เว็บไซต์รถยนต์-หลังพวงมาลัย

เว็บไซต์รถยนต์-หลังพวงมาลัย

» หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะ เครื่องยนต์สองจังหวะ: หลักการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะ เครื่องยนต์สองจังหวะ: หลักการทำงาน

วงจรการผลักและดึง

จากการตรวจสอบรอบการทำงานสี่จังหวะ พบว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะทำงานเป็นเครื่องยนต์ความร้อน (จังหวะอัดและขยาย) เพียงครึ่งหนึ่งของเวลาที่ใช้ในรอบนั้น ในช่วงครึ่งหลังของเวลา (จังหวะไอดีและไอเสีย) เครื่องยนต์ทำงานเหมือนกับปั๊มลม

เวลาที่จัดสรรให้กับรอบการทำงานจะถูกใช้อย่างเต็มที่มากขึ้นในเครื่องยนต์สองจังหวะ ซึ่งรอบการทำงานจะเสร็จสิ้นในสองจังหวะ นั่นคือ ในการปฏิวัติเพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้ง

ต่างจากเครื่องยนต์สี่จังหวะในเครื่องยนต์สองจังหวะการทำความสะอาดกระบอกสูบทำงานจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และการเติมประจุใหม่จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ใกล้ BDC ในกรณีนี้กระบอกสูบจะถูกทำความสะอาดจากก๊าซไอเสียโดยแทนที่ด้วยลูกสูบ แต่ใช้อากาศหรือส่วนผสมที่ติดไฟได้ซึ่งถูกบีบอัดล่วงหน้าด้วยแรงดันที่แน่นอน การบีบอัดอากาศหรือส่วนผสมล่วงหน้าจะดำเนินการในปั๊มล้างหรือคอมเพรสเซอร์แบบพิเศษซึ่งทำหน้าที่เป็นหน่วยแยกต่างหาก ในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก ห้องข้อเหวี่ยงภายใน (ห้องข้อเหวี่ยง) และลูกสูบของเครื่องยนต์บางครั้งใช้เป็นปั๊มกำจัดขยะ

ในระหว่างกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซในเครื่องยนต์สองจังหวะ อากาศหรือส่วนผสมที่ติดไฟได้บางส่วนจะถูกกำจัดออกจากกระบอกสูบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้พร้อมกับก๊าซไอเสียผ่านอวัยวะไอเสีย การรั่วไหลของอากาศหรือส่วนผสมที่ติดไฟได้นี้จะถูกนำมาพิจารณาเมื่อเลือกความจุของปั๊มไล่อากาศหรือคอมเพรสเซอร์

ในรูป รูปที่ 4 แสดงแผนภาพการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะที่มีการก่อตัวของส่วนผสมภายในและวงจรแลกเปลี่ยนก๊าซช่องวาล์วไหลตรง

วงจรการทำงานของเครื่องยนต์มีดังนี้

จังหวะแรก.จังหวะแรกสอดคล้องกับจังหวะลูกสูบจาก TDC ถึง BDC (รูปที่ 4, a) เพิ่งเกิดการเผาไหม้ในกระบอกสูบ (เส้น cz บนแผนภาพตัวบ่งชี้) และกระบวนการขยายก๊าซได้เริ่มขึ้นแล้วนั่นคือ ดำเนินการจังหวะการทำงาน วาล์วไอเสียจะเปิดเล็กน้อยก่อนที่ลูกสูบจะเข้าใกล้ช่องไอดี 4 ในฝาครอบกระบอกสูบและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เริ่มไหลออกจากกระบอกสูบไปยังท่อไอเสีย ในกรณีนี้ความดันในกระบอกสูบจะลดลงอย่างรวดเร็ว (มาตรา ทีพีบนแผนภูมิตัวบ่งชี้) หน้าต่างทางเข้า 8 ถูกเปิดโดยลูกสูบเมื่อความดันในกระบอกสูบประมาณเท่ากับหรือสูงกว่าความดันของอากาศอัดล่วงหน้าในตัวรับเล็กน้อย อากาศที่เข้าสู่กระบอกสูบผ่านหน้าต่างทางเข้าจะแทนที่ผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เหลืออยู่ในกระบอกสูบผ่านวาล์วไอเสียและเติมกระบอกสูบ (ล้าง) เช่น การแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้น (ส่วน ต่อปีบนแผนภูมิตัวบ่งชี้)

ดังนั้นในช่วงจังหวะแรก การเผาไหม้เชื้อเพลิง การขยายตัวของก๊าซ การปล่อยก๊าซไอเสีย การล้างและการเติมกระบอกสูบเกิดขึ้นในกระบอกสูบ

จังหวะที่สองจังหวะที่สองสอดคล้องกับจังหวะลูกสูบจาก BDC ถึง TDC (รูปที่ 4, ข)ที่จุดเริ่มต้นของจังหวะลูกสูบ กระบวนการกำจัดก๊าซไอเสีย การล้างและเติมกระบอกสูบด้วยประจุใหม่จะดำเนินต่อไป สิ้นสุดการล้างกระบอกสูบ (อาก้า) พิจารณาจากช่วงเวลาที่ปิดหน้าต่างทางเข้าและวาล์วไอเสีย หลังปิดพร้อมกันกับหน้าต่างทางเข้าหรือเร็วกว่าเล็กน้อย

ข้าว. 4. แผนการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะที่มีส่วนผสมภายในและวงจรแลกเปลี่ยนก๊าซช่องวาล์วไหลตรงและไดอะแกรมตัวบ่งชี้:

- จังหวะแรก (การเผาไหม้ การขยายตัว ไอเสีย การล้างและการเติม) - จังหวะที่สอง (ปล่อย, ล้างและเติม, บีบอัด); 1 - ท่อทางเข้า 2 - ปั๊มล้าง; 3 - ลูกสูบ; 4 - วาล์วไอเสีย 5 - หัวฉีด; 6 - ท่อทางออก 7 - ตัวรับอากาศ 8 - หน้าต่างทางเข้า

ความดันในกระบอกสูบเมื่อสิ้นสุดการแลกเปลี่ยนก๊าซในเครื่องยนต์ 2 จังหวะจะสูงกว่าความดันบรรยากาศเล็กน้อยและขึ้นอยู่กับความดันอากาศในเครื่องรับ นับตั้งแต่วินาทีที่การแลกเปลี่ยนก๊าซสิ้นสุดลงและลูกสูบปิดช่องทางเข้าอย่างสมบูรณ์ กระบวนการอัดอากาศก็เริ่มต้นขึ้น เมื่อลูกสูบไม่ถึง 10-30° ตามมุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงถึง TDC (จุด กับ),น้ำมันเชื้อเพลิงเริ่มไหลเข้าสู่กระบอกสูบผ่านหัวฉีด

ด้วยเหตุนี้ ในระหว่างจังหวะที่สองในกระบอกสูบ จุดสิ้นสุดของไอเสียจะเกิดขึ้น กระบอกสูบจะถูกไล่ออกและเติมที่จุดเริ่มต้นของจังหวะลูกสูบ และแรงอัดจะเกิดขึ้นระหว่างจังหวะต่อไป

ต่างจากเครื่องยนต์สี่จังหวะ เครื่องยนต์สองจังหวะไม่มีจังหวะไอดีและไอเสียเป็นจังหวะอิสระ ซึ่งต้องหมุนเพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้ง ในเครื่องยนต์สองจังหวะ กระบวนการไอเสียและไอดีจะดำเนินการในส่วนเล็ก ๆ ของจังหวะลูกสูบ ซึ่งสอดคล้องกับจังหวะการขยายและการบีบอัดหลัก

รูปแบบการแลกเปลี่ยนก๊าซแบบร่องวาล์วแบบไหลตรงที่กล่าวถึงข้างต้น (รูปที่ 4) ไม่ใช่รูปแบบเดียวเท่านั้น เครื่องยนต์สองจังหวะใช้รูปแบบการแลกเปลี่ยนก๊าซต่างๆ

