Dvoudobý motor je typ motoru s vnitřním spalováním, který dokončí energetický cyklus dvou zdvihů (pohybů nahoru a dolů) pístu během jednoho energetického cyklu, přičemž cyklus je dokončen jednou otáčkou klikového hřídele.
Čtyřdobý motor vyžaduje čtyři zdvihy pístu k dokončení cyklu výkonu při dvou otáčkách klikového hřídele. U dvoudobého motoru nastává konec spalovacího zdvihu a začátek kompresního zdvihu současně, přičemž funkce sání a výfuku (nebo vyplachování) probíhají současně.
Dvoudobé motory mají často vysoký poměr výkonu k hmotnosti, přičemž výkon je dostupný v úzkém rozsahu otáček, tzv. výkonovém pásmu. Dvoudobé motory mají méně pohyblivých částí než čtyřdobé motory.
Pro případ, že by si někteří z vás nebyli jisti, jak dvoutaktní motory fungují, zde je nějaká recenze. U čtyřdobého motoru má každý ze čtyř základních kroků cyklu výroby energie vlastní zdvih pístu:
Dvoudobý motor provádí všechny stejné kroky, ale pouze dvěma zdvihy pístu. Nejjednodušší dvoudobé motory to dělají pomocí klikové skříně a spodní strany pohyblivého pístu jako čerstvého plnicího čerpadla. Takové motory nesou oficiální název „dvoutakty vyčištěné klikovou skříní“.
Když se dvoutaktní píst při stlačení zvedá, jeho spodní strana vytváří v klikové skříni částečný podtlak. Otevře se nějaký sací otvor (port ve stěně válce, jazýčkový ventil nebo rotační kotoučový ventil), který umožňuje proudění vzduchu do klikové skříně přes karburátor.
Když se píst blíží horní úvrati, jiskra vystřelí stlačenou směs. Stejně jako u čtyřtaktu směs hoří a její chemická energie se stává tepelnou energií, čímž se zvyšuje tlak spálené směsi na stovky psi. Tento tlak pohání píst dolů po vrtání a otáčí klikovým hřídelem.
Jak píst pokračuje dolů vrtáním, začíná odhalovat výfukový kanál ve stěně válce. Jak se vyhořelý spalovací plyn řítí ven tímto otvorem, klesající píst současně stlačuje směs paliva a vzduchu zachycenou pod ním v klikové skříni.
Jak píst klesá více, začíná odhalovat dva nebo více portů čerstvého plnění, které jsou spojeny s klikovou skříní krátkými kanály. Vzhledem k tomu, že tlak ve válci je nyní nízký a tlak v klikové skříni vyšší, čerstvá náplň z klikové skříně spěchá do válce přes porty pro čerstvé plnění (neboli „přenos“).
Tyto porty jsou tvarovány a zaměřeny na minimalizaci přímé ztráty čerstvé náplně do výfukového portu. I v těch nejlepších designech je určitá ztráta, ale jednoduchost má svou cenu! Tento proces plnění válce a zároveň vytlačování zbytků výfukových plynů ven výfukovým kanálem se nazývá „vyplachování“.
Zatímco je píst blízko dolní úvratě, směs pokračuje v pohybu z klikové skříně nahoru přes přenosové otvory a do válce. Když se píst zvedne, nejprve zakryje přenosové kanály, přičemž zůstane stále otevřený pouze výfukový kanál. Pokud by neexistoval způsob, jak to zastavit, velká část čerstvé náplně by byla nyní odčerpána výfukem.
Existuje ale jednoduchý způsob, jak to zastavit pomocí výfukových tlakových vln ve výfuku. Pokud správně tvarujeme a dimenzujeme výfukové potrubí, odraz původního tlakového pulsu, generovaného při otevření výfukového otvoru, se odrazí zpět do otvoru, právě když je z něj odčerpávána čerstvá náplň. Tato tlaková vlna nacpe čerstvou náplň zpět do válce právě ve chvíli, kdy stoupající píst zakrývá výfukový kanál.
