Tvígengis vél í bíl

Heimur bíla hefur séð mikla þróun á aflrásum. Sum þeirra frusu í tæka tíð vegna þeirrar staðreyndar að hönnuðurinn hafði ekki burði til að þróa hugarfóstur sinn enn frekar. Aðrir reyndust árangurslausir og því átti slík þróun ekki vænlega framtíð.

Auk hinnar sígildu línu- eða V-laga vélar framleiddu framleiðendur einnig bíla með annarri útfærslu aflseininga. Undir hettunni á sumum gerðum mátti sjá Wankel vél, boxari (eða boxari), vetnismótor. Sumir bílaframleiðendur geta enn notað svona framandi aflrásir í gerðum sínum. Til viðbótar við þessar breytingar þekkir sagan nokkra árangursríkari óstöðluða mótora (sumar þeirra eru það sérstök grein).

Nú skulum við tala um slíka vél, sem næstum enginn bílstjóranna rekst á, ef ekki til að tala um nauðsyn þess að slá grasið með sláttuvél eða klippa tré með keðjusög. Þetta er tvígengis aflgjafi. Í grundvallaratriðum er þessi tegund innri brennsluvélar notuð í vélknúnum ökutækjum, skriðdrekum, stimplaflugvélum osfrv., En afar sjaldan í bílum.

Einnig eru tvígengisvélar mjög vinsælar í akstursíþróttum, þar sem þessar einingar hafa verulega kosti. Í fyrsta lagi hafa þeir gífurlegan kraft fyrir smá tilfærslu. Í öðru lagi, vegna einfaldaðrar hönnunar þeirra, eru þessir mótorar léttir. Þessir þættir eru mjög mikilvægir fyrir tvíhjólaíþróttir.

Íhugaðu eiginleika tækisins við slíkar breytingar, svo og hvort hægt sé að nota þá í bíla.

Hvað er tveggja högga vél?

Í fyrsta skipti birtist einkaleyfi fyrir gerð tvígengis brunahreyfils snemma á 1880. áratugnum. Þróunin var kynnt af Douglad Clerk verkfræðingi. Tæki hugarfóstursins innihélt tvo strokka. Annar var verkamaður og hinn var að dæla ferskum hópi hernaðar-tæknilegs samstarfs.

10 árum seinna birtist breyting með hólfsblæstri þar sem ekki var lengur losunarstimpill. Þessi mótor var hannaður af Joseph Day.

Samhliða þessari þróun bjó Karl Benz til sína eigin bensíneiningu en einkaleyfi fyrir framleiðslu hennar birtist árið 1880.

Tvígengis dvigun, eins og nafnið gefur til kynna, framkvæmir í einni beygju sveifarásarinnar öll þau högg sem nauðsynleg eru fyrir framboð og brennslu loftblöndunnar, svo og til að fjarlægja brennsluafurðir í útblásturskerfi ökutækisins . Þessi möguleiki er veittur af hönnunaraðgerð einingarinnar.

Í einu slagi stimpla í strokknum eru tvö högg gerð:

1. Þegar stimplinn er neðst í dauðamiðju er strokkurinn hreinsaður, það er að segja, brennsluafurðir eru fjarlægðar. Þetta högg er veitt með inntöku á nýjum hluta VTS, sem færir útblásturinn í útblástursloftið. Á sama augnabliki er hólfið fyllt með ferskum hluta af VTS.
2. Rís upp í efsta dauðamiðstöðina, stimplinn lokar inntakinu og útrásinni, sem tryggir þjöppun BTC í stimplarýminu hér að ofan (án þessa aðferðar er skilvirk brennsla blöndunnar og nauðsynleg framleiðsla raforkueiningarinnar ómöguleg). Á sama tíma sogast viðbótarhluti af blöndunni af lofti og eldsneyti í holrýmið undir stimplinum. Neisti myndast við TDC stimpilinn sem kveikir í lofti / eldsneytisblöndunni. Vinnuslagið hefst.