โครงการแลกเปลี่ยนก๊าซแบบวนซ้ำทำให้การออกแบบเครื่องยนต์ง่ายขึ้นอย่างมากเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ที่มีช่องวาล์ว แต่ในขณะเดียวกันคุณภาพของการแลกเปลี่ยนก๊าซก็ลดลงและการสูญเสียอากาศหรือส่วนผสมเกิดขึ้นระหว่างการเติม

โครงการแลกเปลี่ยนก๊าซแบบวนซ้ำมีความโดดเด่นด้วยตัวเลือกการออกแบบที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น ในการบีบอัดส่วนผสมหรืออากาศที่ติดไฟได้ล่วงหน้าดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นในเครื่องยนต์สองจังหวะ สามารถใช้ช่องภายในของห้องข้อเหวี่ยง (ห้องข้อเหวี่ยง) ได้ เครื่องยนต์ดังกล่าวเรียกว่า เครื่องยนต์ที่มีการล้างห้องข้อเหวี่ยง(รูปที่ 5)

ข้าว. 5. เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะพร้อมระบบล้างข้อเหวี่ยง:

1 - หัวเทียน; 2 - ช่องบายพาส; 3 – ช่องระบายอากาศ; 4 – ห้องข้อเหวี่ยง; 5 – คาร์บูเรเตอร์ 6 - วาล์วทางเข้า

มีห้องข้อเหวี่ยงที่ปิดสนิทซึ่งทำหน้าที่เป็นปั๊มไล่อากาศ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC ปริมาตรของพื้นที่ข้างใต้จะเพิ่มขึ้นและความดันจะลดลงต่ำกว่าความดันบรรยากาศ เช่น สุญญากาศจะถูกสร้างขึ้นในห้องข้อเหวี่ยง ส่งผลให้อากาศภายนอกไหลเข้าสู่อุปกรณ์ผสม 5 จากนั้นจึงเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงผ่านวาล์วไอดีที่ทำงานอัตโนมัติ 6 - ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ต่อไปจนกระทั่งหน้าต่างไอดีเปิด ส่วนผสมของอากาศเชื้อเพลิงจะถูกบีบอัดในห้องข้อเหวี่ยง หลังจากเปิดหน้าต่างไอดีแล้ว ส่วนผสมของเชื้อเพลิง-อากาศจะผ่านช่องบายพาส 2 ถูกบังคับให้ออกจากห้องข้อเหวี่ยงเข้าไปในกระบอกสูบ

เมื่อลูกสูบเคลื่อนกลับจาก BDC ไปที่ TDC ลูกสูบจะปิดช่องไอดีและไอเสียตามลำดับ หลังจากนั้นส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงในกระบอกสูบจะถูกบีบอัด เมื่อลูกสูบเข้าใกล้ TDC ส่วนผสมจะถูกจุดประกายด้วยหัวเทียน การเผาไหม้และการขยายตัวของก๊าซในกระบอกสูบระหว่างการเคลื่อนที่ของลูกสูบลงจะเป็นตัวกำหนดจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน จากนั้นวงจรจะเกิดซ้ำ

ข้อดีของเครื่องยนต์สองจังหวะที่มีรูปแบบการแลกเปลี่ยนก๊าซแบบข้อเหวี่ยงคือความเรียบง่ายของอุปกรณ์ การออกแบบขาดกลไกจับเวลาวาล์วและตัวขับเคลื่อนตลอดจนระบบหล่อลื่น ในการหล่อลื่นชิ้นส่วนของกลไกข้อเหวี่ยง ให้เติมน้ำมันเครื่องจำนวนเล็กน้อย (ส่วนผสมสองจังหวะ) ลงในน้ำมันเชื้อเพลิง การระบายความร้อนตามธรรมชาติของเครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นดำเนินการโดยอากาศในบรรยากาศเนื่องจากครีบระบายความร้อนที่อยู่บนหัวและกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

อย่างไรก็ตาม ด้วยวิธีการแลกเปลี่ยนก๊าซนี้ การทำความสะอาดกระบอกสูบและเติมประจุใหม่เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่น จะเลวร้ายกว่ามากเมื่อสูญเสียประจุบางส่วนผ่านพอร์ตไอเสีย ซึ่งเป็นผลมาจากประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของ เครื่องยนต์เสื่อมสภาพ ดังนั้นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ง่ายที่สุดและใช้พลังงานต่ำเหล่านี้จึงใช้กับยานพาหนะสองล้อราคาถูกเป็นหลัก (รถจักรยานยนต์ขนาดเล็ก รถมอเตอร์ไซค์ขนาดเล็ก ฯลฯ)

จากการพิจารณารอบการทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ (แผนภาพตัวบ่งชี้ในรูปที่ 6) จะเห็นได้ว่าในช่วงจังหวะลูกสูบ เหงื่อเมื่อเกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซ จะไม่มีงานที่เป็นประโยชน์เกิดขึ้น

ปริมาณ วี ชั่วโมง(เหงื่อ)ซึ่งสอดคล้องกับจังหวะลูกสูบส่วนนี้ เหงื่อ = อัญมณี - วัน(รูปที่ 7) เรียกว่า สูญหาย:

.

ปริมาตรที่ลูกสูบอธิบายเมื่อเคลื่อนที่จากจุดหนึ่ง 5 ซึ่งแสดงลักษณะช่วงเวลาของการเริ่มต้นการบีบอัดก่อน TDC เรียกว่าปริมาณการทำงานจริง:

วี ชั่วโมง(วัน) = วี ชั่วโมง(เรขาคณิต) -ว ชั่วโมง(เหงื่อ)

ที่ไหน วี ชม. (อัญมณี)- ปริมาตรการทำงานทางเรขาคณิตของกระบอกสูบ:

เมื่อพิจารณาถึงข้างต้นแล้ว อัตราการบีบอัดทางเรขาคณิตจะเท่ากับ:

อัญมณี = (วี ชั่วโมง(เรขาคณิต) + วี )/วี ,

และอัตราส่วนกำลังอัดจริงคือ:

วัน = (วี ชม. (วัน) + วี )/ วี

อัตราส่วนของปริมาตรที่สูญเสียไปต่อปริมาตรการทำงานเชิงเรขาคณิตแสดงถึงเศษส่วนของปริมาตรที่สูญเสียไป ในกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซ:

= วี ชม. (เหงื่อ) / วี ชม. (วัน .

ข้าว. 6. แผนภูมิตัวบ่งชี้ พีวี สำหรับวงจรสองจังหวะ:

1 – ช่วงเวลาของการเปิดช่องไอเสีย 2 – ช่วงเวลาของการเปิดช่องล้าง (บายพาส) 3 – บีดีซี; 4 – ช่วงเวลาของการปิดช่องล้าง (บายพาส) 5 – ช่วงเวลาของการปิดช่องไอเสีย

สำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะมักจะ = 0.1…0.3 หรือ 10…30%

อัญมณี

เหงื่อ

รูปที่ 7 เพื่อกำหนดเศษส่วนของจังหวะที่เสียไป (ปริมาตร)

การเปรียบเทียบรอบการทำงานของเครื่องยนต์ 4 และ 2 จังหวะแสดงให้เห็นว่า ด้วยขนาดกระบอกสูบและความเร็วในการหมุนที่เท่ากัน กำลังของเครื่องยนต์ 2 จังหวะจึงยิ่งใหญ่กว่าอย่างเห็นได้ชัด เมื่อพิจารณาจำนวนรอบการทำงานที่เพิ่มขึ้น 2 เท่า เราคาดว่าจะมีกำลังเพิ่มขึ้น 2 เท่า ในความเป็นจริงกำลังของเครื่องยนต์สองจังหวะเพิ่มขึ้นประมาณ 1.5-1.7 เท่าเนื่องจากการสูญเสียปริมาตรการทำงานบางส่วนการเสื่อมสภาพของการทำความสะอาดและการเติม

