Меню

Авто с двухтактным мотором

Двухтактный работяга

Есть в нашей автомобильной истории страницы, за которые не стыдно. Речь в данном случае не о выдающихся конструкторских решениях — о другом. О разра­ботках, десятки лет честно служивших во всех отраслях огромной страны. К таковым относятся двухтактные дизели марки ЯАЗ.

Первая попытка создания отечественного автомобильного дизеля была предпринята в начале 30-х годов прош­лого века. Под руководством профессора НАТИ Николая Брилинга построили два опытных экземпляра дизель-мотора. Название этого агрегата расшифровывалось как «Коба Джугашвили» (псевдоним и фамилия И.В. Сталина).

Шестицилиндровые десятилитровые моторы развивали мощность 110 л.с. Двигатели в 1934 году были установлены на ярославских пятитонных грузовиках Я-5. Сравнительные испытания показали, что эти машины могли двигаться почти в 2 раза быстрее автомобилей, оснащенными заграничными движками.

Однако истории было угодно, чтобы нашим первым серийным послевоенным дизелем стал другой мотор. А именно аналог двигателя «Джи-Эм-Си». Он получил название ЯАЗ-204.

Четырехцилиндровый рядный двухтактный двигатель ЯАЗ-М 204 был установлен на новых опытных семитонных грузовиках уже в 1945 году, а с 1946 года в Ярославле и с 1947 года в Минске был налажен выпуск бортовых грузовиков ЯАЗ-200 и самосвалов ЯАЗ-205. Эти же машины, выпускавшиеся в Белоруссии, носили имя «МАЗ».

Дизели, о которых мы рассказываем, работали не только на автомобилях. Ими оснащали специальную технику, в том числе и армейскую, малые речные и морские суда, а также электростанции. Сколько «лампочек Ильича» питалось от дизель-генераторов, трудно даже представить.

А теперь немного технических подробностей. Двухтактные дизели ЯАЗ имеют несколько принципиальных различий не только с четырех­тактными дизелями, но и с четырехцилиндровыми бензиновыми моторами.

Главным отличием двухтактных моторов является отсутствие впускных клапанов в газораспределительных механизмах первых агрегатов. Но есть работающие синхронно пары выпускных клапанов в каждом цилиндре. Функции впускных клапанов выполняют так называемые продувочные окна, расположенные в середине высоты гильз цилиндров. И цилиндры в начале такта сжатия запираются непосредственно поршнями.

В отличие от четырехтактных двигателей, где каждому полному ходу поршня соответствует лишь один такт работы мотора, у двухтактных дизелей за один ход поршня совершаются два такта. Или продувка и сжатие, при движении поршня вверх, или рабочий ход и выпуск вместе с началом продувки, при движении поршня вниз.

Двигатель ЯАЗ-М 204А с инерционно-масляными воздушными фильтрами

Второй принципиальной технической особенностью двигателей ЯАЗ-М 204 перед четырехтактными дизелями является отсутствие топливных насосов высокого давления (ТНВД) и регуляторов опережения впрыска топлива. Угол опережения впрыска топлива в эксплуатации не регулируется ни в зависимости от переходных режимов, ни от числа оборотов. Такой технической возможности нет вообще. А топливо подается в цилиндры так называемыми насос-форсунками, которые управляются кулачками распределительного вала, установленного в головке блока цилиндров. В отличие от моторов легковых машин привод распределительного вала осуществляется не цепью (или зубчатым ремнем), а системой цилиндрических шестерен.

Третье различие в том, что эти агрегаты имеют пары валов (распределительный и уравновешивающий), которые вращаются синхронно вместе со своими противовесами в головках блока, образуя так называемый механизм уравновешивания. Благодаря этому 800-килограммовые двигатели ЯАЗ-М 204 при работе имеют меньший уровень вибрации, чем 150–200-килограммовые силовые агрегаты большинства отечественных легковушек. Укажем для сведения, что кабины грузовиков ЯАЗ и МАЗ 1940–1950-х годов имеют деревянные каркасы, собранные на деревянных же «шипах», винтах-«саморезах» с угольниками-подкосами и в значительно меньших местах — на резьбовых болтах-стяжках. И сколько-нибудь продолжительных и повышенных вибраций они бы просто не выдерживали.

