co to jest silnik dwusuwowy?

silnik dwusuwowy jest rodzajem silnika spalinowego, który kończy cykl mocy z dwoma skokami tłoka podczas tylko jednego obrotu wału korbowego. Jest to w przeciwieństwie do „silnika czterosuwowego”, który wymaga czterech skoków tłoka, aby zakończyć cykl zasilania podczas dwóch obrotów wału korbowego.

w silniku dwusuwowym koniec suwu spalania i początek suwu sprężania występują jednocześnie, a funkcje wlotu i wydechu występują w tym samym czasie.

silniki dwusuwowe często mają wysoki stosunek mocy do masy, moc jest dostępna w wąskim zakresie prędkości obrotowych zwanych „pasmem mocy”. W porównaniu do silników czterosuwowych, silniki dwusuwowe mają znacznie zmniejszoną liczbę ruchomych części.

Historia silnika dwusuwowego

pierwszy komercyjny silnik dwusuwowy z wbudowaną sprężarką jest przypisywany szkockiemu inżynierowi Dugaldowi Clerkowi, który opatentował swój projekt w 1881 roku. Jednak w przeciwieństwie do późniejszych silników dwusuwowych miał osobny cylinder ładujący.

silnik ze skrzynią korbową, wykorzystujący obszar poniżej tłoka jako pompę ładującą, na ogół przypisuje się Anglikowi Josephowi Day ’ owi. 31 grudnia 1879 roku niemiecki wynalazca Karl Benz wyprodukował dwusuwowy silnik gazowy, na który otrzymał patent w 1880 roku w Niemczech.

pierwszy prawdziwie praktyczny silnik dwusuwowy przypisuje się Jorkshiremanowi Alfredowi Angasowi Scottowi, który rozpoczął produkcję dwucylindrowych motocykli chłodzonych wodą w 1908 roku.

wersje benzynowe (zapłonem iskrowym) są szczególnie przydatne w lekkich lub przenośnych zastosowaniach, takich jak piły łańcuchowe i motocykle.

jednak, gdy waga i rozmiar nie są problemem, potencjał cyklu dla wysokiej sprawności termodynamicznej sprawia, że idealnie nadaje się do silników wysokoprężnych z zapłonem samoczynnym pracujących w dużych, niewrażliwych na wagę zastosowaniach, takich jak napęd morski, lokomotywy kolejowe i wytwarzanie energii elektrycznej.

w silniku dwusuwowym spaliny przenoszą mniej ciepła do układu chłodzenia niż czterosuwowy, co oznacza więcej energii do napędzania tłoka, a jeśli występuje, turbosprężarki.

jak działa silnik dwusuwowy?

jak sama nazwa wskazuje, silnik dwusuwowy wymaga tylko ruchów dwusuwowych (jeden cykl) w celu wytworzenia mocy. Silnik jest w stanie wytwarzać moc po jednym cyklu, ponieważ spaliny i wlot gazu występują jednocześnie.

jest zawór do suwu ssania, który otwiera się i zamyka z powodu zmieniających się ciśnień. Ponadto, ze względu na częsty kontakt z ruchomymi elementami, paliwo jest mieszane z olejem, aby dodać smarowanie, umożliwiając płynniejsze ruchy.

Ogólnie rzecz biorąc, silnik dwusuwowy zawiera dwa procesy:

• skok sprężania: otwór wlotowy otwiera się, mieszanka powietrzno-paliwowa wchodzi do komory, a tłok porusza się w górę, ściskając tę mieszaninę. Świeca zapłonowa zapala sprężone paliwo i rozpoczyna skok mocy.
• skok mocy: ogrzany gaz wywiera wysokie ciśnienie na tłok, tłok porusza się w dół (Rozszerzanie), ciepło odpadowe jest wyczerpane.

sprawność cieplna tych silników benzynowych będzie się różnić w zależności od modelu i konstrukcji pojazdu. Jednak na ogół silniki benzynowe zamieniają 20% energii paliwowej (chemicznej) na energię mechaniczną-w której tylko 15% zostanie wykorzystane do poruszania kołami (reszta jest tracona na tarcie i inne elementy mechaniczne).

w porównaniu z silnikami czterosuwowymi, Dwusuwowe są lżejsze, bardziej wydajne, mają możliwość stosowania paliwa niższej jakości i bardziej opłacalne. W związku z tym lżejsze silniki powodują wyższy stosunek mocy do masy (więcej mocy dla mniejszej wagi).

jednak brakuje im manewrowości możliwej w silnikach czterosuwowych i wymagają większego smarowania. To sprawia, że silnik dwusuwowy jest idealny do statków (muszą przewozić dużo ładunku), motocykli i kosiarek trawników-podczas gdy czterosuwowy byłby idealny do samochodów, takich jak samochody i ciężarówki.

budowa silnika dwusuwowego

• tłok: tłok przenosi siłę rozprężania gazów na mechaniczny obrót wału korbowego przez korbowód.
• wał korbowy: przekształca ruch posuwisto-zwrotny w ruch obrotowy.
• Korbowód: przenosi ruch z tłoka na wał korbowy i działa jako ramię dźwigni.
• Koło zamachowe: jest to urządzenie mechaniczne, które służy do przechowywania energii.
• świeca zapłonowa: dostarcza prąd elektryczny do komory spalania i z kolei zapala mieszankę powietrzno-paliwową, prowadząc do nagłego rozprężania gazów.
• przeciwwaga: przeciwwaga wału korbowego służy do zmniejszenia drgań spowodowanych nierównowagą w zespole obrotowym.
• porty wlotowe i wylotowe: porty te umożliwiają wejście i wyjście świeżego powietrza z paliwem z cylindra.

rodzaje silników dwusuwowych

mechaniczny detal różnych silników dwusuwowych różni się w zależności od typu. Typy konstrukcji różnią się w zależności od sposobu wprowadzania ładunku do cylindra, sposobu usuwania cylindra i sposobu opróżniania cylindra.

