מנוע דו פעימות ברכב

עולם המכוניות ראה הרבה פיתוחים של רכבות הנעה. חלקם נותרו קפואים בזמן בשל העובדה שלא היה למעצב האמצעים לפתח את פרי מוחו. אחרים התבררו כלא יעילים, ולכן להתפתחויות כאלה לא היה עתיד מבטיח.

בנוסף למנוע הקלאסי או בצורת ה- V, יצרנים יצרו גם מכוניות עם עיצובים אחרים של יחידות כוח. מתחת למכסה המנוע של כמה דגמים יכולת לראות מנוע וואנקל, מתאגרף (או מתאגרף), מנוע מימן. חלק מיצרניות הרכב עדיין יכולות להשתמש במוצרי חשמל אקזוטיים כאלה בדגמים שלהם. בנוסף לשינויים אלה, ההיסטוריה מכירה כמה מנועים לא סטנדרטיים מוצלחים יותר (חלקם כאלה) מאמר נפרד).

עכשיו בואו נדבר על מנוע כזה, איתו כמעט אף אחד מהנוסעים לא נתקל, אם לא כדי לדבר על הצורך לכסח את הדשא עם מכסחת דשא או לכרות עץ עם מסור מנסרים. זוהי יחידת כוח דו פעימה. בעיקרון, סוג זה של מנוע בעירה פנימית משמש ברכבים מנועים, בטנקים, במטוסי בוכנה וכו ', אך לעתים רחוקות ביותר במכוניות.

כמו כן, מנועי שתי פעימות פופולריים מאוד בספורט המוטורי, שכן ליחידות אלו יתרונות משמעותיים. ראשית, יש להם כוח עצום לעקירה קטנה. שנית, בשל עיצובם הפשוט, מנועים אלה הם קלים. גורמים אלה חשובים מאוד לספורט דו-גלגלי.

שקול את התכונות של המכשיר של שינויים כאלה, כמו גם אם אפשר להשתמש בהם במכוניות.

מהו מנוע דו פעימות?

לראשונה הופיע פטנט על יצירת מנוע בעירה פנימית דו-פעימה בתחילת שנות השמונים של המאה העשרים. הפיתוח הוצג על ידי המהנדס דוגלאד פקיד. מכשיר פרי מוחו כלל שני צילינדרים. האחד היה פועל, והשני שאב קבוצה חדשה של שיתוף פעולה צבאי-טכני.

לאחר 10 שנים הופיע שינוי עם פיצוץ תא, שבו כבר לא היה בוכנה פריקה. מנוע זה תוכנן על ידי ג'וזף דיי.

במקביל להתפתחויות אלה, יצר קרל בנץ יחידת גז משלו, שהפטנט לייצורו הופיע בשנת 1880.

הדו-פעימות דו-פעימות, כשמו כן הוא, בסיבוב אחד של גל הארכובה מבצע את כל המכות הדרושות לאספקה ​​ושריפה של תערובת דלק האוויר, כמו גם להסרת מוצרי בעירה למערכת הפליטה של ​​הרכב. . יכולת זו מסופקת על ידי מאפיין עיצובי של היחידה.

בפעימה אחת של הבוכנה, מבוצעות שתי פעימות בצילינדר:

1. כאשר הבוכנה נמצאת במרכז המת התחתון, מטוהרים את הגליל, כלומר מוציאים מוצרי בעירה. שבץ זה מסופק על ידי צריכת חלק טרי של ה- BTC, אשר מעביר את הפליטה לדרכי הפליטה. באותו רגע, יש מחזור של מילוי החדר עם חלק טרי של VTS.
2. עולה למרכז המת העליון, הבוכנה סוגרת את הכניסה ואת היציאה, מה שמבטיח את דחיסת ה- BTC בחלל הבוכנה הנ"ל (ללא תהליך זה, בעירה יעילה של התערובת והתפוקה הנדרשת של יחידת הכוח בלתי אפשרית). במקביל, חלק נוסף מתערובת האוויר והדלק נשאב לחלל שמתחת לבוכנה. ב- TDC של הבוכנה נוצר ניצוץ שמצית את תערובת דלק האוויר. שבץ העבודה מתחיל.