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ครั้งหนึ่งเคยสร้างการปฏิวัติครั้งใหญ่ในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีอุตสาหกรรม เครื่องยนต์ดีเซลหรือเบนซินถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในศตวรรษที่ 19 โดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Jean Etienne Lenoir ก่อนที่เครื่องยนต์สันดาปภายในจะเริ่มทำงาน นักประดิษฐ์จำเป็นต้องพยายามสตาร์ทและสร้างเครื่องยนต์ใหม่หลายครั้ง หลังจากทำความเข้าใจว่าทำไมเครื่องยนต์ถึงหยุดทำงาน Jean จึงได้เพิ่มระบบระบายความร้อนและหล่อลื่นด้วยของเหลว ปัจจุบันนี้ เครื่องยนต์ได้ก้าวกระโดดอย่างเห็นได้ชัดในช่วงของวิวัฒนาการ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่านักบิดทุกคนจะรู้โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะ หลังจากอ่านบทความแล้ว คุณจะได้เรียนรู้ว่าเครื่องยนต์สองจังหวะทำงานอย่างไร

การออกแบบเครื่องยนต์สองจังหวะ

ก่อนที่จะแยกชิ้นส่วนหลักการทำงานของเครื่องยนต์รถจักรยานยนต์สองจังหวะจำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างของเครื่องยนต์: ประกอบด้วยอะไรบ้าง ผลิตอย่างไร และส่วนใดที่สำคัญที่สุด โดยทั่วไปโครงสร้างของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นไม่ซับซ้อนเท่าที่เห็นเมื่อมองแวบแรก ให้ความสนใจกับภาพ จากรูปเราจะเห็นว่าเครื่องยนต์เป็นแบบห้องข้อเหวี่ยงซึ่งมีการติดตั้งชิ้นส่วนสำคัญต่างๆ เช่น เพลาข้อเหวี่ยงพร้อมลูกปืนและกระบอกสูบไว้ ลูกสูบหมุนและส่งของเหลวไวไฟไปยังหัวเทียนซึ่งทำให้เกิดประกายไฟ

ในโครงสร้างเครื่องยนต์ทั้งหมด ช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนที่เสียดสีมีความสำคัญมาก จากการทดลองครั้งแรกของ Jean ที่เราพูดถึงไปก่อนหน้านี้ สามารถเข้าใจได้ว่าเครื่องยนต์จะไม่ทำงานหากไม่มีการหล่อลื่น เพื่อจุดประสงค์นี้จะต้องเทน้ำมันเบนซินที่เจือจางด้วยน้ำมันลงในเครื่องยนต์สองจังหวะ สัดส่วนของรถจักรยานยนต์และน้ำมันเครื่องทั้งหมดแตกต่างกัน แต่คุณภาพหลักของน้ำมันที่ดีคือการเผาไหม้ในเครื่องยนต์โดยมีคราบเขม่าหรือเถ้าตกค้างน้อยที่สุด

กระบอกสูบและตัวเรือนของเครื่องยนต์สันดาปภายในได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้รับการระบายความร้อนด้วยอากาศที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้ว่าเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จะระบายความร้อนด้วยน้ำ แต่การระบายความร้อนเพิ่มเติมจากกระแสลมที่พัดเข้ามายังไม่ถูกยกเลิก การออกแบบเครื่องยนต์สองจังหวะนี้ให้สมรรถนะที่ดีที่สุดในทุกขั้นตอนการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะ

การทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นค่อนข้างง่ายแม้ว่าเมื่อมองแวบแรกดูเหมือนว่าเพื่อที่จะเข้าใจเครื่องยนต์สันดาปภายในคุณต้องเชี่ยวชาญวิชาชีพช่างซ่อมรถยนต์ ในความเป็นจริงทุกอย่างง่ายกว่ามากเพราะงานของมันขึ้นอยู่กับกฎทางกายภาพขั้นพื้นฐาน แล้วเครื่องยนต์สองจังหวะทำงานอย่างไร?

ดังที่คุณทราบแล้วว่าการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในเกิดขึ้นในสองขั้นตอน (จังหวะ) ในช่วงจังหวะแรกจะเกิดการบีบอัด ในขณะนี้ ลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งต่ำสุดหรือที่เรียกกันว่าจุดตายอยู่ด้านบน ในขณะที่ลูกสูบอยู่ในตำแหน่งที่ต่ำกว่า น้ำมันเบนซินและอากาศจะเข้าสู่ห้อง ในเวลาเดียวกัน ก๊าซไอเสียทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างจังหวะเต็มของลูกสูบจะออกทางช่องไอเสีย ทันทีที่เชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ลูกสูบจะลอยขึ้นตามแรงเฉื่อยและส่งของเหลวที่เข้าไปในห้องเผาไหม้

มาถึงขั้นที่ 2 ที่เรียกว่าการขยายตัว ตอนนี้เรามีลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์ตายบน เนื่องจากลูกสูบส่งเชื้อเพลิงไปด้วย เมื่อถึงจุดศูนย์กลางตายด้านบนจึงจะติดไฟ นี่คือสิ่งที่ทำให้เครื่องยนต์ทำงาน นี่คือการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะ

เครื่องยนต์สองจังหวะหรือสี่จังหวะไหนดีกว่ากัน?

ตามหลักการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะแสดงให้เห็น เครื่องยนต์สันดาปภายในดังกล่าวค่อนข้างมีประสิทธิภาพ แต่นักบิดหลายคนเมื่อเลือกรถรุ่นใหม่สงสัยว่าอะไรจะมีประสิทธิภาพมากกว่ากัน - เครื่องยนต์สองจังหวะหรือสี่จังหวะ? ลองตอบคำถามนี้กัน

ดังนั้น จากการทดลองและการปฏิบัติของผู้ผลิตรถจักรยานยนต์โดยทั่วไป เครื่องยนต์สี่จังหวะยังคงมีประสิทธิภาพน้อยกว่า เมื่อมองแวบแรกยังไม่ชัดเจน แต่เครื่องยนต์ที่มีปริมาตรเท่ากัน แต่ในจังหวะที่ต่างกันจะผลิตกำลังที่แตกต่างกัน จากการคำนวณอย่างง่าย สามารถเข้าใจได้ว่าการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะโดยเฉลี่ย 1.5 เท่า

หากเราดูหลักการทำงานของพวกมันอีกครั้ง เราก็จะเข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ประเด็นก็คือเครื่องยนต์สี่จังหวะมีการออกแบบที่แตกต่างกันเล็กน้อยดังนั้นกระบวนการจ่ายเชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซจึงใช้เวลานานกว่าเครื่องยนต์สองจังหวะ คุณสมบัติหลักของเครื่องยนต์สองจังหวะคือกระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างการบีบอัดนั่นคือรวมกับขั้นตอนหลักของการทำงานของเครื่องยนต์ ปรากฎว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สี่จังหวะนั้นน้อยกว่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่ทำงานสองจังหวะ

บทสรุป

เมื่อแยกชิ้นส่วนและทำความเข้าใจวิธีการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะแล้ว ก็สามารถสรุปผลได้บางประการ ตอนนี้คุณรู้โครงสร้างของเครื่องยนต์สองจังหวะแล้ว และสามารถตัดสินใจได้ว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวไหนดีที่สุดสำหรับคุณ

วันนี้เราจะมาดูเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะ น่าเสียดายที่คนส่วนใหญ่ในยุคของเราเชื่อมโยงการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลกับรถแทรกเตอร์ รถไฟ รถบรรทุก KamAZ เครื่องจักรกลก่อสร้างและการเกษตร

ทุกคนคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าพวกเขาสร้างมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างหนักด้วยการปล่อยสีดำที่มีลักษณะเฉพาะจากท่อไอเสีย (แม้ว่าทุกวันนี้ต้องขอบคุณระบบการไหลของอากาศทุกอย่างก็ไม่เป็นหายนะอีกต่อไป) แต่ถึงแม้ความจริงของความเหนือกว่าของสมัยใหม่ เครื่องยนต์ดีเซลมากกว่าเครื่องยนต์เบนซินสามารถโน้มน้าวใจคนได้ไม่กี่คน

ผู้ที่ชื่นชอบรถหลายคนกล่าวว่าข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันเบนซิน ความลับอยู่ที่ความหนาแน่นของเชื้อเพลิงดีเซล ซึ่งผลิตพลังงานได้มากกว่าน้ำมันเบนซินถึง 15% ถ้าเราเจาะลึกลงไปอีกและมองดูในระดับโมเลกุล เราจะเห็นว่านี่เกิดจากสายโซ่คาร์บอนที่ยาวกว่า นอกจากนี้ในแง่ของลักษณะการทำงานและหลักการทำงานแล้วยังไม่ด้อยไปกว่าเครื่องยนต์ที่มีระบบเชื้อเพลิงอื่นเลย ลองตรวจสอบสิ่งนี้โดยใช้ตัวอย่างของเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะที่กล่าวไปแล้ว

1. เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะ - หลักการทำงานและการออกแบบ

ปัจจุบันเครื่องยนต์ประเภทนี้พบได้น้อยกว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะที่คล้ายกัน แต่ก็ยังมีสิทธิ์อยู่ ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ดีเซล 2 จังหวะมี 2 กลไก เช่น กังหันแก๊ส(ทำหน้าที่แปลงพลังงานจากความร้อนเป็นพลังงานกล) และ อัดบรรจุอากาศพิเศษ(โดยการเพิ่มแรงดันในกระบอกสูบทำให้คุณสามารถเพิ่มกำลังในขณะที่ลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิง)

กระบอกสูบของอุปกรณ์นี้อยู่ในแนวนอนตรงข้ามกันและกระบวนการทำงานในแต่ละกระบอกสูบเกิดขึ้นในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้งซึ่งรวมถึงลูกสูบสองจังหวะ เมื่อลูกสูบตกลงไปที่จุดศูนย์กลางตายด้านล่างโดยตรง กระบอกสูบจะถูกทำความสะอาดและเติมอากาศบริสุทธิ์ มันเกิดขึ้นเช่นนี้: ขั้นแรกผ่านวาล์วไอเสียที่เปิดอยู่ ก๊าซไอเสียจะออกจากกระบอกสูบเพื่อให้อากาศสะอาดที่เข้ามาทางหน้าต่างด้านล่างที่เปิดโดยลูกสูบ

หน้าต่างกระบอกสูบของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นใช้สำหรับการรับอากาศบริสุทธิ์และไอเสียของก๊าซไอเสียที่มีอยู่แล้ว (การล้างหน้าต่างหรืออัลคาไลน์) หากมีการปล่อยก๊าซไอเสียผ่านวาล์วในกระบอกสูบและหน้าต่างมีจุดประสงค์เพื่อการดูดอากาศบริสุทธิ์เท่านั้น การล้างดังกล่าวเรียกว่าการล้างช่องวาล์ว

ด้วยระบบทำความสะอาดเช่นนี้ อากาศที่เข้ามาทั้งหมดไม่ได้ถูกกักไว้ในกระบอกสูบ และเมื่อมันลอยขึ้นไปด้านบน อากาศบางส่วนก็จะออกจากเครื่องยนต์ กระบวนการนี้เรียกว่าการล้างกระบอกสูบแบบไหลตรง ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำความสะอาดผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ได้อย่างเหมาะสมที่สุด อากาศที่ไล่ออกจะเข้าสู่กระบอกสูบด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธี: ผ่านปั๊มพิเศษ หรือผ่านห้องล้างข้อเหวี่ยง หรือใช้คอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ

เมื่อลูกสูบเริ่มขยับขึ้นจากจุดด้านล่าง วาล์วไอดีจะปิดก่อน ตามด้วยหน้าต่างที่ใช้เป่า จากนั้นจึงเริ่มอัดอากาศ เชื้อเพลิงที่จ่ายโดยหัวฉีดซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับจุดศูนย์กลางตายบนนั้นจะถูกจุดไฟด้วยอากาศร้อน ดังนั้นจึงเป็นการเริ่มต้นกระบวนการเผาไหม้และขยายผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลง

เมื่อเสร็จสิ้นวงกลมที่อธิบายไว้ทุกอย่างจะเกิดซ้ำอีกครั้ง ก๊าซเข้าสู่กังหันผ่านทางท่อร่วมไอดี และห้องเผาไหม้จะเกิดขึ้นเมื่อลูกสูบเข้าใกล้กันมาก เพลาข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์ดังกล่าวเชื่อมต่อกันโดยใช้เกียร์หลักและการเคลื่อนที่เป็นวงกลมและตามเข็มนาฬิกา

นอกจากการเป่าแบบไหลตรงแล้วยังมีการเป่าแบบวนซ้ำด้วย แต่คุณภาพในการทำความสะอาดกระบอกสูบนั้นต่ำกว่ามากดังนั้นในยุคของเราจึงมีการใช้บ่อยน้อยกว่ามาก จังหวะกำลังในเครื่องยนต์สองจังหวะเกิดขึ้นบ่อยเป็นสองเท่าในเครื่องยนต์สี่จังหวะที่มีการเคลื่อนที่คล้ายกันแต่จากมุมมองของกำลังสิ่งนี้ไม่ได้สังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษ (เพิ่มขึ้นสูงสุด 1.6 - 1.7 เท่า) ซึ่งเกิดจากการมีอยู่ของการล้างและจังหวะกำลังที่สั้นลงภายในกระบอกสูบ

2. ข้อดีและคุณสมบัติของเครื่องยนต์สองจังหวะ

เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะมองเห็นแสงสว่างของวันเป็นครั้งแรกเกือบจะพร้อมกันกับเครื่องยนต์สี่จังหวะที่สร้างขึ้นในปีเดียวกันโดย N. Otto แต่เครื่องยนต์เบนซินสองจังหวะเริ่มมีการใช้งานค่อนข้างเร็ว ปัจจุบันมีการดัดแปลงเครื่องยนต์ทุกประเภทเป็นจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นระบบจุดระเบิดของเครื่องยนต์สองจังหวะอาจเป็นแบบไม่มีการสัมผัส (ใช้บ่อยที่สุด) หรือแบบสัมผัสซึ่งยังไม่กลายเป็นประวัติศาสตร์อย่างสมบูรณ์ การออกแบบเครื่องยนต์สองจังหวะอาจแตกต่างกันขึ้นอยู่กับแบรนด์ ด้วยประเพณีทางประวัติศาสตร์และการประเมินแนวโน้มของตลาดในปัจจุบัน

ระบบดีเซลแบบสองจังหวะพบได้ในเครื่องยนต์แบบอยู่กับที่และแบบหัวรถจักรดีเซล บนรถถัง ในอดีตที่ผ่านมามีการติดตั้งบนเครื่องบิน และในปัจจุบันนี้มักใช้กับรถบรรทุกหนักและขนาดใหญ่ ซึ่งส่วนใหญ่ผลิตในอเมริกา