Читайте также:  Лодочные моторы меркурий американские

Двигатель ЯАЗ-М 206Б

И наконец, различие с четырехцилиндровыми бензиновыми моторами определяется тем, что у моторов ЯАЗ-М 204 каждый поршень движется в своей фазе, а кривошипы коленчатого вала расположены четырехлучевой «звездой», если смотреть с торца вала. А у карбюраторных двигателей попарно и синхронно работают поршни 1–4-го и 2–3-го цилиндров, и кривошипы лежат в одной плоскости.

Рассматриваемые двигатели комплектуются двумя типами воздушных фильтров, в зависимости от того, в каких условиях придется работать силовому агрегату. Инерционно-масляные очистители применяются при малой запыленности окружающего воздуха, а центробежно-контактные фильтры — при большой. Не будем подробно останавливаться на различиях этих вспомогательных устройств. Отметим лишь два факта. Во-первых, у центробежно-контактных фильтров имеется система частичной, эжекторной (за счет отсоса части воздуха в выпускной коллектор), постоянной очистки фильтроэлементов при работе мотора, тогда как у инерционно-масляных фильтров очистка производится лишь при техобслуживании всего агрегата. А во-вторых, вне зависимости от типа фильтров, они применяются в количествах из расчета один фильтр на два цилиндра. То есть мотор ЯАЗ-М 204 оснащается двумя установленными вдоль оси двигателя фильтрами, а появившийся позднее шестицилиндровый силовой агрегат ЯАЗ-М 206 — тремя воздухо­очистителями.

Во впускных коллекторах, после воздушных фильтров и перед нагнетателями, установлены воздушные заслонки аварийной остановки («аварийного останова» по терминологии того времени) двигателей. Как известно, без доступа воздуха не горит ни костер, ни топливо в цилиндрах двигателя. Аварийная остановка требуется в тех случаях, когда двигатель «идет вразнос» и неуправляемо увеличиваются обороты коленчатого вала, вплоть до запредельных. «Разнос» может происходить из-за попадания в цилиндры избыточного количества топлива (при неисправностях насос-форсунок) или даже масла системы смазки при износе поршневых колец. Потому аварийную остановку не всегда можно осуществить просто прекращением подачи горючего.

Кстати сказать, попытка аварийной остановки двигателя с помощью включенной передачи в КПП и тормозов в ряде случаев была бесполезной, если на пути автомобиля не оказывалось большой кучи песка, щебня или других непреодолимых препятствий. Ну а попытки заглушить двигатель торможением автомобиля применялись при неисправности или обрыве привода аварийного останова. Такие случаи истории тоже известны.

Источник

Двухтактный чудо-мотор для пикапа: его придумали русские, выпускали немцы, а довели до ума американцы

Американский разработчик двухтактных оппозитных двигателей Achates Power Inc. испытывает прототип бензинового ДВС с воспламенением от сжатия. Решение, позволяющее значительно сократить объемы вредных выбросов, будет адресовано сегменту LCV.

Недавно сформированное стратегическое партнерство компаний Ricardo и Achates Power Inc. (API) может оказаться полезным для мировой автоиндустрии. Калифорнийский альянс получил грант ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy, Агентство передовых исследований в области энергетики) на разработку решений по повышению энергоэффективности и снижению вредных выбросов ДВС полноразмерных пикапов.

Двухтактный 2,7‑литровый двигатель OP-3 мощностью 270 л. с. разработки Achates Power.

