Tvåtaktsmotor: Vilka är dess för- och nackdelar?
En tvåtaktsmotor, även kallad en tvåtaktscykel, är en kolvförbränningsmotor som arbetar i tvåtakt.
Detta innebär att motorns arbetscykel kommer att ske under två slag av kolven och ett varv av vevaxeln.
Innehållsförteckning
Tvåtaktsmotorfunktion
För att vara tydlig, består driften av en tvåtaktsmotor också av fyra takter, precis som en fyrtaktsmotor. Flera av dem är dock igång samtidigt. Minskningen av antalet cykler från fyra till två uppnås av utrymmet under kolven; sålunda deltar även vevhuset i bytet av cylinderfyllningen.
Fyrtaktsmotor: Hur den fungerar och vilka är dess fördelar
Med en tvåtaktsmotor sker två arbetscykler samtidigt, medan den ena sker i utrymmet ovanför kolven med förbränning och den andra under kolven utan förbränning.
En klassisk tvåtaktsmotor innehåller ingen ventilfördelning och därmed varken ventiler, kamaxel, rem eller vippor. För att ersätta innehållet i cylindern används tre kanaler istället för ventiler, mer exakt:
- Inloppskanal – startar från förgasaren och leder till vevhuset
- Utloppskanal – förbinder vevhuset med cylinderns förbränningskammare
- Avgas kanal – öppnar sig från cylinderns förbränningskammare in i avgasröret
På grund av frånvaron av ett ventiltåg och dess komponenter är en tvåtaktsmotor mindre och lättare än andra fyrtaktsmotorer med samma slagvolym och antal cylindrar.
En tvåtaktsmotor har en liknande vevaxel som en fyrtaktsmotor. Under sin rörelse från övre dödpunkten till nedre dödpunkten säkerställer kolven bland annat tryck, bränsletillförsel och dess överföring till cylinderns förbränningskammare.
Motorkolvar: Hur fungerar de?
Den fungerar på så sätt att kolven, när den förflyttas till sitt nedre dödläge, trycker bränsle genom utloppskanalen upp i cylinderns förbränningskammare. Därefter, när den flyttar till dess övre dödpunkt, suger den in ytterligare bränsle genom sugkanalen under kolven eller in i vevhuset.
Motorsmörjning:
Med tvåtaktsmotorer är motorns rörliga delar, såsom vev- eller vevstakslager, översvämmade med bränsle, vilket gör att de inte kan smörjas på ett klassiskt sätt som med fyrtaktsmotorer. Men i de flesta fall har bränslet inte tillräcklig smörjförmåga, varför olja tillsätts bränslet.
Denna smörjning kallas fettsmörjning och är det enklaste sättet att smörja motorn. I denna typ av smörjning tillsätts olja direkt till bränslet och blandas i ett olja-till-bränsle-förhållande som sträcker sig från cirka 1:20 till 1:100.
Tvåtaktsmotorcykler
1. Kolvens första slag (intag och kompression):
Kolven rör sig uppåt från sin nedre dödpunkt till sin övre dödpunkt.
Ovanför kolven:
Under sin rörelse från nedre dödpunkten till övre dödpunkten stänger kolven först utloppskanalen genom vilken blandningen trycks in i utrymmet ovanför kolven. Därefter stänger kolven också avgaskanalen, vilket skapar ett isolerat utrymme i cylindern, vilket leder till blandningens kompression.
Under kolven:
Efter att kolven har gått ungefär halva sitt slag, öppnar dess nedre kant inloppsporten. Detta gör att tändblandningen från förgasaren börjar sugas in i vevhuset. Men det är inte allt.
Förgasare: Hur fungerar den här enheten?
Strax före kolvens övre dödpunkt hoppar en gnista mellan elektroderna på tändstiftet, vilket orsakar antändning (antändning) av blandningen. Förbränning skapar termisk energi, som visar sig genom att öka trycket i cylindern, vilket flyttar kolven nedåt och därmed omvandlar bränslets termiska energi till motorns mekaniska arbete.
