Kiekvienas nusimanantis apie automobilius žino, kad juose galime sutikti dviejų tipų variklius: dvitakčius bei keturtakčius. Abu variklių tipai turi tą patį bendrą tikslą - paversti kurą judėjimu, tačiau jų veikimo, efektyvumo ir taikymo metodai labai skiriasi. Šiame straipsnyje aptarsime jų veikimo principą, privalumus ir trūkumus.
Vidaus degimo variklių veikimo principas
Norint suprasti, kuo skiriasi dvitakčiai ir keturtakčiai varikliai, pirmiausia reikia žinoti pagrindus. Iš esmės, „variklio eiga“ reiškia stūmoklio judėjimą variklio cilindre iš aukščiausios padėties (angl. Top Dead Center, TDC) į apatinę padėtį (angl. Bottom Dead Center, BDC) arba atvirkščiai. Kiek kartų per ciklą stūmoklis pakyla ir nusileidžia, priklauso nuo to, kaip greitai vyksta degimo procesas 2 taktų variklyje, palyginti su 4 taktų varikliu.
Nepriklausomai nuo to, ar tai dvitaktis, ar keturtaktis variklis, jis turi pereiti keturis darbo procesus:
- Įsiurbimo taktas: Ši fazė prasideda, kai stūmoklis yra cilindro viršuje (TDC) ir atsidaro įsiurbimo vožtuvas. Stūmokliui judant žemyn link BDC, susidaro vakuumas, kuris į virš stūmoklio esančią degimo kamerą patenka šviežio oro ir degalų mišinio.
- Suspaudimo taktas: Po įsiurbimo eigos užsidaro tiek įsiurbimo, tiek išmetimo vožtuvai. Tada stūmoklis juda aukštyn iš BDC atgal link TDC, suslegdamas šviežio oro ir kuro mišinį.
- Degimas arba jėgos taktas: Kai oro ir kuro mišinys suspaudžiamas, uždegimo žvakė ties TDC uždega mišinį, sukeldama greitą degimą, kuris išplečia dujas ir priverčia stūmoklį žemyn link BDC. Šis greitas judėjimas žemyn paverčia alkūninį veleną, paversdamas sprogimo šilumą ir slėgį tinkama mechanine energija.
- Išmetimo taktas: Paskutinė ciklo fazė prasideda, kai atsidaro išmetimo vožtuvas, kai stūmoklis pradeda kitą kelionę aukštyn iš BDC į TDC.
Dvitakčiai varikliai
Dvitakčio variklio veikimas
Dvitaktis (arba dviejų taktų) variklis yra vidaus degimo variklio tipas, kuris užbaigia galios ciklą dviem stūmoklio taktais (judesiais aukštyn ir žemyn) per vieną alkūninio veleno apsisukimą. Stūmoklis kildamas cilindre suspaudžia degų mišinį. Dvitakčiame variklyje visas darbo ciklas įvyksta per vieną alkūninio veleno apsisukimą.
Dviejų etapų procesas apima:
- Eiga aukštyn (uždegimas / suspaudimas): stūmoklis pajuda aukštyn, o oras ir kuras patenka į karterį. Suspaudus kuro ir oro mišinys užsidega.
- Apatinė eiga (galia / išmetimas): stūmoklis nuspaudžiamas žemyn, kai sudega kuras, ir išmetamosios dujos išleidžiamos. Ir atidengia įsiurbimo angą šviežio oro ir degalų mišinio įvedimui.
Dažniausiai yra naudojami vadinamieji karterinio pripildymo dvitakčiai varikliai.
Dvitakčio variklio tepimo sistema
Dvitaktis variklis iš ciklo principo atrodo, kad turi dvigubai didesnę galią nei keturtaktis dyzelinis variklis. Tačiau kadangi dvitaktis dyzelinis variklis turi oro angas ant cilindro sienelės, sumažėja efektyvus eiga, prarandamas oro mainų procesas, o galia sunaudojama siurbimo siurbliui valdyti.
Dvitakčiame kibirkštiniame variklyje benzinas turi būti maišomas su alyva, tepalo, kuris sudegtų. Dažniausiai naudojami specialūs dvitakčiams varikliams skirti tepalai. Proporcija pas motociklus būna skirtinga, reikia žiūrėti techninės priežiūros vadovuose. Pavyzdžiui, benzino ir alyvos santykis svyruoja nuo 10:1 iki 50:1 pagal tūrį. Atskira tepimo sistema, kaip keturtakčio variklio, pas dvitakčius variklius, neturinčius atskiro bakelio, nenaudojama. Alyva keičiasi maišantis su degalais.
