Tweetaktmotor in een auto
Auto termen,  Auto apparaat,  Motoreenheid

Tweetaktmotor in een auto

De automobielwereld heeft veel aandrijflijnontwikkelingen meegemaakt. Sommigen van hen bevriezen in de tijd doordat de ontwerper niet de middelen had om zijn geesteskind verder te ontwikkelen. Anderen bleken niet effectief te zijn, dus dergelijke ontwikkelingen hadden geen veelbelovende toekomst.

Naast de klassieke lijnmotor of V-vormige motor, produceerden fabrikanten ook auto's met andere ontwerpen van krachtbronnen. Onder de motorkap van sommige modellen kon men zien Wankelmotor, bokser (of bokser), waterstof motor. Sommige autofabrikanten kunnen dergelijke exotische aandrijflijnen nog steeds in hun modellen gebruiken. Naast deze wijzigingen kent de geschiedenis nog een aantal meer succesvolle niet-standaardmotoren (sommige zijn dat wel Een apart artikel).

Laten we het nu hebben over zo'n motor, waarmee bijna geen van de automobilisten tegenkomt, zo niet om te praten over de noodzaak om het gras te maaien met een grasmaaier of een boom om te hakken met een kettingzaag. Dit is een tweetaktmotor. In principe wordt dit type verbrandingsmotor gebruikt in motorvoertuigen, tanks, zuigervliegtuigen, enz., Maar uiterst zelden in auto's.

Tweetaktmotor in een auto

Ook zijn tweetaktmotoren erg populair in de autosport, omdat deze eenheden aanzienlijke voordelen hebben. Ten eerste hebben ze een enorme kracht voor een kleine verplaatsing. Ten tweede zijn deze motoren door hun vereenvoudigde ontwerp licht van gewicht. Deze factoren zijn erg belangrijk voor sportieve tweewielers.

Overweeg de kenmerken van het apparaat van dergelijke aanpassingen, en ook of het mogelijk is om ze in auto's te gebruiken.

Wat is een tweetaktmotor?

Voor het eerst verscheen in het begin van de jaren tachtig een patent voor de creatie van een tweetaktmotor met inwendige verbranding. De ontwikkeling werd gepresenteerd door ingenieur Douglad Clerk. Het apparaat van zijn geesteskind omvatte twee cilinders. De een was een arbeider en de ander pompte een nieuwe lading militair-technische samenwerking.

10 jaar later verscheen een modificatie met een kamerafblazing, waarbij er geen afvoerzuiger meer was. Deze motor is ontworpen door Joseph Day.

Parallel aan deze ontwikkelingen creëerde Karl Benz zijn eigen gaseenheid, waarvan het patent voor de productie verscheen in 1880.

De tweetakt dvigun, zoals de naam al aangeeft, voert in één draai van de krukas alle slagen uit die nodig zijn voor de toevoer en verbranding van het lucht-brandstofmengsel, evenals voor de afvoer van verbrandingsproducten in het uitlaatsysteem van het voertuig . Dit vermogen wordt geleverd door een ontwerpkenmerk van het apparaat.

Tweetaktmotor in een auto

Tijdens één slag van de zuiger in de cilinder worden twee slagen uitgevoerd:

  1. Wanneer de zuiger zich in het onderste dode punt bevindt, wordt de cilinder gezuiverd, dat wil zeggen verbrandingsproducten worden verwijderd. Deze slag wordt geleverd door de inname van een nieuw deel van de VTS, dat de uitlaat in het uitlaatkanaal verplaatst. Tegelijkertijd wordt de kamer gevuld met een verse portie VTS.
  2. Stijgend naar het bovenste dode punt, sluit de zuiger de inlaat en uitlaat, wat zorgt voor de compressie van de BTC in de ruimte boven de zuiger (zonder dit proces is een efficiënte verbranding van het mengsel en het vereiste vermogen van de krachtbron onmogelijk). Tegelijkertijd wordt een extra deel van het mengsel van lucht en brandstof in de holte onder de zuiger gezogen. Bij het BDP van de zuiger wordt een vonk gegenereerd die het lucht / brandstofmengsel ontsteekt. De werkslag begint.

