汽车中的二冲程发动机

汽车世界已经看到了许多动力总成的发展。 由于设计师没有办法进一步发展自己的想法，其中一些人随时间冻结了。 其他人被证明是无效的，因此这种事态发展没有光明的前途。

除了经典的直列或V形发动机外，制造商还生产了带有其他设计动力单元的汽车。 在某些型号的引擎盖下，人们可以看到 旺克尔发动机, 拳击手（或拳击手）, 氢马达. 一些汽车制造商仍可以在其模型中使用此类奇异的动力总成。 除了这些修改之外，历史还知道其他几种成功的非标准电动机（其中一些是 单独的文章).

现在，让我们谈谈这种发动机，如果没有谈论需要用割草机割草或用链锯砍树的情况，几乎没有驾驶者会遇到这种发动机。 这是两冲程动力单元。 基本上，这种类型的内燃机用在机动车辆，油箱，活​​塞飞机等中，但是很少用在汽车中。

而且，二冲程发动机在赛车运动中非常受欢迎，因为这些单元具有明显的优势。 首先，它们具有小排量的强大动力。 其次，由于其简化的设计，这些电机重量轻。 这些因素对于运动型两轮车非常重要。

考虑这种修改的设备的功能，以及是否有可能在汽车中使用它们。

什么是二冲程发动机？

1880年代初，首次发明了用于制造二冲程内燃机的专利。 开发由工程师Douglad Clerk提出。 他脑子里的装置包括两个圆柱体。 一个人是工人，另一个人是在进行新的军事技术合作。

10年后，出现了带有排污腔的改进型，其中不再有排放活塞。 该电动机是由约瑟夫·戴（Joseph Day）设计的。

在进行这些开发的同时，卡尔·本茨（Karl Benz）创造了自己的燃气装置，该装置的生产专利于1880年出现。

顾名思义，二冲程dvigun在曲轴转一圈时执行了所有必要的冲程，这些冲程用于供应和燃烧空气-燃料混合物，以及将燃烧产物排放到车辆排气系统中。 此功能由单元的设计功能提供。

在活塞的一个冲程中，在气缸中执行了两个冲程：

1. 当活塞位于下止点时，气缸被吹扫，即燃烧产物被清除。 该冲程是由VTS的新鲜部分的进气提供的，该部分将排气排入排气道。 同时，腔室充满了VTS的新鲜部分。
2. 活塞上升到上​​止点，关闭入口和出口，这确保了BTC在活塞上方空间内的压缩（如果没有该过程，则混合物的有效燃烧和动力单元所需的输出是不可能的）。 同时，空气和燃料的混合物的另一部分被吸入活塞下方的空腔中。 活塞的TDC处产生火花，点燃空气/燃料混合物。 工作行程开始。

这重复了电单车循环。 事实证明，在两次冲程中，所有冲程都在活塞的两次冲程中执行：活塞上下运动。

二冲程发动机的装置？

经典的二冲程内燃机包括：

• 卡特。 这是结构的主要部分，其中曲轴通过滚珠轴承固定。 根据气缸活塞组的大小，曲轴上将有相应数量的曲柄。
• 活塞。 这是一块玻璃形式的零件，它连接到连杆上，类似于四冲程发动机中使用的那一块。 它具有用于压缩环的凹槽。 在其他类型的电机中，MTC燃烧期间的单元效率取决于活塞的密度。
• 入口和出口。 它们在连接进气和排气歧管的内燃机壳体本身中制成。 在这种发动机中没有气体分配机构，因此二冲程是轻量的。
• 阀门。 此部分可防止空气/燃料混合物倒回设备的进气道。 当活塞上升时，在其下方产生真空，从而移动阀瓣，BTC的新鲜部分通过该阀瓣进入空腔。 一旦达到工作冲程的冲程（触发火花并点燃混合物，将活塞移至下止点），该阀便关闭。
• 压缩环。 这些部件与任何其他内燃机相同。 严格根据特定活塞的尺寸选择其尺寸。