1. port wlotowy sterowany tłokiem.
2. zawór wlotowy trzpienia.
3. obrotowy zawór wlotowy.
6. uniFLOW

port tłokowy sterowany tłokiem

port tłokowy jest najprostszą konstrukcją i najczęstszą w małych silnikach dwusuwowych. Wszystkie funkcje są kontrolowane wyłącznie przez tłok zakrywający i odsłaniający porty, gdy porusza się w górę iw dół w cylindrze.

w latach 70.Yamaha wypracowała kilka podstawowych zasad dla tego systemu. Okazało się, że ogólnie rzecz biorąc, poszerzenie portu wydechowego zwiększa moc o taką samą kwotę, jak podniesienie portu, ale pasmo mocy nie zwęża się tak, jak robi to, gdy port jest podniesiony.

Kontaktron zawór wlotowy

kontaktron jest prostą, ale bardzo skuteczną formą zaworu zwrotnego powszechnie montowanego w przewodzie wlotowym portu sterowanego tłokiem. Pozwala to na asymetryczne pobieranie ładunku paliwa, poprawiając moc i oszczędność przy jednoczesnym rozszerzeniu zakresu mocy. Takie zawory są szeroko stosowane w motocyklach, quadach i morskich silnikach zaburtowych.

obrotowy zawór wlotowy

droga wlotu jest otwierana i zamykana przez obrotowy element. Znany typ czasami postrzegane na małych motocyklach jest szczelinowy dysk przymocowany do wału korbowego, który obejmuje i odkrywa otwór na końcu skrzyni korbowej, pozwalając ładunek wejść podczas jednej części cyklu (zwany zaworem tarczowym).

inna forma obrotowego zaworu wlotowego stosowana w silnikach dwusuwowych wykorzystuje dwa cylindryczne elementy z odpowiednimi wycięciami ustawionymi tak, aby obracały się jeden w drugim – rura wlotowa przechodzi do skrzyni korbowej tylko wtedy, gdy oba wycięcie się pokrywają.

sam wał korbowy może stanowić jeden z członów, tak jak w większości silników modelu świec żarowych. W innej wersji tarcza korbowa jest ustawiona tak, aby pasowała do szczeliny w skrzyni korbowej i jest wyposażona w wycięcie, które w odpowiednim czasie wyrównuje się z przejściem wlotowym w ścianie skrzyni korbowej, tak jak w hulajnogach Vespa.

cross-flow scavenging

w silniku z przepływem krzyżowym porty transferu i wydechu znajdują się po przeciwnych stronach cylindra, a deflektor na górze tłoka kieruje świeży ładunek dolotowy do górnej części cylindra, spychając resztki spalin w dół po drugiej stronie deflektora i poza port wydechowy.

oczyszczanie w pętli

ta metoda oczyszczania wykorzystuje starannie ukształtowane i umieszczone porty transferowe, aby skierować przepływ świeżej mieszaniny w kierunku komory spalania, gdy wchodzi ona do cylindra. Mieszanka paliwowo-powietrzna uderza w głowicę cylindra, następnie podąża za krzywizną komory spalania, a następnie jest odchylana w dół.

to nie tylko zapobiega przedostawaniu się mieszanki paliwowo-powietrznej bezpośrednio przez port wydechowy, ale także tworzy wirujące turbulencje, które poprawiają wydajność spalania, moc i ekonomię. Zazwyczaj deflektor tłokowy nie jest wymagany, więc takie podejście ma wyraźną przewagę nad schematem przepływu krzyżowego.

uniFLOW scavenging

w silniku uniflow mieszanina lub „powietrze doładowujące” w przypadku oleju napędowego wchodzi na jednym końcu cylindra kontrolowanego przez tłok, a wydech wychodzi na drugim końcu kontrolowanym przez zawór wydechowy lub tłok. Przepływ gazu jest więc tylko w jednym kierunku, stąd nazwa uniflow.

silnik tłokowy

tłok tego silnika ma kształt”top-hat”; górna część tworzy regularny cylinder,a dolna pełni funkcję oczyszczania. Jednostki pracują w parach, a dolna połowa jednego tłoka ładuje sąsiednią komorę spalania.

zastosowanie silników dwusuwowych

• silniki dwusuwowe są preferowane, gdy prostota mechaniczna, lekkość i wysoki stosunek mocy do masy są priorytetami projektowymi.
• smarowane są tradycyjną metodą mieszania oleju z paliwem, mogą być obrabiane w dowolnej orientacji, ponieważ nie mają zbiornika zależnego od grawitacji. To sprawia, że są pożądane do stosowania w narzędziach ręcznych, takich jak piły łańcuchowe.
• silniki dwusuwowe znajdują się w małych zastosowaniach napędowych, takich jak motocykle, motorowery i rowery dirtowe.