren verschillen afhankelijk van het type. De ontwerptypen variëren afhankelijk van de methode om de lading aan de cilinder te introduceren, de methode om de cilinder op te ruimen en de methode om de cilinder uit te putten.

1. zuigergestuurde inlaatpoort.
2. Reed inlaatklep.
3. roterende inlaatklep.
4. cross-flow opruiming.
5. lus-opruiming.
6. Uniflow opruimen.
7. trapvormige zuigermotor.

zuigergestuurde inlaatpoort

Zuigerpoort is de eenvoudigste van de ontwerpen en de meest voorkomende in kleine tweetaktmotoren. Alle functies worden uitsluitend bestuurd door de zuiger die de poorten afdekt en blootlegt terwijl deze op en neer in de cilinder beweegt.In de jaren zeventig heeft Yamaha een aantal basisprincipes voor dit systeem uitgewerkt. Ze vonden dat, in het algemeen, het verbreden van een uitlaatpoort verhoogt het vermogen met dezelfde hoeveelheid als het verhogen van de poort, maar de power band niet smaller als het doet wanneer de poort wordt verhoogd.

Rietinlaatklep

de rietklep is een eenvoudige maar zeer effectieve vorm van terugslagklep die gewoonlijk in het inlaatkanaal van de zuigergestuurde poort wordt aangebracht. Het maakt de asymmetrische inname van de brandstof lading, het verbeteren van de macht en de economie, terwijl het verbreden van de vermogensband. Dergelijke kleppen worden veel gebruikt in motorfietsen, ATV’ s, en marine buitenboordmotoren.

roterende inlaatklep

de inlaatroute wordt geopend en gesloten door een roterend element. Een bekend type soms gezien op kleine motorfietsen is een gleuf schijf bevestigd aan de krukas, die betrekking heeft op en onthult een opening in het einde van het carter, waardoor lading in te voeren tijdens een deel van de cyclus (genoemd een schijfklep).

een andere vorm van roterende inlaatklep die bij tweetaktmotoren wordt gebruikt, maakt gebruik van twee cilindrische delen met geschikte uitsparingen die zodanig zijn ingericht dat de ene binnen de andere wordt gedraaid – de inlaatpijp heeft alleen doorgang naar het carter wanneer de twee uitsparingen samenvallen.

de krukas zelf kan een van de leden vormen, zoals bij de meeste glow-plug-motoren. In een andere uitvoering is de crankschijf zo ingericht dat deze in het carter past en is voorzien van een uitsparing die op het juiste moment, zoals bij Vespa-scooters, een inlaatdoorgang in de carterwand heeft.

Dwarsstroomafvang

bij een dwarsstroommotor bevinden de overdrachts-en uitlaatpoorten zich aan weerszijden van de cilinder, en een deflector aan de bovenkant van de zuiger leidt de verse inlaatvulling naar het bovenste deel van de cilinder, waardoor het resterende uitlaatgas aan de andere kant van de deflector naar beneden wordt geduwd en de uitlaatpoort wordt verlaten.

Lusafvang

deze methode van opruiming maakt gebruik van zorgvuldig gevormde en gepositioneerde transferpoorten om de stroom van vers mengsel naar de verbrandingskamer te leiden wanneer het de cilinder binnenkomt. Het brandstof / luchtmengsel raakt de cilinderkop, volgt vervolgens de kromming van de verbrandingskamer en wordt vervolgens naar beneden afgebogen.

dit voorkomt niet alleen dat het brandstof/luchtmengsel rechtstreeks uit de uitlaatpoort komt, maar creëert ook wervelende turbulentie die de verbrandingsefficiëntie, het vermogen en de zuinigheid verbetert. Meestal is een zuiger deflector niet nodig, dus deze aanpak heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van het cross-flow schema.

Uniflow-opvang

in een uniflow-motor komt het mengsel, of “vullucht” in het geval van een diesel, aan het ene uiteinde van de cilinder die door de zuiger wordt geregeld, binnen en aan het andere uiteinde van de uitlaatgasafvoer die door een uitlaatklep of-zuiger wordt geregeld. De gasstroom is daarom in één richting, vandaar de naam uniflow.

trapvormige zuigermotor

de zuiger van deze motor heeft de vorm van een”hoed”; het bovenste gedeelte vormt de reguliere cilinder en het onderste gedeelte voert een opruimfunctie uit. De eenheden lopen in paren, waarbij de onderste helft van een zuiger een aangrenzende verbrandingskamer oplaadt.

toepassingen van tweetaktmotoren

• tweetaktmotoren hebben de voorkeur wanneer mechanische eenvoud, lichtgewicht en hoge vermogen / gewichtsverhouding ontwerpprioriteiten zijn.
• zij worden gesmeerd volgens de traditionele methode van het mengen van olie in de brandstof; zij kunnen in elke richting worden bewerkt omdat zij geen reservoir hebben dat afhankelijk is van de zwaartekracht. Dit maakt ze wenselijk voor het gebruik in handgereedschap zoals kettingzagen.
• tweetaktmotoren worden aangetroffen in kleine voortstuwingstoepassingen zoals motorfietsen, bromfietsen en crossfietsen.