Dvitakčio variklio privalumai
- Variklis yra lengvesnis ir paprastesnės konstrukcijos.
- Dvitaktis variklis yra žymiai galingesnis už to paties darbinio tūrio keturtaktį variklį, arba 1,5-1,7 karto.
- Gali veikti bet kokioje pasvirimo padėtyje.
- Didelis galios ir svorio santykis.
- Mažesnė gamybos savikaina.
- Dėl didelio galios takto dažnio veikia sklandžiau.
- Mažiau dalių ir lengvesnė priežiūra.
Dvitakčio variklio trūkumai
- Dvitakčiai varikliai nėra ekonomiški ir sunaudoja daugiau degalų.
- Trumpesnis variklio tarnavimo laikas dėl didesnio nusidėvėjimo.
- Labai teršia aplinką, nes nedega švariai ir išmeta daugiau HC.
- Kartu su išmetimo rezonatoriumi skleidžia didelį garsą.
- Dėl neefektyvaus išmetimo gali nukentėti vidinio oro mainų kokybė, todėl padidės degalų sąnaudos.
- Gali tapti nestabilus tuščiąja eiga.
- Dėl dvitakčio variklio ventiliacijos dalis degiojo mišinio išleidžiama kartu su išmetamosiomis dujomis.
- Dėl trumpo ir nepilno dvitakčio variklio vėdinimo laiko cilindre yra daug likutinių išmetamųjų dujų.
- Mažo greičio uždegimo pertrūkių rodiklis yra didelis, o degimo padėtis yra prasta.
- Didelės tepalinės alyvos sąnaudos.
Pagrindai – kaip veikia 2 taktų motorizuoto dviračio variklis
Keturtakčiai varikliai
Keturtakčio variklio veikimas
Keturtakčiai varikliai yra žinomi dėl didelio efektyvumo ir degalų taupymo. Su nepriklausoma įsiurbimo ir išmetimo sistema užtikrina, kad degalai būtų visiškai sudeginti, o tai užtikrina galingesnę galią.
Keturių taktų dyzelinio variklio veikimo principas: dyzelinio variklio darbą užbaigia keturi įsiurbimo, suspaudimo, degimo plėtimosi ir išmetimo procesai. Šie keturi procesai sudaro darbo ciklą. Dyzelinis variklis, kuriame stūmoklis praeina keturis procesus, kad užbaigtų darbo ciklą, vadinamas keturtakčiu dyzeliniu varikliu. Keturių taktų variklyje kas du alkūninio veleno apsisukimus (720 laipsnių) stūmoklis juda pirmyn ir atgal du kartus, o variklis užbaigia vieną darbo ciklą.
Keturtakčio variklio komponentai:
- Vožtuvo spyruoklė
- Išmetimo vožtuvas
- Cilindro galva
- Aušinimo skystis
- Stūmoklis
- Karteris
- Alkūninis velenas
- Švaistiklis
- Cilindras
- Degimo kamera
- Įsiurbimo vožtuvas
- Įsiurbimo kanalas
- Kumštelis
- Velenėlis
- Kaitinimo žvakė
Keturtakčio variklio tepimo sistema
Keturtakčiai varikliai sutepami alyva, laikoma alyvos karteryje. Skirtingai nuo 2 taktų variklio, 4 taktų variklio alyva nedega kartu su degalais varikliui sutepti. Užuot sudegusi, ji perdirbama aplink variklį. Kadangi 4 taktų variklio alyva yra recirkuliuojama aplink variklį, ji sutepa, išsklaido šilumą, valo ir išlaiko nešvarumus suspensijoje, kol pakeičiama alyva. Dėl konstrukcinių savybių keturtakčio dyzelinio variklio tepalinės alyvos sąnaudos taip pat yra mažos.
Keturtakčio variklio privalumai
- Keturtakčiai varikliai užtikrina aukštą sukimo momentą esant mažam apsisukimų dažniui darbo metu.
- Taupo degalus, nes degalus naudoja tik kartą per keturis taktus.
- Išmeta mažiau taršos, nes jiems nereikia alyvos ar tepalų, maišomų su degalais.
- Patvarūs ir gali atlaikyti didelį susidėvėjimą, ilgesnis tarnavimo laikas.
- Veikimo metu skleidžia mažiau triukšmo ir vibracijos.
- Maža šilumos apkrova stūmoklio, cilindro ir cilindro galvutės.
- Oro mainų procesas yra tobulesnis, išmetamosios dujos švariai išleidžiamos, o įkrovimo efektyvumas didesnis.