Þetta endurtekur mótorhjólið. Það kemur í ljós að í tveggja höggum eru öll högg framkvæmd í tveimur höggum á stimplinum: meðan hann hreyfist upp og niður.

Tækið í tvígengis vél?

Klassíska tvígengis brunahreyfillinn samanstendur af:

• Carter. Þetta er meginhluti mannvirkisins þar sem sveifarásinn er festur með kúlulegum. Það fer eftir stærð strokka-stimplahópsins, það er samsvarandi fjöldi sveifar á sveifarásinni.
• Stimpla. Þetta er bútur í formi glers, sem er festur við tengistöngina, svipað og notaður er í fjórtakta vél. Það hefur skurðir fyrir þjöppunarhringina. Skilvirkni einingarinnar við brennslu MTC veltur á þéttleika stimpla, eins og í öðrum gerðum mótora.
• Inntak og útrás. Þau eru gerð í sjálfu brennsluhreyfilshúsinu þar sem inntaks- og útblástursrör eru tengd. Það er enginn gasdreifingarbúnaður í slíkri vél, vegna þess sem tvígengi er léttur.
• Loki. Þessi hluti kemur í veg fyrir að lofti / eldsneytisblöndunni sé hent aftur í inntaksleiðina. Þegar stimplinn hækkar myndast tómarúm undir honum sem færir flipann þar sem nýr hluti BTC fer inn í holrýmið. Um leið og það er högg á vinnuslaginu (neisti var kveiktur og blandan kveikt, færandi stimplinn í botn dauða miðjunnar), lokar þessi loki.
• Þjöppunarhringar. Þetta eru sömu hlutar og í öðrum brunahreyfli. Mál þeirra eru valin nákvæmlega í samræmi við mál tiltekins stimpla.

Hofbauer tvígengis hönnun

Vegna margra verkfræðilegra hindrana hefur hugmyndin um að nota tvígengis breytingar í léttum ökutækjum ekki verið möguleg fyrr en nýlega. Árið 2010 var slegið í gegn í þessum efnum. EcoMotors hefur fengið ágætis fjárfestingu frá Bill Gates og Khosla Ventures. Ástæðan fyrir þessum sóun var kynning á upprunalegu boxer-vélinni.

Þrátt fyrir að slík breyting hafi verið til staðar í langan tíma bjó Peter Hofbauer til hugmyndina um tvígengi sem virkaði á meginreglunni um klassískan hnefaleikamann. Fyrirtækið kallaði verk sitt OROS (þýtt sem andstæðir strokkar og andstæðir stimplar). Slík eining getur ekki aðeins unnið á bensíni, heldur einnig á díselolíu, en verktaki hefur hingað til sest að á föstu eldsneyti.

Ef við lítum á klassíska hönnun tvígengis í þessari getu, þá er fræðilega hægt að nota það í svipaðri breytingu og setja það upp á 4 hjóla farþega. Það væri mögulegt ef ekki væri um umhverfisstaðla og háan eldsneytiskostnað að ræða. Meðan hefðbundin tvígengis brunahreyfill er í gangi er hluti af loft-eldsneytisblöndunni fjarlægður um útblástursgáttina meðan á hreinsunarferlinu stendur. Einnig, í brennslu BTC, er olía brennd.

Þrátt fyrir mikla efasemdir verkfræðinga frá fremstu bílaframleiðendum opnaði Hofbauer-vélin tækifæri fyrir tvígengi til að komast undir hetta lúxusbíla. Ef við berum þróun hans saman við klassíska boxarann, þá er nýja varan 30 prósent léttari, þar sem hönnun hennar er með færri hluti. Einnig sýnir einingin skilvirkari orkuöflun meðan á notkun stendur miðað við fjögurra högga hnefaleika (skilvirkni eykst innan 15-50 prósent).

