Горизонты техники для детей, 1963 №7 (14)

Все об автомобиле

(часть VII)

Пришло время выполнить обещание, данное мной уже довольно давно. Расскажу вам, ребята, сегодня о двухтактном двигателе До сих пор мы говорили о четырехтактном двигателе, в котором, когда поршень всасывает смесь, сжимает её и после сжигания выбрасывает из цилиндра, кривошипный вал совершает два оборота. Конструкторов интересовал вопрос: нельзя ли сделать такой двигатель, в котором все эти процессы происходили бы за время одного оборота кривошипного вала? Решение было найдено. Был сконструирован двигатель, который, как легко догадаться из его названия, имеет всего лишь два хода. Его поршень всасывает смесь, сжимает её, отходит при сгорании смеси и выбрасывает газы, проходя вдоль цилиндра всего два раза, а не четыре, как в четырехтактном двигателе.

Рассмотрим работу двухтактного двигателя, изображенного на рис. 1.

Черт. 1. Двухтактный двигатель:

_{1 — всасывающая труба; 2 — выпускная труба; 3 — пропускной канал; 4 кривошипная коробка; 5 — всасывающее окно; 6 — выхлопное окно}

На первый взгляд он ничем не отличается от четырехтактного. Но присмотритесь повнимательнее. Как и в четырехтактном двигателе, в нем имеется цилиндр, поршень, шатун и кривошипный вал, но нет, например, клапанов. Зато есть две трубы — всасывающая и выпускная, подведенные к цилиндру сбоку. Эти трубы соединены с цилиндром при помощи окон, называемых соответственно всасывающим и выпускным. Часть цилиндра, находящуюся над поршнем, соединяет с так называемой кривошипной коробкой, третья труба, или иначе перепускной канал. В двухтактном двигателе нет маслобака, а его роль выполняет кривошипная коробка.

Разумеется, в двухтактном двигателе должен быть карбюратор. Он очень похож по своей конструкции на карбюратор, о котором мы с вами уже говорили в предыдущих номерах нашего журнала.

Как работает двухтактный двигатель? Начнем с момента, когда поршень поднимается вверх, сжимая находящуюся уже в цилиндре смесь (рис. 2).

Черт. 2. Принцип действия двухтактного двигателя:

_{а — над поршнем происходит сжигание смеси, а одновременно в коробку кривошипного вала всасывается новая порция; б — смесь из коробки кривошипного вала стекает в цилиндр, выталкивая из него продукты сгорания: в — смесь над поршнем сжимается и одновременно в коробку кривошипного вала поступает свежая порция. Цикл повторяется сначала.}

Что при этом происходит под поршнем и в плотно закрытой кривошипной коробке? Все окна закрыты поршнем, который, передвигаясь вверх, сжимает смесь, увеличивая одновременно пространство, соединенное с кривошипной коробкой, что в свою очередь приводит к разрежению находящегося там воздуха (то же количество воздуха занимает больший объем).

Как только поршень дойдет до крайнего верхнего положения, всасывающее окно открывается и свежая смесь из всасывающей трубы и карбюратора проходит через него, заполняя пространство кривошипной коробки и части цилиндра, находящейся под поршнем. Поршень совершает ход сжатия, а смесь всасывается в кривошипную коробку. Следовательно, ход сжатия и ход всасывания объединены и происходят одновременно.

За время этого хода кривошипный вал совершает полоборота, что соответствует, как всегда, перемещению поршня в одну сторону (снизу вверх) вдоль всего цилиндра.

Когда поршень займет крайнее верхнее положение, в запальной свече появится искра, и сжатая смесь загорится, то есть произойдет взрыв. Газы, нажимая на поршень, толкают его вниз. Совершается рабочий ход.

Теперь внимание, ребята! Поршень приближается к крайнему верхнему положению и открывает выпускное окно, соединенное с выпускной трубой. Сжатый газ устремляется через окошко и выпускную трубу наружу, начинается выпуск газов. Одновременно открывается окно перепускного канала, соединяющего пространство кривошипной коробки с цилиндром. Горючая смесь, втянутая при движении поршня вниз, сейчас подается в цилиндр.

Идущий вниз поршень закрывает сначала всасывающее окно, затем сжимает смесь в кривошипной коробке. В момент, когда верхний конец поршня откроет окно перепускного канала, смесь из кривошипной коробки «вдувается» в цилиндр, из которого одновременно через выпускное окно уходят наружу отработанные газы Свежая смесь вытолкнет остаточный газ и «прополощет» цилиндр, наполняя его одновременно новой порцией смеси. Таким образом, здесь объединены рабочий ход, ход выпуска и наполнение цилиндра свежей смесью. Все эти процессы совершаются во втором ходе двухтактного двигателя.

Сейчас нам уже ясно, почему каждому рабочему ходу поршня соответствует один оборот кривошипного вала, а не два, как в четырехтактном двигателе. Двухтактный двигатель гораздо проще по своей конструкции и принципу действия чем четырехтактный. Возможно у вас появится ко мне вопрос: если на каждый оборот кривошипного вала приходится один рабочий ход, а не два, как в четырехтактном двигателе, то двухтактный двигатель должен быть в два раза мощнее четырехтактного. Совершенно верно, только не надо забывать и о ряде недостатков двухтактного двигателя. Цилиндр его хуже наполняется смесью, а главное, наполняется неточно, что вместе с прополаскиванием цилиндра смесью приводит к большому расходу горючего, уходящего с отработанным газом.

Однако простота конструкций этих двигателей является важным преимуществом. Двухтактные двигатели устанавливают на мотоциклах и небольших легковых автомобилях. Все, кто видел мотоцикл, спросят меня, наверное, почему на двухтактном двигателе имеются ребра? Вопрос вполне законный, ибо, говоря о системе охлаждения, я не упомянул о так называемом воздушном охлаждении. Конструкторы решили, что маленькие двухтактные двигатели лучше охлаждать воздухом, чем заключать в громоздкую водяную рубашку. Для улучшения охлаждения поверхность двигателя снабжена рёбрами. Рёбра увеличивают поверхность разогретого цилиндра, охлаждаемого воздухом.

В мотоциклах двигатель открыт и легко охлаждается воздухом, а вот как обстоит дело в небольших легковых автомобилях, двигатели которых тоже охлаждаются воздухом? К автомобильным двигателям, охлаждаемым воздухом, пристроен вентилятор, обдувающий воздухом цилиндр двигателя.

Черт. 3. Цилиндр двигателя, охлаждаемого воздухом.

Разумеется, не все двухтактные двигатели охлаждаются воздухом, и не все четырехтактные двигатели охлаждаются водой. Четырехтактный двигатель польского мотоцикла «ЮНАК» охлаждается воздухом, двухтактный двигатель польского легкового автомобиля «СИРЕНА» — с водяным охлаждением.

Остается выяснить ещё один вопрос, как смазывается двухтактный двигатель. Ведь смесь находится и под поршнем, и нет места для маслобака.

И этот вопрос был решен конструкторами. В смесь добавляли немного масла, которое и смазывало двигатель.

На сегодня, пожалуй, хватит. Как всегда, так и в этот раз, проэкзаменуйте друг друга. Двухтактный двигатель надо знать очень хорошо, с ним вам придется часто встречаться.

Тадеуш Рихтер