คุณสมบัติหลักที่ทำให้มอเตอร์ประเภทนี้แตกต่างจากเครื่องยนต์สี่จังหวะ ได้แก่: ความยาวของรอบการทำงานหนึ่งรอบ (เสร็จสมบูรณ์ในจังหวะลูกสูบสองจังหวะ, การหมุนเพลาหนึ่งครั้ง) ด้วยเหตุนี้มุมการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงจึงเปลี่ยนไปอย่างราบรื่นยิ่งขึ้นซึ่งจะทำให้โหลดบนก้านสูบและบางส่วนของกลุ่มลูกสูบน้อยลงซึ่งจะช่วยเพิ่มความปลอดภัย กระบวนการชาร์จกระบอกสูบ (ที่จุดเริ่มต้นของการบีบอัดหลังจากจังหวะการขยายตัว) โดยใช้ส่วนหนึ่งของจังหวะลูกสูบ เวลาที่จำกัดสำหรับการรับอากาศบริสุทธิ์และไอเสียจากการเผาไหม้ การกำหนดค่าแผนภูมิตัวบ่งชี้อื่น วิธีการกำจัด (กำจัดผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้) ซึ่งเกิดขึ้นโดยการแทนที่ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ด้วยอากาศบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามในเครื่องยนต์เบนซินที่คล้ายกันในกรณีนี้แทนที่จะใช้อากาศจะมีการจ่ายประจุใหม่ของส่วนผสมที่ติดไฟได้

การคำนวณทางความร้อนของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์สี่จังหวะ ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือพารามิเตอร์ของกระบวนการล้างและไอดี ในการดำเนินการตามขั้นตอนการคำนวณ ให้คำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้: อุณหภูมิโดยรอบและก๊าซตกค้าง ค่าสัมประสิทธิ์ต่างๆ - การใช้ความร้อน, อากาศส่วนเกิน, ความไม่สมบูรณ์ของแผนภาพ, ก๊าซตกค้าง; การล้างและความดันบรรยากาศ ตัวบ่งชี้การบีบอัดและการขยายตัวแบบโพลีทรอปิกระดับความดันที่เพิ่มขึ้น การอัดอากาศแบบโพลีทรอปิกในระบบอัดบรรจุอากาศ

สำหรับข้อดีของเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะควรสังเกตพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

- น้ำหนักเครื่องยนต์ค่อนข้างต่ำ (โดยปกติการติดตั้งดังกล่าวจะมีน้ำหนักน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบคลาสสิกที่มีกังหัน 50-60%)

การออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่ายโดยมีชิ้นส่วนและอะไหล่เพิ่มเติมน้อยลง ปัจจัยนี้ช่วยลดความยุ่งยากในหลักการทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวอย่างมากซึ่งหมายความว่าการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมก็ไม่ยากเช่นกัน

ขนาดที่เหมาะสมที่สุดซึ่งไม่ต้องการพื้นที่ใต้ฝากระโปรงมากนัก (ไม่มีวาล์วหรือระบบเพลาลูกเบี้ยวขนาดใหญ่)

3. ข้อเสียของเครื่องยนต์สองจังหวะ

ดังที่เราเห็นเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะมีคุณสมบัติเชิงบวกจำนวนมาก ดังนั้นเหตุใดจึงไม่ได้รับความนิยมและมีการเลิกผลิตมากขึ้นทุกปี คำตอบนั้นง่าย แม้จะมีแง่บวกทั้งหมด แต่หน่วยกำลังเหล่านี้ก็มีข้อเสียที่สำคัญซึ่งทำให้มีความน่าดึงดูดน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับหน่วยสี่จังหวะ

ประการแรกข้อเสีย (ตามผู้เข้าชมฟอรัมยานยนต์ส่วนใหญ่) ได้แก่ ความตะกละน้ำมันสูงซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ยังคงอยู่ในมุมของหน้าต่างล้างแล้วเข้าสู่ระบบไอเสียหรือไหม้พร้อมกับ เชื้อเพลิง ปัจจัยลบอีกประการหนึ่งคืออุณหภูมิที่สูงเกินไปของกระบวนการที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดังกล่าว และไม่สามารถเป็นอย่างอื่นได้เนื่องจากแฟลชในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ประเภทนี้เกิดขึ้นบ่อยกว่า 2 เท่าซึ่งส่งผลให้เกิดความร้อนเกินของลูกสูบฝาสูบและซับในซึ่งต้องการการระบายความร้อนที่รุนแรงมากขึ้นโดยใช้ลูกสูบที่มีการออกแบบพิเศษ: ด้วย เม็ดมีดทนความร้อนและความเป็นไปได้ในการแยกวิเคราะห์

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะ สภาพการทำงานของตลับลูกปืนและตลับลูกปืนหลักและตลับลูกปืนก้านสูบของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นรุนแรงกว่า ซึ่งเกิดจากการระบายความร้อนออกจากพื้นผิวสัมผัสไม่เพียงพอ ลักษณะเฉพาะของระบบโหลดทางเดียวของเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะยังช่วยลดปริมาณน้ำมันที่สูบระหว่างพื้นผิวการทำงานอีกด้วย คุณสามารถรับมือกับสิ่งนี้ได้โดยใช้ปั้มน้ำมันที่ทรงพลังกว่า แต่เนื่องจากขนาดและน้ำหนักของมันจึงค่อนข้างทำไม่ได้

ข้อเสียประการต่อไปของเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะคือการใช้อากาศที่เพิ่มขึ้นซึ่งพิสูจน์ตัวเองแล้วเมื่อใช้รถถังยุคโซเวียต T-64 และ T-80UD (T-84) ซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ที่คล้ายกัน 5TDF (ที่มี 700 แรงม้า) และ 6TDF-2 (ที่มี 1200 แรงม้า) หากพื้นที่ปฏิบัติงานมีฝุ่นมาก จะทำให้ตัวกรองอุดตันค่อนข้างเร็ว

นอกจากนี้ เครื่องยนต์ดีเซลแบบสองจังหวะแม้จะมีความเรียบง่าย แต่ก็ต้องการการคำนวณการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นและเนื่องจากการทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซลได้หยุดลงในหลายประเทศตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 60 บางส่วนของกระบวนการที่เกิดขึ้นในนั้นยังคงเข้าใจได้ไม่ดี ข้อเสียที่อธิบายไว้ข้างต้นของเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะสามารถแสดงโดยย่อในประเด็นต่อไปนี้:

- ราคาสูงทั้งเครื่องยนต์โดยรวมและชิ้นส่วนแต่ละชิ้น เนื่องจากมีบริษัทที่เกี่ยวข้องกับการผลิตจำนวนจำกัด

ไม่มีสถานีบริการที่เหมาะสมโดยสมบูรณ์ซึ่งผู้เชี่ยวชาญสามารถซ่อมแซมเครื่องยนต์ดังกล่าวได้เต็มรูปแบบ

ปริมาณการใช้น้ำมันสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการใช้งานอย่างเข้มข้น

ขาดอะไหล่และอะไหล่ทดแทนจากการขายฟรี

เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบ (ICE) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ของชีวิตมนุษย์ อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ได้ทำงานในลักษณะเดียวกันทั้งหมด มีความแตกต่างพื้นฐานประการหนึ่งระหว่างพวกเขา วงจรการทำงานของเครื่องยนต์อาจประกอบด้วยสองหรือสี่จังหวะ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ จึงเรียกว่าเครื่องยนต์สองจังหวะหรือสี่จังหวะตามลำดับ สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับทั้งเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซล

ข้อกำหนดและคำจำกัดความพื้นฐาน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ลูกสูบทั้งหมดคือการแปลงพลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานกล ลิงค์ส่งคือกลไกข้อเหวี่ยง แนวคิดต่อไปนี้ใช้เพื่ออธิบายงานของพวกเขา:

  • รอบหน้าที่- นี่คือลำดับเหตุการณ์ที่เชื่อมโยงถึงกันซึ่งเป็นผลมาจากพลังงานของการขยายตัวทางความร้อนของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ถูกแปลงเป็นพลังงานกลของการเคลื่อนที่ของลูกสูบและการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง
  • ชั้นเชิง- ลำดับของการเปลี่ยนแปลงสถานะของส่วนประกอบและกลไกที่เกิดขึ้นระหว่างจังหวะหนึ่งของลูกสูบ
  • จังหวะลูกสูบ- นี่คือระยะทางที่ลูกสูบเคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบระหว่างจุดสูงสุด
  • ท็อปเดดเซ็นเตอร์ (TDC)- นี่คือตำแหน่งสูงสุดของลูกสูบในกระบอกสูบ ในขณะที่ปริมาตรของห้องเผาไหม้มีปริมาตรขั้นต่ำ
  • ศูนย์ตายล่าง (BDC)- ตำแหน่งของลูกสูบอยู่ห่างจาก TDC มากที่สุด
  • ทางเข้า- เติมกระบอกสูบด้วยส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง
  • การบีบอัด- ลดปริมาตรของส่วนผสมและบีบอัดภายใต้แรงดันลูกสูบ
  • จังหวะการทำงาน- การเคลื่อนที่ของลูกสูบภายใต้แรงกดดันของก๊าซเผาไหม้
  • ปล่อย- ผลักผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เชื้อเพลิงออกจากกระบอกสูบ

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะ

เครื่องยนต์สี่จังหวะคือเครื่องยนต์ลูกสูบซึ่งหนึ่งรอบการทำงานประกอบด้วยสี่จังหวะ พวกเขามีชื่อดังต่อไปนี้:

  • ทางเข้า;
  • การบีบอัด;
  • จังหวะการทำงาน
  • ปล่อย.