Fyrsta vinnulíkanið hlaut EM100 merkingu. Samkvæmt verktaki er þyngd vélarinnar 134 kg. Kraftur hans er 325 hestöfl og togið er 900 Nm.

Hönnunarþáttur nýja boxarans er að tveir stimplar eru staðsettir í einum strokka. Þeir eru festir á sama sveifarás. Brennsla VTS á sér stað á milli þeirra, vegna þess sem losuð orka virkar samtímis á báðar stimplana. Þetta skýrir svo gífurlegt tog.

Andstæða strokka er stilltur þannig að hann virkar ósamstilltur við aðliggjandi. Þetta tryggir slétt sveifarás á sveifarásinni án þess að rykkjast með stöðugu togi.

Í eftirfarandi myndbandi sýnir Peter Hofbauer sjálfur fram hvernig mótor hans virkar:

opoc vél hvernig hún virkar.mp4

Við skulum skoða nánar innri uppbyggingu þess og almennt vinnuskipulag.

Turbo hleðsla

Turbocharge er veitt af hjóli á skaftinu sem rafmótor er settur upp í. Þrátt fyrir að það hlaupi að hluta frá flæði útblásturslofta gerir rafhlaða hjólsins hjólið kleift að hraða hraðar og mynda loftþrýsting. Til að bæta upp orkunotkunina þegar snúningshjólið er snúið býr tækið til rafmagn þegar blöðin verða fyrir útblástursþrýstingi. Rafeindatækið stjórnar einnig flæði útblástursins til að draga úr umhverfismengun.

Þessi þáttur í nýstárlegu tvígenginu er frekar umdeildur. Til að búa fljótt til nauðsynlegan loftþrýsting mun rafmótorinn eyða ágætis orku. Til að gera þetta þarf framtíðarbíll sem mun nota þessa tækni að vera búinn með skilvirkari rafala og rafhlöðum með aukinni afkastagetu.

Frá og með deginum í dag er skilvirkni rafmagns forþjöppu enn á pappír. Framleiðandinn heldur því fram að þetta kerfi bæti hreinsun strokka en hámarki ávinninginn af tvígengis hringrás. Í orði, þessi uppsetning gerir þér kleift að tvöfalda lítra getu einingarinnar miðað við fjögurra högga hliðstæða.

Tilkoma slíks búnaðar mun örugglega gera virkjunina dýrari og þess vegna er enn ódýrara að nota kraftmikla og gluttonous klassíska brunahreyfil en nýjan léttan boxara.

Tengistangir úr stáli

Með hönnun sinni líkist einingin TDF vélar. Aðeins í þessari breytingu settu mótstimplarnir í gang ekki tvö sveifarásar, heldur einn vegna löngu tengistanganna ytri stimplanna.

Ytri stimplarnir í vélinni eru festir á löngum stáltengistengum sem eru tengdir við sveifarásinn. Það er staðsett ekki við brúnirnar, eins og í klassískri hnefaleikabreytingu, sem er notuð í hergögn, heldur milli strokka.

Innri þættirnir eru einnig tengdir við sveifarbúnaðinn. Slíkt tæki gerir þér kleift að vinna meiri orku úr brennsluferli loft-eldsneytis blöndunnar. Mótorinn hagar sér eins og hann hafi sveifar sem veita aukið stimplaslag en skaftið er þétt og létt.

Sveifarás

Hofbauer mótorinn er mát í hönnun. Rafeindatæknin er fær um að slökkva á sumum strokkunum, þannig að bíllinn geti verið hagkvæmari þegar ICE er í lágmarksálagi (til dæmis á siglingahraða á sléttum vegi).

Í 4-takta vélum með beinni innspýtingu (til að fá nánari upplýsingar um gerðir sprautukerfa, lestu í annarri umsögn) lokun hylkja er tryggð með því að stöðva eldsneytisbirgðir. Í þessu tilfelli hreyfast stimplarnir enn í strokkunum vegna snúnings sveifarásarinnar. Þeir brenna bara ekki eldsneyti.

