Kaksitahtimoottori: mitkä ovat sen edut ja haitat?
Kaksitahtimoottori, jota kutsutaan myös kaksitahtisykliksi, on mäntäpolttomoottori, joka toimii kahdella tahdilla.
Tämä tarkoittaa, että moottorin työjakso tapahtuu kahden männän iskun ja kampiakselin yhden kierroksen aikana.
Sisältö
Kaksitahtinen moottoritoiminto
Selvyyden vuoksi kaksitahtimoottorin toiminta koostuu myös nelitahtisesta, aivan kuten nelitahtimoottorissa. Useat niistä ovat kuitenkin käynnissä samanaikaisesti. Jaksojen lukumäärän vähentäminen neljästä kahteen saavutetaan männän alla olevan tilan avulla; siten kampikammio osallistuu myös sylinterin täytön vaihtoon.
Nelitahtimoottori: miten se toimii ja mitkä ovat sen edut
Kaksitahtisessa moottorissa tapahtuu kaksi työjaksoa rinnakkain, kun taas yksi tapahtuu männän yläpuolella olevassa tilassa palamalla ja toinen männän alla ilman palamista.
Klassisessa kaksitahtisessa moottorissa ei ole venttiilijakoa eikä siten venttiilejä, nokka-akselia, hihnaa tai keinuja. Sylinterin sisällön korvaamiseksi käytetään kolmea kanavaa venttiilien sijaan, tarkemmin sanottuna:
- Imukanava – alkaa kaasuttimesta ja johtaa kampikammioon
- Poistokanava – yhdistää kampikammion sylinterin palotilaan
- Pakokaasu kanava – avautuu sylinterin palotilasta pakoputkeen
Venttiilisarjan ja sen komponenttien puuttumisen vuoksi kaksitahtimoottori on pienempi ja kevyempi kuin muut nelitahtimoottorit, joilla on sama iskutilavuus ja sylinterimäärä.
Kaksitahtisessa moottorissa on samanlainen kampiakseli kuin nelitahtisessa moottorissa. Siirtyessään yläkuolokohdasta alempaan kuolokohtaan mäntä varmistaa muun muassa paineen, polttoaineen syötön ja sen siirron sylinterin palotilaan.
Moottorin männät: miten ne toimivat?
Se toimii siten, että mäntä siirtyessään alempaan kuolokohtaansa työntää polttoainetta poistokanavan kautta ylös sylinterin palotilaan. Myöhemmin siirtyessään ylempään kuolokohtaansa se imee lisää polttoainetta männän alla olevan imukanavan kautta tai kampikammioon.
Moottorin voitelu:
Kaksitahtimoottoreissa moottorin liikkuvat osat, kuten kammen tai kiertokangen laakerit, täyttyvät polttoaineella, joten niitä ei voida voidella perinteisellä tavalla kuin nelitahtimoottoreissa. Useimmissa tapauksissa polttoaineella ei kuitenkaan ole riittävää voitelukykyä, minkä vuoksi polttoaineeseen lisätään öljyä.
Tätä voitelua kutsutaan rasvavoiteluksi ja se on yksinkertaisin tapa voidella moottori. Tämän tyyppisessä voitelussa öljyä lisätään suoraan polttoaineeseen sekoittaen sitä öljy-polttoaine-suhteessa, joka vaihtelee noin 1:20 - 1:100.
Kaksitahtisten moottorien syklit
1. Männän ensimmäinen isku (imu ja puristus):
Mäntä liikkuu ylöspäin alakuolopisteestään yläkuolokohtaansa.
Männän yläpuolella:
Siirtyessään alemmasta kuolokohdasta yläkuolokohtaan mäntä sulkee ensin poistokanavan, jonka kautta seos työnnetään männän yläpuolella olevaan tilaan. Tämän jälkeen mäntä sulkee myös pakokanavan, jolloin sylinteriin muodostuu eristetty tila, joka johtaa seoksen puristumiseen.
Männän alla:
Kun mäntä on kulkenut noin puolet iskusta, sen alareuna avaa imuaukon. Tämä aiheuttaa sen, että kaasuttimesta tuleva sytytysseos alkaa imeytyä kampikammioon. Mutta siinä ei vielä kaikki.
Kaasutin: Kuinka tämä laite toimii?
Juuri ennen männän yläkuolokohtaa kipinä hyppää sytytystulpan elektrodien väliin, mikä aiheuttaa seoksen syttymisen (sytytyksen). Palaminen synnyttää lämpöenergiaa, joka ilmenee nostamalla painetta sylinterissä, mikä liikuttaa mäntää alaspäin ja muuttaa siten polttoaineen lämpöenergian moottorin mekaaniseksi työksi.
2. Männän toinen isku:
Mäntä liikkuu yläkuolokohdasta alaspäin alakuolokohtaansa.
