В чем отличие двухтактного двигателя от четырехтактного мотоцикла

Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя Принцип работы двухтактного бензинового двигателя Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — представляет собой ряд процессов, в результате которых производится порция усилия (мощности), воздействующего на коленчатый вал двигателя. Рабочий цикл состоит из:

• заполнения цилиндра топливной смесью;
• ее сжатия;
• воспламенения смеси;
• расширения газов и очистки от них цилиндра.

Такт в ДВС — это движение поршня в одном направлении (вверх или вниз). За один оборот коленчатого вала совершается два такта. Тот из них, при котором происходит расширение сгоревших газов и совершается полезная работа, называется рабочим ходом поршня.

Двухтактный бензиновый двигатель для авиамоделей. Слева прикреплен карбюратор, справа — глушитель.

Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за 2 такта (один оборот коленчатого вала), называются двухтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за 4 такта (два оборота коленвала), называются четырехтактным.

Двух- и четырехтактные двигатели могут быть как бензиновыми (карбюраторными), так и дизельными.

Каковы основные эксплуатационные и конструктивные особенности бензиновых двухтактных и четырехтактных двигателей? Чем отличается двухтактный от четырехтактного? Чтобы лучше понять это, необходимо ознакомиться с принципом их работы.

Принцип работы четырехтактного бензинового двигателя

Рабочий цикл 4-х тактного двигателя состоит из четырех тактов: впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.Принцип работы четырехтактного двигателя

При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю (НМТ). При этом с помощью кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, через который в цилиндр засасывается топливная смесь.

При обратном ходе поршня (из НМТ в ВМТ) происходит сжатие топливной смеси, сопровождающееся ростом ее температуры.

Перед самым концом сжатия между электродами свечи загорается искра, поджигающая топливную смесь, которая, сгорая, образует горючие газы, толкающие поршень вниз. Происходит рабочий ход, при котором совершается полезная работа.

После перехода поршня НМТ открывается выпускной клапан, позволяя двигающемуся вверх поршню вытолкнуть отработавшие газы из цилиндра. Происходит выпуск. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.

Работа четырехтактного двигателяУстройство четырехтактного бензинового двигателя (Honda): 1 — топливные фильтры, 2 — коленчатый вал, 3 — воздушный фильтр, 4 — часть системы зажигания, 5 — цилиндр, 6 — клапан, 7 — подшипник коленчатого вала.Двигатель Honda

Принцип работы двухтактного бензинового двигателя

Рабочий цикл 2-х тактного двигателя состоит из двух тактов: сжатия и расширения (рабочего хода). Впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов, которые в 4-х тактных двигателях совершаются в отдельных тактах, в 2-х тактных происходят во время сжатия и расширения.

Принцип работы двухтактного двигателяПринцип работы двухтактного двигателя

При сжатии поршень двигается из нижней мертвой точки в верхнюю. После того как перекроется сначала продувочное окно (2), через которое в цилиндр поступает топливная смесь, а затем выпускное (3), через которое выходят отработавшие газы, начинается сжатие воздушно-бензиновой смеси. Одновременно с этим в кривошипной камере (1) создается разрежение, засасывающее из карбюратора следующую порцию топлива. При подходе поршня к верхней мертвой точке смесь воспламеняется от искры свечи, и образовавшиеся газы толкают поршень вниз, вращая коленвал и производя полезную работу.

В кривошипной камере при рабочем ходе повышается давление, сжимающее топливную смесь, попавшую туда в предыдущем такте. При достижении верхней поверхности поршня (его уплотнительного кольца) выпускного окна, последнее открывается, выпуская отработавшие газы в глушитель.

При дальнейшем движении поршень открывает продувочное окно, и находящаяся под давлением в кривошипной камере топливная смесь поступает в цилиндр, вытесняя остатки отработавших газов (осуществляя продувку) и заполняя надпоршневое пространство.

При переходе поршня нижней мертвой точки рабочий цикл повторяется.

Работа двухтактного двигателя

Эксплуатационные и конструктивные отличия двухтактных и четырехтактных бензиновых двигателей

Основное отличие двухтактного двигателя от четырехтактного обусловлено различием механизмов их газообмена — т.е. подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр и удалении отработавших газов.

В четырехтактном двигателе процессы очистки и заполнения цилиндра производятся с помощью специального газораспределительного механизма, который открывает и закрывает в определенное время рабочего цикла впускной и выпускной клапана.

