Dvotaktni motor

Dvotaktni motor je motor sa unutrašnjim sagorevanjem koji celi svoj radni ciklus obavi u dva takta ili u jednom krugu kolenastog vratila. Time se razlikuje od četvorotaktnog motora koji to obavi za dva kruga.

Dva takta dvotaktnog motora su:

1. takt – razmena medijuma i kompresija
2. takt – sagorevanje i ekspanzija (radni takt)

Dvotaktni motor prilikom svakog obrtaja kolenastog vratila ima jedno sagorevanje i ekspanziju (radni takt), za razliku od četvorotaktnog koji ima jedan radni takt svaka dva obrtaja kolenasto vratila. Time teoretski dvotaktni motor ima duplo veći radni učinak od četvorotaktnog motora.

Teoretski dijagram dvotaktnog dizel-motoraUredi

 
Teoretski dijagram dvotaktnog Dizel procesa
 
Teoretski dijagram dvotaktnog Otto procesa

Na dijagramima tačke predstavljaju:

1-Kraj izduvavanja i usisa, početak kompresije
2-Kraj kompresije, ubrizgavanje goriva, početak sagorevanja
3-Kraj sagorevanja, početak ekspanzije
4-Kraj ekspanzije, početak razmene medija u cilindru (izduva i usisa)

Shodno ovim tačkama, celi proces se može podeliti u dva takta:

prvi takt - razmena medija i kompresija - traje od tačke 4 do tačke 2
drugi takt - sagorevanje i ekspanzija - traje od tačke 2 do tačke 4

Postoje različita tumačenja gde spada područje od tačke 4 do tačke 1, pa se može pronaći i tumačenje da taj deo pripada drugom taktu, osim same tačke 1 u kojoj se dešava trenutna izmena medija. Obe teorije imaju svoje argumente i svoje pobornike, te se smatraju podjednako ispravnima.

Napomena: Kod dvotaktnih motora termin usis je zamenjen terminom ispiranje, jer medij koji ulazi u cilindar ispira cilindar od zaostalih izduvnih gasova.

Konstrukcijske karakteristike i način radaUredi

 
Princip rada dvotaktnog motora

Dvotaktni motor je po svojim konstrukcijskim obeležjima mnogo jednostavniji od četvorotaktnog motora. Neki delovi koji su neophodni za rad četvorotaktnog motora, kod dvotaktnog ne postoje; primer su usisni ventili, zajedno sa podizačima i bregovima, a kod velike većine jednostavnih dvotaktnih motora, bez ventila uopšte (nema ni izduvnih). Time se pojednostavljuje i pojeftinjuje izrada motora. Košuljice dvotaktnih motora su napravljene s kanalima, kroz koje se vrši izmena medija, tako da kod svakog dvotaktnog motora imamo ispirne kanale, a kod onih bez ventila i izduvne.

Jedna od karakteristika dvotaktnih benzinskih motora je da se mogu izvesti i bez ulja u karteru, tada rade na mešavinu ulja i goriva, obično u mešavinama 2-4% ulja u njoj, pri čemu ulje u mešavini služi za podmazivanje ležajeva i prstenova (primer takve izvedbe je Tomos 4).

Kompresija počinje trenutkom zatvaranja izduvnog kanala, kojeg zatvara klip u svom gibanju prema gore. Kompresija traje do nešto pre SMT, kada dolazi do paljenja smeše ili ubrizgavanja goriva u cilindar. Klip inercijom prolazi SMT, te se započinje kretati ka UMT u ekspanziji. Ekspanzija završava trenutkom otvaranja izduvnog kanala, kada izduvni gasovi pod pritiskom 'jurnu' iz cilindra u ispusnu cev čime počinje izmena medija u cilindru. Zatim klip u svom gibanju otvara ispirne kanale i vazduh koji je tlačen u podstapnom prostoru ulazi u cilindar i ispire cilindar od preostalih gasova. Tokom gibanja oko UMT, oba kanala su otvorena, i izduvni i ispirni, te deo vazduha (ili smeše) odlazi u izduvnu cev. Klip svojim gibanjem ka SMT zatvara prvo ispirne kanale, a zatim i izduvne, te počinje kompresija. Izduv se temelji na isticanju izduvnih gasova iz cilindra (s većeg na manji pritisak), malim delom na inerciji, a zatim i na pritisku ispirnog vazduha koji ulazi u cilindar.

Stvarni dijagram dvotaktnog motoraUredi

 
Princip rada dvotaktnog motora
 
Razvodni dijagram dvotaktnog motora

Dijagram desno prikazuje stvarni indicirani dijagram dvotaktnog motora. Oznake su prikazane samo na pravcu volumena i označavaju:

Vk - zapremina kompresije (volumen iznad čela stapa kada je stap u GMT
Vc - zapremina cilindra-(volumen iznad čela stapa kada je stap u DMT
Oe - Tačka kada se otvaraju izduvni kanali
Os - Tačka kada se otvaraju izduvni kanali

Razlika od teoretskog dijagrama je vidljiva najbolje na razvodnom dijagramu levo, na kojima niti jedna od karakterističnih tačaka nije u mrtvoj tačci, nego je ili prije ili poslije nje. Time se dio hoda stapa (dakle deo teoretske kompresije i ekspanzije koristi za razmenu medija u cilindru, kao i za sagorevanje.

