Загальновідомо, що двотактні двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) у порівнянні з четирехтактнимі ДВС мають погану економічністю. Витрата бензину у двотактного ДВС значно вище вище при порівнянній потужності. Через це двотактники застосовуються тільки там, де має значення компактність і малу вагу. У той же час, існує спосіб кардинально поліпшити економічність двотактного двигуна - в два і навіть три рази. Щоб зрозуміти суть економії, потрібно згадати особливості двотактного мотора.
Двотактний ДВС має в циліндрі два вікна - впускний і випускний. Випускне вікно розташоване вище. Коли, в процесі робочого такту, поршень відкриває вікно, гази з великою швидкістю спрямовуються в випускний патрубок, тиск в циліндрі різко падає (рис. 1). Далі поршень опускається до впускного вона, і починається процес продувки циліндра бензоповітряної сумішшю, під тиском надходить з картера. Спочатку суміш витісняє гази (2), а потім спрямовується в випускну систему сама (3).
Коли поршень піднімається вгору, тиск в циліндрі зростає, і суміш виштовхується тепер уже поршнем (4), до тих пір, поки поршень не перекриє випускне вікно. Бензин, який пішов під час продувки в вихлопну трубу безповоротно втрачається, не беручи участі в процесі згоряння палива. Втрати бензину складають до третини від того, що вдувається в циліндр.
Ще 30-40% бензину елементарно не згорає в такті розширення. У чотиритактних ДВС цей показник в два рази краще, оскільки циліндри набагато краще звільняються від відпрацьованих газів. Тут потрібно пояснити звідки взялися такі високі відсотки, адже згідно даних про склад вихлопних газів чотиритактних ДВС, вуглеводнів у вихлопі суща дрібниця - близько 1%. Справа в тому, що бензину в складі паливної суміші всього 6-8%, решта повітря. Стандартне співвідношення суміші близько 1/15. Тому 1% в вихлопі дорівнює 15-20 відсоткам в бензобаку. Потрібно враховувати і втрати бензину, вуглець якого окислився тільки до чадного газу CO (а не до СО2), а значить бензин відпрацював тільки половину своїх можливостей. Ось і виходить, що чотиритактний ДВС спалює в робочому такті близько 80% бензину, а двотактний всього 60-70%.
У підсумку маємо наступне: якщо карбюратор розпорошив 1 г бензину, значить 0,33 г пішло на продувку і 0,66 г - 40% = 0,26 г не згоріло. Тобто на справа пішла 41% бензину, а 59% що називається вилетіли в трубу. За компактність доводиться платити екологією.
Якщо двигун обладнаний системою налаштованого вихлопу у вигляді резонансного глушника, частина бензину, використовуваного для продувки, повертається в циліндри. Але тільки на резонансній частоті.
Суть роботи резонансного глушника полягає у відображенні газів. Поки поршень закриває випускне вікно, паливо встигає злітати в глушник і частково повернутися назад у вигляді хвилі підвищеного тиску. За рахунок цього в циліндрі трохи зростає тиск, що призводить до підвищення потужності двигуна. Коли система налаштована на злітний режим, двигун додає в потужності на зльоті, але втрачає і потужність і економічність в крейсерському режимі. Відповідно, налаштовуючи систему на крейсерський політ, втрачаємо на зльоті. Система непогано працює на один циліндр, але на двоциліндрових двигунах проблему створює колектор ( «штани»). Навіть та невелика частина бензину, що повернулася з глушника, розгалужується на дві труби. Крім того, бензин повертається змішаним з вихлопними газами, що ніяк не покращує горіння палива. Та й сам резонансний глушники не дуже добре вписується в моторний відсік. Потрібно сказати, що існують багаторежимні, а також перебудовуються глушники, але вони поки ставляться до розряду екзотики.
У будь-якому випадку зрозуміло, що для зменшення ненажерливості двотактного мотора потрібно якось повертати бензин з вихлопної магістралі. Тут ми плавно підходимо до відцентрового глушнику. Такий глушник поки існує тільки в теорії, але він не складний для виготовлення і тому можливо зацікавить Новомосковсктелей.
Якщо вихлопні гази закриття в вихровий камері, важчі компоненти будуть витіснені на периферію відцентровими силами.