Hvað varðar nýstárlega þróun Hofbauer, þá er lokun hylkja með sérstökum kúplingu sem er festur á sveifarásinn á milli samsvarandi strokka-stimpla. Þegar einingin er aftengd aftengir kúplingin einfaldlega þann hluta sveifarásarinnar sem er ábyrgur fyrir þessum kafla.

Þar sem stimplar í sígildri tvígengis brunahreyfli á aðgerðalausum hraða munu enn soga í sig nýjan hluta af VTS, í þessari breytingu hættir þessi eining að virka alveg (stimplarnir eru óvirkt). Um leið og álag á aflgjafann eykst, á ákveðnu augnabliki, tengir kúplingin óvirka hlutann á sveifarásinni og mótorinn eykur afl.

Cylinder

Í því ferli að strokka í loftið senda klassískir tvígengis lokar hluta óbrunnu blöndunnar út í andrúmsloftið. Vegna þessa geta ökutæki sem eru búin slíkri aflstöð ekki uppfyllt umhverfisstaðla.

Til að bæta úr þessum annmarka hefur verktaki tvígengis mótvélarinnar hannað sérstaka strokkahönnun. Þeir hafa einnig inn- og útrás, en staðsetning þeirra dregur úr losun.

Hvernig tvígengis brunahreyfill virkar

Sérkenni hinnar klassísku tvígengisbreytingar er að sveifarásinn og stimplinn eru í holu sem er fyllt með loftblöndu. Inntaksloki er settur upp á inntakið. Tilvist þess gerir þér kleift að búa til þrýsting í holrýminu undir stimplinum þegar það byrjar að hreyfast niður á við. Þetta höfuð flýtir fyrir hreinsun strokka og flutningur á útblásturslofti.

Þegar stimplinn hreyfist inni í hólknum, opnar / lokar hann til skiptis inntakinu og úttakinu. Af þessum sökum gera hönnunarþættir einingarinnar mögulegt að nota ekki gasdreifikerfið.

Til að koma í veg fyrir að nuddþættirnir slitni óhóflega þurfa þeir hágæða smurningu. Þar sem þessir mótorar eru með einfalda uppbyggingu eru þeir skortir flókið smurkerfi sem myndi skila olíu í alla hluta brunahreyfilsins. Af þessum sökum er nokkur vélolía bætt í eldsneytið. Fyrir þetta er sérstakt vörumerki notað fyrir tvígengis einingar. Þetta efni verður að halda smurningu við háan hita, og þegar það er brennt saman við eldsneyti, má það ekki skilja kolefni eftir.

Þrátt fyrir að tvígengisvélar hafi ekki fundið víðtæka notkun í bílum, þá veit sagan tímabil þar sem slíkar vélar voru staðsettar undir húddinu á sumum vörubílum (!). Dæmi um þetta er YaAZ dísilrafstöðin.

Árið 1947 var sett upp línuleg 7 strokka dísilvél af þessari hönnun á 200 tonna vörubíla YaAZ-205 og YaAZ-4. Þrátt fyrir mikla þyngd (um það bil 800 kg.) Hafði einingin minni titring en margar brunahreyflar innlendra fólksbíla. Ástæðan er sú að tækið með þessari breytingu inniheldur tvö stokka sem snúast samstillt. Þessi jafnvægisbúnaður dempaði mestu titringnum í vélinni, sem myndi fljótt molna trébílinn.

Nánari upplýsingar um notkun tvígengisvéla er lýst í eftirfarandi myndbandi:

2 TACT. Reynum að skilja ...

Hvar er tvígengis mótor þörf?

Tæki tvígengis vélarinnar er einfaldara en 2-högg hliðstæða, vegna þess sem þeir eru notaðir í þeim atvinnugreinum þar sem þyngd og rúmmál eru mikilvægari en eldsneytisnotkun og aðrar breytur.