זה חוזר על המחזור המוטורי. מתברר שבשתי פעימות כל המכות מבוצעות בשתי פעימות של הבוכנה: בזמן שהוא נע מעלה ומטה.

המכשיר של מנוע דו פעימות?

מנוע הבעירה הפנימית הקלאסית הדו פעימות מורכב מ:

• עֶגלוֹן. זהו החלק העיקרי של המבנה בו קבוע גל הארכובה בעזרת מיסבי כדור. בהתאם לגודל קבוצת גלילי הבוכנה, יהיה מספר ארכובות מתאים על גל הארכובה.
• בּוּכנָה. זו חתיכה בצורת זכוכית, המוצמדת למוט החיבור, בדומה לזו המשמשת במנועי ארבע פעימות. יש בו חריצים לטבעות הדחיסה. היעילות של היחידה במהלך הבעירה של ה- MTC תלויה בצפיפות הבוכנה, כמו בסוגים אחרים של מנועים.
• פתחי כניסה ויציאה. הם מיוצרים בבית מנוע הבעירה הפנימית עצמו, שם מחוברים סעפות היניקה והפליטה. אין מנגנון חלוקת גז במנוע כזה, שבגללו הדו פעימות קלות משקל.
• שסתום. חלק זה מונע את זריקת תערובת האוויר / דלק חזרה למערכת הכניסה של היחידה. כאשר הבוכנה עולה נוצר ואקום מתחתיו, המניע את הדש, דרכו נכנס חלק טרי של BTC לחלל. ברגע שיש מכה של פעולת המכה (ניצוץ הופעל והתערובת נדלקה והעביר את הבוכנה למרכז המת התחתון), שסתום זה נסגר.
• טבעות דחיסה. אלה אותם חלקים כמו בכל מנוע בעירה פנימית אחר. מידותיהם נבחרות אך ורק על פי מידות בוכנה מסוימת.

עיצוב דו-פעימות הופבאואר

בשל מכשולים הנדסיים רבים, הרעיון להשתמש בשינויים דו פעימות במכוניות נוסעים לא התאפשר עד לאחרונה. בשנת 2010 בוצעה פריצת דרך בעניין זה. EcoMotors קיבלו השקעה ראויה מביל גייטס וחוסלה ונצ'רס. הסיבה לבזבוז כזה הייתה הצגת מנוע הבוקסר המקורי.

למרות ששינוי כזה קיים כבר הרבה זמן, פיטר הופבאואר יצר את הרעיון של שתי פעימות שעבד על העיקרון של מתאגרף קלאסי. החברה כינה את עבודתה OROS (תורגם כצילינדרים מנוגדים ובוכנות מנוגדות). יחידה כזו יכולה לעבוד לא רק על בנזין, אלא גם על סולר, אך היזם הסתפק עד כה בדלק מוצק.

אם ניקח בחשבון את העיצוב הקלאסי של שתי פעימות ביכולת זו, אז בתיאוריה ניתן להשתמש בו בשינוי דומה ולהתקין על רכב 4 גלגלים לנוסע. זה היה אפשרי אלמלא הסטנדרטים הסביבתיים ועלות הדלק הגבוהה. במהלך הפעלת מנוע בעירה פנימית דו-פעימה קונבנציונאלית, חלק מתערובת הדלק האוויר מוסרת דרך יציאת הפליטה במהלך תהליך הטיהור. כמו כן, בתהליך הבעירה של BTC נשרף גם נפט.

למרות הספקנות הגדולה של מהנדסים מיצרניות רכב מובילות, מנוע הופבאואר פתח את ההזדמנות לשתי פעימות להיכנס מתחת למכסה המנוע של מכוניות יוקרה. אם נשווה את התפתחותו עם המתאגרף הקלאסי, הרי שהמוצר החדש הוא קל יותר ב -30 אחוזים, שכן בעיצובו יש פחות חלקים. היחידה מדגימה ייצור אנרגיה יעיל יותר במהלך הפעולה בהשוואה לבוקסר בעל ארבע פעימות (עלייה ביעילות בתוך 15-50 אחוז).

מודל העבודה הראשון קיבל את סימון EM100. לטענת היזם, משקל המנוע הוא 134 ק"ג. כוחו 325 כ"ס והמומנט הוא 900 ננומטר.