ในหนึ่งรอบ ลูกสูบจะเคลื่อนที่จาก TDC ไปที่ BDC และถอยหลังสองครั้ง และเพลาข้อเหวี่ยงจะหมุนเต็มสองรอบ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ในเครื่องยนต์จะมีลำดับที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน

ทางเข้า ลูกสูบเคลื่อนลงไปที่ BDC สุญญากาศเกิดขึ้นข้างใต้ เนื่องจากเชื้อเพลิงที่ผสมกับอากาศถูกดึงผ่านแผ่นวาล์วไอดีแบบเปิดจากท่อร่วมไอดีเข้าไปในกระบอกสูบ ลูกสูบจะผ่านจุดศูนย์กลางตายด้านล่าง หลังจากนั้นวาล์วไอดีจะปิดท่อร่วมไอดี

จังหวะการบีบอัด ลูกสูบยังคงเคลื่อนขึ้นด้านบนและบีบอัดส่วนผสมของอากาศ

ที่จุดศูนย์กลางตายบนเหนือลูกสูบ ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะถูกจุดประกาย เมื่อถูกเผาไหม้จะทำให้แรงกดดันต่อลูกสูบเพิ่มขึ้นอย่างมาก จังหวะกำลังเริ่มต้นขึ้น ภายใต้อิทธิพลของความดันของก๊าซเผาไหม้ลูกสูบจะเคลื่อนไปที่ BDC อีกครั้งในขณะที่ทำงานที่เป็นประโยชน์

หลังจากที่ลูกสูบผ่าน BDC ก้านวาล์วไอเสียจะเปิดขึ้น ลูกสูบเคลื่อนที่ไปทาง TDC ดันก๊าซไอเสียเข้าไปในท่อร่วมไอเสีย นี่คือจังหวะการปล่อย

จากนั้นจังหวะไอดีก็เริ่มต้นอีกครั้งและต่อๆ ไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด

รอบหน้าที่สองจังหวะ

เครื่องยนต์สองจังหวะสูบเดียวทำงานแตกต่างออกไป ในกรณีนี้ การกระทำทั้งสี่จะเกิดขึ้นในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงครบหนึ่งครั้ง ในกรณีนี้ ลูกสูบจะขยับเพียงสองจังหวะ (การขยายและการบีบอัด) โดยเคลื่อนที่จาก TDC ไปที่ BDC และย้อนกลับ และไอดีและไอเสียเป็นส่วนหนึ่งของสองจังหวะนี้ หลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสองจังหวะสามารถอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมได้ดังต่อไปนี้

ก๊าซจากการเผาไหม้ของส่วนผสมเชื้อเพลิงดันลูกสูบลงจาก TDC ประมาณครึ่งทางของจังหวะลูกสูบ รูไอเสียจะเปิดขึ้นในซับสูบ ซึ่งก๊าซบางส่วนจะถูกปล่อยออกสู่ท่อไอเสีย ลูกสูบเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างแรงกดดันเนื่องจากเชื้อเพลิงส่วนใหม่เข้าสู่กระบอกสูบในขณะเดียวกันก็กำจัดก๊าซเผาไหม้ที่เหลือไปพร้อม ๆ กัน เมื่อเข้าใกล้ TDC ลูกสูบจะบีบอัดส่วนผสมและระบบจุดระเบิดจะติดไฟ จังหวะการขยายเริ่มต้นอีกครั้ง

ในการสร้างแบบจำลองเครื่องบิน เครื่องยนต์ดีเซล 2 จังหวะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีหลักการทำงานเหมือนกับเครื่องยนต์เบนซิน ข้อแตกต่างก็คือส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศจะติดไฟได้เองเมื่อสิ้นสุดรอบการอัด เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นส่วนผสมของอีเทอร์และน้ำมันก๊าดในการบิน การจุดระเบิดของเชื้อเพลิงนี้เกิดขึ้นที่อัตราส่วนการอัดที่ต่ำกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงดีเซลแบบเดิมมาก

คุณสมบัติการออกแบบและความแตกต่าง

เครื่องยนต์สองจังหวะแตกต่างจากเครื่องยนต์สี่จังหวะไม่เพียงแต่จะมีการแลกเปลี่ยนก๊าซในการทำงานกี่รอบเท่านั้น

สี่จังหวะต้องใช้ระบบจ่ายแก๊ส (วาล์วไอดีและไอเสีย เพลาลูกเบี้ยวพร้อมกลไกลูกเบี้ยว ฯลฯ ) สองจังหวะไม่มีระบบดังกล่าวซึ่งทำให้ง่ายกว่ามาก

เครื่องยนต์สี่จังหวะต้องการระบบหล่อลื่นที่สมบูรณ์เนื่องจากมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่และเสียดสีจำนวนมาก ในการหล่อลื่นเครื่องยนต์สองจังหวะ คุณสามารถใช้น้ำมันได้ง่ายๆ โดยเจือจางด้วยน้ำมันเชื้อเพลิง

ประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบ

เมื่อเปรียบเทียบเครื่องยนต์สองจังหวะและเครื่องยนต์สี่จังหวะ ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์เหล่านี้สามารถเห็นได้ไม่เพียงแต่ในการออกแบบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณลักษณะด้านสมรรถนะด้วย คุณสามารถเปรียบเทียบได้ตามตัวบ่งชี้ต่อไปนี้:

  • ความจุลิตร
  • พลังเฉพาะ
  • ประสิทธิภาพ;
  • เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
  • เสียงดัง;
  • ทรัพยากรการทำงาน
  • ง่ายต่อการบำรุงรักษา
  • ราคา.