- Lengva naudoti išmetamųjų dujų turbokompresorių.
- Geri ekonominiai rodikliai dėl tobulo vėdinimo proceso ir visiško šilumos energijos panaudojimo.
- Geresnės kuro sistemos darbo sąlygos, ilgesnis reaktyvinio siurblio stūmoklio poros tarnavimo laikas.
Keturtakčio variklio trūkumai
- Sunkesni už dvitakčius variklius dėl papildomų detalių.
- Daugiau funkcijų ir vožtuvų, todėl remontas ir priežiūra brangesni ir sudėtingesni.
- Mažesnė galia nei panašūs dvitakčiai varikliai (gauna galią tik kartą per keturis stūmoklių apsisukimus).
- Ši variklio konstrukcija apima pavarą ir grandinės mechanizmą, dėl kurio gali kilti komplikacijų atliekant techninę priežiūrą.
- Didesnė tikimybė, kad keturtaktis variklis suges, palyginti su dvitakčiu.
Pagrindai – kaip veikia 2 taktų motorizuoto dviračio variklis
Dvitakčio ir keturtakčio variklio palyginimas
Pagrindiniai skirtumai
| Kriterijus | Dvitaktis variklis | Keturtaktis variklis |
|---|---|---|
| Darbo ciklas | Vienas alkūninio veleno apsisukimas (360°) | Du alkūninio veleno apsisukimai (720°) |
| Taktų skaičius | Du stūmoklio taktai | Keturi stūmoklio taktai |
| Galia | Aukšta, 1.5-1.7 karto didesnė už tokio pat darbinio tūrio keturtaktį | Mažesnė, bet stabilesnė |
| Efektyvumas | Mažesnis degalų efektyvumas dėl kuro išmetimo su dujomis | Aukštesnis degalų efektyvumas dėl pilno degimo |
| Tepimas | Alyva maišoma su kuru ir sudega | Atskiras tepalas karteryje, recirkuliuojantis |
| Konstrukcija | Paprastesnė, mažiau judančių dalių, be vožtuvų mechanizmo | Sudėtingesnė, su vožtuvais ir skirstomojo veleno mechanizmu |
| Svoris | Lengvesnis | Sunkesnis |
| Priežiūra ir remontas | Lengvesnis ir pigesnis, bet gali būti dažnesnis | Brangesnis ir sudėtingesnis, bet retesnis |
| Tarša | Didesnė, daugiau išmetamųjų teršalų | Mažesnė, švaresnis degimas |
| Triukšmas ir vibracija | Didesnis | Mažesnis |
| Tarnavimo laikas | Trumpesnis | Ilgesnis |
Naudojimo sritys
Dvitakčių ir keturtakčių dyzelinių variklių pritaikymas gamyboje yra skirtingas. Dvitakčiai varikliai dėl savo stiprumo ir paprastumo dažniausiai randami mažesnėse, nešiojamose mašinose. Lauko elektriniai įrankiai, tokie kaip grandininiai pjūklai, pūstuvai, žoliapjovės, gyvatvorių žirklės ir daugybė kitų pritaikymų, yra būdingi dvitakčiams varikliams. Taip pat jie dažniausiai naudojami laivuose. Realiai visa Amerika super krose valdo su dvitakčiais, taip pat freestyle eina su dvitakčiais ir netgi motokrose vis dar važiuojama ir labai puikiai su dvitakčiais.
Keturtakčiai varikliai yra puikus pasirinkimas įvairioms reikmėms, pavyzdžiui, lauko jėgos įrangai ir transporto priemonėms. Be to, jie dažniausiai naudojami sodo elektriniuose įrankiuose. Keturtakčiai varikliai tai kompensuoja siūlydami sklandesnį, labiau kontroliuojamą galios tiekimą ir sumažintą variklio vibraciją. Šiuo metu dauguma generatorių komplekto dyzelinių variklių yra keturtakčiai.
Apibendrinimas
Apibendrinant galime teigti, kad norintys turėti galingesnį, „aštresnį“ variklį renkasi dviejų taktų, o norintys ekonomiškumo, ilgaamžiškumo, tylesnio bei švelnesnio variklio darbo - renkasi keturių taktų variklį. Manoma, kad dvitaktis variklis nyksta iš bendro naudojimo kelių ne dėl jo patikimumo ar traukos, o dėl ekologijos reikalavimų. Sprendimas tarp dvitakčio ir keturtakčio variklio priklauso tik nuo individualių poreikių ir pageidavimų. Nėra teisingo ar neteisingo atsakymo.
tags: #dvitaktis #ar #keturtaktis #motoroleris