המאפיין העיצובי של המתאגרף החדש הוא ששתי בוכנות ממוקמות בצילינדר אחד. הם מותקנים על אותו גל ארכובה. הבעירה של ה- VTS מתרחשת ביניהם, שבגללה האנרגיה המשוחררת משפיעה בו זמנית על שתי הבוכנות. זה מסביר מומנט כה עצום.

הגליל הנגדי מוגדר לפעול בצורה אסינכרונית עם הסמוך. זה מבטיח סיבוב גל ארכובה חלק ללא אידיוט עם מומנט יציב.

בסרטון הבא, פיטר הופבאואר עצמו מדגים כיצד המנוע שלו עובד:

מנוע opoc איך זה עובד .mp4

בואו נסתכל מקרוב על המבנה הפנימי שלו ועל מערך העבודה הכללי.

טעינת טורבו

טעינת טורבו מסופקת על ידי גלגל שעליו מונח מנוע חשמלי. למרות שהוא יעבור בחלקו מזרם גזי הפליטה, המאיץ הטעון אלקטרונית מאפשר למאיץ להאיץ מהר יותר וליצור לחץ אוויר. כדי לפצות על צריכת האנרגיה של סיבוב המדחף, המכשיר מייצר חשמל כאשר הלהבים נתונים ללחץ פליטה. האלקטרוניקה שולטת גם בזרימת הפליטה כדי להפחית את זיהום הסביבה.

אלמנט זה בשתי פעימות החדשניות שנוי במחלוקת למדי. כדי ליצור במהירות את לחץ האוויר הדרוש, המנוע החשמלי יצרוך כמות אנרגיה ראויה. לשם כך, המכונית העתידית, שתשתמש בטכנולוגיה זו, תצטרך להיות מצוידת בגנרטור יעיל יותר וסוללות בעלות קיבולת מוגברת.

נכון להיום, יעילות הטעינה החשמלית עדיין על הנייר. היצרן טוען כי מערכת זו משפרת את טיהור הצילינדרים תוך מקסימום היתרונות של מחזור דו פעימות. בתיאוריה, התקנה זו מאפשרת להכפיל את נפח הליטר של היחידה בהשוואה לעמיתים בארבע פעימות.

הכנסת ציוד כזה בהחלט תייקר את תחנת הכוח ולכן עדיין זול יותר להשתמש במנוע בעירה פנימית קלאסית חזקה וגרגרנית מאשר מתאגרף קל משקל חדש.

מוטות חיבור מפלדה

לפי תכנונה, היחידה דומה למנועי TDF. רק בשינוי זה, בוכנות הנגד הפעילו לא שתי גל ארכובה, אלא אחת בשל מוטות החיבור הארוכים של הבוכנות החיצוניות.

הבוכנות החיצוניות במנוע מותקנות על מוטות חיבור ארוכים מפלדה המחוברים לארכובה. הוא אינו ממוקם בקצוות, כמו בשינוי האגרוף הקלאסי, המשמש בציוד צבאי, אלא בין הגלילים.

האלמנטים הפנימיים מחוברים גם למנגנון הארכובה. מכשיר כזה מאפשר לך להפיק יותר אנרגיה מתהליך הבעירה של תערובת דלק האוויר. המנוע מתנהג כאילו יש לו ארכובות המספקות שבץ בוכנה מוגבר, אך הפיר הוא קומפקטי וקל משקל.

גל ארכובה

המנוע הופבאואר בעל עיצוב מודולרי. האלקטרוניקה מסוגלת לכבות חלק מהצילינדרים, כך שהמכונית יכולה להיות חסכונית יותר כאשר ה- ICE נמצא בעומס מינימלי (למשל בעת שייט בכביש מישורי).

במנועי 4 פעימות עם הזרקה ישירה (לפרטים על סוגי מערכות ההזרקה קרא בביקורת אחרת) כיבוי הצילינדרים מובטח על ידי הפסקת אספקת הדלק. במקרה זה, הבוכנות עדיין נעות בצילינדרים עקב סיבוב גל הארכובה. הם פשוט לא שורפים דלק.