霍夫鲍尔二冲程设计

由于许多工程上的障碍，直到最近才出现在轻型车辆中使用二冲程修改的想法。 2010年，在这方面取得了突破。 EcoMotors从Bill Gates和Khosla Ventures获得了不错的投资。 浪费的原因是原始拳击手引擎的出现。

尽管这种修改已经存在很长时间了，但彼得·霍夫鲍尔（Peter Hofbauer）还是根据经典拳击手的原理创造了两冲程概念。 该公司将其工作称为OROS（翻译为对置气缸和对置活塞）。 这样的单元不仅可以在汽油上工作，而且可以在柴油上工作，但是到目前为止，开发商已经选择使用固体燃料。

如果我们以这种能力考虑两冲程的经典设计，那么理论上它可以用于类似的修改中，并安装在4轮乘用车上。 如果不是为了环境标准和高燃料成本，这将是可能的。 在常规的二冲程内燃发动机的操作期间，在净化过程中，一部分空气燃料混合物通过排气口被去除。 另外，在BTC的燃烧过程中，油也会燃烧。

尽管领先汽车制造商的工程师对此表示怀疑，但霍夫鲍尔发动机为两冲程进入豪华汽车的引擎盖提供了机会。 如果我们将它的开发与经典的拳击手进行比较，那么新产品的重量减轻了30％，因为它的设计具有更少的零件。 与四冲程拳击手相比，该装置还显示出运行过程中更高效的能量产生（效率提高了15％至50％）。

第一个工作模型获得了EM100标记。 根据开发人员的说法，电动机的重量为134千克。 它的功率为325 hp，扭矩为900 Nm。

新拳击手的设计特征是两个活塞位于一个气缸中。 它们安装在同一曲轴上。 VTS的燃烧在它们之间发生，因此释放的能量同时作用在两个活塞上。 这说明了如此大的扭矩。

相对的气缸构造成与相邻的气缸异步作用。 这样可确保曲轴平稳旋转，而不会以稳定的扭矩晃动。

在以下视频中，彼得·霍夫鲍尔本人演示了他的电动机如何工作：

opoc引擎如何运作。mp4

让我们更详细地考虑其内部结构和总体工作方案。

涡轮增压

涡轮增压由叶轮提供，叶轮的轴上装有电动机。 尽管叶轮将部分地由废气流驱动，但对叶轮进行电子充电可以使叶轮加速更快并产生气压。 为了补偿旋转叶轮的能量消耗，当叶片承受排气压力时，设备会发电。 电子设备还控制排气流以减少环境污染。

创新性二冲程中的这一要素颇具争议。 为了快速产生必要的气压，电动机将消耗相当数量的能量。 为此，将使用该技术的未来汽车必须配备效率更高的发电机和容量更大的电池。

迄今为止，电气增压的效率仍是纸上谈兵。 制造商声称，该系统改善了汽缸的吹扫，同时最大限度地提高了二冲程循环的优势。 从理论上讲，与四冲程同类产品相比，这种安装可使您将设备的公升容量提高一倍。

这种设备的引入肯定会使发电厂变得更加昂贵，这就是为什么使用功率强劲，贪婪的经典内燃发动机比新型的轻型拳击手仍然便宜的原因。

钢连杆

通过设计，该装置类似于TDF发动机。 仅在该变型中，由于外部活塞的长连杆，反向活塞不是使两个曲轴运动，而是使曲轴运动。

发动机中的外部活塞安装在长钢连杆上，该长钢连杆连接到曲轴。 它不像军事应用中使用的经典拳击手修改那样位于边缘，而是位于圆柱之间。

内部元件也连接到曲柄机构。 这种设备使您可以从混合气的燃烧过程中提取更多的能量。 电动机的行为就像曲柄可以增加活塞的行程，但轴却紧凑轻巧。

曲轴

霍夫鲍尔电机采用模块化设计。 电子设备能够关闭某些气缸，从而在ICE处于最小负载（例如，在平坦道路上以巡航速度行驶）时，汽车可以更加经济。

在直喷四冲程发动机中（有关喷油系统类型的详细信息，请阅读 在另一则评论中）通过停止燃料供应来确保气缸关闭。 在这种情况下，由于曲轴的旋转，活塞仍在气缸中移动。 他们只是不燃烧燃料。