В двухтактном двигателе заполнение и очистка цилиндра выполняются одновременно с тактами сжатия и расширения — в то время, когда поршень находится вблизи нижней мертвой точки.

Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — впускное или продувочное и выпускное, через которые производится впуск топливной смеси и выпуск отработанных газа. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что делает его значительно проще и легче.

Литровая мощность. В отличие от четырехтактного двигателя, в котором один рабочий ход приходится на два оборота коленчатого вала, в двухтактном рабочий ход совершается при каждом обороте коленвала.

Это означает, что 2-х тактный двигатель должен иметь (теоретически) вдвое большую литровую мощность (отношение мощности к литражу двигателя), чем 4-х тактный. На практике, однако, превышение составляет всего 1,5-1,8 раза.

Это происходит из-за неполного использования хода поршня при расширении, худшего механизма освобождения цилиндра от отработавших газов, траты части мощности на продувку и прочих явлений, связанных с особенностями газообмена 2-х тактных двигателей.

Потребление топлива. Превосходя четырехтактный двигатель в литровой и удельной мощности, двухтактный двигатель уступает ему в экономичности.

Вытеснение отработавших газов осуществляется в нем воздушно-топливной смесью, поступающей в цилиндр из кривошипно-шатунной камеры.

При этом часть топливной смеси попадает в выхлопные каналы, удаляясь вместе с отработавшими газами и не производя полезной работы.

Смазка. Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В 2-х тактных моделях она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях (обычно 1:25-1:50) моторного масла с бензином.

Воздушно-топливно-масляная смесь, циркулируя в кривошипной и поршневой камерах, смазывает подшипники шатуна и коленчатого вала, а также зеркало цилиндра. При возгорании топливной смеси масло, существующее в виде мельчайших капель, сгорает вместе с бензином.

Продукты его сгорания удаляются вместе с отработанными газами.

Применяются два способа смешивания масла с бензином. Простое перемешивание перед заливкой топлива в бак и раздельная подача, при которой топливно-масляная смесь образуется во впускном патрубке, находящемся между карбюратором и цилиндром.

Раздельная система смазки двухтактного двигателя: 1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса газа; 4 — ручка газа; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.

В последнем случае двигатель имеет масляный бачок, трубопровод которого соединен с плунжерным насосом, подающим масло во впускной патрубок ровно в том количестве, которое требуется в зависимости от количества воздушно-бензиновой смеси. Производительность насоса зависит от положения ручки подачи «газа».

Чем больше подается топлива, тем больше поступает масла, и наоборот. Раздельная система смазки двухтактных двигателей является более совершенной. При ней отношение масла к бензину при малых нагрузках может достигать 1:200, что приводит к уменьшению дымности, снижению образования нагара и расхода масла.

Эта система используется, например, на современных скутерах с двухтактными двигателями.

В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. Для этого двигатели оснащены классической системой смазки, состоящей из масляного насоса, фильтра, клапанов, трубопроводной магистрали. Роль масляного бачка может выполнять картер двигателя (система смазки с «мокрым» картером) или отдельный бачок (система с «сухим» картером).

Система смазки четырехтактного двигателя с мокрым и сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — масляный насос; 4 — масляный фильтр; 5 — предохранительный клапан.

При смазке с «мокрым» картером насос 3 всасывает масло из поддона, нагнетает его в выходную полость и далее по каналам подает к подшипникам коленвала, деталям кривошипно-шатунной группы и газораспределительного механизма.

При смазке с «сухим» картером масло заливается в бачок, откуда с помощью насоса подается к трущимся поверхностям. Та часть масла, которая стекает в картер, откачивается дополнительным насосом, возвращающем ее в бачок.

Для очистки масла от продуктов износа деталей двигателя имеется фильтр. При необходимости устанавливается и охлаждающий радиатор, так как в процессе работы температура масла может подниматься до высоких температур.

Поскольку в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам сильно разнятся. Масло, используемое в двухтактных двигателях, должно оставлять минимум нагара в виде золы и сажи, в то время как масло для четырехтактных двигателей должно обеспечивать стабильность характеристик в течение как можно более длительного времени.

Сравнение основных параметров двухтактных и четырехтактных двигателей:

• Литровая мощность. У 2-х тактных двигателей выше в 1,5-1,8 раза, чем у 4-х тактных.
• Удельная мощность (отношение мощности к массе двигателя). Также выше у 2-х тактных.
• Обеспечение подачи топлива и очистки цилиндра. 4-х тактные двигатели оснащены газораспределительным механизмом, который отсутствует у 2-х тактных двигателей.
• Экономичность. Выше у 4-х тактных, расход топлива у которых примерно на 20-30 % ниже, чем у 2-х тактных.