ลิตรคือกำลังที่แยกออกจากปริมาตรกระบอกสูบหนึ่งลิตร ตามทฤษฎีแล้ว มันควรจะใหญ่เป็นสองเท่าสำหรับสองจังหวะ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริงตัวเลขนี้คือ 1.5−1.8 นี่เป็นเพราะการใช้จังหวะการทำงานของก๊าซที่ไม่สมบูรณ์ การใช้พลังงานในการล้าง การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และการสูญเสียเชื้อเพลิง

กำลังจำเพาะคืออัตราส่วนของกำลังมอเตอร์ต่อน้ำหนัก สองจังหวะยังสูงกว่าอีกด้วย ต้องการมู่เล่ที่หนักน้อยกว่าและไม่ต้องการระบบเพิ่มเติม (การกระจายก๊าซและการหล่อลื่น) ที่ทำให้โครงสร้างมีน้ำหนักมากขึ้น ประสิทธิภาพก็สูงขึ้นเช่นกัน

ประสิทธิภาพ (การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงต่อหน่วยกำลัง) จะสูงกว่าสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะ เครื่องยนต์สองจังหวะจะสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงบางส่วนเมื่อทำการล้างกระบอกสูบ

ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นต่ำกว่า อีกครั้งเนื่องจากการสูญเสียเชื้อเพลิงและน้ำมันที่ไม่เผาไหม้ คุณสามารถตรวจสอบสิ่งนี้ได้โดยใช้ตัวอย่างของมอเตอร์ติดท้ายเรือสองจังหวะ มันจะทิ้งฟิล์มบางๆ ของเชื้อเพลิงที่ไม่เผาไหม้ไว้บนน้ำเสมอ

เสียงรบกวนจะสูงขึ้นด้วยเครื่องยนต์สองจังหวะ เนื่องจากก๊าซไอเสียจะหลุดออกจากกระบอกสูบด้วยความเร็วสูง

อายุการใช้งานจะสูงขึ้นสำหรับเครื่องยนต์สี่จังหวะ ระบบหล่อลื่นแยกต่างหากและความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่ลดลงมีผลดีต่ออายุการใช้งาน

การบำรุงรักษาเครื่องยนต์สองจังหวะทำได้ง่ายกว่าอย่างแน่นอนเนื่องจากมีระบบเสริมน้อยกว่า รุ่นสี่จังหวะมีน้ำหนักมากกว่า สองจังหวะมีราคาถูกกว่า

ในกลไกบางอย่าง การใช้เครื่องยนต์สองจังหวะนั้นไม่คลุมเครือ ตัวอย่างเช่นเลื่อยไฟฟ้า ความหนาแน่นของกำลังสูง น้ำหนักเบา และความเรียบง่ายทำให้เป็นที่ชื่นชอบที่นี่

เครื่องยนต์สองจังหวะยังใช้ในรถจักรยานยนต์ เครื่องยนต์เรือ เครื่องตัดหญ้า สกู๊ตเตอร์ และการสร้างแบบจำลองเครื่องบิน ในเครื่องจักรและกลไกแบบโฮมเมดส่วนใหญ่ช่างฝีมือก็ใช้เครื่องยนต์สองจังหวะเช่นกัน

หน่วยกำลังจังหวะเดียวและสามจังหวะ

นอกจากนี้ยังมีเครื่องยนต์หนึ่งและสามจังหวะ เครื่องยนต์จังหวะเดียวมีห้องเผาไหม้ภายนอก รูปแบบนี้ใช้จังหวะทั้งสี่จังหวะในจังหวะลูกสูบเดียว เครื่องยนต์ Wankel สามจังหวะเป็นเครื่องยนต์ลูกสูบโรตารี เนื่องจากความซับซ้อนของการออกแบบและความต้องการคุณภาพการรักษาพื้นผิวอย่างมาก มอเตอร์ดังกล่าวจึงไม่ค่อยมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

ทุกวันนี้ มีเพียงไม่กี่คนที่แปลกใจกับอุปกรณ์เช่นเครื่องยนต์สันดาปภายใน อย่างไรก็ตาม ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 ผู้คนไม่คิดว่าจะมีอยู่จริงด้วยซ้ำ ในเวลานั้น ในยุคของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความต้องการเกิดขึ้นในการสร้างกลไกที่จะขับเคลื่อนส่วนต่างๆ ของหน่วยหรือการชุมนุมเฉพาะ

เครื่องยนต์จังหวะปรากฏขึ้นทันที มันเป็นความสำเร็จในการปฏิวัติความคิดของมนุษย์ งานของเขาเป็นไปตามกฎทางกายภาพขั้นพื้นฐาน ยิ่งไปกว่านั้นเป็นที่น่าสังเกตว่าสิ่งเหล่านี้ค่อนข้างเล็กน้อย นี่ควรค่าแก่การพูดถึงในภายหลัง เครื่องยนต์สองจังหวะได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ สาระสำคัญทั้งหมดของอุปกรณ์นี้บอกเราว่าการทำงานในอุปกรณ์นั้นดำเนินการใน 2 รอบนาฬิกา หากเทียบกับน้องที่เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 จังหวะก็มีกำลังมากกว่าเกือบ 2 เท่า นี่เป็นเพราะหลักการทำงานของมัน

เล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะนั้นค่อนข้างง่าย รอบการทำงานทั้งหมดในอุปกรณ์ดังกล่าวมีเพียง 2 รอบเท่านั้น คือ การบีบอัดและการขยาย หน่วย 4 จังหวะแตกต่างจากรุ่นนี้ตรงที่ไอดีและไอเสียของส่วนผสมจะดำเนินการในรูปแบบของกระบวนการทำงานแยกต่างหาก ในที่นี้ การดำเนินการทั้งสองนี้จะรวมกับการบีบอัดและการขยาย
หลักการทำงานมีดังนี้:

  1. ขั้นแรกให้ลูกสูบเคลื่อนที่จากด้านล่างที่เรียกว่าจุดตายไปยังด้านบน กระบวนการนี้รวมกับกระบวนการอื่น ซึ่งบังคับให้เชื้อเพลิงและอากาศถูกส่งเข้าไปในห้องผ่านหน้าต่างไล่อากาศ ในเวลานี้หน้าต่างไอเสียจะเปิดออกเล็กน้อย ก๊าซไอเสียทั้งหมดจะไหลผ่านมัน นี่คือวิธีที่กระบวนการบีบอัดเริ่มต้นขึ้น
  2. ขณะเดียวกันเมื่อเริ่มกระบวนการอัด พื้นที่อากาศที่กรองแล้วจะเริ่มก่อตัวขึ้นในห้องข้อเหวี่ยง เพื่อให้แน่ใจว่าเชื้อเพลิงส่วนใหม่จะเริ่มไหลจากคาร์บูเรเตอร์มาที่นี่ เมื่อลูกสูบถึงจุดศูนย์กลางตายด้านบน ส่วนผสมจะเริ่มจุดชนวนจากหัวเทียน ดังนั้นจึงมีการทำงานที่มีประโยชน์ซึ่งจะผลักมันลง
  3. ในเวลานี้ แรงดันส่วนเกินเริ่มสะสมในห้องข้อเหวี่ยง มันทำหน้าที่กับเชื้อเพลิงซึ่งเริ่มถูกอัด เมื่อด้านบนของลูกสูบถึงช่องไอเสีย ลูกสูบจะเปิดและปล่อยก๊าซไอเสียทั้งหมด จากที่นี่ไปที่ท่อไอเสียโดยตรง เมื่อเคลื่อนที่ต่อไป ลูกสูบจะค่อย ๆ เปิดหน้าต่างชำระล้าง เชื้อเพลิงที่เคยอยู่ในห้องข้อเหวี่ยงจะค่อยๆ ป้อนเข้าไปในกระบอกสูบ เมื่อตัวชิ้นงานตกลงไปที่จุดศูนย์ตายด้านล่าง เราสามารถพูดได้ว่างานจังหวะที่ 2 เสร็จสิ้นแล้ว ซึ่งหมายความว่าทุกอย่างเริ่มต้นจากจุดเริ่มต้น ในความเป็นจริง หลักการทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะนั้นแตกต่างอย่างมากจากสิ่งที่เครื่องยนต์ 4 จังหวะมอบให้เรา

ลักษณะเฉพาะ

รอบการทำงานทั้งหมดของเครื่องยนต์สองจังหวะเกิดขึ้นในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงหนึ่งครั้ง ทำให้มีกำลังเพิ่มขึ้นประมาณ 1.4-1.8 เท่า จากการกระจัดเท่าเดิมและมีความเร็วรอบเครื่องยนต์เท่าเดิม แน่นอนว่าประสิทธิภาพของหน่วยดังกล่าวต่ำกว่ารุ่น 4 จังหวะเดียวกันอย่างมาก ใช้ในการสร้างเครื่องยนต์เรือหนักและความเร็วต่ำ ที่นี่เชื่อมต่อโดยตรงกับเพลาใบพัด โมเดลดังกล่าวยังพบการใช้งานในรถจักรยานยนต์ด้วย