Þessir mótorar eru því settir upp á léttum sláttuvélum á hjólum og handklippurum fyrir garðyrkjumenn. Að halda þungum mótor í höndunum gerir það mjög erfitt að vinna í garðinum. Sama hugtak má rekja til framleiðslu keðjusaganna.

Skilvirkni þess er einnig háð þyngd vatns og flugflutninga, þannig að framleiðendur gera málamiðlun vegna mikillar eldsneytisnotkunar til að skapa léttari mannvirki.

Hins vegar eru 2-tatniks ekki aðeins notaðir í landbúnaði og sumum tegundum flugvéla. Í farartækjum / mótoríþróttum er þyngd jafnmikilvæg og í svifflugum eða sláttuvélum. Til þess að bíll eða mótorhjól geti þróað mikinn hraða nota hönnuðir, sem búa til slík farartæki, létt efni. Lýst er um upplýsingar um efnin sem hlaðin eru gerð úr hér... Af þessum sökum hafa þessar vélar forskot á þungar og tæknilega flóknar 4 högga hliðstæður.

Hér er lítið dæmi um árangur tveggja högga breytinga á brunahreyfli í íþróttum. Síðan 1992 hafa sum mótorhjól notað japanska Honda NSR4 fjögurra strokka V-gerð tveggja högga vélina í MottoGP mótorhjólamótum. Með 500 lítra rúmmáli þróaði þessi eining 0.5 hestöfl og sveifarásinn sneri allt að 200 þúsund snúningum á mínútu.

Togið er 106 Nm. náð þegar í 11.5 þúsund. Hámarkshraðinn sem slíkur krakki gat þróað var meira en 320 kílómetrar á klukkustund (fer eftir þyngd knapa). Þyngd vélarinnar sjálfrar var aðeins 45 kg. Eitt kíló af þyngd ökutækis er tæplega eitt og hálft hestöfl. Flestir sportbílar munu öfunda þetta hlutfall af þyngd.

Samanburður á tvígengis- og fjórgengisvél

Spurningin er hvers vegna vélin getur þá ekki haft svona afkastamikla einingu? Í fyrsta lagi er klassískt tvígengi eyðslusamasta einingin af öllu sem notað er í ökutækjum. Ástæðan fyrir þessu eru sérkenni þess að sprengja og fylla strokkinn. Í öðru lagi, eins og varðandi kappakstursbreytingar eins og Honda NSR500, er líftími einingarinnar mjög lítill vegna mikils snúnings.

Kostir 2ja högga einingar umfram 4 högga hliðstæða eru:

• Hæfileikinn til að fjarlægja afl úr einni byltingu sveifarásarinnar er 1.7-XNUMX sinnum meiri en sú sem framleidd er með klassískri vél með gasdreifikerfi. Þessi breytu skiptir meira máli fyrir lághraða sjótækni og stimplaflugvélar.
• Vegna hönnunaraðgerða brunavélarinnar hefur hún minni mál og þyngd. Þessi breytu er mjög mikilvæg fyrir létt farartæki eins og vespur. Áður voru slíkar aflseiningar (venjulega rúmmál þeirra fór ekki yfir 1.7 lítra) settar í litla bíla. Í slíkum breytingum var sveifluhólfsblástur veittur. Sumar gerðir vörubíla voru einnig búnar tvígengis vélum. Venjulega var rúmmál slíkra brunahreyfla að minnsta kosti 4.0 lítrar. Blásturinn í slíkum breytingum var gerður af beinni flæðisgerðinni.
• Hlutar þeirra slitna minna, þar sem hreyfanlegir þættir, til að ná sömu áhrifum og í 4 höggum hliðstæðum, framkvæma tvöfalt færri hreyfingar (tvö högg eru sameinuð í einu stimplahöggi).