Двигатель	Количество тактов	Мощность, л.с.	Расход топлива (бензина), кг/час
Briggs&Stratton	4	3,5	0,9
Minarelli	2	3,5	1,5
Tecumzeh	4	3,7	0,9
Briggs&Stratton	4	5,0	1,0
Tecumzeh	4	5,0	1,0
Briggs&Stratton	4	6,0	1,1
Lombardini	4	7,0	1,6
Minsel	2	7,0	2,1

• Система смазки. Масло для 2-х тактных двигателей разводится в бензине или (значительно реже) подается из масляного бака во впускной коллектор и сгорает вместе с топливом в поршневой камере. У 4-х тактных двигателей реализована полноценная система, обеспечивающая качественную смазку двигателя и длительное использование масла.
• Экологичность. У 4-х тактных выше. Выхлоп 2-х тактных двигателей обладает большей токсичностью.
• Шумность работы. 4-х тактные двигатели менее шумные.
• Сложность конструкции. 2-х тактные двигатели значительно проще 4-х тактных.
• Ресурс работы. Выше у 4-х тактных из-за более совершенной системы смазки и меньшей частоты вращения коленвала.
• Скорость набора оборотов. 2-х тактные двигатели набирают обороты быстрее.
• Обслуживание. Сложнее у 4-х тактных из-за наличия газораспределительного механизма и более сложной системы смазки.
• Вес. 2-х тактные значительно легче.
• Цена. 2-х тактные дешевле.

Благодаря своей высокой удельной мощности, небольшому весу, простоте обслуживания двухтактные двигатели имеют достаточно широкую область применения.

В отношении некоторой бензотехники вопрос, какой двигатель использовать — двухтактный или четырехтактный — даже не возникает.

В бензопилах, например, двухтактный двигатель благодаря своему небольшому весу и высокой удельной мощности находится вне конкуренции по сравнению с четырехтактным. Широко используются 2-х тактные двигатели также в скутерах, мототехнике, авиамоделестроении.

И все же из-за токсичности выхлопа и шумности 2-х тактные двигатели сдают свои позиции перед 4-х тактными. Большая их конкурентоспособность возможна при использовании новых технологических решений. Таких, например, как идея компаний Aprilia и Orbital использовать для продувки двухтактного двигателя чистый воздух.

Топливо в их модели подается через форсунку, расположенную в головке двигателя, а масло добавляется в продувочный воздух. Такой двигатель по экономичности даже превосходит четырехтактный, его экологичность также соответствует современным требованиям.

Вот только главное достоинство 2-х тактных двигателей — простота их конструкции — несколько страдает от нововведения.

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами. Литература

Двухтактный двигатель: Принцип работы и отличие от четырехтактного

Двигатели внутреннего сгорания широко применяются в различных областях. Двухтактный двигатель в сравнении с четырехтактным имеет свои преимущества и недостатки. Для того чтобы выяснить какой двигатель лучше, двухтактный или четырехтактный, необходимо понять принцип работы каждого из них.

Область применения

Четырехтактные моторы устанавливают на авто, трактора и другую технику. Легкое оборудование, мототехнику, катера, модели авиации и др. оснащают силовыми агрегатами, имеющими два рабочих такта. Подбор типа двигателя осуществляется исходя из его конструктивных особенностей.

Двухтактные силовые агрегаты отличаются простотой конструкции. В устройство силового агрегата входит минимальное количество деталей. Это способствует снижению стоимости капитального ремонта и уменьшению общей массы силовой установки. Ремонт мотора может выполнить человек с минимальными техническими знаниями.

СПРАВКА: Отсутствие газораспределительного механизма исключает необходимость регулировки теплового зазора.

Отличия двухтактного от четырехтактного двигателя

Двухтактный и четырехтактный двигатель работают при возгорании смеси воздушной массы с горючим. Принцип действия двухтактного силового агрегата отличается от четырехтактного:

• Подачей смеси горючего;
• Системой выпуска отработанных газов;
• Охлаждением;
• Массой;
• Мощностью;
• Смазкой.

Принцип работы четырехтактного двигателя

Силовая установка имеет заполненный маслом картер. Цилиндр не оборудован окнами для запуска смеси горючего и выпуска отработанных газов.