Новая программа под условным наименованием Gen II основывается на конструкторских решениях двигателя первой генерации (API Gen I) с встречно движущимися поршнями, делая упор на совершенствование характеристик мощности, крутящего момента, оптимизацию весовых и габаритных параметров, а также снижение вредных выбросов. Упомянутая конфигурация представляет собой ДВС с расположением поршней в два ряда, один напротив другого в общих цилиндрах таким образом, что поршни каждого цилиндра движутся навстречу друг другу и образуют общую камеру сгорания. Компоновка обеспечивает прямоточную продувку — самую совершенную для двухтактного цикла.

Читайте также:  Кб мотор телефон отдела кадров

Стендовые испытания показали сравнительно низкий уровень вредных выбросов.

Интересно, что идея использования моторов со встречным движением поршней отнюдь не нова. Создателем подобного силового агрегата является российский инженер Раймонд Корейво, который запатентовал свое изобретение в 1907 году. А известным примером реализации этого решения в промышленных масштабах является двухтактный авиационный дизель Junkers Jumo, разработанный в конце 20‑х годов и находившийся в производстве по 1943 год. Однако впоследствии идея не получила ожидаемого отклика со стороны автопрома (одна из причин — в высоком уровне вредных выбросов, что обусловлено неполным окислением продуктов сгорания). Среди тех, кто снова взялся за разработку редких поршневых оппозитников, — вышеупомянутая API. Недавно компания опубликовала технический документ, в котором говорилось о 30 %‑ном улучшении экономии топлива, когда ее двигатель был сравнен с дизелем современного поколения.

Двухтактные авиационные дизели Junkers Jumo с встречно движущимися поршнями были разработаны в конце 20‑х годов, производились по 1943 год.

Разрабатываемый API трехцилиндровый мотор будет иметь рабочий процесс с воспламенением от сжатия бензина — версия OP-3 GCI (Gasoline Cоmpression Ignition). Такой двигатель сочетает в себе характеристики бензинового и дизельного двигателей. Так же как в бензиновом ДВС, в GCI впрыск топлива происходит на такте впуска. Однако вместо использования электрической искры для зажигания части топливной смеси GCI сжимает смесь целиком и сразу, увеличивая ее плотность и температуру, пока она одновременно не воспламенится по всему объему. При этом выбросы NOx, несмотря на чрезвычайно бедную топливную смесь, останутся, как обещают разработчики, на сравнительно низком уровне.

В моторах с встречным движением поршней последние располагались вертикально друг над другом. Из-за того что они находятся в одном цилиндре, создается единая камера сгорания.

Прототип Gen II также получил усовершенствованную систему турбонаддува, электрооборудование напряжением 48 В, проведена оптимизация массогабаритных параметров агрегата. Сообщается, что тестовый пикап Ford F150, оснащенный 2,7‑литровым мотором GCI мощностью 270 л. с., в ходе испытаний показал расход топлива 6,3 л/100 км, что вписывается в нормы американского стандарта CAFÉ до 2025 года.

Источник

Двухтактный двигатель в автомобиле [легче, чище, ниже расход топлива]

Когда двухтактный двигатель заменит четырехтактный

Двухтактные двигатели скоро заменят в автомобилях четырехтактные. Идея, которая пришла в голову инженеру Петеру Хофбауеру сделает маленькую революцию в мировом автомобилестроении. Он доказал, что двухтактный движок может применяться не только в газонокосилках и подвесных лодочных моторах, но и в автомобилях. По своим показателям двухтактный движок способен превзойти автомобильный четырехтактный.

Двухтактный двигатель в автомобилях – еще лучше, еще легче, еще эффективнее

Идея двухтактного двигателя для автомобилей не нова, но до сих пор никому не удавалось ее реализовать из-за инженерных препятствий. Однако Петер Хофбауер сделал прорыв в этой области, за что и получил награду в 2011 году за конструкцию двухтактного двигателя, который лучше и эффективнее традиционного четырехтактного.