对于Hofbauer的创新发展，一对气缸的关闭由安装在曲轴上相应的一对气缸活塞之间的特殊离合器提供。 当模块断开连接时，离合器仅断开负责该部分的曲轴部分。

由于在传统的二冲程内燃机中以空转速度移动活塞仍会吸入VTS的新鲜部分，因此在此修改中，该模块完全停止工作（活塞保持不动）。 一旦动力装置上的负载增加，在某个时刻，离合器将连接曲轴的无效部分，并且电动机将增加动力。

汽缸

在气缸通风过程中，经典的二冲程阀将部分未燃烧的混合物排放到大气中。 因此，配备有这种动力单元的车辆不能满足环境标准。

为了弥补这一缺点，二冲程对置发动机的开发人员设计了特殊的气缸设计。 它们也有进口和出口，但是它们的位置减少了排放。

二冲程内燃机的工作原理

经典的二冲程改型的独特之处在于曲轴和活塞位于一个充满空气-燃料混合物的空腔中。 入口阀安装在入口上。 当活塞开始向下移动时，它的存在使您可以在活塞下面的腔中产生压力。 该头可加快气缸净化和排气清除的速度。

当活塞在气缸内移动时，它交替打开/关闭入口和出口。 因此，该单元的设计特点使其可以不使用气体分配机构。

为了防止摩擦元件过度磨损，它们需要高质量的润滑。 因为这些电动机具有简单的结构，所以它们没有复杂的润滑系统，该系统将油输送到内燃机的每个部分。 因此，一些机油被添加到燃料中。 为此，二冲程单元使用特殊品牌。 该材料必须在高温下保持润滑性，并且与燃料一起燃烧时，不得留下积碳。

尽管二冲程发动机尚未在汽车中得到广泛应用，但历史知道这种发动机位于某些卡车发动机罩下的时期（！）。 YaAZ柴油动力装置就是一个例子。

1947年，这种设计的直列7缸柴油发动机安装在200吨卡车YaAZ-205和YaAZ-4上。 尽管重量很大（约800公斤），该装置的振动却比许多家用乘用车的内燃机要低。 原因是该变型的装置包括两个同步旋转的轴。 这种平衡机制可以抑制发动机中的大多数振动，从而使木制卡车车体迅速崩溃。

以下视频介绍了有关二冲程电机操作的更多详细信息：

2 TACT。 让我们尝试了解...

哪里需要二冲程电机？

2冲程发动机的设备比4冲程模拟设备简单，这是因为它们用于重量和体积比油耗和其他参数更重要的那些行业。

因此，这些电动机安装在园丁用的轻型轮式割草机和修剪器上。 手里拿着沉重的马达使在花园里工作变得非常困难。 相同的概念可以追溯到电锯的制造中。

它的效率还取决于水和空气运输的重量，因此制造商为了制造更轻的结构而牺牲了高油耗。

但是，2-tatnik不仅用于农业飞机，还用于某些类型的飞机。 在汽车/座右铭运动中，重量与滑翔机或割草机一样重要。 为了使汽车或摩托车高速发展，设计这种车辆的设计师使用轻质材料。 描述了制造车身的材料的详细信息 这里... 因此，这些发动机比重型和技术复杂的四冲程类似物具有优势。

这是一个小例子，说明运动中内燃机的二冲程改装的有效性。 从1992年开始，一些摩托车在MottoGP摩托车比赛中使用了日本本田NSR4 500缸V型二冲程发动机。 容积为 0.5 升，该装置可产生 200 马力，曲轴转速高达每分钟 14 转。

扭矩为106 Nm。 已达到11.5万。 这样的孩子能够达到的最高速度每小时超过320公里（取决于骑手的体重）。 发动机本身的重量仅为45kg。 一公斤的汽车重量几乎占了马力的一半。 大多数跑车会羡慕这种功率重量比。

