Двухтактные и четырехтактные двигатели и их основные понятия

Мотоцикл, как и любой механизм, иногда ломается. И при выборе первого мотоцикла очень важно учитывать тип двигателя — 2Т или 4Т. От этого  в дальнейшем будет зависеть не только вопрос ремонта: будете ли вы ремонтировать свой байк самостоятельно в меру своих знаний и опыта, или же вам придется отдать его в моторемонтую мастерскую, но и расходы на комплектующие

Двигатели современных мотоциклов можно разделить по следующим признакам:

  • По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные (4Т) и двухтактные (2Т). Двигатели 2Т на практике обладают большей мощностью на единицу объёма, нежели 4Т, но имеют меньший коэффициент полезного действия. Ввиду этого, двухтактные двигатели применяются там, где необходимы небольшие размеры и вес, а малый расход топлива не является обязательным требованием. Классический пример: кроссовые мотоциклы. Несмотря на то, что 2т двигатели все реже используются на дорожных байках по причине их низкой экологичности, некоторые производители, такие как KTM и Yamaha, все ещё выпусках и совершенствуют свои модели.
  • По способу охлаждения — двигатели бывают с жидкостным, воздушным, масленым и воздушно-масленым охлаждением;
  • По рабочему объему цилиндров или цилиндра (600 куб.см, 125 куб.см, 1100 куб.см и тд.)

Принцип действия четырёхтактного двигателя мотоцикла

Очевидно, что рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.

Принцип действия четырехтактного двигателя
Принцип действия четырехтактного двигателя, иллюстрация ridemx.ru.

1 такт – впуск: поршень опускается из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). При этом кулачки распредвала открывают впускной клапан или клапаны, и через него в цилиндр поступает свежая топливно-воздушная смесь.

2 такт – сжатие: поршень идёт из НМТ в ВМТ, тем самым сжимая рабочую смесь. Из-за сжатия значительно возрастает температура смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия. Степень сжатия — один из ключевых параметров. Как показывает практика, чем она больше, тем меньше расход топлива у двигателя. Но с другой стороны, для большей степени сжатия требуется топливо с большим октановым числом. Что естественно дороже удорожает эксплуатацию техники.

3 такте — сгорание и расширение. Незадолго до конца второго такта – сжатия – рабочая смесь, состоящая из топлива и воздуха, поджигается искрой от свечи зажигания. Происходит воспламенение топливовоздушной смеси, и на протяжении всего пути поршня из верхней мёртвой точки в нижнюю она сгорает. Под воздействием тепла рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Именно степень «недоворота» коленвала двигателя до верхней мертвой точки при поджигании смеси называется углом опережения зажигания. Опережение зажигания нужно для того, чтобы сгорание топливовоздушной смеси успело полностью закончится к моменту достижения поршнем нижней мертвой точки. Именно благодаря этому добивается эффективная работа двигателя и уменьшается расход бензина. Сгорание топлива занимает определённое фиксированное время, поэтому для повышения эффективности двигателя нужно корректировать угол опережения зажигания при повышении оборотов. В старых системах это производилась с помощью механических устройств — центробежным или вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель. В более современных двигателях для регулировки угла опережения зажигания используется электроника.

4 такт — выпуск. После прохождения поршнем нижней мертвой точки открывается выпускной клапан (или клапаны). Движущийся вверх поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан (или клапаны) закрывается и цикл начинается сначала.

Принцип действия двухтактного двигателя мотоцикла

В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит на протяжении всего одного оборота коленчатого вала. По большому счету, от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только два такта — сжатие и расширение.Такты впуска и выпуска заменяются на продувку цилиндра вблизи нижней мертвой точки поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

Принцип действия двухтактного двигателя мотоцикла
Принцип действия двухтактного двигателя мотоцикла, иллюстрация ridemx.ru.

Принцип действия: поршень идёт вверх и благодаря этому происходит сжатие рабочей смеси в цилиндре. Благодаря этому создаётся разрежение в кривошипной камере. В то же время открывается клапан впускного коллектора и свежая порция топливовоздушной смеси (как правило, с добавлением масла) поступает в кривошипную камеру. При движении поршня вниз давление в кривошипной камере повышается и клапан закрывается. Поджиг, сгорание и расширение рабочей смеси происходят так же, как и в четырёхтактном двигателе. Однако, при движении поршня вниз, примерно за 60° до НМТ, поршень перестаёт перекрывать выпускное окно и выхлопные газы под давлением устремляются в выпускной коллектор. Через некоторое время поршень открывает также впускное окно, которое располагается со стороны впускного коллектора. Свежая смесь, выталкиваемая из кривошипной камеры идущим вниз поршнем, попадает в цилиндр и окончательно вытесняет из него отработанные газы. При этом часть рабочей смеси может выбрасываться в выпускной коллектор. При движении поршня вверх часть свежей смеси вытолкнутой из выпускного коллектора засасывается назад в кривошипную камеру.
Теоретически, двухтактный двигатель при том же объёме цилиндра, должен иметь почти в два раза большую мощность по сравнению с четырехтакным. Однако полностью достичь этих значений из-за недостаточной эффективности продувки очень сложно. На практике же мощность 2Т и 4Т двигателя с одинаковым объемом превосходит последнего в 1,5 — 1,8 раза.

Преимущества четырёхтактных двигателей по сравнению с двухтактными:

— большой ресурс.
— экономичность.
— экологичность выхлопа.
— простая выхлопная система
— уровень шума.
— использование чистого бензина в питании двигателя

Преимущества двухтактных двигателей по сравнению с 4Т:

— отсутствие сложной системы клапанов и распределительных валов
— большая мощность на единицу объёма
— простота в изготовлении и обслуживании из-за отсутствия газораспределительного механизма.