To-taktsmotor: Hvad er dens fordele og ulemper?
En totaktsmotor, også kaldet en totaktscyklus, er en stempelforbrændingsmotor, der arbejder i to takter.
Det betyder, at motorens arbejdscyklus vil finde sted under to slag af stemplet og en omdrejning af krumtapakslen.
Indholdsfortegnelse
To-takts motorfunktion
For at være klar, så består driften af en totaktsmotor også af firetaktsmotorer, ligesom en firetaktsmotor. Flere af dem kører dog samtidigt. Reduktionen af antallet af cyklusser fra fire til to opnås af rummet under stemplet; krumtaphuset deltager således også i udskiftningen af cylinderfyldningen.
Firetaktsmotor: Sådan fungerer den, og hvad er dens fordele
Med en totaktsmotor foregår der to arbejdscyklusser samtidig, mens den ene sker i rummet over stemplet med forbrænding og den anden under stemplet uden forbrænding.
En klassisk totaktsmotor indeholder ikke en ventilfordeling og dermed hverken ventiler, knastaksel, rem eller vippe. For at erstatte indholdet af cylinderen bruges tre kanaler i stedet for ventiler, mere præcist:
- Indsugningskanal – starter fra karburatoren og fører til krumtaphuset
- Afgangskanal – forbinder krumtaphuset med cylinderens forbrændingskammer
- Udstødning kanal – åbner fra cylinderens forbrændingskammer ind i udstødningsrøret
På grund af fraværet af et ventiltog og dets komponenter er en totaktsmotor mindre og lettere end andre fire-takts motorer med samme slagvolumen og antal cylindre.
En totaktsmotor har en lignende krumtapaksel som en firetaktsmotor. Under sin bevægelse fra øverste dødpunkt til nederste dødpunkt sørger stemplet for blandt andet tryk, brændstoftilførsel og overførsel til cylinderens forbrændingskammer.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Det fungerer på den måde, at stemplet, når det bevæger sig til sit nederste dødpunkt, skubber brændstof gennem afgangskanalen op i cylinderens forbrændingskammer. Efterfølgende, når den bevæger sig til dets øvre dødpunkt, suger den yderligere brændstof ind gennem sugekanalen under stemplet eller ind i krumtaphuset.
Motorsmøring:
Ved totaktsmotorer bliver motorens bevægelige dele, såsom krumtap- eller plejlstangslejer, oversvømmet med brændstof, hvilket betyder, at de ikke kan smøres på klassisk vis som ved fire-takts motorer. Men i de fleste tilfælde har brændstoffet ikke tilstrækkelige smøreevner, hvorfor der tilsættes olie til brændstoffet.
Denne smøring kaldes fedtsmøring og er den enkleste måde at smøre motoren. Ved denne type smøring tilsættes olie direkte til brændstoffet, idet det blandes i et olie-til-brændstof-forhold, der spænder fra ca. 1:20 til 1:100.
To-takts motorcyklusser
1. Stemplets første slag (indtag og kompression):
Stemplet bevæger sig opad fra dets nederste dødpunkt til dets øverste dødpunkt.
Over stemplet:
Under sin bevægelse fra det nederste dødpunkt til det øverste dødpunkt lukker stemplet først udløbskanalen, gennem hvilken blandingen skubbes ind i rummet over stemplet. Efterfølgende lukker stemplet også udstødningskanalen, hvilket skaber et isoleret rum i cylinderen, hvilket fører til blandingens kompression.
Under stemplet:
Når stemplet har kørt omkring halvdelen af sin slaglængde, åbner dens nederste kant indsugningsåbningen. Dette vil medføre, at tændblandingen fra karburatoren begynder at blive suget ind i krumtaphuset. Men det er ikke alt.
Karburator: Hvordan fungerer denne enhed?
Lige før stemplets øverste dødpunkt springer en gnist mellem tændrørets elektroder, hvilket forårsager antændelse (antændelse) af blandingen. Forbrænding skaber termisk energi, som viser sig ved at øge trykket i cylinderen, som flytter stemplet nedad og dermed omdanner brændstoffets termiske energi til motorens mekaniske arbejde.