Vzhledem k tomu, že směs paliva a vzduchu je neustále čerpána klikovou skříní, není praktické mazat píst a kliku čerpaným cirkulujícím olejem, které by směs spěchající dovnitř a ven strhla pryč.
Proto musíme buď trochu oleje přimíchat k palivu (2 až 4 procenta), nebo jej velmi šetrně vstříknout do ložisek malinkou dávkovací pumpičkou. Skutečnost, že je tam tak málo oleje, diktuje, že takové jednoduché dvoudobé motory musí používat valivá ložiska, jejichž potřeba oleje je velmi malá.
Existují složitější dvoudobé motory. Namísto použití klikové skříně a spodní strany pístu jako čerpadla čerstvého náplně můžeme použít samostatné rotační dmychadlo přímo připojené k přenosovým portům ve válcích.
Výfukový otvor nemusíme umisťovat do stěny válce, může mít podobu čtyř horních talířových výfukových ventilů, jako je tomu u dvoudobých lodních, železničních a nákladních dieselových motorů. Protože tyto motory nepoužívají své klikové skříně jako čerpadla čerstvého plnění, mohou používat kluzná ložiska s dlouhou životností, mazaná konvenčně čerpaným recirkulačním olejem.
Dvoudobá nafta je čištěna čistým vzduchem, nikoli směsí paliva a vzduchu. Jejich palivo je vstřikováno až po uzavření všech portů, čímž se zabrání ztrátě. Některé dvoutakty vyčištěné klikovou skříní dělají totéž a nazývají se „DI“ nebo dvoutakty s přímým vstřikováním. Mohou být vyrobeny stejně jako čtyřtakty s nízkou spotřebou paliva a nízkými emisemi výfukových plynů.
Nejúčinnější pístové motory na světě jsou ve skutečnosti obří, pomaluotáčivé lodní diesely, které přepravují světovou mezinárodní lodní dopravu, jsou dvakrát účinnější než obvyklé čtyřdobé zážehové motory používané v autech a motocyklech.
Mechanický detail různých dvoudobých motorů se liší v závislosti na typu. Konstrukční typy se liší podle způsobu zavádění náplně do válce, způsobu vyplachování válce a způsobu odsávání válce.
Pístový port je nejjednodušší konstrukce a nejběžnější u malých dvoudobých motorů. Všechny funkce jsou ovládány výhradně tím, že píst zakrývá a odkrývá porty při pohybu nahoru a dolů ve válci.
V 70. letech 20. století Yamaha vypracovala některé základní principy pro tento systém. Zjistili, že obecně rozšíření výfukového portu zvyšuje výkon o stejnou hodnotu jako zvednutí portu, ale výkonové pásmo se nezužuje, jako když se port zvedne.
Jazýčkový ventil je jednoduchá, ale vysoce účinná forma zpětného ventilu běžně namontovaného v sacím traktu pístu řízeného portu. Umožňuje asymetrické nasávání palivové náplně, zlepšuje výkon a hospodárnost a zároveň rozšiřuje výkonové pásmo. Takové ventily jsou široce používány v motocyklech, ATV a lodních přívěsných motorech.
Sací dráha se otevírá a zavírá rotačním členem. Známým typem, který se někdy vyskytuje na malých motocyklech, je štěrbinový kotouč připojený ke klikové hřídeli, který zakrývá a odkrývá otvor na konci klikové skříně, což umožňuje vniknutí náboje během jedné části cyklu (tzv. diskový ventil).
Jiná forma rotačního sacího ventilu používaná u dvoudobých motorů využívá dva válcové členy s vhodnými výřezy uspořádanými tak, aby se navzájem otáčely – sací potrubí má průchod do klikové skříně pouze tehdy, když se oba výřezy shodují.
Klikový hřídel sám může tvořit jeden z členů, jako u většiny motorů se žhavicími svíčkami. V jiné verzi je klikový kotouč uspořádán tak, aby těsně přiléhal do klikové skříně, a je opatřen výřezem, který je ve vhodnou chvíli zarovnán se vstupním průchodem ve stěně klikové skříně, jako u motorových skútrů Vespa.