באשר להתפתחות החדשנית של הופבאואר, כיבוי זוג צילינדרים מובטח על ידי מצמד מיוחד המותקן על גל הארכובה בין זוגות הבוכנה הגליליים המתאימים. כאשר המודול מנותק, המצמד פשוט מנתק את החלק של גל הארכובה האחראי על החלק הזה.

מכיוון שהנעת בוכנות במנוע בעירה פנימית קלאסית דו פעימות במהירות סרק עדיין תשאב חלק טרי של VTS, בשינוי זה מודול זה מפסיק לעבוד לחלוטין (הבוכנות נותרות משותקות). ברגע שהעומס על יחידת הכוח עולה, ברגע מסוים המצמד מחבר את החלק הלא פעיל של גל הארכובה, והמנוע מגביר את ההספק.

צילינדר

בתהליך שידור הצילינדר, שסתומים דו פעימות קלאסיים פולטים לאטמוספירה חלק מהתערובת הלא שרופה. מסיבה זו, כלי רכב המצוידים ביחידת כוח כזו אינם מסוגלים לעמוד בתקנים סביבתיים.

כדי לתקן את החסרון הזה, תכנן מפתח המנוע הדו-פעישי מנוגד תכנון מיוחד של הצילינדרים. יש להם גם כניסות ושקעים, אך מיקומם מפחית פליטות מזיקות.

איך עובד מנוע בעירה פנימית דו-פעימה

המוזרות בשינוי הדו-פעימות הקלאסי היא כי גל הארכובה והבוכנה נמצאים בחלל מלא בתערובת דלק אוויר. על הכניסה מותקן שסתום כניסה. נוכחותו מאפשרת לך ליצור לחץ בחלל מתחת לבוכנה כאשר הוא מתחיל לנוע כלפי מטה. ראש זה מאיץ את ניקוי הגלילים ופינוי גזי הפליטה.

כאשר הבוכנה נעה בתוך הגליל, היא פותחת / סוגרת לסירוגין את הכניסה והיציאה. מסיבה זו, מאפייני העיצוב של היחידה מאפשרים לא להשתמש במנגנון חלוקת הגז.

כדי שאלמנטים השפשוף לא נשחקים יתר על המידה, הם זקוקים לסיכה איכותית. מכיוון שמנועים אלה הם בעלי מבנה פשוט, הם מונעים ממערכת שימון מורכבת שתספק שמן לכל חלק במנוע הבעירה הפנימית. מסיבה זו מוסיפים לדלק מעט שמן מנוע. לשם כך, מותג מיוחד משמש ליחידות דו פעימות. חומר זה חייב לשמור על סיכות בטמפרטורות גבוהות, וכאשר הוא נשרף יחד עם דלק, אסור לו להשאיר מרבצי פחמן.

למרות שמנועים דו פעימות לא מצאו יישומים רחבים ברכבים, ההיסטוריה יודעת תקופות שבהן מנועים כאלה היו ממוקמים מתחת למכסה המנוע של כמה משאיות (!). דוגמה לכך היא יחידת כוח הדיזל YaAZ.

בשנת 1947, הותקן מנוע דיזל 7 צילינדרים בשורה בעיצוב זה על משאיות 200 טון YaAZ-205 ו- YaAZ-4. למרות המשקל הרב (כ- 800 ק"ג), ליחידה היו תנודות נמוכות יותר ממנועי בעירה פנימית רבים של מכוניות נוסעים מקומיות. הסיבה היא שהתקן של שינוי זה כולל שני פירים המסתובבים באופן סינכרוני. מנגנון האיזון הזה הרטיב את מרבית התנודות במנוע, שהתפוררו במהירות את גוף משאית העץ.

פרטים נוספים על הפעלת מנועים דו פעימות מתוארים בסרטון הבא:

2 טקט. בואו ננסה להבין ...

היכן יש צורך במנוע דו פעימות?

המכשיר של מנוע דו פעימות פשוט יותר מאנלוגי 2 פעימות, שבגללו הם משמשים בתעשיות שבהן המשקל והנפח חשובים יותר מצריכת דלק ופרמטרים אחרים.