2. Andra kolvslaget:
Kolven rör sig från sin övre dödpunkt nedåt till sin nedre dödpunkt.
Ovanför kolven:
Under kolvens andra slag sker expansion i utrymmet ovanför kolven, vilket trycker kolven från övre dödpunkten till nedre dödpunkten.
Under kolven:
En brandblandning sugs in i vevhuset genom den öppna sugkanalen. Efter att kolven har avslutat halva sitt slag mot nedre dödpunkten, stängs inloppsporten, vilket komprimerar blandningen i vevhuset.
Strax före slutet av expansionen öppnar kolven avgasporten, vilket gör att trycket i cylindern sjunker. Kolven öppnar utloppskanalen och tändblandningen från vevhuset spolar ut förbränningsgaserna ur cylindern under tryck medan den fylls på för nästa motorcykel.
Cylinderspolning
Cylinderspolning är en fas som inte inträffar i en fyrtaktsmotor. Det är dock extremt viktigt för en tvåtaktsmotor eftersom dess kurs påverkar motorparametrarna avsevärt.
I fyrtaktsmotorer är det vanligt att avgaser pressas ut av kolvens rörelse till övre dödpunkten, men när det gäller tvåtaktsmotorer måste andra faktorer säkerställa tömningen av cylindrarna, närmare bestämt :
- Fritt avgas – rökgaser kommer ut ur cylindern genom avgaskanalen endast på grund av differenstrycket i cylindern och avgasröret.
- Extrudering med en ny laddning - efter att utloppsventilen öppnat börjar tändblandningen strömma in i cylindern och trycker ut förbränningsgaserna.
Spolningsfasen är ofta begränsad till den tid då utloppskanalen är öppen tills utloppskanalen stängs.
Men med olika motorlägen, när cylindrarna spolas, kan följande inträffa:
- Mer eller mindre blandning av den färska blandningen med avgaserna, eftersom deras direktkontakt uppstår
- Läckage av den färska blandningen in i avgasröret
- Otillräcklig spolning av cylindern med en hög rest av avgaser under nästa motor arbetscykel
En tvåtaktsmotor kan konstrueras som en bensinmotor, men den kan också utformas som en dieselmotor.
Tvåtakts dieselmotor
Arbetsprincipen för tvåtakts dieselmotor är densamma som för gnista tvåtaktsmotor. En betydande skillnad är att blandningen endast skapas i cylindern.
Bränslet sprutas alltså in i cylindern strax före slutet av kompressionen på grund av det exakta antändningsmomentet. De flesta tvåtaktsdieselmotorer använder en klassisk ventil för bränsleinsprutning, som är mycket lik en fyrtaktsmotorventil.
En supercharger används ofta i tvåtaktsmotorer för att skapa laddtryck. Men möjligheten att överladda motorn med en turboladdare eller en kombination av en turboladdare och en kompressor är också ett alternativ.
Fördelar med en tvåtaktsmotor:
- Enkel konstruktion
- Lägre vikt jämfört med en fyrtaktsmotor
- Mindre motordimensioner
- Frånvaro av ventiltåg
- Lägre produktionskostnader
- Enkelt motorsmörjsystem
- Kylning är, i de flesta fall luft, så alla delar av vattenkylningssystemet är eliminerade
- Möjlighet att arbeta i alla lägen (även upp och ner)
- Maximal prestanda uppnås vid lägre varv, eftersom varje nedåtgående rörelse av kolven åtföljer förbränningen • • • I vissa fall är det lättare att rev
Nackdelar med en tvåtaktsmotor:
- Oekologiskt på grund av inblandning av olja i bränslet
- Hög bränsleförbrukning på grund av frekvent läckage av den oförbrända blandningen i avgaserna vid spolning
- Högre förbrukning av motorolja jämfört med en fyrtaktsmotor
- Oregelbunden motor drift vid låga varvtal
- Högre motorljud
- Blandning av bränd och oförbränd blandning
- På grund av kanalernas placering på sidan av cylindern uppstår högre slitage på kolvringarna.