U motoru s příčným průtokem jsou přenosové a výfukové kanály na opačných stranách válce a deflektor na horní straně pístu směruje čerstvou sací náplň do horní části válce a tlačí zbytkové výfukové plyny dolů na druhou stranu. straně deflektoru a ven z výfukového otvoru.
Tento způsob čištění využívá pečlivě tvarované a umístěné přenosové otvory k nasměrování toku čerstvé směsi do spalovací komory, když vstupuje do válce. Směs paliva a vzduchu naráží na hlavu válců, poté sleduje zakřivení spalovací komory a poté je odkloněna dolů.
To nejen zabraňuje, aby směs palivo/vzduch putovala přímo ven výfukovým otvorem, ale také vytváří vířivou turbulenci, která zlepšuje účinnost spalování, výkon a hospodárnost. Obvykle není vyžadován pístový deflektor, takže tento přístup má výraznou výhodu oproti schématu s příčným prouděním.
U jednoproudového motoru vstupuje směs nebo „plnicí vzduch“ v případě dieselu na jednom konci válce řízeného pístem a výfuk vystupuje na druhém konci řízeném výfukovým ventilem nebo pístem. Proud vyplachovacího plynu je proto pouze v jednom směru, odtud název uniflow.
Píst tohoto motoru má tvar „cylindru“; horní část tvoří pravidelný válec a spodní část plní funkci čištění. Jednotky běží v párech, přičemž spodní polovina jednoho pístu naplňuje sousední spalovací komoru.
Dvoudobý motor je typ motoru s vnitřním spalováním, který dokončí energetický cyklus dvou zdvihů (pohybů nahoru a dolů) pístu během jednoho energetického cyklu, přičemž cyklus je dokončen jednou otáčkou klikového hřídele.
To je činí žádoucími pro jejich použití v ručních nástrojích, jako jsou řetězové pily. Dvoudobé motory se nacházejí v malých pohonných aplikacích, jako jsou motocykly, mopedy a motorky.
Dvoudobé motory pracují tak, že spojují více funkcí do jednoho pohybu pístu; při pohybu pístu směrem nahoru (stlačování směsi vzduch/palivo/olej) ve spalovací komoře je pod pístem nasávána čerstvá směs vzduchu/paliva/oleje v hermeticky uzavřené klikové skříni.
Typy dvoudobého motoru:
Dva zdvihy opustily trh, protože nemohly splnit stále se zpřísňující normy EPA pro výfukové emise vozidel. Právě vlastnost, díky které jsou dvoutakty atraktivní, spočívá v jednoduchosti pouze tří pohyblivých částí (klikový hřídel, ojnice a píst).
Hlavní rozdíl mezi 2- a 4-taktním motorem je ten, že 4-taktní motor prochází čtyřmi fázemi nebo dvěma úplnými otáčkami, aby dokončil jeden výkonový zdvih. Dvoutaktní motor projde 2 fázemi nebo jednou úplnou otáčkou, aby dokončil jeden výkonový zdvih.
Palivo pro 2-taktní motory má v sobě přimíchané malé množství oleje. Říká se tomu „2-taktní“, protože pouze jeden pohyb pístu nahoru a dolů a 2 zdvihy provedou celý cyklus sání, komprese, spalování a výfuku.
Ve srovnání se čtyřdobými motory jsou dvoutakty lehčí, efektivnější, mají schopnost používat palivo nižší kvality a jsou cenově výhodnější. Proto mají lehčí motory za následek vyšší poměr výkonu k hmotnosti (větší výkon při nižší hmotnosti).
Dvoutaktní motorová kola jsou lehčí a rychlejší kola, která mají intenzivní kopání do motoru. To usnadňuje házení kolem kola s rychlejším úderem na ccm. Zároveň jsou tato kola obvykle náročnější na jízdu a ovládání.