Газообмен осуществляется при помощи механизма распределения газов. Он выполнен в виде клапанов сообщающих полость камеры сгорания с карбюратором и выхлопной трубой.

На инжекторных двигателях карбюратор отсутствует. Горючее во впускной тракт подается через форсунки.

Поршневой элемент оснащен компрессионными и маслосъемными кольцами. Компрессионные кольца необходимы для предотвращения утечки смеси воздушной массы с горючим в картер во время сжатия. Маслосъемные кольца защищают цилиндровую полость от попадания смазочного материала.

Силовой агрегат имеет отдельную систему смазки. Кривошипно-шатунный механизм оснащен подшипниками скольжения.  Они смазываются маслом, подаваемым под давлением. Во избежание возникновения давления в результате движения поршневых элементов и нагрева смазочного материала картер оборудован дыхательным клапаном. Он сообщает полость картера с атмосферой.

Возгорание смеси воздушной массы с горючим в камере четырехтактного мотора осуществляется через один оборот коленвала. За один цикл происходит 4 такта:

• Впрыск. Поршневой элемент смещается сверху вниз, при этом открывается впускной клапан механизма распределения газов. При смещении поршневого элемента вниз образуется вакуум под действием, которого в гильзу попадает смесь воздушной массы с горючим;

ВНИМАНИЕ: В дизельных моторах через механизм впуска подается чистый воздух. Солярка попадает в камеру при помощи распылителей.

• Сжатие. Поршневой элемент смещается вверх. При этом воздушная масса с горючим достигает высокого давления. Во избежание попадания смеси в поддон силовой установки поршневой элемент оборудован компрессионными кольцами. Благодаря такой конструкции удаётся создать высокое давление;
• Рабочий ход.  При нахождении поршневого элемента вверху происходит возгорание массы. Поршневой элемент под действием энергии от возгорания смещается вниз, увлекая за собой шейку коленвала;
• Выпуск. Перемещаясь вверх, поршневой элемент выталкивает из гильзы выхлопные газы. Вывод газов осуществляется через выпускной клапан механизма распределения газов.

СПРАВКА: Управление клапанами осуществляется валом с установленными на нем кулачками. Привод вала бывает ременной, цепной, или шестерёнчатый.

Принцип работы двухтактного двигателя

Мотор с двумя тактами состоит из:

1. Картера. Выполнен из двух частей. Между собой части соединяются болтами. Обе части имеют по одному отверстию. Оно необходимо для установки коленчатого вала. В отверстия картера устанавливаются подшипники;
2. Гильзы. Устанавливается на картер. Оборудована окнами, служащими для движения воздушной массы и отработавших газов в камере сгорания. Соединение картера и гильзы герметизируется;
3. Головки цилиндра. Закрывает верхнюю часть гильзы. Головка фиксируется болтами или гайками. Для предотвращения утечки рабочий смеси при сжатии, между головкой и гильзой устанавливается термоустойчивая прокладка. Головка оборудована отверстием для установки свечи;
4. Одностороннего клапана. Используется для перекрывания впускного тракта при движении поршневого элемента вверх;
5. Поршня. Изготовлен из лёгких материалов, в верхней части имеет пазы для установки колец. В нижней части поршневой элемент оборудован отверстием для  соединения с шатуном при помощи пальца;
6. Шатуна. Используется для передачи усилия от поршня к коленчатому валу силового агрегата. Для снижения трения при движении шатун оборудован подшипниками;
7. Коленчатого вала. Необходим для передачи крутящего момента к оборудованию;
8. Подшипников и сальников. Для снижения трения вращающихся частей предусмотрена установка подшипников. По краям коленчатого вала устанавливаются сальники. Они необходимы для герметизации  картера. Такая конструкция предотвращает утечку рабочей массы в картер двигателя.

  Shift lock release на АКПП: Для чего нужна эта кнопка

Некоторые люди задаются вопросом, как работает двухтактный двигатель? Возгорание воздуха с топливом происходит на каждом круге коленчатого вала. Механизм распределения газов отсутствует.

Это упрощает конструкцию и снижает вес установки. Впрыск рабочей смеси, и выпуск выхлопных газов осуществляется через специализированные окна, расположенные в гильзе.

В нужный момент они перекрываются поршневым элементом.