สิ่งนี้ยังนำไปสู่ความจริงที่ว่าโมเดลที่ทำงานใน 2 รอบจะร้อนมาก พลังงานความร้อนจำนวนมากถูกปล่อยออกมาที่นี่ ในบางกรณีจำเป็นต้องเชื่อมต่อการระบายความร้อนเพิ่มเติมเพื่อให้เครื่องอยู่ในสภาพการทำงานอยู่เสมอ อย่างไรก็ตามเราสามารถเน้นถึงข้อดีของเทคโนโลยีดังกล่าวได้ เนื่องจากการทำงานของลูกสูบถูกจำกัดไว้ที่ 2 จังหวะ จึงทำให้การเคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลาน้อยลงมาก ดังนั้นการสูญเสียแรงเสียดทานจึงน้อยมาก สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อการสึกหรอของชิ้นส่วนการทำงานหลักของเครื่องยนต์สองจังหวะ

ปัญหาเร่งด่วนอีกประการหนึ่งสำหรับรุ่นนี้คือข้อเท็จจริงที่ว่าจำเป็นต้องหาทางประนีประนอมระหว่างการสูญเสียประจุใหม่กับคุณภาพการชะล้างอย่างต่อเนื่อง ใช่ หลักการปฏิบัติงานบังคับให้วิศวกรและช่างเทคนิคชั้นนำทำงานเพื่อสร้างระบบสากลที่จะลดการสูญเสียให้เหลือน้อยที่สุด เครื่องยนต์ 4 จังหวะจะแทนที่ก๊าซไอเสียในขณะที่ลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายด้านบน ที่นี่สถานการณ์เปลี่ยนแปลงไปอย่างรุนแรง ของเสียทั้งหมดจะลอยออกไปในท่อในขณะที่กระบอกสูบเกือบจะเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์นั่นคือกระบวนการนี้จะจับปริมาตรของมันอย่างสมบูรณ์ คุณภาพการไหลเวียนของอากาศมีบทบาทสำคัญมากในเรื่องนี้

ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถแยกส่วนผสมที่ใช้งานได้ใหม่ออกจากก๊าซไอเสียได้เสมอไป ไม่ว่าในกรณีใดพวกเขาจะผสม ปัญหานี้เด่นชัดโดยเฉพาะในรุ่นเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ซึ่งจ่ายเชื้อเพลิงพร้อมใช้เข้ากระบอกสูบโดยตรง โดยปกติแล้วในกรณีนี้ควรพูดถึงการใช้อากาศในปริมาณที่มากขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวกรองอากาศที่มีโครงสร้างและองค์ประกอบที่ซับซ้อน เครื่องยนต์ 4 จังหวะไม่มีข้อเสียนี้

หลักการทำงานของเครื่องยนต์รุ่นนี้ชี้ให้เห็นว่าการใช้งานอาจถูกจำกัดเนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบและการสูญเสียจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครละทิ้ง 2 รอบนาฬิกา โดยสร้างอุปกรณ์ตามมันมากขึ้นเรื่อยๆ

เป็นที่น่าสังเกตว่าทุกวันนี้มีกลไกต่าง ๆ มากมายในตลาดที่ใช้ทั้งเครื่องยนต์สันดาปภายใน 4 จังหวะและสองจังหวะ อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างที่เราตัดสินใจจะพูดถึงในวันนี้อาจไม่เพียงแต่มีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดเท่านั้น แต่กลไกบางอย่างใช้รูปแบบที่ค่อนข้างซับซ้อนด้วย

ความแตกต่างระหว่างรุ่นสองจังหวะและรุ่นสี่จังหวะ

หัวข้อนี้ได้รับการกล่าวถึงบางส่วนในบทที่แล้ว แต่ก็คุ้มค่าที่จะศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเนื่องจากปัญหาในการเลือกต้องเผชิญกับคนจำนวนมาก

หลักการทำงาน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์ 4 จังหวะและสองจังหวะคือการออกแบบกลไกในการถอดและจ่ายเชื้อเพลิงให้กับกระบอกสูบ หน่วย 4 จังหวะนั้นใช้กลไกพิเศษที่เปิดและปิดวาล์วไอเสียและไอดี ณ เวลาหนึ่ง เมื่อเราพูดถึงแบบจำลองที่มี 2 จังหวะการทำงาน การทำความสะอาดและการเติมกระบอกสูบด้วยส่วนผสมจะเกิดขึ้นพร้อมกันกับกระบวนการบีบอัดและการทำให้บริสุทธิ์ ในการทำเช่นนี้จะมีการสร้างรูทำงานสองรูบนผนังกระบอกสูบ หนึ่งในนั้นคือการล้างและอย่างที่สองคือทางเข้า

ความจุลิตร

หน่วย 4 จังหวะทำให้ลูกสูบสองครั้งระหว่างการทำงาน ดูเหมือนว่ากำลังของเครื่องยนต์สองจังหวะควรมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าเนื่องจากกระบวนการทำงานเกิดขึ้นในการเคลื่อนที่ของลูกสูบเพียงครั้งเดียว ในทางปฏิบัติสิ่งนี้ไม่สามารถทำได้ ทุกอย่างเชื่อมโยงกับการสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพต่ำ ในระหว่างการทำงานของรุ่น 2 จังหวะ อาจเกิดการผสมของก๊าซไอเสียและส่วนผสมของก๊าซและอากาศที่สะอาดได้ สิ่งนี้ส่งผลโดยตรงต่อกำลังขับของอุปกรณ์ นอกจากนี้จังหวะลูกสูบในกรณีนี้ยังน้อยกว่ารุ่น 4 จังหวะอย่างมาก

การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง

เครื่องยนต์ 4 จังหวะมีกำลังต่ำกว่ารุ่น 2 จังหวะ จึงกินน้ำมันเชื้อเพลิงน้อยกว่า แม้ว่าดูเหมือนว่าพารามิเตอร์นี้ควรจะใกล้เคียงกัน ในทางปฏิบัติสิ่งนี้ไม่ได้ผล หน่วยที่ทำงานใน 2 รอบ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของหลักการทำงาน จะสร้างความสูญเสียเพิ่มเติม เกิดจากการที่ก๊าซไอเสียผสมกับเชื้อเพลิงสดบางส่วน และดังนั้นจึงถูกกำจัดออกไปพร้อมกับบางส่วนผ่านทางท่อไอเสีย สรุปได้ว่าสำหรับจำนวนรอบการทำงานเท่ากัน รุ่น 4 จังหวะจะใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า

การหล่อลื่น

การหล่อลื่นในทั้งสองรุ่นก็ดำเนินการต่างกันเช่นกัน ในกรณีของเราจะดำเนินการโดยการผสมน้ำมันเบนซินและน้ำมันตามสัดส่วน เครื่องยนต์ 4 จังหวะต้องใช้ถังขยายแบบพิเศษ เชื่อมต่อกันด้วยระบบท่อเข้ากับปั๊มลูกสูบ จากที่นี่น้ำมันหล่อลื่นจะตกลงไปในท่อทางเข้า นอกจากนี้ปริมาณของมันถูกจัดเตรียมให้ตรงตามปริมาณที่ต้องการ

จากที่กล่าวมาข้างต้น เราสามารถเน้นถึงข้อดีของเครื่องยนต์สองจังหวะดังต่อไปนี้:

  • พลังที่ยิ่งใหญ่กว่าด้วยการกระจัดเท่าเดิม
  • อุปกรณ์เรียบง่าย
  • น้ำหนักเบาของตัวเครื่อง

ทั้งหมดนี้บังคับให้นักออกแบบและนักพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ใช้โมเดลนี้ในโครงการใหม่ของตน ใครจะรู้บางทีเมื่อเวลาผ่านไประบบคายประจุและการบีบอัดอาจเกิดการเปลี่ยนแปลง ทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก้าวไปสู่ระดับใหม่

ไม่เชิง