ce este un motor în doi timpi?

un motor în doi timpi este un tip de motor cu combustie internă care completează un ciclu de putere cu două curse ale pistonului în timpul unei singure revoluții a arborelui cotit. Acest lucru este în contrast cu un „motor în patru timpi”, care necesită patru curse ale pistonului pentru a finaliza un ciclu de putere în timpul a două rotații ale arborelui cotit.

într-un motor în doi timpi, sfârșitul cursei de combustie și începutul cursei de compresie au loc simultan, funcțiile de admisie și evacuare având loc în același timp.

motoarele în doi timpi au adesea un raport putere-greutate mare, puterea fiind disponibilă într-o gamă îngustă de viteze de rotație numite „banda de putere”. În comparație cu motoarele în patru timpi, motoarele în doi timpi au un număr foarte redus de piese în mișcare.

istoria motorului în doi timpi

primul motor comercial în doi timpi care implică compresie în cilindru este atribuit inginerului scoțian Dugald Clerk, care și-a brevetat designul în 1881. Cu toate acestea, spre deosebire de motoarele ulterioare în doi timpi, his avea un cilindru de încărcare separat.

motorul curățat de Carter, care folosește zona de sub piston ca pompă de încărcare, este în general creditat englezului Joseph Day. La 31 decembrie 1879, inventatorul German Karl Benz a produs un motor pe gaz în doi timpi, pentru care a primit un brevet în 1880 în Germania.

primul motor în doi timpi cu adevărat practic este atribuit Yorkshireman Alfred Angas Scott, care a început să producă motociclete răcite cu apă cu două cilindri în 1908.

versiunile pe benzină (aprindere prin scânteie) sunt deosebit de utile în aplicații ușoare sau portabile, cum ar fi ferăstraiele cu lanț și motocicletele.

cu toate acestea, atunci când greutatea și dimensiunea nu sunt o problemă, potențialul ciclului de eficiență termodinamică ridicată îl face ideal pentru motoarele cu aprindere prin compresie diesel care funcționează în aplicații mari, insensibile la greutate, cum ar fi propulsia marină, locomotivele feroviare și generarea de energie electrică.

într-un motor în doi timpi, gazele de eșapament transferă mai puțină căldură în sistemul de răcire decât un motor în patru timpi, ceea ce înseamnă mai multă energie pentru a conduce pistonul și, dacă este prezent, un turbocompresor.

cum funcționează un motor în doi timpi?

după cum sugerează și numele, motorul în doi timpi necesită doar mișcări cu două pistoane (un ciclu) pentru a genera putere. Motorul este capabil să producă energie după un ciclu, deoarece evacuarea și admisia gazului apar simultan.

există o supapă pentru cursa de admisie care se deschide și se închide din cauza presiunilor în schimbare. În plus, datorită contactului frecvent cu componentele în mișcare, combustibilul este amestecat cu ulei pentru a adăuga lubrifiere, permițând curse mai fine.

în general, un motor în doi timpi conține două procese:

• Cursa de compresie: orificiul de intrare se deschide, amestecul aer-combustibil intră în cameră și pistonul se deplasează în sus comprimând acest amestec. O bujie aprinde combustibilul comprimat și începe cursa de putere.
• Cursa de putere: gazul încălzit exercită o presiune ridicată asupra pistonului, pistonul se deplasează în jos (expansiune), căldura reziduală este epuizată.

eficiența termică a acestor motoare pe benzină va varia în funcție de modelul și designul vehiculului. Cu toate acestea, în general, motoarele pe benzină convertesc 20% din energia combustibilului (chimic) în energie mecanică-în care doar 15% vor fi utilizate pentru a muta roțile (restul se pierde din frecare și alte elemente mecanice).

comparativ cu motoarele în patru timpi, doi timpi sunt mai ușori, mai eficienți, au capacitatea de a utiliza combustibil de calitate inferioară și mai rentabili. Prin urmare, motoarele mai ușoare au ca rezultat un raport putere-greutate mai mare (mai multă putere pentru o greutate mai mică).

cu toate acestea, le lipsește manevrabilitatea posibilă în motoarele în patru timpi și necesită mai multă lubrifiere. Acest lucru face ca un motor în doi timpi să fie ideal pentru Nave (trebuie să transporte o mulțime de mărfuri), motociclete și mașini de tuns iarba-în timp ce un motor în patru timpi ar fi ideal pentru automobile precum mașinile și camioanele.

construcția unui motor în doi timpi

• Piston: pistonul transferă forța de expansiune a gazelor la rotația mecanică a arborelui cotit printr-o bielă.
• Arbore Cotit: transformă mișcarea alternativă în mișcare de rotație.
• bielă: transferă mișcarea de la un piston la un arbore cotit și acționează ca un braț de pârghie.
• volant: este un dispozitiv mecanic care este utilizat pentru stocarea energiei.
• Bujie: furnizează curent electric în camera de ardere și, la rândul său, aprinde amestecul aer-combustibil care duce la expansiunea bruscă a gazelor.
• contragreutate: contragreutatea arborelui cotit este utilizată pentru a reduce vibrațiile datorate dezechilibrelor din ansamblul Rotativ.
• porturi de intrare și ieșire: aceste porturi permit aerului proaspăt cu combustibil să intre și să iasă din cilindru.

tipuri de motor în doi timpi

detaliile mecanice ale diferitelor motoare în doi timpi diferă în funcție de tip. Tipurile de proiectare variază în funcție de metoda de introducere a încărcăturii în cilindru, de metoda de curățare a cilindrului și de metoda de epuizare a cilindrului.