За один цикл происходят 2 такта. Выпускное окно расположено выше впускного. Перемещаясь вниз, поршень открывает выпускное окно, и отработавшие газы выходят в атмосферу. После этого открывается впускное окно, и рабочая смесь попадает в цилиндр. Двигаясь вверх, поршень перекрывает оба окна и  создает давление топливной смеси. После воспламенения действие повторяется.

Система смазки

Силовые установки, имеющие четыре такта, оснащаются отдельной системой смазки.  Подшипники скольжения кривошипно-шатунного механизма смазываются маслом под высоким давлением. Газораспределительный механизм смазывается путем разбрызгивания масла. Давление системе нагнетается насосом. Он имеет привод от коленчатого или распределительного вала.

Картер  мотора наполнен маслом. Подача смазочного материала к насосу осуществляется через маслоприемник. Для предотвращения попадания смазочного материала в рабочую смесь, поршни оборудованы маслосъемными кольцами, а клапана газораспределительного механизма – защитными колпачками.

Силовой агрегат, рабочий цикл которого происходит за один круг коленчатого вала, не имеет отдельной системы смазки. Смазывание деталей происходит топливной смесью. Для этого в бензин добавляется масло.

ВНИМАНИЕ: В зависимости от модели, принцип добавления масла в топливную смесь может отличаться. В некоторых версиях предусмотрен специализированный насос-дозатор, подающий смазочный материал в карбюратор или коллектор впускного тракта. Такие модели имеют  бачок для масла.

Охлаждение

Охлаждение четырёхтактного силового агрегата может быть жидкостным или воздушным. Жидкость, постоянно перемещающаяся в рубашке охлаждения, забирает часть тепла нагревающихся деталей. Остывание жидкости происходит в радиаторе.

Охлаждение двухтактного мотора воздушное. Для улучшения теплоотдачи поверхность рабочего цилиндра и головки  выполнена в виде пластин. Для принудительного движения воздушной массы устанавливается вентилятор. Он имеет привод вот коленчатого вала.

Масса силовой установки

Силовая установка с четырьмя тактами имеет больший вес. Это обусловлено наличием большого количества деталей и более тяжёлым маховиком. Большой вес маховика и обвесов коленчатого вала необходим для увеличения инерции. Благодаря такой конструкции мотор работает устойчиво даже на холостых оборотах.

Возгорание в рабочем цилиндре двухтактного агрегата происходит при каждом повороте коленчатого вала. Это исключает необходимость увеличения веса маховика. На снижение массы влияет отсутствие газораспределительного механизма, деталей системы смазки и т.д.

Мощность

При одинаковом объеме показатели мощности двигателя с двумя тактами превосходят четырехтактную силовую установку. Это обусловлено увеличением количества рабочих ходов поршня за один промежуток времени в 2 раза.

Преимущества и недостатки двухтактного двигателя
Двухтактный мотор имеет ряд достоинств и недостатков. В связи с этим  такие агрегаты используется для установки на определенный тип оборудования.

Достоинства

• Отсутствие тяжёлого маховика. Благодаря воспламенению при каждом повороте коленчатого вала силовая установка работает ровно;
• Небольшой вес. Отсутствие газораспределительного механизма, тяжёлого маховика, маслонаполненного картера и т.д. мотор имеет небольшую массу. Это позволяет применять установки в различных ручных приспособлениях;
• Простота конструкции. Отсутствие деталей газораспределительного механизма позволяет выполнять ремонт человеку, с минимальными техническими знаниями;
• Низкая стоимость капитального ремонта. Небольшое количество деталей прибыли снижение стоимости капитального ремонта;

• Небольшие размеры. Габариты двигателей с двумя тактами позволяют устанавливать их на небольшое оборудование;
• Мощность. Благодаря возгоранию воздушной массы с горючим при каждом повороте коленчатого вала мотор имеет высокую мощность;
• Высокий механический коэффициент полезного действия. Минимальное количество комплектующих способствует повышению механического КПД.

  Двигатель ГАЗ 52: Характеристики и устройство двигателя

Недостатки

1. Охлаждение воздухом. Воздушная система охлаждения способствует повышению рабочей температуры силового агрегата при высоких нагрузках. Это затрудняет использование установки при высокой температуре окружающей среды;
2. Плохое качество смазки.

   Смазочный материал попадает на вращающиеся детали агрегата вместе с топливной смесью. При плохом качестве масла или снижении его количества в смеси, трущиеся детали быстро выходят из строя;

3. Сложность установки газобаллонного оборудования.

