Автомобильные двигатели бывают разных типов, в том числе двухтактные и четырехтактные. Хотя оба типа двигателей выполняют одну и ту же функцию — превращение химической энергии топлива в механическую энергию для привода автомобиля, у них имеются существенные отличия в принципе работы.
Двигатель 2-тактного типа отличается своей простотой и компактностью. Он работает в двух тактах — впускном и сжатии, и имеет ниже поршневого набора специальную конструкцию под названием картер, в котором расположены впускной и выпускной клапаны. 2-тактные двигатели обладают более высокой мощностью, чем 4-тактные двигатели, за счет большего количества взрывов каждые два оборота коленчатого вала.
С другой стороны, 4-тактный двигатель состоит из четырех тактов — впуска, сжатия, работы и выпуска. Внутри его цилиндра поршень проходит все четыре такта внутри одного цикла работы двигателя. Это делает работу двигателя более эффективной и экономичной, так как каждое действие выполняется отдельно и хорошо синхронизированно.
Принцип работы двигателя
Основным принципом работы двигателя является циклическое выполнение работы в определенной последовательности, независимо от типа двигателя. Происходит это следующим образом:
| 2-тактный двигатель | 4-тактный двигатель |
|---|---|
1. Впуск 2. Сжатие 3. Сгорание и расширение 4. Выталкивание отработанных газов | 1. Впуск 2. Сжатие 3. Сгорание и расширение 4. Выхлоп |
В случае 2-тактного двигателя, все 4 этапа работы происходят за один оборот коленчатого вала, что делает его более компактным и простым по сравнению с 4-тактным двигателем. Однако, из-за отсутствия этапа выхлопа, 2-тактный двигатель имеет более низкий КПД.
В 4-тактном двигателе каждый этап выполняется за отдельный оборот коленчатого вала, что обеспечивает более эффективное сжигание топлива и выведение отработанных газов. Это повышает его КПД по сравнению с 2-тактным двигателем, но делает его более сложным и габаритным.
Чем отличаются 2 и 4 тактные двигатели
2-тактный двигатель
2-тактный двигатель работает по принципу работы двух тактов: всасывания и компрессии, а также смешивания и сжигания топлива.
В таком двигателе происходит один оборот коленчатого вала за два такта функционирования: впуск и выпуск совершаются только во время каждого второго хода поршня.
2-тактные двигатели имеют простое устройство, так как в них меньше движущихся частей. Они обладают большей мощностью и компактными размерами, что делает их популярными в мотоциклах и мотороллерах.
Однако у таких двигателей есть недостатки: они менее эффективны в использовании топлива и производят больше выбросов вредных веществ из-за смешивания топлива и масла.
4-тактный двигатель
4-тактный двигатель работает по принципу работы четырех тактов: всасывания, компрессии, сжигания и выпуска газов.
В таком двигателе один оборот коленчатого вала соответствует четырем тактам функционирования, в результате чего происходит более равномерное сгорание топлива и более эффективное использование энергии.
4-тактные двигатели обладают более высоким кпд, что означает более экономичное использование топлива и меньшие выбросы вредных веществ.
Однако такие двигатели сложнее в конструкции, имеют больше движущихся частей и занимают больше места из-за своих больших габаритов.
В целом, 2-тактные двигатели применяются в небольших транспортных средствах, где требуется компактность и большая мощность, в то время как 4-тактные двигатели часто используются в автомобилях и других средствах передвижения, где важна экономичность и чистота выбросов.
Структура двигателей
2-тактные и 4-тактные двигатели отличаются не только по принципу работы, но и по своей структуре.
2-тактный двигатель состоит из следующих основных частей:
— Цилиндра, в котором происходит сжатие и сгорание топливно-воздушной смеси;
— Кольца поршня, обеспечивающие герметичность цилиндра и место сгорания;
— Картера, содержащего поршень и шатун;
— Выпускного и впускного патрубка для отвода отработавших газов и подачи свежей смеси;
— Системы зажигания для инициирования горения;
— Топливной системы, включающей в себя карбюратор или систему непосредственного впрыска;
— Системы смазки для снижения трения и увеличения срока службы двигателя.