Dit herhaalt de motorcyclus. Het blijkt dat in een tweetakt alle slagen worden uitgevoerd in twee zuigerslagen: terwijl het op en neer beweegt.

Het apparaat van een tweetaktmotor?

Tweetaktmotor in een auto

De klassieke tweetaktmotor met inwendige verbranding bestaat uit:

  • Voerman. Dit is het belangrijkste deel van de constructie, waarin de krukas met kogellagers is bevestigd. Afhankelijk van de grootte van de cilinder-zuigergroep, zal er een overeenkomstig aantal krukken op de krukas zitten.
  • Zuiger. Dit is een stuk in de vorm van een glas, dat op de drijfstang is bevestigd, vergelijkbaar met het analoog dat wordt gebruikt in viertaktmotoren. Het heeft groeven voor de compressieringen. De efficiëntie van de eenheid tijdens de verbranding van de MTC hangt af van de dichtheid van de zuiger, zoals bij andere typen motoren.
  • Inlaat en uitlaat. Ze zijn gemaakt in de behuizing van de verbrandingsmotor zelf, waar de inlaat- en uitlaatspruitstukken zijn aangesloten. Er zit geen gasdistributiemechanisme in zo'n motor, waardoor de tweetaktmotoren licht van gewicht zijn.
  • Klep. Dit onderdeel voorkomt dat het lucht / brandstofmengsel terug in het inlaatkanaal van de unit wordt geworpen. Wanneer de zuiger omhoog komt, wordt er een vacuüm onder gecreëerd, waardoor de klep beweegt, waardoor een vers deel van BTC de holte binnenkomt. Zodra er een slag van de werkslag is (er is een vonk geactiveerd en het mengsel is ontstoken, waardoor de zuiger naar het onderste dode punt is verplaatst), sluit deze klep.
  • Compressieringen. Dit zijn dezelfde onderdelen als in elke andere verbrandingsmotor. Hun afmetingen worden strikt geselecteerd op basis van de afmetingen van een bepaalde zuiger.

Hofbauer tweetaktontwerp

Vanwege veel technische obstakels was het idee om tweetaktmodificaties in lichte voertuigen toe te passen tot voor kort niet mogelijk. In 2010 is hierin een doorbraak gerealiseerd. EcoMotors heeft een behoorlijke investering ontvangen van Bill Gates en Khosla Ventures. De reden voor dergelijk afval was de presentatie van de originele boxermotor.

Hoewel zo'n aanpassing al heel lang bestaat, creëerde Peter Hofbauer het concept van een tweetakt dat werkte volgens het principe van een klassieke bokser. Het bedrijf noemde zijn werk OROS (vertaald als tegencilinders en tegenoverliggende zuigers). Zo'n eenheid kan niet alleen op benzine werken, maar ook op diesel, maar de ontwikkelaar heeft tot nu toe genoegen genomen met vaste brandstof.

Tweetaktmotor in een auto

Als we het klassieke ontwerp van een tweetakt in deze hoedanigheid beschouwen, dan kan het in theorie in een vergelijkbare aanpassing worden gebruikt en op een vierwielig passagiersvoertuig worden geïnstalleerd. Het zou mogelijk zijn als er geen milieunormen en de hoge brandstofkosten waren. Tijdens de werking van een conventionele tweetaktmotor met inwendige verbranding, wordt een deel van het lucht-brandstofmengsel verwijderd via de uitlaatpoort tijdens het zuiveringsproces. Ook wordt tijdens het verbrandingsproces van BTC olie verbrand.

Ondanks de grote scepsis van ingenieurs van toonaangevende autofabrikanten, opende de Hofbauer-motor de mogelijkheid voor tweetaktmotoren om onder de motorkap van luxe auto's te kruipen. Als we de ontwikkeling vergelijken met de klassieke boxer, dan is het nieuwe product 30 procent lichter, omdat het ontwerp minder onderdelen bevat. Ook toont de eenheid een efficiëntere energieopwekking tijdens het gebruik in vergelijking met een viertaktboxer (efficiëntieverhoging binnen 15-50 procent).

