Двотактним називається двигун внутрішнього згоряння, завершальний повний робочий цикл за один оборот коленвала.
Історія створення двотактного двигуна
У багатьох джерелах створення першого двигуна внутрішнього згоряння приписують Готлибу Даймлеру. інші вважають винахідником Ніколаса Отто. Однак існує версія, що і ті, і інші помиляються. Ще в 1858 році бельгієць Жан Жозеф Етьєн Ленуар створив двотактний двигун внутрішнього згоряння на газовому паливі.
На відміну від парової машини він був простіше і економічніше. Однак двигун бельгійського інженера був далекий від досконалості. Це довів Ніколас Отто, представивши свій чотиритактний мотор. Його ККД був набагато вище, ніж у мотора Ленуара, а сам двигун мав менші габарити. Двотактний двигун різко втратив популярність, і до початку ХХ століття майже повністю зник.
ВУкаіни добре відомі мотоцикли ІЖ «Планета» і «Юпітер» з двотактними двигунами. У Німеччині в період Другої світової двотактні двигуни активно застосовувалися в літакобудуванні. В наш час, наприклад, мотори марки Rotax, широко використовуються в малій авіації.
З посиленням норм токсичності двотактні двигуни перестали розглядатися в якості силових установок для цивільного транспорту, але на скутерах, снігоходах, катерах і в авіамодельному спорті, тобто там, де потрібні мотори малого об'єму і ваги, конкурентів їм як і раніше немає.
Пристрій двотактного двигуна
Конструктивно двотактний і чотиритактний двигуни схожі. Основна відмінність між ними укладено в принципі газорозподілу і в тому, що робочий цикл в двотактному двигуні відбувається за один оборот колінчастого валу.
Окремої газорозподільного механізму в двотактному двигуні немає. Роль впускних і випускних клапанів виконують отвори в стінках циліндра. а виштовхує вихлопні гази назовні і втягує всередину чергову порцію робочої суміші сам поршень. В процесі газообміну бере участь і кривошипна камера.
Для наповнення циліндра паливо-повітряної сумішшю використовується впускний вікно, яке також називають продувальним. Друге, випускне вікно, служить для видалення відпрацьованих газів з циліндра. Воно розташоване вище впускного.
Протягом першого такту поршень рухається вгору, перекриваючи продувні вікно, а потім і випускне. Відбувається стиснення паливо-повітряної суміші. В цей час в кривошипно камері створюється розрідження, яке використовується для всмоктування паливо-повітряної суміші з карбюратора в порожнину картера.
Далі починається другий такт. Свічка запалювання запалює стиснуту топливовоздушную суміш. Зростаючи, гази штовхають поршень вниз. У міру руху поршня вниз відкривається випускне вікно, і частина газів видаляється з циліндра. При русі поршня вниз в кривошипно камері створюється надлишковий тиск. Поршень продовжує рухатися вниз, до нижньої мертвої точки, і відкриває продувні отвір. Починається наповнення циліндра паливо-повітряної сумішшю з кривошипно камери. Свіжа суміш виштовхує з циліндра залишки відпрацьованих газів.
Описана схема роботи характерна для карбюраторних моторів. Схема роботи дизельних і інжекторних бензинових двотактних моторів відрізняється тим, що паливо впорскується в камеру згоряння через форсунку. а в порожнину кривошипно камери засмоктується чисте повітря.
Переваги та недоліки двотактних двигунів
Найголовніша перевага двотактних двигунів - більш висока, в порівнянні з четирехтактнимі, літрова потужність. Справа тут в тому, що при рівній кількості циліндрів і кількості оборотів колінчастого вала в хвилину, кожен циліндр здійснює робочий хід вдвічі частіше. При цьому, за рахунок того, що фактичний робочий хід двотактного двигуна коротше (він укорочений за рахунок процесів газообміну), реально обсяг двигуна збільшується на 50-60%.
Не менш важлива перевага - компактність. Завдяки цій якості двотактні двигуни знайшли широке застосування не тільки в невеликих транспортних засобах на зразок снігоходів, а й в садової техніки, а також інструментах (наприклад, в бензопилах). Крім того, відсутність газорозподільного механізму помітно робить конструкцію простіше і дешевше у виробництві.
Є у двотактних ДВЗ і суттєві недоліки. Вони витрачають більше палива даремно, так як при відкритті випускного вікна в систему вихлопу потрапляє частина незгорілої суміші. Система змащення класичного двотактного мотора вкрай примітивна - бензин змішується з маслом заздалегідь, і обидва ці речовини потрапляють в камеру згоряння одночасно. Обумовлено це тим, що організувати масляну ванну в картері неможливо - картер бере участь в процесі газообміну. В результаті масло, не який пішов на змазування стінок циліндра, згоряє разом з паливом. Ресурс двотактного двигуна також значно менше, головним чином, за рахунок високих обертів коленвала. З цієї причини в двигунах цього типу застосовується тільки спеціальне високоякісне масло, розроблене для застосування в двотактних двигунах. Екологічні параметри також залишають бажати кращого: у вихлопі, через особливості газорозподілу, міститься велика кількість СО і СН.
Експлуатація двотактного двигуна
Для змазування поршневий групи двотактного двигуна необхідно додавати масло безпосередньо в паливо. Причому, бензин і масло, перед тим як залити в бак, потрібно попередньо змішати. Правда, деякі виробники позбавляють власників від цієї проблеми установкою окремого бачка для масла. У цьому випадку воно додається в паливо автоматично в потрібній пропорції.
Не слід забувати, що картер мотора також бере участь в газорозподілі і повинен бути герметичний. Тому необхідно ретельно стежити за станом прокладок.