Männän yläpuolella:
Männän toisen iskun aikana männän yläpuolella olevassa tilassa tapahtuu laajenemista, mikä työntää männän ylemmästä kuolokohdasta alempaan kuolokohtaan.
Männän alla:
Sytytysseos imetään kampikammioon avoimen imukanavan kautta. Kun mäntä on suorittanut puolet iskustaan kohti alakuolokohtaa, imuaukko sulkeutuu ja puristaa kampikammiossa olevan seoksen.
Juuri ennen laajenemisen loppua mäntä avaa pakoaukon, jolloin paine sylinterissä laskee. Mäntä avaa poistokanavan ja kampikammiosta tuleva sytytysseos huuhtelee palamiskaasut ulos sylinteristä paineen alaisena samalla kun se täyttää moottorin seuraavaa työjaksoa varten.
Sylinterin huuhtelu
Sylinterin huuhtelu on vaihe, jota ei esiinny nelitahtisessa moottorissa. Se on kuitenkin erittäin tärkeä kaksitahtiselle moottorille, koska sen kulku vaikuttaa merkittävästi moottorin parametreihin.
Nelitahtimoottoreissa on tavallista, että pakokaasut pakotetaan ulos männän liikkeellä yläkuolopisteeseen, mutta kaksitahtimoottoreissa sylinterien tyhjennys on varmistettava muiden tekijöiden, tarkemmin sanottuna. :
- Vapaa pakokaasu – savukaasut pääsevät ulos sylinteristä pakokanavan kautta vain sylinterissä ja pakoputkessa olevan paine-eron vuoksi.
- Suulakepuristus uudella panoksella – kun poistoventtiili avautuu, sytytysseos alkaa virrata sylinteriin ja työntää palamiskaasut ulos.
Huuhteluvaihe rajoittuu usein siihen aikaan, kun poistokanava on auki, kunnes poistokanava suljetaan.
Kuitenkin eri moottoritiloissa sylintereitä huuhdettaessa voi tapahtua seuraavaa:
- Enemmän tai vähemmän tuoreen seoksen sekoittuminen pakokaasuihin, koska niiden suora kosketus tapahtuu
- Tuoreen seoksen vuotaminen pakoputkeen
- Sylinterin riittämätön huuhtelu, jossa on paljon pakokaasujäämiä seuraavan moottorin aikana työkierto
Kaksitahtimoottori voidaan suunnitella bensiinimoottoriksi, mutta se voidaan suunnitella myös dieselmoottoriksi.
Kaksitahti dieselmoottori
Kaksitahtidieselmoottorin toimintaperiaate on sama kuin kipinäkaksitahtimoottorin. Yksi merkittävä ero on, että seos syntyy vain sylinterissä.
Polttoaine ruiskutetaan siis sylinteriin juuri ennen puristuksen loppua tarkan sytytyshetken ansiosta. Useimmissa kaksitahtisissa dieselmoottoreissa käytetään klassista polttoaineen ruiskutusventtiiliä, joka on hyvin samanlainen kuin nelitahtisen moottorin venttiili.
Ahdinta käytetään usein kaksitahtimoottoreissa ahtopaineen luomiseen. Vaihtoehtona on kuitenkin myös moottorin ahtaminen turboahtimella tai turboahtimen ja kompressorin yhdistelmällä.
Kaksitahtisen moottorin edut:
- Yksinkertainen rakenne
- Pienempi paino verrattuna nelitahtimoottoriin
- Pienemmät moottorin mitat
- Venttiilisarjan puuttuminen
- Pienemmät tuotantokustannukset
- Yksinkertainen moottorin voitelujärjestelmä
- Jäähdytys on useimmissa tapauksissa , ilmaa, joten kaikki vesijäähdytysjärjestelmän osat jäävät pois
- Mahdollisuus työskennellä missä tahansa asennossa (jopa ylösalaisin)
- Maksimaalinen suorituskyky saavutetaan pienemmillä kierroksilla, koska jokainen männän liike alaspäin seuraa palamista
- Joissain tapauksissa kierros on helpompi
Kaksitahtisen moottorin haitat:
- Epäekologinen johtuen öljyn sekoittumisesta polttoaineeseen
- Suuri polttoaineenkulutus johtuu palamattoman seoksen toistuvasta vuotamisesta pakoputkeen huuhtelun aikana
- Moottoriöljyn kulutus suurempi kuin nelitahtimoottorissa
- Epäsäännöllinen moottori toiminta pienillä nopeuksilla
- Suurempi moottorin melu
- Palaneen ja palamattoman seoksen sekoittuminen
- Kanavien sijainnista johtuen sylinterin sivussa esiintyy enemmän männänrenkaiden kulumista.