Het eerste werkende model ontving de EM100-markering. Volgens de ontwikkelaar is het gewicht van de motor 134 kg. Zijn vermogen is 325 pk en het koppel is 900 Nm.

Het ontwerpkenmerk van de nieuwe boxer is dat er twee zuigers in één cilinder zitten. Ze zijn op dezelfde krukas gemonteerd. De verbranding van de VTS vindt tussen hen plaats, waardoor de vrijgekomen energie gelijktijdig op beide zuigers inwerkt. Dit verklaart zo'n enorm koppel.

De tegenoverliggende cilinder is geconfigureerd om asynchroon te werken met de aangrenzende cilinder. Dit zorgt voor een soepele krukasrotatie zonder schokken met een stabiel koppel.

In de volgende video laat Peter Hofbauer zelf zien hoe zijn motor werkt:

opoc engine hoe het werkt. mp4

Laten we de interne structuur en het algemene werkschema in meer detail bekijken.

drukvulling

De turbolading wordt verzorgd door een waaier op de as waarvan een elektromotor is geïnstalleerd. Hoewel het gedeeltelijk uit de stroom uitlaatgassen zal lopen, zorgt het elektronisch opladen van de waaier ervoor dat de waaier sneller accelereert en luchtdruk genereert. Om het energieverbruik van het draaien van de waaier te compenseren, wekt het apparaat elektriciteit op wanneer de bladen worden blootgesteld aan uitlaatdruk. De elektronica regelt ook de stroom van de uitlaat om vervuiling te verminderen.

Dit element in de innovatieve tweetakt is nogal controversieel. Om snel de nodige luchtdruk te creëren, verbruikt de elektromotor een behoorlijke hoeveelheid energie. Om dit te doen, zal een toekomstige auto die deze technologie zal gebruiken, moeten worden uitgerust met een efficiëntere generator en batterijen met verhoogde capaciteit.

Tweetaktmotor in een auto

Tot op heden staat de efficiëntie van elektrische supercharging nog steeds op papier. De fabrikant beweert dat dit systeem de cilinderreiniging verbetert en tegelijkertijd de voordelen van een tweetaktcyclus maximaliseert. In theorie kunt u met deze installatie de litercapaciteit van de unit verdubbelen in vergelijking met viertakt-tegenhangers.

De introductie van dergelijke apparatuur zal de energiecentrale zeker duurder maken, daarom is het nog steeds goedkoper om een ​​krachtige en vraatzuchtige klassieke verbrandingsmotor te gebruiken dan een nieuwe lichtgewicht boxer.

Stalen drijfstangen

Door zijn ontwerp lijkt de eenheid op TDF-motoren. Alleen bij deze modificatie zetten de tegenzuigers niet twee krukassen in beweging, maar één vanwege de lange drijfstangen van de externe zuigers.

De buitenste zuigers in de motor zijn gemonteerd op lange stalen drijfstangen die zijn verbonden met de krukas. Het bevindt zich niet aan de randen, zoals bij de klassieke boxermodificatie, die wordt gebruikt in militaire uitrusting, maar tussen de cilinders.

Tweetaktmotor in een auto

De interne elementen zijn ook verbonden met het krukmechanisme. Met zo'n apparaat kun je meer energie halen uit het verbrandingsproces van het lucht-brandstofmengsel. De motor gedraagt ​​zich alsof hij krukken heeft die voor een grotere zuigerslag zorgen, maar de as is compact en licht van gewicht.

Krukas

De Hofbauer-motor is modulair opgebouwd. De elektronica kan een deel van de cilinders uitschakelen, zodat de auto zuiniger kan zijn als de ICE minimaal belast is (bijvoorbeeld op kruissnelheid op een vlakke weg).

In 4-taktmotoren met directe injectie (voor details over de soorten injectiesystemen, lees in een andere recensie) het uitschakelen van de cilinders wordt verzekerd door de brandstoftoevoer te stoppen. In dit geval bewegen de zuigers nog steeds in de cilinders door de rotatie van de krukas. Ze verbranden gewoon geen brandstof.

