In de bruisende geschiedenis van verbrandingsmotoren hadden tweestaktmotoren ooit een prominente positie met hun unieke kenmerken.ze domineerden de rijken van lichte motorfietsen en racevoertuigenMaar naarmate de milieuregels strenger werden en de viertakttechnologie vooruitging, verdwenen de tweestaktmotoren geleidelijk uit het mainstreamgebruik.Hoe vergelijken ze zich met hun vier-takt tegenhangersIn dit artikel worden de principes, structuur, evolutie en mogelijke toekomstige toepassingen van twee-taktmotoren onderzocht.
Overzicht van twee-taktmotoren
Zoals de naam al doet vermoeden, voltooit een tweestaktmotor een krachtcyclus in slechts twee zuigerbewegingen.twee-takt ontwerpen leveren een hoger vermogen bij gelijkwaardige verplaatsingen, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die een lichte constructie en hoge prestaties vereisen.De lage verbrandingsdoeltreffendheid en de hogere uitstoot hebben hun brede toepassing in moderne voertuigen beperkt..
Historische ontwikkeling
De oorsprong van de tweestaktmotor gaat terug tot het einde van de 19e eeuw. De Schotse ingenieur Dugald Clerk ontwierp de eerste functionele tweestaktmotor in 1879.De Duitse ingenieur Karl Benz verfijnde het concept later en implementeerde het in vroege auto prototypesEchter, het was niet tot het begin van de 20e eeuw dat twee-taktmotoren gewend in de motorfiets toepassingen.Hun eenvoudige constructie en lage productiekosten maakten ze tot de voorkeurbron voor lichte en zuinige motorfietsen.
Werkingsbeginsel
Twee-taktmotoren werken fundamenteel anders dan vier-taktmotoren.Twee-taktmotoren verrichten alle vier de processen in slechts twee slagen:
- Eerste slag (opwaartse beweging van de zuiger):
- Inname:De stijgende zuiger zorgt voor een vacuüm in de krukas, waardoor de inlaatpoorten opengaan om vers lucht-brandstofmengsel binnen te halen.
- Compressie:Door voortdurende opwaartse beweging wordt het mengsel in de verbrandingskamer gecomprimeerd.
- Tweede slag (pistonbeweging naar beneden):
- Verbranding:In de buurt van het bovenste dode middelpunt, ontstekt de bougie het samengeperste mengsel, waardoor de zuiger naar beneden rijdt.
- Uitlaatgas:De neerdaalende zuiger opent eerst de uitlaatgassen, waardoor hoge druk verbrandingsgassen kunnen ontsnappen.
- Het plunderen van dieren:Verder naar beneden bewegen opent overdrachtspoorten, waardoor vers mengsel uit de krukas in de cilinder wordt gedwongen om de overgebleven uitlaatgassen te zuiveren.Een effectief ontwerp van het schoonmaakapparaat is cruciaal voor de prestaties van de motor.
Belangrijkste onderdelen en functies
De relatief eenvoudige architectuur van twee-taktmotoren bestaat uit verschillende essentiële componenten:
- Cylinder:De kernbehuising waar de zuigerbeweging plaatsvindt, met inlaat-, uitlaat- en overdrachtspoorten.
- Piston:Het wisselend onderdeel dat verbrandingsenergie omzet in mechanische beweging.
- Cylinderkop:Vormt de verbrandingskamer en bevat de vonk.
- Crankshaft:Het omzet de lineaire zuigerbeweging in rotatie kracht.
- Verbindingsstaaf:Verbindt de zuiger aan de krukas.
- Crankcase:dient als smeerreservoir en vervult precompressiefuncties.
- De brandkraan:Het gecomprimeerde mengsel wordt ontstoken.
- Brandstofleveringssysteem:Ofwel carburateur of brandstofinspuiting voor het mengen van lucht en brandstof.
- Uitlaat:Beheert gasvrijstelling en geluidsreductie.
Glijmiddelmethoden
In tegenstelling tot viertaktmotoren met olieputten, gebruiken tweetaktmotoren alternatieve smeermethoden:
- Voormengsel smeer:Olie gemengd met brandstof, eenvoudiger maar minder effectief.
- Afzonderlijk smeren:Speciaal olie-inspuitingssysteem voor verbeterde smering.
Voordelen en nadelen
Voordelen:
- Hoger vermogen/gewicht
- Eenvoudigere mechanische constructie
- Superieure versnellingskenmerken
Nadelen:
- Slechte brandstofefficiëntie
- Hogere emissies
- Onderafzetting
- Kortere levensduur
Technologische evolutie
Ingenieurs hebben verschillende innovaties ontwikkeld om de beperkingen van de tweetracks aan te pakken:
- Vermogenskleppen:Variabele uitlaatpoort timing voor geoptimaliseerde prestaties over RPM-bereiken.
- Ventilatie van de rieten:Verbeterde controle en efficiëntie van de inname.
- Directe brandstofinspuiting: precieze brandstoftoevoer voor een schonere verbranding.
- Stratified Scavenging:Verminderde verontreiniging door uitlaatgassen.
Huidige toepassingen
Ondanks de uitdagingen blijven twee-taktmotoren in gespecialiseerde toepassingen:
- Motorfietsen en scooters met een klein cilinderinhoud
- Buitenboordmotoren voor schepen
- Landschapsapparatuur
- Concurrerende voertuigen
Toekomstvooruitzichten
Vooruitgang in brandstofinspuiting, schoonmaaktechnieken en alternatieve brandstoffen kunnen tweestokmotoren ondersteunen in niche-toepassingen waar hun vermogendichtheid en eenvoud nog steeds voordelig zijn.
Vergelijking met viertaktmotoren
| Kenmerkend |
Twee-takt |
Vier-takt |
| Stroomcyclus |
Twee slagen. |
Vier slag. |
| Kracht-gewicht verhouding |
Hoog |
Laag |
| Bouw |
Eenvoudig. |
Gecomplex |
| Brandstofzuinigheid |
Armoedige |
- Goed. |
| Emissies |
Hoog |
Laag |
| Glijmiddel |
Voormengsel/Injectie |
Sump |
| Levensduur |
Korte |
Lang |
| Toepassingen |
Lichte voertuigen, gereedschappen |
Auto's, generatoren |
Twee-taktsmotoren vormen een belangrijk hoofdstuk in de geschiedenis van de voortstuwingstechnologie.Door voortdurende innovatie kan hun relevantie behouden blijven in gespecialiseerde sectoren waar hun unieke voordelen opwegen tegen hun beperkingen..