   Двухтактный двигатель на газу подразумевает модернизацию системы смазки. Это усложнит конструкцию и значительно увеличит стоимость ремонта;

4. Большой расход горюче-смазочных материалов.

   Из-за воспламенения при каждом повороте коленвала, мотор потребляет больше горючего и смазочного материала. Часть рабочей смеси выходит вместе с газами.

Что лучше, двухтактный или четырехтактный двигатель

Выбор мотора производится исходя из целей его применения. Для легкого оборудования хорошо подходит двухтактный мотор с небольшими габаритами и маленьким весом. Для более  высоких нагрузок используется четырёхтактный силовой агрегат. Он неприхотлив к температуре окружающей среды и имеет большой моторесурс.

Из вышеперечисленного следует, что двухтактный силовой агрегат имеет как преимущества, так и недостатки. Главными достоинствами являются небольшие габаритно массовые параметры, простота конструкции и низкая стоимость. Благодаря своим конструктивным особенностям силовые агрегаты с двумя тактами используются на скутерах, гидроциклах, лодках, сельскохозяйственном оборудовании и т.д.

Двухтактные мотоциклы и четырёхтактные мотоциклы

Двадцать первый век, двухтактники вроде как давно сдали позиции, и всё больше друзей меняют свои дымящие мотоциклы на современные экологичные четырёхтактники. А другие друзья покупают их старые мотоциклы по дешёвке и радуются.

И главное, оба лагеря рассказывают об отличии в зацепе, торможении двигателем, характере тяги, звуке и о том, как им нравится их новая техника.

Ну, что касается удовольствия от покупки чего-то незнакомого и хорошего, тут не поспоришь.

А вот как насчёт остального — держака, характеристики двигателя и так далее? В чём отличия двухтактных от четырёхтактных моторов и как они работают? Каковы плюсы и минусы каждого варианта? И какой лучше подойдёт именно вам?

Принцип работы двухтактных и четырёхтактных мотоциклов

Двухтактных дорожных мотоциклов уже почти не осталось, а оставшиеся — скорее курьёзный раритет, чем настоящий транспорт. Поэтому говорить будем о внедорожной технике. И давайте для простоты будем сравнивать современные (т.е. не архаичные) мотоциклы с одноцилиндровыми двигателями, двухтактными и четырёхтактными. Что между ними общего и какие есть отличия?

Оба варианта представляют собой двигатели внутреннего сгорания, использующие для работы энергию, выделяющуюся при сжигании смеси воздуха и топлива. При этом сгорающая смесь расширяется и толкает поршень вниз.

Тот передаёт энергию движения через шатун на коленвал, который преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное.

Вращение коленвала через трансмиссию передаётся на заднее колесо, а дальше вы и так знаете.

Что такое “такт”? Это движение поршня вверх или вниз в цилиндре. В четырёхтактном двигателе первый такт — это впуск, второй — сжатие, третий- вспышка (рабочий ход), а четвёртый — выпуск. На полный рабочий цикл четырёхтактного двигателя приходится два оборота коленчатого вала.

На такте впуска впускные клапана в головке цилиндра открываются, поршень движется вниз и засасывает топливо-воздушную смесь. Существуют конструкции, в которых смесь поступает в камеру сгорания принудительно, но для понимания сути это не имеет значения.

На такте сжатия и впускные, и выпускные клапана закрыты, а поршень движется вверх, сжимая содержимое камеры сгорания (т.е. топливо-воздушную смесь).

На такте вспышки, сгорания, сжигания, или, как правильнее его называть — рабочего хода, происходит основная магия: клапана закрыты, система зажигания образует искру на свече (или свечах) зажигания, которая поджигает сжатую смесь. При сгорании смесь расширяется и толкает поршень вниз, что и приводит в конечном итоге к появлению тяги на заднем колесе.

Такт выпуска очищает камеру сгорания от продуктов сжигания топлива, то есть выхлопных газов. Здесь открываются выпускные клапана, поршень движется вверх и выталкивает содержимое камеры сгорания через выхлопную систему.

А дальше всё повторяется: поршень опять движется вниз и происходит очередной первый такт, впуск.

Всё это происходит в камере сгорания. Это пустое пространство между днищем  поршня (не удивляйтесь, но днище у него находится сверху) и внутренней частью (сводом) головки цилиндра, в котором находятся клапана.