Tačke na razvodnom dijagramu su sledeće:

Oe - Tačka kada se otvaraju izduvni kanali
Os - Tačka kada se otvaraju izduvni kanali
Ce - Tačka kada se zatvaraju izduvni kanali
Cs - Tačka kada se zatvaraju izduvni kanali

Na indiciranom dijagramu, od trenutka zatvaranja kanala klipom (Oe) počinje kompresija, koja traje do trenutka početka sagorevanja, koji je nešto prije SMT (žutom bojom označen na razvodnom dijagramu). Na indiciranom dijagramu nije označen, ali se može otprilike odrediti trenutkom naglog porasta pritisaka u cilindru. Pritisak raste do najvećeg, te se tokom sagorevanja (zaostalog) pritisak zadržava blizu maksimalnog. Kraj sagorevanja obeležava početak naglijeg pada pritiska (ekspanzija u cilindru). U trenutku otvaranja izduvnih kanala, pritisak počinje padati naglo i spušta se ispod atmosferskog kod motora bez predpunjenja. U trenutku Os se otvaraju izduvni kanali i vazduh ulazi u cilindar, smanjujući donekle podpritisak koji u njemu vlada. Zaustavljanjem gibanja klipa (UMT), dolazi do porasta pritiska u cilindru, koji raste na pritisak ispirnog vazduha. Gibanjem klipa od UMT pritisak još malo raste, međutim ta je razlika mala do trenutka početka kompresije.

Osnove dvotaktnog motoraUredi

 
Razvodni dijagram dvotaktnog motora s ispusnim ventilom
 
Ispiranje cilindara kod dvotaktnog motora

Dvotaktni motor je u osnovi jednostavan motor bez komplikovanog razvodnog mehanizma za otvaranje ventila, s relativno jednostavnim održavanjem i dobrom pouzdanošću. Ispiranje cilindra se u tom slučaju izvodi na dva načina, poprečnim sistemom ili obrnutim (petlja) sistemom. Oba sistema postižu otprilike iste rezultate ispiranja i podjednako su u primeni. Nešto složeniji i kvalitetniji sistem je sistem s uzdužnim ispiranjem, gde vazduh struji uzdužno, ali se u tom slučaju mora imati ventil na glavi motora, što s jedne strane poskupljuje izradu, ali omogućava bolje ispiranje motora i poboljšanje ukupnih performansi motora i povećanje ukupnog stepena efikasnosti na preko 54%, što je najbolji rezultat od svih mašina koje je čovek proizveo.

Na slici levo vidi se prikaz sva tri načina ispiranja, na prvoj slici je princip izvedbe poprečnog ispiranja, u sredini obrnutog ili petlja ispiranja, a na desnoj slici je prikazano ispiranje kod novijih i modernijih tipova dvotaktnog motora, tj. uzdužno ispiranje. Na slikama je takođe vidljiv princip izrade kanala na košuljici koji je određan vrstom ispiranja.

Na razvodnom dijagramu desno prikazan je princip rada dvotaktnog motora s ispusnim ventilom. Zatvaranje ventila (i njegovo otvaranje) nema više čvrstu vezu s hodom klipa i trenutak otvaranja i zatvaranja ventila se može izvesti tako da bude optimalno za rad motora. Ispiranje unutar cilindra je poboljšano, a zatvaranje ispusnog ventila prije ispirnog kanala omogućava dodatno prednabijanje (turbo motori).

Upotreba dvotaktnog motoraUredi

Dvotaktni motori se danas manje upotrebljavaju nego nekada, pogotovo izvedenice koje rade po Oto (Otto) procesu. To je stoga što deo gorive smese izađe nesagoreo iz cilindra, te time povećava potrošnju i zagađenje. Stoga se dvotaktni motori sve više zamjenjuju četvorotaktnima, i na uređajima koji su nekada bili rezervirani isključivo za dvotaktne. Takav primjer su vanbrodski motori, kod kojih je došlo do gotovo potpune promene izrade, i danas je gotovo nemoguće pronaći dvotaktni vanbrodski motor. Dvotaktni motor gubi trku i na području mašina za vrt i polje (kosilice, motokultivatori, motorne prskalice, ...), gde se ulažu znatni napori u smanjenju veličina četvorotaktnog motora uz povećanje snage. U automobilskoj industriji dvotaktni motor se više ne upotrebljava, a i u motociklizmu je zamenjen četvorotaktnim. Jedino područje gde dvotaktni motor dominira je brodski pogon, gde se velika većina brodova pogoni dvotaktnim sporokretnim motorima, najvećim motorima današnjice.

Vidi jošUredi


Spoljašnje vezeUredi