1. orificiu de admisie controlat cu Piston.
2. supapă de admisie stuf.
3. supapă de admisie rotativă.
4. scurgere cu flux încrucișat.
5. buclă de curățare.
6. Uniflow scavenging.
7. motor cu piston în trepte.

port de intrare controlat cu Piston

portul pistonului este cel mai simplu dintre modele și cel mai frecvent la motoarele mici în doi timpi. Toate funcțiile sunt controlate exclusiv de acoperirea pistonului și descoperirea orificiilor în timp ce se deplasează în sus și în jos în cilindru.

în anii 1970, Yamaha a elaborat câteva principii de bază pentru acest sistem. Ei au descoperit că, în general, lărgirea unui port de evacuare crește puterea cu aceeași cantitate ca ridicarea portului, dar banda de alimentare nu se îngustează așa cum se întâmplă atunci când portul este ridicat.

supapă de admisie stuf

supapa stuf este o formă simplă, dar foarte eficientă de supapă de reținere montată în mod obișnuit în tractul de admisie al orificiului controlat cu piston. Permite aportul asimetric al încărcării combustibilului, îmbunătățind puterea și economia în timp ce lărgește banda de putere. Astfel de supape sunt utilizate pe scară largă în Motociclete, ATV-uri și motoare exterioare marine.

supapă de admisie rotativă

calea de admisie este deschisă și închisă de un element rotativ. Un tip familiar văzut uneori pe motocicletele mici este un disc cu fante atașat la arborele cotit, care acoperă și descoperă o deschidere la capătul carterului, permițând încărcarea să intre în timpul unei porțiuni a ciclului (numită supapă de disc).

o altă formă de supapă de admisie rotativă utilizată la motoarele în doi timpi folosește două elemente cilindrice cu decupaje adecvate dispuse să se rotească unul în celălalt-conducta de admisie având trecere la Carter numai atunci când cele două decupaje coincid.

arborele cotit în sine poate forma unul dintre membri, la fel ca în majoritatea motoarelor modelului cu bujii incandescente. Într-o altă versiune, discul manivelei este aranjat pentru a fi o potrivire strânsă în carter și este prevăzut cu un decupaj care se aliniază cu un pasaj de intrare în peretele carterului la momentul potrivit, ca în scuterele cu motor Vespa.

debavenging cu flux încrucișat

într-un motor cu flux încrucișat, orificiile de transfer și evacuare se află pe laturile opuse ale cilindrului, iar un deflector din partea superioară a pistonului direcționează sarcina proaspătă de admisie în partea superioară a cilindrului, împingând gazul de evacuare rezidual pe cealaltă parte a deflectorului și în afara orificiului de evacuare.

buclă de curățare

această metodă de curățare utilizează orificii de transfer atent modelate și poziționate pentru a direcționa fluxul de amestec proaspăt către camera de ardere pe măsură ce intră în cilindru. Amestecul combustibil / aer lovește chiulasa, apoi urmează curbura camerei de ardere și apoi este deviată în jos.

acest lucru nu numai că împiedică amestecul combustibil / aer să călătorească direct în orificiul de evacuare, dar creează și turbulențe învolburate care îmbunătățesc eficiența arderii, puterea și economia. De obicei, nu este necesar un deflector cu piston, deci această abordare are un avantaj distinct față de schema de curgere încrucișată.

Uniflow scavenging

într-un motor uniflow, amestecul sau „aerul de încărcare” în cazul unui motor diesel intră la un capăt al cilindrului controlat de piston, iar evacuarea iese la celălalt capăt controlat de o supapă de evacuare sau de un piston. Fluxul de gaz de curățare este, prin urmare, într-o singură direcție, de unde și numele uniflow.

motor cu piston în trepte

pistonul acestui motor este în formă de „pălărie”; secțiunea superioară formează cilindrul obișnuit, iar Secțiunea inferioară îndeplinește o funcție de curățare. Unitățile funcționează în perechi, jumătatea inferioară a unui piston încărcând o cameră de ardere adiacentă.

aplicațiile motorului în doi timpi

• motoarele în doi timpi sunt preferate atunci când simplitatea mecanică, greutatea redusă și Raportul putere-greutate ridicat sunt priorități de proiectare.
• sunt lubrifiate prin metoda tradițională de amestecare a uleiului în combustibil, pot fi prelucrate în orice orientare, deoarece nu au un rezervor dependent de gravitație. Acest lucru le face de dorit pentru utilizarea lor în instrumente portabile, cum ar fi ferăstraiele cu lanț.
• motoarele în doi timpi se găsesc în aplicații de propulsie la scară mică, cum ar fi motociclete, motorete și biciclete de murdărie.