לדוגמא, מנועים אלה מותקנים על מכסחות דשא קלות גלגלים וגוזמי יד לגננים. החזקת מנוע כבד בידיים מקשה מאוד על העבודה בגינה. ניתן לייחס את אותו רעיון בייצור מסורי שרשרת.

יעילותו תלויה גם במשקל הובלת המים והאוויר, ולכן היצרנים מתפשרים על צריכת דלק גבוהה על מנת ליצור מבנים קלים יותר.

עם זאת, 2-tatniks משמשים לא רק במטוסים חקלאיים וכמה סוגים. בספורט אוטומטי / מוטו משקל חשוב באותה מידה כמו ברחפנים או מכסחות דשא. על מנת שמכונית או אופנוע יתפתחו במהירות גבוהה, מעצבים, שיוצרים רכבים כאלה, משתמשים בחומרים קלים. מתוארים פירוט החומרים מהם עשויים מרכבי רכב כאן... מסיבה זו יש למנועים אלה יתרון על מקבילים 4 פעימות כבדים ומורכבים מבחינה טכנית.

להלן דוגמא קטנה לאפקטיביות של שינוי דו-פעימתי של מנוע בעירה פנימית בספורט. מאז 1992, חלק מהאופנועים השתמשו במנוע יפני הונדה NSR4 500 צילינדרים V-twin במרוצי אופנועי MottoGP. בנפח של 0.5 ליטר, יחידה זו פיתחה 200 כוחות סוס, וגל הארכובה הסתובב עד 14 אלף סיבובים לדקה.

המומנט הוא 106 ננומטר. הגיע כבר ל 11.5 אלף. מהירות השיא שילד כזה הצליח לפתח הייתה יותר מ -320 קילומטר לשעה (תלוי במשקל הרוכב). משקל המנוע עצמו היה 45 ק"ג בלבד. קילוגרם אחד של משקל רכב מהווה כמעט כוח סוס וחצי. מרבית מכוניות הספורט יתקנאו ביחס הכוח והמשקל הזה.

השוואה בין מנוע דו פעימות וארבע פעימות

השאלה היא מדוע, אם כן, המכונה לא יכולה להכיל יחידה יצרנית כזו? ראשית, הדו פעימות הקלאסיות היא היחידה הבזבזנית ביותר מכל מה שמשמש ברכבים. הסיבה לכך היא המוזרויות של טיהור ומילוי הגליל. שנית, באשר לשינויים במירוץ כמו הונדה NSR500, בגלל הסיבובים הגבוהים, חיי העבודה של היחידה הם קטנים מאוד.

היתרונות של יחידת 2 פעימות על פני אנלוגי 4 פעימות כוללים:

• היכולת להסיר כוח ממהפכה אחת של גל הארכובה גבוהה פי 1.7-XNUMX מזו שמפיק מנוע קלאסי עם מנגנון חלוקת גז. לפרמטר זה חשיבות רבה יותר לטכנולוגיות ימי במהירות נמוכה ולדגמי מטוסי בוכנה.
• בשל תכונות העיצוב של מנוע הבעירה הפנימית, יש לו ממדים ומשקל קטנים יותר. פרמטר זה חשוב מאוד לרכבים קלים כמו קלנועיות. בעבר, יחידות כוח כאלה (בדרך כלל נפחן לא עלה על 1.7 ליטר) הותקנו במכוניות קטנות. בשינויים כאלה סופקה נשיפה של תא כננות. דגמי משאיות מסוימים היו מצוידים גם במנועים דו פעימות. בדרך כלל נפחם של מנועי בעירה פנימית כזו היה לפחות 4.0 ליטר. הנשיפה בשינויים כאלה בוצעה על ידי סוג הזרימה הישירה.
• החלקים שלהם נשחקים פחות, מכיוון שהאלמנטים הנעים, כדי להשיג את אותו האפקט כמו באנלוגים של 4 פעימות, מבצעים כמה פעמים תנועות (שתי פעימות משולבות במכת בוכנה אחת).