Собственно, поэтому головки четырёхтактных двигателей с верхним расположением распредвала довольно массивны: в них находятся распредвал (или два), клапана, пружины, впускной и выпускной порты, свеча зажигания, привод газораспределения, декомпрессор и много другого оборудования.

Ниже, под поршнем, расположен коленчатый вал. Чаще всего он находится в масляной ванне, которую “взбалтывают” его щёки, разбрызгивая масло на стенки цилиндров, сам коленвал и шейки шатуна.

В большинстве моторов есть также система принудительной подачи смазки — маслонасос забирает масло из картера и под давлением подаёт по специальным каналам во все движущиеся элементы, смазывая и охлаждая пары трения.

В двухтактных двигателях такт впуска и сжатия совмещены, а также совмещены такты рабочего хода и выпуска. Так что весь рабочий процесс происходит за два такта вместо четырёх, иначе говоря за один оборот коленвала. Получается, двухтактный двигатель выдаёт полезную мощность на каждом движении поршня вниз, в то время как четырёхтактный — только каждый второй ход вниз.

В двухтактном двигателе корпус двигателя (картер) является частью впускного тракта, и забор смеси происходит из него. Поэтому коленвал не может находиться в масляной ванне, как в четырёхтактном двигателе. Вместо этого масло добавляется в топливо-воздушную смесь, из которой оно оседает на стенки цилиндра, коленвал и шейки шатуна.

Головка двухтактного двигателя представляет собой просто крышку с резьбой для свечи. В ней нет ни клапанов, ни каких-либо каналов, проходов или других отверстий.

Зато каналы (называемые окнами или портами) есть в цилиндре. Поршень при движении перекрывает и открывает их, по сути работая в качестве клапана.

Вся магия двухтактного двигателя — в том, как хитроумно рассчитано расположение портов относительно хода поршня:

Такт впуска-сжатия

Такт впуска-сжатия: поршень движется вверх, под поршнем создаётся разряжение, и топливо-воздушная смесь втягивается в картер. Одновременно над поршнем происходит сжатие находящейся там порции смеси.

Находящийся во впускном тракте лепестковый клапан между картером и источником топлива открывается только в одну сторону — он впускает смесь в картер и не выпускает обратно во впускной тракт (т.е.

в карбюратор или во впускной манифольд инжекторных двигателей).

Такт сжигания-выхлопа

Такт сжигания-выхлопа: искра поджигает сжатую топливо-воздушную смесь, находящуюся в камере сгорания, она толкает поршень вниз с усилием, трансформируемым во вращательное движение.

При этом в картере создаётся избыточное давление, и новая порция смеси проталкивается во впускное окно, ведущее в камеру сгорания. К концу такта сгорания поршень открывает выпускное окно в стенке цилиндра, и вошедшая в камеру сгорания смесь выталкивает в него отработанную порцию смеси.

Впускное и выпускное окно расположены так, чтобы камера сгорания “автоматически” освобождалась от отработанной смеси и наполнялась свежей только за счёт движения поршня.

Ну ладно, скажете вы, это всё интересно, но двигатель ведь просто крутит колесо, так какая разница, двухтактный он или четырёхтактный?

Плюсы и минусы

Коль скоро двухтактные двигатели до сих пор выпускаются, очевидно, что есть у них какие-то особенности, отличающие от четырёхтактных. Какие?

Плюсы четырёхтактных двигателей

Плюсы четырёхтактных: они выдают мощность только четверть всего времени, но более длинный такт рабочего хода обуславливает бОльший крутящий момент, так что четырёхтактники более тяговиты на низких оборотах и более линейны и предсказуемы во всём диапазоне.

Для того, чтобы энергии, выделившейся на такте рабочего хода, хватило для двух полных оборотов коленвала (плюсом к полезной работе двигателя), четырёхтактные моторы оснащены более тяжёлым маховиком с бОльшей инерцией.

Сочетание более редких тактов вспышки-толчка поршня и тяжёлого маховика обуславливает более хорошее сцепление с поверхностью за счёт менее выраженных рывков заднего колеса на каждом такте вспышки, а это очень важно в любой внедорожной дисциплине.

Кроме того, у четырёхтактных моторов более выражено торможение двигателем, что многим очень по душе. Но главное — что в топливо четырёхтактных двигателей не добавляется масло, а значит, их выхлоп заведомо чище и безопаснее, чем у двухтактных.

Минусы четырёхтактных двигателей

Минусы четырёхтактных: они всегда были тяжелее двухтактных, просто потому, что в них больше движущихся частей, необходимых для работы. Впрочем, современные двигатели становятся всё более лёгкими.