Wat betreft de innovatieve ontwikkeling van Hofbauer: het uitschakelen van een paar cilinders wordt verzorgd door een speciale koppeling die op de krukas is gemonteerd tussen de corresponderende paren cilinder-zuigers. Wanneer de module wordt losgekoppeld, ontkoppelt de koppeling eenvoudig dat deel van de krukas dat verantwoordelijk is voor dit gedeelte.

Omdat bewegende zuigers in een klassieke 2-takt verbrandingsmotor bij stationair toerental nog steeds een nieuw deel van VTS zullen aanzuigen, stopt deze module bij deze aanpassing helemaal met werken (de zuigers blijven geïmmobiliseerd). Zodra de belasting op de aandrijfeenheid toeneemt, verbindt de koppeling op een bepaald moment het niet-werkende deel van de krukas en verhoogt de motor het vermogen.

Tweetaktmotor in een auto

cilinder

Tijdens het luchten van cilinders geven klassieke tweetaktkleppen een deel van het onverbrande mengsel af in de atmosfeer. Hierdoor kunnen voertuigen die zijn uitgerust met een dergelijke motor niet voldoen aan de milieunormen.

Om deze tekortkoming te verhelpen, heeft de ontwikkelaar van de tweetaktmotor een speciaal cilinderontwerp ontworpen. Ze hebben ook inlaten en uitlaten, maar hun locatie vermindert de uitstoot.

Hoe een tweetakt verbrandingsmotor werkt

De eigenaardigheid van de klassieke tweetaktmodificatie is dat de krukas en zuiger zich in een holte bevinden die is gevuld met een lucht-brandstofmengsel. Op de inlaat is een inlaatklep geïnstalleerd. Door zijn aanwezigheid kunt u druk creëren in de holte onder de zuiger wanneer deze naar beneden begint te bewegen. Deze kop versnelt het ontluchten van de cilinder en het verwijderen van uitlaatgassen.

Terwijl de zuiger in de cilinder beweegt, opent / sluit deze afwisselend de inlaat en uitlaat. Om deze reden maken de ontwerpkenmerken van de unit het mogelijk om het gasdistributiemechanisme niet te gebruiken.

Om te voorkomen dat de wrijfelementen overmatig slijten, hebben ze hoogwaardige smering nodig. Omdat deze motoren een eenvoudige structuur hebben, missen ze een complex smeersysteem dat olie aan elk onderdeel van de verbrandingsmotor zou leveren. Om deze reden wordt er wat motorolie aan de brandstof toegevoegd. Hiervoor wordt een speciaal merk gebruikt voor tweetakteenheden. Dit materiaal moet glad blijven bij hoge temperaturen, en wanneer het samen met brandstof wordt verbrand, mag het geen koolstofafzettingen achterlaten.

Tweetaktmotor in een auto

Hoewel tweetaktmotoren niet veel in auto's werden gebruikt, kent de geschiedenis periodes waarin dergelijke motoren onder de motorkap van sommige vrachtwagens (!) Stonden. Een voorbeeld hiervan is de YaAZ-dieselmotor.

In 1947 werd een viercilinder-in-lijn dieselmotor van dit ontwerp geïnstalleerd op de 7-tons vrachtwagens YaAZ-200 en YaAZ-205. Ondanks het grote gewicht (ongeveer 4 kg.), Had de unit minder trillingen dan veel verbrandingsmotoren van personenauto's. De reden is dat het apparaat van deze modificatie twee assen bevat die synchroon draaien. Dit balansmechanisme dempte de meeste trillingen in de motor, waardoor de houten laadbak snel zou afbrokkelen.

Meer details over de werking van 2-taktmotoren worden beschreven in de volgende video:

2 TACT. Laten we proberen te begrijpen ...

Waar is een tweetaktmotor nodig?

Het apparaat van een 2-taktmotor is eenvoudiger dan een 4-takt-analoog, waardoor ze worden gebruikt in die industrieën waar gewicht en volume belangrijker zijn dan brandstofverbruik en andere parameters.

Deze motoren worden dus geïnstalleerd op lichtgewicht grasmaaiers op wielen en handtrimmers voor tuiniers. Als u een zware motor in uw handen houdt, is het erg moeilijk om in de tuin te werken. Hetzelfde concept is terug te vinden bij de fabricage van kettingzagen.