4 högg mótor

Þrátt fyrir þessa kosti hefur tvígengis vélarbreyting verulega galla, vegna þess að ekki er enn raunhæft að nota hana í bíla. Sumir af þessum göllum:

• Gassgassmódel vinna með því að missa nýja hleðslu VTS við hreinsun hólkshólfsins.
• Í 4-takta útgáfunni eru útblástursloftin fjarlægð í meira mæli en í álitinni hliðstæðu. Ástæðan er sú að í tvígengi nær stimplinn ekki topp dauðamiðju meðan á hreinsun stendur og þetta ferli er aðeins tryggt meðan á litlu höggi stendur. Vegna þessa kemur hluti af loft-eldsneytisblöndunni út í útblástursloftið og fleiri útblástursloft eru eftir í hólknum sjálfum. Til að draga úr magni óbrennds eldsneytis í útblæstri hafa nútímaframleiðendur þróað breytingar með innspýtingarkerfi, en jafnvel í þessu tilfelli er ómögulegt að fjarlægja brennsluleifar alveg úr hólknum.
• Þessir mótorar eru kraftminni í samanburði við 4 högga útgáfur með sömu tilfærslu.
• Hágæða túrbóhleðslur eru notaðir til að hreinsa strokkana í innspýtingarvélum. Í slíkum mótorum er loft neytt einu og hálfu til tvisvar sinnum meira. Af þessum sökum er krafist uppsetningar á sérstökum loftsíum.
• Tvígengisbúnaðurinn býr til meiri hávaða þegar hann nær hámarks snúningi.
• Þeir reykja meira.
• Við lágan snúning mynda þeir sterkan titring. Það er enginn munur á eins strokka vélum með fjórum og tveimur höggum hvað þetta varðar.

Hvað varðar endingu tvígengisvéla er talið að vegna lélegrar smurningar bili þær hraðar. En ef þú tekur ekki tillit til eininga fyrir íþróttamótorhjól (háir snúningar slökkva fljótt á hlutum), þá virkar lykilregla í vélfræði: því einfaldari hönnun vélbúnaðarins, því lengur mun það endast.

4-takta vélar eru með meiri fjölda smáhluta, sérstaklega í gasdreifibúnaðinum (til að sjá hvernig lokatíminn virkar, lestu hér), sem getur brotnað hvenær sem er.

Eins og þú sérð hefur þróun brunahreyfla ekki stöðvast hingað til, svo hver veit hvaða bylting á þessu sviði verður af verkfræðingum. Tilkoma nýrrar þróunar tvígengisvélar gefur von um að í náinni framtíð verði bílar með léttari og skilvirkari aflrásum.

Að lokum mælum við með því að skoða aðra breytingu á tvígengisvél með stimplum sem hreyfast hver á annan. Að vísu er ekki hægt að kalla þessa tækni nýstárlega, eins og í Hofbauer útgáfunni, vegna þess að slíkar brunavélar fóru að nota aftur á þriðja áratug síðustu aldar í hergögnum. En fyrir létt ökutæki hafa slíkar tvígengisvélar enn ekki verið notaðar:

Töfrandi mótvélarvél 2018

Spurningar og svör:

Hvað þýðir 2-gengis vél? Ólíkt 4-gengis vél eru öll högg framkvæmd í einni snúningi sveifaráss (tveir slagir eru gerðir í einu stimplaslagi). Í því er ferlið við að fylla strokkinn og loftræstingu sameinað.

Hvernig er tvígengisvél smurð? Allir innri fletir vélarinnar sem nuddast eru smurðir af olíunni í eldsneytinu. Því þarf stöðugt að fylla á olíu í slíkri vél.

Hvernig virkar 2-gengis vél? Í þessari brunavél eru tveir slagir skýrt tilgreindir: Þjöppun (stimpillinn færist yfir í TDC og lokar smám saman fyrst hreinsuninni og síðan útblástursportinu) og vinnuslagið (eftir að kveikt er á BTC hreyfist stimpillinn í BDC, að opna sömu gáttir til að hreinsa).