Jak je znázorněno na obr. 1 až 4, motor podle tohoto vynálezu pracuje ve třídobém cyklu:expanzní zdvih, výfukový sací zdvih a kompresní zdvih. Tři zdvihy jsou provedeny během jediné otáčky klikového hřídele, při které se každý ze dvou pístů jednou vrátí zpět.
Protože 2-taktní motory jsou navrženy tak, aby běžely při vyšších otáčkách, mají také tendenci se rychleji opotřebovávat; 4-taktní motor je obecně odolnější. Jak již bylo řečeno, 2-taktní motory jsou výkonnější. Dvoudobé motory mají mnohem jednodušší konstrukci, což usnadňuje jejich opravu.
Tříválcová dvoudobá konfigurace motoru s protilehlými písty se mírně překrývala s výměnou plynu, což má za následek jev známý jako křížové nabíjení. Ve dvouválcové konfiguraci jsou však události výměny plynu příliš včasné.
Na rozdíl od čtyřdobého motoru je unikátní vlastností dvoudobého motoru, že nemají vnitřní olejovou nádrž. Místo toho dvoutaktní motory vyžadují, aby majitel přimíchal do paliva olej v předem stanoveném poměru, aby bylo zajištěno, že motor během provozu dostane dostatečné mazání.
U dvoudobého motoru stačí k dokončení spalovacího cyklu pouze jeden zdvih pístu. Následuje kompresní zdvih a poté exploze stlačeného paliva. Při návratu je výfuk vytlačován z válce pohybem čerstvého paliva. Zapalovací svíčky se zapalují při každé otáčkě.
Palivo pro dvoudobé motory je v podstatě bezolovnatý benzín smíchaný s olejem pro dvoudobé motory. Poměr směsi oleje a paliva by měl být uveden v návodu k obsluze vašeho motoru. Olej ve dvoudobém palivu je extrémně důležitý pro mazání vašeho motoru, protože dvoudobé motory nemají vnitřní olejovou nádrž.
ŽÁDNÝ nový automobilový trh ve Spojených státech nebyl poháněn dvoudobým motorem od doby, kdy Saab koncem 60. let, kdy začaly platit federální zákony o znečištění ovzduší, postupně vyřadil svůj těžko rekonstruovatelný tříválec.
Dvoudobé motory nejsou „zakázány“ pro použití na všech vodních cestách v Kalifornii, ani neexistuje žádný plán, jak tak učinit. Dvoudobé motory s karburátorem a elektronickým vstřikováním jsou považovány za motory s vysokými emisemi. Obecně byly tyto motory vyrobeny před rokem 1999.
Nevýhody Dvoutaktu
Při míchání paliva pro dvoudobé motory je důležité mít správný poměr paliva a oleje. Příliš mnoho oleje a váš motor může mít problémy se startováním nebo chodem, hromadění karbonu na vnitřních částech motoru, vyfukování oblaků kouře a obecně špatný výkon.
Dvoudobý motor může teoreticky produkovat dvojnásobné množství energie, protože se spustí jednou za otáčku, zatímco čtyřtaktní motor vystřelí jednou za každou druhou otáčku. Díky tomu má vyšší poměr výkonu a hmotnosti, takže je pro mnoho jezdců žádanější.
Zatímco 2-takty nikdy nenabídnou točivý moment jako 4-takty, jsou dostatečně blízko pro většinu víkendových jezdců. Nejen to, ale jsou lehčí a mají tendenci se snáze manipulovat, což je dělá skvělé pro začátečníky. Dvoutaktní kola navíc vyžadují méně údržby než většina čtyřtaktů, což vám šetří čas i peníze.
Díky menšímu počtu pohyblivých částí jsou 2-taktní strunové sekačky spolehlivými nástroji. Váží málo a vibrují méně než 4taktní vyžínače, což snižuje únavu obsluhy a přispívá k lepšímu zážitku při vyžínání. Vyžadují také méně údržby.
Dvoudobé (nebo 2taktní) motory vyžadují přidání směsi paliva a oleje do palivové nádrže. Tato směs má za následek jak spalování motoru, tak jeho mazání. Provoz 2-taktního motoru na samotný benzín bude mít za následek selhání motoru.