Тяжёлый маховик может привести к более ленивому рулению из-за гироскопического эффекта. Кроме того, четырёхтактные ДВС сложнее в обслуживании (и более требовательны к нему) из-за более сложного устройства.

Впрочем, это не такой уж и минус: двухтактники устроены проще, но зато ресурс у них меньше (в гоночных режимах), поэтому обслуживать их приходится чаще.

Плюсы двухтактных двигателей

Плюсы двухтактных: как уже было сказано, они легче и проще. В них меньше движущихся частей, меньше пар трения, а провести капремонт можно прямо перед поездкой, буквально за час, а то и быстрее (речь идёт о замене цилиндро-поршневой группы, которая чаще всего производится без снятия двигателя с мотоцикла).

В них практически нечего настраивать при капремонте и при текущем обслуживании — ни клапанов с необходимостью настройки зазоров, ни ГРМ с требующей внимания цепью, ни даже маслонасоса в картере. Более того, из-за отсутствия в большинстве таких моторов системы принудительной смазки они довольно надёжны в краткосрочной перспективе (т.

е. просто не способны отказать во время гонки из-за проблем с подачей масла в систему смазки), а устроены они так, что замена коренных подшипников не составляет никакой сложности, в отличие от четырёхтактных, в некоторых из которых вкладыши меняются вместе с боковыми крышками двигателя.

Двухтактные моторы имеют совершенно крышесносный характер — на высоких оборотах их мощность нарастает резко, и многим это очень нравится.

Впрочем, современные двигатели имеют более управляемый характер и лучше работают на низких оборотах благодаря специальным мощностным клапанам, которые частично перекрывают выпускной порт на низких оборотах и открывают его полностью на высоких.

Минусы двухтактных двигателей

Минусы двухтактных: необходимость добавлять масло в бензин — вроде бы мелочь, которая со временем начинает напрягать.

Во-первых, это довольно грязное занятие — в том смысле, что бутылка с потёками двухтактного масла должна быть при себе на заправке (а значит, где-нибудь в рюкзаке, где может вытечь на его содержимое, а в конечном итоге и на спину).

Во-вторых, при долгом простое в прохладе масло запросто может осесть на дно бака, откуда попадёт в карбюратор и заполнит поплавковую камеру, что приведёт к невозможности запустить двигатель, пока он не выгонит всё масло в выхлоп.

Впрочем, все эти сложности скоро канут в лету: всё более популярны становятся двухтактники с технологией TPI — впрыска в окно. Двухтактные двигатели изнашиваются быстрее, так как смазываются по меркам четырёхтактников недостаточно.

Впрочем, отсюда же и плюс — не только конструктивная простота, но и удобство ремонта, заложенное в большинство таких моторов. Ещё один минус — своеобразное устройство выпускного тракта с большими тонкостенными элементами, легко подверженными повреждениям. И, наконец, двухтактный выхлоп грязен — содержит масляный дым и изрядное количество несгоревшего бензина.

Настоящее чудо

Любой ДВС — это настоящее чудо! Будь он хоть двух-, хоть четырёхтактным, смесь в нём вспыхивает тысячи раз в минуту, и достигается это благодаря идеально выбранному моменту подачи искры, правильному составу смеси, оптимальному газораспределению и множеству других инженерных решений.

Двигатель вырабатывает электричество для зарядки аккумулятора, питания катушки зажигания, светотехники и бортовой электроники. Он вращает помпу системы охлаждения, которая обеспечивает оптимальный температурный режим при помощи термостата.

А уж как любят играться с моторами мальчишки всех возрастов и семейных положений, начиная с самого юного возраста и заканчивая седыми усачами, с добродушной усмешкой рассказывающими, что “на яве палец-то был бронзовый”.

А звук? Большинство из нас издали способны отличить звук выхлопа четырёхтактника от агрессивного, взрывного рёва двухтактного мотора. Звук, да и запах двухтактного выхлопа для многих из нас — это прямая дорога в детство, где все ещё живы и молоды, на дворе лето, в лесу грибы и ягоды, и дедушкин ИЖ везёт всё семейство оленьими тропами за черникой.

Мотоциклы прекрасны, хоть двух-, хоть четырёхтактные. Выбирайте по душе, по настроению и по возможностям — или просто берите первый попавшийся и решайте, чего в нём вам не хватает, и до встречи на лесных тропинках!