Найважчі в вихлопі краплі вуглеводнів і води, потім вуглекислий газ, потім азот чадний газ і молекули води. Вода в вихлопі знаходиться саме в двох станах: та, що потрапила в циліндри в вигляді вологи з повітрям - в краплинному, а та, що утворилася при згорянні бензину згідно формули: CnHn + O2 = nCO2 + nH2O, і не встигла зібратися в краплі, в молекулярному стані перегрітої пари. Відповідно на периферії вихору вийде емульсія бензину з водою. Нам потрібно забрати емульсію з вихровий камери і пустити в циліндри. Як тільки ми це здійснимо, двигун стане в два рази економічніше. По-перше, повернемо продувочний бензин, по-друге, додамо в паливну суміш мелкодисперсную і навіть молекулярну воду. Якщо ж Новомосковсктель остерігається подавати емульсію в двигун, її можна збирати в бачок, а потім використовувати для бензопили, скутера, обігріву або інших цілей. Риби та птиці скажуть вам спасибі.
Відразу згадується вихрова трубка Ранка, яка і покладена в основу відцентрового глушника. У вихровий трубки є чудова властивість - на периферії гази нагріваються, в центрі охолоджуються. Відповідно азот, який ми будемо випускати з глушника охолоне, а значить зменшиться рівень шуму вихлопу. Нижче показана конструкція відцентрового глушника (муффлера (eng. Muffler)) для двоциліндрового двигуна.
Муффлер є трубою 1 діаметром 80 мм і довжиною 200 мм. З одного боку труба заглушена, з іншого кінця встановлений патрубок 2 діаметром 40 мм. Гази подаються в трубу по стандартному випускного колектора 3. Відбір емульсії здійснюється через штуцер 4.
Вихлопної заряд робить в трубі 3-4 обороту. За цей час компоненти встигають розділитися, після чого емульсія разом з вуглекислим і чадним газом відбирається через косий зріз і йде в трубку штуцера. Якщо дозволяє місце, трубу можна подовжити до 300-400 мм. Діаметр вихлопного патрубка можна збільшити до 60 мм.
Азот виходить з патрубка в закрученому стані. З зрізу газ йде в радіальному напрямку, що зменшує шум вихлопу і виключає потрапляння щільною струменя газу в площину обертання повітряного гвинта. Зріз на патрубку призначений для того, щоб гази не потрапляли на корпус двигуна. Емульсія в парогазової стані подається по гофрованої сталевої трубки в простір між карбюратором і картером. По дорозі гази охолоджуються. У розріз трубки корисно включити невелику ємність для вирівнювання стрибків тиску і збору сажі. Обсяг ємності потрібно підбирати експериментально в межах 0,5 - 3 л. Перед запуском двигуна, третина ємності бажано заповнити водою.
Матеріал глушника - тонка нержавеющая сталь. В якості основи для складання ідеально підходить побутової термос з якого потрібно видалити теплоізоляцію.
Наведено приклад найпростішого глушника. Подальшим розвитком конструкції є реалізація двох вихрових камер і компактного водневого GEET реактора, що використовує для розкладання води високу температуру газів і статичну електрику. Застосування реактора дозволить додатково знизити витрату бензину і відчутно підвищити потужність двигуна. Без реактора, глушник збільшить потужність ДВС незначно, тільки за рахунок використання води. При цьому інжекція води знижує температуру циліндрів і збільшує октанове число паливної суміші. Останнє можна використовувати для збільшення ступеня стиснення двигуна.
Водневий GEET реактор являє собою трубку 1 з розміщеним всередині загостреним сердечником 2. Зазор між сердечником і трубкою 1,5 мм. Сердечник електрично ізольований від корпусу керамічної втулкою в різьбовому сполучному вузлі 3. Відбір продуктів реактора проводитися через штуцер 4. Вихлопні гази електризують сердечник і в зазорі виникає електричне поле з потенціалом близько 1000 Вольт. Це поле стимулює розкладання молекул води на атоми водню і кисню.
На виході реактора отримуємо суміш олії, бензину, водню і кисню (HHO газ), води і вуглекислого газу. Вуглекислий газ не дозволяє атомам водню з'єднуватися з атомами кисню, тому суміш можна транспортувати по одній трубці.
Муффлер призначений для установки на один циліндр. На двоциліндровий двигун встановлюється два глушника. В основі конструкції дві трубки (5, 6) діаметром по 50 мм, довжиною 150 мм. Застосування двох трубок дозволяє зменшити довжину конструкції.
Якби автоконцерни були дійсно зацікавлені в екології, а не в бариші на виробництві каталізаторів і електроніки, ми б навіть не знали, що таке Євро-5. Всі їздили б на карбюраторних двотактних авто, і ці авто не диміли б взагалі. Але з іншого боку, який удар по економіці! Масово так не можна, це "злочин" проти людства. Зате в індивідуальному порядку можна і потрібно. Витратьте трохи часу на ознайомлення з GEET Paul Pantone ТЕХНОЛОГІЄЮ і буде вам подвійна економія ПММ.