二冲程和四冲程发动机的比较

问题是，为什么机器不能具有这样的生产单元？ 首先，经典的二冲程是所有车辆中最浪费的单元。 其原因是吹气和填充气瓶的特殊性。 其次，对于本田NSR500之类的赛车改装，由于转速高，该装置的使用寿命非常短。

2冲程装置比4冲程模拟装置的优势包括：

• 与传统的带有气体分配机构的发动机相比，曲轴每转一圈消除动力的能力高1.7-XNUMX倍。 该参数对于低速航海技术和活塞飞机模型而言更为重要。
• 由于内燃机的设计特点，它具有较小的尺寸和重量。 该参数对于轻型车（如踏板车）非常重要。 以前，此类动力装置（通常容量不超过1.7升）安装在小型汽车中。 在这样的修改中，提供了曲轴箱鼓风。 一些卡车型号还配备了二冲程发动机。 通常，这种内燃机的体积至少为4.0升。 通过直流方式进行这种变型的吹塑。
• 它们的零件磨损较少，因为运动元件要实现与四冲程类似物相同的效果，执行的运动要少两倍（两个冲程合并成一个活塞冲程）。

四冲程马达

尽管具有这些优点，但是二冲程发动机的改型具有明显的缺点，因此，将其用于汽车尚不实用。 其中一些缺点：

• 化油器模型在汽缸室吹扫过程中会损失VTS的新鲜电荷。
• 在四冲程版本中，与考虑的同类产品相比，废气的去除程度更大。 原因是在4冲程中，活塞在吹扫过程中不会到达上止点，只有在小冲程时才能确保此过程。 因此，一些空气燃料混合物进入排气道，并且更多的排气保留在气缸本身中。 为了减少排气中未燃烧的燃料量，现代制造商已经对喷射系统进行了改进，但是即使在这种情况下，也无法从气缸中完全清除燃烧残留物。
• 与具有相同排量的四冲程电机相比，这些电机更耗电。
• 高性能涡轮增压器用于净化喷射发动机中的气缸。 在这种电动机中，空气消耗多了一半到两倍。 因此，需要安装特殊的空气过滤器。
• 当达到最大转速时，二冲程单元会产生更多的噪音。
• 他们抽烟更厉害。
• 在低转速下，它们会产生强烈的振动。 在这方面，具有四个冲程和两个冲程的单缸发动机没有区别。

关于二冲程发动机的耐久性，据信由于润滑不良，它们更快地失效。 但是，如果您不考虑运动摩托车的部件（高转速会迅速禁用零件），那么机械学中的一个关键规则就是：机械设计越简单，使用寿命越长。

四冲程发动机有很多小零件，尤其是在气体分配机构中（有关气门正时的工作原理，请阅读 这里），它可能会随时中断。

如您所见，内燃机的发展到目前为止还没有停止，因此谁知道工程师将在这一领域取得什么突破。 二冲程发动机的新发展的出现使人们希望在不久的将来，汽车将配备更轻，更高效的动力总成。

总而言之，我们建议您研究一下活塞向彼此移动的二冲程发动机的另一种改进方案。 的确，这项技术不能像霍夫鲍尔技术那样被称为创新技术，因为这种内燃机早在1930年代就开始在军事装备中使用。 但是，对于轻型车辆，尚未使用此类二冲程发动机：

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问题与解答：

二冲程发动机是什么意思？ 与四冲程发动机不同，所有冲程都在曲轴旋转一圈中执行（两个冲程在一个活塞冲程中执行）。 在其中，将填充气瓶和给气瓶通风的过程结合在一起。

二冲程发动机如何润滑？ 发动机的所有摩擦内表面都由燃料中的油润滑。 因此，这种发动机中的油必须不断加满。

二冲程发动机如何工作？ 在这台内燃机中，明确表达了两个冲程：压缩（活塞移至上止点并逐渐关闭先吹扫然后排气口）和工作冲程（BTC 点火后，活塞移至下止点，打开相同的端口进行清除）。