На первом такте смесь топлива и воздуха попадает в цилиндр и сжимается поршнем, находящимся в нижней точке хода. Затем следует второй такт, когда зажигание инициируют сгорание смеси, что приводит к расширению газов и движению поршня. На третьем такте выхлопные газы отводятся из цилиндра, а на четвертом — поршень возвращается в исходное положение.
4-тактный двигатель включает следующие основные компоненты:
— Цилиндра с клапанами, которые контролируют подачу топливно-воздушной смеси и отвод отработавших газов;
— Поршня с кольцами, которые герметизируют цилиндр и место сгорания;
— Системы зажигания для инициирования горения;
— Картера, содержащего поршень и шатун;
— Карбюратор или системы впрыска для подачи топливно-воздушной смеси;
— Распределительного механизм, управляющий работой клапанов.
Первый такт — впуск — происходит подача смеси топлива и воздуха в цилиндр. Затем следует второй такт — сжатие, когда поршень поднимается и сжимает смесь. Третий такт — рабочий, когда смесь поджигается и расширяется, двигая поршень вниз. На четвертом такте — выпуске — из цилиндра выходят отработавшие газы.
Различия между 2 и 4 тактными двигателями
Главное различие между двухтактным и четырехтактным двигателями заключается в количестве тактов, необходимых для завершения полного цикла работы двигателя.
1. Двухтактный двигатель:
- В двухтактном двигателе цикл работы осуществляется за два такта — сжатие-взрыв и выпуск-всасывание.
- Он более прост в конструкции и имеет меньше движущихся частей.
- Двухтактные двигатели компактнее и легче, что делает их популярными в мотоциклах и снегоходах.
- Они имеют высокий относительный мощностной показатель, но низкую эффективность и большое количество выбросов.
- Имеют характерный звук, который многим людям нравится.
2. Четырехтактный двигатель:
- В четырехтактном двигателе цикл работы состоит из четырех тактов — всасывание, сжатие, взрыв и выпуск.
- Он сложнее в конструкции и имеет больше движущихся частей, но обладает большей эффективностью и надежностью.
- Четырехтактные двигатели чаще применяются в автомобилях и других больших транспортных средствах.
- Они имеют лучшую экологическую совместимость и меньшее количество выбросов.
- Имеют более мягкий и тихий звук, который обеспечивает комфорт при езде.
Каждый тип двигателя имеет свои преимущества и недостатки, и выбор между двухтактным и четырехтактным двигателем зависит от конкретных требований и предпочтений.
Преимущества и недостатки
Преимущества двигателей с внутренним сгоранием:
1. Эффективность: В отличие от двигателей внешнего сгорания, таких как паровые или газовые двигатели, двигатели с внутренним сгоранием имеют более высокую эффективность преобразования топлива в механическую энергию.
2. Компактность: Двигатели с внутренним сгоранием обычно более компактны и легки, что позволяет использовать их в более широком диапазоне транспортных средств и устройств.
3. Простота конструкции: Внутреннее устройство двигателей с внутренним сгоранием относительно простое, что облегчает их производство, обслуживание и ремонт.
Преимущества двигателей двухтактного типа:
1. Высокая мощность: В двухтактных двигателях отсутствует одна тактовая фаза, что позволяет им вырабатывать больше мощности по сравнению с аналогичными четырехтактными двигателями.
2. Простота обслуживания: Двухтактные двигатели имеют меньше деталей, что упрощает обслуживание и снижает затраты на ремонт.
Недостатки двигателей двухтактного типа:
1. Более высокое потребление топлива: Из-за своего конструктивного особенности, двухтактные двигатели обычно потребляют больше топлива по сравнению с четырехтактными.
2. Высокий уровень выбросов: Двухтактные двигатели имеют более высокий уровень выбросов, так как полный цикл сгорания происходит за одну оборотную скорость вала.