מנוע 4 פעימות

למרות יתרונות אלה, לשינוי המנוע הדו-פעומי יש חסרונות משמעותיים, שבגללם עדיין לא מעשי להשתמש בו במכוניות. להלן כמה מהחסרונות הבאים:

• דגמי קרבורטור פועלים עם אובדן מטען חדש של ה- VTS במהלך טיהור תא הגליל.
• בגרסת 4 פעימות, גזי הפליטה מוסרים במידה רבה יותר מאשר באנלוגיה הנחשבת. הסיבה היא שבשבץ דו פעימות הבוכנה אינה מגיעה למרכז המת העליון במהלך הטיהור, ותהליך זה מובטח רק במהלך המכה הקטנה שלה. מכיוון שכך, חלק מתערובת דלק האוויר נכנסת לדרכי הפליטה, וגז פליטה נוסף נותר בצילינדר עצמו. כדי להפחית את כמות הדלק הבלתי שרוף בפליטה, יצרניות מודרניות פיתחו שינויים עם מערכת הזרקה, אך גם במקרה זה אי אפשר להסיר לחלוטין שאריות בעירה מהגליל.
• מנועים אלה רעבים יותר לחשמל בהשוואה לגרסאות 4 פעימות בעלות תזוזה זהה.
• מגדשי טורבו בעלי ביצועים גבוהים משמשים לטיהור הצילינדרים במנועי הזרקה. במנועים כאלה האוויר נצרך פי שניים וחצי. מסיבה זו נדרשת התקנת מסנני אוויר מיוחדים.
• כאשר מגיעים לסל"ד מרבי, יחידת הדו פעימות מייצרת יותר רעש.
• הם מעשנים יותר חזק.
• בסיבובים נמוכים הם מייצרים רעידות חזקות. אין הבדל במנועים חד גליליים בעלי ארבע ושתי פעימות בהקשר זה.

באשר לעמידותם של מנועי שתי פעימות, מאמינים כי עקב שימון לקוי הם נכשלים מהר יותר. אבל אם לא לוקחים בחשבון את היחידות לאופנועי ספורט (סיבובים גבוהים משביתים חלקים במהירות), אז כלל מפתח עובד במכניקה: ככל שעיצוב המנגנון פשוט יותר, כך הוא יימשך זמן רב יותר.

מנועי ארבע פעימות כוללים מספר גדול יותר של חלקים קטנים, במיוחד במנגנון חלוקת הגז (קרא את אופן פעולת תזמון השסתום כאן), שיכולה להישבר בכל עת.

כפי שאתה יכול לראות, פיתוח מנועי הבעירה הפנימית לא נעצר עד עכשיו, אז מי יודע איזו פריצת דרך בתחום זה תעשה על ידי מהנדסים. הופעתה של פיתוח חדש של המנוע הדו-פעיתי נותנת תקווה שבעתיד הקרוב, המכוניות יצוידו במנעים קלים ויעילים יותר.

לסיכום, אנו מציעים להסתכל על שינוי נוסף של מנוע דו פעימות עם בוכנות הנעות זו אל זו. נכון, לא ניתן לקרוא לטכנולוגיה זו חדשנית, כמו בגרסת הופבאואר, מכיוון שמנועי בעירה פנימית כזו החלו לשמש עוד בשנות השלושים בציוד צבאי. עם זאת, עבור כלי רכב קלים, עדיין לא נעשה שימוש במנועי 1930 פעימות כאלה:

מנוע תנועה נגדי מהמם 2018

שאלות ותשובות:

מה המשמעות של מנוע 2 פעימות? בניגוד למנוע 4 פעימות, כל המהלכים מבוצעים בסיבוב אחד של גל הארכובה (שתי פעימות מבוצעות במהלכת בוכנה אחת). בו משולבים תהליך מילוי הגליל ואוורורו.

כיצד משמנים מנוע שתי פעימות? כל המשטחים הפנימיים המשפשפים של המנוע משומנים על ידי השמן שבדלק. לכן יש למלא כל הזמן את השמן במנוע כזה.

איך עובד מנוע 2 פעימות? במנוע בעירה פנימית זה, שתי פעימות מתבטאות בצורה ברורה: דחיסה (הבוכנה נעה ל-TDC וסגורת בהדרגה תחילה את הטיהור ולאחר מכן את יציאת הפליטה) ומהלך העבודה (לאחר הצתת ה-BTC, הבוכנה עוברת ל-BDC, פתיחת אותן יציאות לטיהור).