De efficiëntie hangt ook af van het gewicht van het water- en luchttransport, dus fabrikanten moeten compromissen sluiten over een hoog brandstofverbruik om lichtere constructies te creëren.

2-tatniks worden echter niet alleen in de landbouw en in sommige soorten vliegtuigen gebruikt. Bij auto- / mottosporten is het gewicht net zo belangrijk als bij zweefvliegtuigen of grasmaaiers. Om een ​​auto of motorfiets een hoge snelheid te laten ontwikkelen, gebruiken ontwerpers, die dergelijke voertuigen maken, lichtgewicht materialen. Details van de materialen waarvan de carrosserieën zijn gemaakt, worden beschreven hier​ Om deze reden hebben deze motoren een voordeel ten opzichte van zware en technisch complexe 4-takt-tegenhangers.

Tweetaktmotor in een auto

Hier is een klein voorbeeld van de effectiviteit van een tweetaktmodificatie van een verbrandingsmotor in de sport. Sinds 1992 hebben sommige motorfietsen een Japanse Honda NSR4 500-cilinder V-twin-motor gebruikt in MottoGP-motorraces. Met een volume van 0.5 liter ontwikkelde deze eenheid 200 pk en de krukas draaide tot 14 duizend omwentelingen per minuut.

Het koppel is 106 Nm. bereikt al op 11.5 duizend. De pieksnelheid die zo'n kind wist te ontwikkelen was meer dan 320 kilometer per uur (afhankelijk van het gewicht van de berijder). Het gewicht van de motor zelf was slechts 45 kg. Een kilogram voertuiggewicht is goed voor bijna anderhalve pk. De meeste sportwagens zullen jaloers zijn op deze vermogen-gewichtsverhouding.

Vergelijking van tweetakt- en viertaktmotor

De vraag is waarom de machine dan niet zo'n productieve eenheid kan hebben? Ten eerste is de klassieke tweetakt de meest verkwistende eenheid die in voertuigen wordt gebruikt. De reden hiervoor zijn de eigenaardigheden van het blazen en vullen van de cilinder. Ten tweede, wat betreft racemodificaties zoals de Honda NSR500, is de levensduur van de eenheid erg klein vanwege het hoge toerental.

De voordelen van een 2-takt-unit ten opzichte van een 4-takt-analoog zijn:

  • Het vermogen om vermogen uit één omwenteling van de krukas te halen, is 1.7 - XNUMX keer hoger dan dat van een klassieke motor met een gasdistributiemechanisme. Deze parameter is van groter belang voor maritieme technologie met lage snelheid en vliegtuigmodellen met zuigers.
  • Vanwege de ontwerpkenmerken heeft de verbrandingsmotor kleinere afmetingen en een kleiner gewicht. Deze parameter is erg belangrijk voor lichte voertuigen zoals scooters. Eerder werden dergelijke krachtbronnen (meestal was hun volume niet groter dan 1.7 liter) in kleine auto's geïnstalleerd. Bij dergelijke aanpassingen werd voorzien in het blazen van een krukkamer. Sommige vrachtwagenmodellen waren ook uitgerust met tweetaktmotoren. Gewoonlijk was het volume van dergelijke verbrandingsmotoren minimaal 4.0 liter. Het inblazen van dergelijke modificaties werd uitgevoerd door het type met directe stroom.
  • Hun onderdelen slijten minder, omdat de bewegende elementen, om hetzelfde effect te bereiken als bij 4-takt-analogen, twee keer zo weinig bewegingen uitvoeren (twee slagen worden gecombineerd in één zuigerslag).
Tweetaktmotor in een auto
4-taktmotor

Ondanks deze voordelen heeft de aanpassing van de tweetaktmotor aanzienlijke nadelen, waardoor het nog niet praktisch is om deze in auto's te gebruiken. Enkele van deze nadelen:

  • Carburateurmodellen werken met het verlies van een nieuwe lading van de VTS tijdens het doorspoelen van de cilinderkamer.
  • Bij de 4-taktversie worden uitlaatgassen in grotere mate afgevoerd dan bij de beschouwde analoog. De reden is dat bij een tweetakt de zuiger het bovenste dode punt niet bereikt tijdens het doorspoelen, en dit proces is alleen verzekerd tijdens zijn kleine slag. Hierdoor komt een deel van het lucht-brandstofmengsel in het uitlaatkanaal en blijven er meer uitlaatgassen in de cilinder zelf. Om de hoeveelheid onverbrande brandstof in de uitlaat te verminderen, hebben moderne fabrikanten modificaties met een injectiesysteem ontwikkeld, maar zelfs in dit geval is het onmogelijk om verbrandingsresten volledig uit de cilinder te verwijderen.
  • Deze motoren hebben meer vermogen nodig in vergelijking met viertaktversies met identieke cilinderinhoud.
  • Krachtige turbochargers worden gebruikt om de cilinders in injectiemotoren te ontluchten. Bij dergelijke motoren wordt anderhalf tot twee keer meer lucht verbruikt. Om deze reden is de installatie van speciale luchtfilters vereist.
  • De 2-taktmotor maakt meer geluid bij het bereiken van het maximale toerental.
  • Ze roken harder.
  • Bij lage toerentallen genereren ze sterke trillingen. Bij eencilindermotoren met vier- en tweetaktmotoren is er in dit opzicht geen verschil.

Met betrekking tot de duurzaamheid van tweetaktmotoren wordt aangenomen dat ze door slechte smering sneller uitvallen. Maar als u geen rekening houdt met de eenheden voor sportmotorfietsen (hoge toerentallen schakelen onderdelen snel uit), dan werkt een belangrijke regel in de mechanica: hoe eenvoudiger het ontwerp van het mechanisme, hoe langer het meegaat.

4-taktmotoren hebben een groter aantal kleine onderdelen, vooral in het gasdistributiemechanisme (lees voor hoe de kleptiming werkt) hier), die op elk moment kunnen breken.

Zoals u kunt zien, is de ontwikkeling van verbrandingsmotoren tot nu toe niet gestopt, dus wie weet welke doorbraak op dit gebied door ingenieurs zal worden gemaakt. De opkomst van een nieuwe ontwikkeling van de tweetaktmotor geeft hoop dat auto's in de nabije toekomst zullen worden uitgerust met lichtere en efficiëntere aandrijflijnen.

Tot slot stellen we voor te kijken naar een andere aanpassing van een tweetaktmotor met zuigers die naar elkaar toe bewegen. Toegegeven, deze technologie kan niet innovatief worden genoemd, zoals de Hofbauer-versie, omdat dergelijke verbrandingsmotoren al in de jaren dertig in militaire uitrusting werden gebruikt. Voor lichte voertuigen zijn dergelijke tweetaktmotoren echter nog niet gebruikt:

Verbluffende Counter Traffic Engine 2018

Vragen en antwoorden:

Wat betekent een 2-taktmotor? In tegenstelling tot een 4-taktmotor worden alle slagen uitgevoerd in één omwenteling van de krukas (twee slagen worden uitgevoerd in één zuigerslag). Daarin wordt het proces van het vullen van de cilinder en het ventileren ervan gecombineerd.

Hoe wordt een tweetaktmotor gesmeerd? Alle wrijvende interne oppervlakken van de motor worden gesmeerd door de olie in de brandstof. Daarom moet de olie in een dergelijke motor constant worden bijgevuld.

Hoe werkt een 2-takt motor? In deze verbrandingsmotor komen twee slagen duidelijk tot uiting: compressie (de zuiger beweegt naar BDC en sluit geleidelijk eerst de ontluchting en dan de uitlaatpoort) en de werkslag (na de ontsteking van de BTC beweegt de zuiger naar de BDC, dezelfde poorten openen om te zuiveren).

Een commentaar

  • Uitvaren

    RIP 2T Autofabrikanten: Saab, Trabant, Wartburg.
    2T Autofabrikant bestaat nog steeds (restaureert alleen 2T-auto's) : Melkus
    Motorfabrikanten die nog steeds 2T-motorfietsen maken: Langen, Maico-Köstler, Vins.

Voeg een reactie