2. Andet stempelslag:
Stemplet bevæger sig fra sit øverste dødpunkt nedad til sit nederste dødpunkt.
Over stemplet:
Under stemplets andet slag sker der ekspansion i rummet over stemplet, som skubber stemplet fra øverste dødpunkt til nederste dødpunkt.
Under stemplet:
En brandfarlig blanding suges ind i krumtaphuset gennem den åbne sugekanal. Efter at stemplet har fuldført halvdelen af sit slag mod det nederste dødpunkt, lukker indsugningsåbningen og komprimerer blandingen i krumtaphuset.
Lige før afslutningen af ekspansionen åbner stemplet udstødningsporten, hvilket får trykket i cylinderen til at falde. Stemplet åbner afgangskanalen, og tændblandingen fra krumtaphuset skyller forbrændingsgasserne ud af cylinderen under tryk, mens den fyldes til næste motorarbejdscyklus.
Cylinderskylning
Cylinderskylning er en fase, der ikke forekommer i en fire-takts motor. Det er dog ekstremt vigtigt for en totaktsmotor, fordi dens forløb i høj grad påvirker motorparametrene.
I firetaktsmotorer er det almindeligt, at udstødningsgasser presses ud af stemplets bevægelse til øverste dødpunkt, men ved totaktsmotorer skal andre faktorer sikre tømning af cylindrene, mere præcist :
- Fri udstødning – røggasser kommer kun ud af cylinderen gennem udstødningskanalen på grund af differenstrykket i cylinderen og udstødningsrøret.
- Ekstrudering med en frisk ladning - efter at afgangsventilen åbner, begynder antændelsesblandingen at strømme ind i cylinderen og skubber forbrændingsgasserne ud.
Skyllefasen er ofte begrænset til det tidspunkt, hvor afgangskanalen er åben, indtil udstødningskanalen er lukket.
Men med forskellige motortilstande, når cylindrene skylles, kan følgende forekomme:
- Mere eller mindre blanding af den friske blanding med udstødningsgasserne, efterhånden som deres direkte kontakt opstår
- Lækage af den friske blanding ind i udstødningsrøret
- Utilstrækkelig skylning af cylinderen med en høj rest af udstødningsgasser under næste motor arbejdscyklus
En totaktsmotor kan designes som en benzinmotor, men den kan også designes som en dieselmotor.
To-takts dieselmotor
Funktionsprincippet for totakts dieselmotoren er det samme som for gnist totaktsmotoren. En væsentlig forskel er, at blandingen kun skabes i cylinderen.
Brændstoffet sprøjtes således ind i cylinderen lige før slutningen af kompressionen på grund af det præcise tændingsmoment. De fleste totakts dieselmotorer bruger en klassisk ventil til brændstofindsprøjtning, som minder meget om en fire-takts motorventil.
En supercharger bruges ofte i totaktsmotorer for at skabe ladetryk. Men muligheden for at overlade motoren ved hjælp af en turbolader eller en kombination af en turbolader og en kompressor er også en mulighed.
Fordele ved en totaktsmotor:
- Enkel konstruktion
- Lavere vægt sammenlignet med en firetaktsmotor
- Mindre motordimensioner
- Fravær af ventiltog
- Lavere produktionsomkostninger
- Enkelt motorsmøresystem
- Køling er, i de fleste tilfælde, luft, så alle dele af vandkølingssystemet er elimineret
- Mulighed for at arbejde i enhver position (også på hovedet)
- Maksimal ydeevne opnås ved lavere omdrejninger, da hver nedadgående bevægelse af stemplet ledsager forbrænding • • • I nogle tilfælde er det lettere at rev
Ulemper ved en totaktsmotor:
- Uøkologisk på grund af indblanding af olie i brændstoffet
- Højt brændstofforbrug på grund af hyppig lækage af den uforbrændte blanding til udstødningen under skylning
- Højere forbrug af motorolie sammenlignet med en firetaktsmotor
- Uregelmæssig motor drift ved lave hastigheder
- Højere motorstøj
- Blanding af brændt og uforbrændt blanding
- På grund af placeringen af kanalerne på siden af cylinderen opstår der større slid på stempelringene.