Относительно простые и легкие, двухтактные движки, используемые в бензопилах и навесных лодочных моторах, прекрасно подошли бы легковым машинам. Подошли, если бы не их минусы – двухтактники сильнее загрязняют окружающую среду, в сравнении с четырехтактными. Плюс ко всему они требуют более качественного масла, у них больше расход топлива. Зато на высоких оборотах двухтактники более приемистые. При меньших чем у черехтактника размерах, в двухтактниках камера сгорания больше, а движение поршня медленнее, из-за чего ТВГ (температура выхлопных газов) выше. Атмосфера страдает, Greenpeace протестует. «Я потратил как минимум 50 миллионов долларов компании GM, чтобы доказать, что двухтактники никогда не будут использоваться в легковых машинах», говорит ветеран General Motors Дон Ранкл. Однако движок со встречным движением поршней, разработанный Петером Хофбауером, изменил точку зрения Ранкла.

Читайте также:  Выхлопная система 405 мотор

Как и в других двигателях со встречным движением поршней или плоских движках, поршни в созданном Петером двухтактнике движутся горизонтально. «Момент истины» для Хофбауера настал, когда бывший инженер компании Volkswagen обдумывал, в чем же слабые места встречного движения поршней мотора VW. «И в тот момент я подумал, Боже, ведь все настолько просто! Нужно заменить головку блока цилиндров на головку с движущимся поршнем и впускным окном!».

И его идея выстрелила! Созданному Хофбауером двухтактному двигателю требуется вдвое меньше запчастей, чем аналогичному четырехтактному, поэтому весит он на 30% меньше. В зависимости от конфигурации, двухтактник вырабатывает энергию на 15-50-процентное эффективней, чем это делает четырехтактный. Благодаря уникальной архитектуре и нескольким ключевым нововведениям, двигатель со встречно движущимися поршнями выпускает значительно меньше выбросов, чем типичный двухтактный. Сейчас компания EcoMotors, один из спонсоров автомобильной выставки в Бьюли , на которую работает Петер Хофбауер, сосредоточена на создании двухтактных силовых установок для грузовиков и уже имеет прототип дизельного мотора мощностью в 240 лошадиных сил.

Теперь о конструкции прототипа двухтактного двигателя, которым Хофбауер пытается оснастить автомобили будущего.

Конструкция двухтактника Хофбауера

1.Турбонаддув

Электрический мотор установлен на вал вентилятора и быстро набирает обороты; в обратном направлении он вырабатывает электроэнергию от выхлопных газов. Кроме того, он управляет давлением выхлопных газов, чтобы минимизировать выбросы.

2.Стальные шатуны

Длинные стальные шатуны присоединяют внешние поршни к коленчатому валу. С двумя поршнями, за один рабочий ход, движок ведет себя так, как будто у него длинный ход поршня – получается большее число доступной энергии и повышается эффективность. В то же время, коленчатый вал остается таким же компактным, и соответственно легким.

3.Коленчатый вал

Двигатель является модульным, и коленчатый вал пары цилиндров может быть соединен муфтой. Во время поездки по скоростному шоссе, ненужные цилиндры просто остаются бездейственными, а затем, при необходимости, снова включаются в работу.

4.Цилиндр

Учитывая изначальный недостаток двухтактных дизельных двигателей, которые конструктивно выбрасывают более насыщенные газы в атмосферу, Петер Хофбауер, изменил конструкцию впускной, выпускной систем и камеры сгорания, что предотвратило выход излишков несгоревшего топлива с вредными газами в атмосферу. Газы входят и выходят из цилиндра через специальные окна в его стенках.

Двухтактники отлично подошли бы для гоночных автомобилей Формулы-1. Малый вес таких двигателей и эффективная работа на оборотах до 10 тысяч , при пускай даже большем расходе топлива, была бы плюсом для скоростных болидов. Приживется ли идея в автомобилестроении, покажет время.

Источник

Adblock
detector