Устройство двухтактного и четырехтактного двигателей скутеров, принцип работы, сравнение

Сравнение преимуществ двухтактных и четырехтактных двигателей

Преимущества четырёхтактных двигателей

— Б́ольшая экономичность
— Более чистый выхлоп (экологически чище)
— Не требуется сложная выхлопная система
— Меньший шум, вибрация
— Отсутствие необходимости постоянного контроля уровня масла

Преимущества двухтактных двигателей

— Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения
— Б́ольшая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма
— Проще и дешевле в изготовлении
— Меньший вес

Четырёхтактный двигатель

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
Поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.

Впуск — четырёхтактный двигатель

В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, — в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.

Сжатие — четырёхтактный двигатель

Поршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.

Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) — четырёхтактный двигатель

Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда поршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скорость горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.

Выпускная система — четырёхтактный двигатель

После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала. Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.

Четырехтактный двигатель скутера:
1 — цилиндр с головкой
2 — крышка головки цилиндра
3 — карбюратор
4 — впускной патрубок
5 — электростартер.

Для ещё большей наглядности посмотрите видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.

Двухтактный двигатель

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам поршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего в 2 раза числа рабочих тактов. Однако неполное использование хода поршня двухтактного двигателя для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60 — 70%.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
Двухтактный двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндр.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит за счёт топливной смеси, — смеси бензина и масла в определённой пропорции. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двухтактного двигателя (полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась бы топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно быть способно выдерживать высокие температуры и, сгорая вместе с топливом, оставлять минимум зольных отложений, то есть нагара.

Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двухтактных двигателях осуществляется за два такта.

Такт сжатия — двухтактный двигатель

Поршень двухтактного двигателя поднимается от НМТ поршня (в таком положении он находится на рис. 2) к ВМТ поршня (положение поршня на рис.3), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна цилиндра двухтактного двигателя. После закрытия поршнем выпускного отверстия в цилиндре начинается сжатие ранее поступившего в него топливной смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как пoршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру двухтактного двигателя.

Такт рабочего хода — двухтактный двигатель

При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, после этого температура и давление смеси резко подскакивают. Под действием теплового расширения газов поршень двухтактного двигателя опускается к НМТ, в это время расширяющиеся газы сгоревшей смеси совершают полезную работу, толкая поршень. В это же время, опускаясь, поршень создает высокое давление в кривошипной камере двухтактного двигателя (сжимая топливо-воздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень двухтактного двигателя дойдет до выпускного отверстия (1 на рис. 4), оно откроется и таким образом выйдут отработавшие газы в выпускную систему, давление в цилиндре понизится. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное (впускное) окно (1 на рис. 5) и горючая смесь, сжатая в кривошипной камере, поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и одновременно продувая его от остатков отработавших газов. Далее цикл повторяется.

Немного о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

У большинства скутеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением, то есть с опережением, зависящим от оборотов коленвала. С ним расширяющаяся горючая смесь совершает работу с максимальной полезной отдачей, и двигатель развивает больше мощности.

Преимущества и недостатки двух и четырехтактных двигателей

Двухтактные преимущества
1. Меньший вес. Пример: 15 л.с. Двухтактный 36 кг четырёхтактный 45 кг.
2. Цена. Четырёхтактные двигатели сложнее в производстве, состоят из большего количества деталей, поэтому всегда дороже двухтактников.
3. Удобство перевозки двухтактника. Можно возить в любом положении, перед началом эксплуатации не требует отвешивания. Т.е. достал из багажника, поставил, завел, поехал.
4. Двухтактный двигатель живее реагирует на ручку газа. В четырёхтактных для совершения полного рабочего цикла поршню необходимо сделать 2 полных оборота в то время как в двухтактных только один. Частый вопрос: А правда ли что четырёхтактный 15 л.с. бежит быстрее чем такой же двухтактный? Ответ: нет не правда. У обоих этих двигателей мощность на валу 15 л.с. При прочих равных условиях почему один двигатель должен ехать быстрее второго?

Двухтактные недостатки
1. Больший расход топлива. Напомним, примерный расход можно высчитать по формуле: для двухтактного 300 грамм на одну лошадиную силу, для четырёхтактного 200 грамм.
2. Шумность. На максимальных оборотах двухтактные двигатели как правило работают немного громче четырёхтактных.
3. Комфорт. Четырёхтактные двигатели не так вибрируют на малых оборотах (Касается только двухцилинровых двигателей. Одноцилиндровые и двух и четырёхтактные вибрируют примерно одинаково) и не так дымят как двухтактные.
4. Долговечность. Довольно спорный пункт. Бытует мнение, что двухтактные двигатели менее долговечны. С одной стороны это понятно, потому как масло для смазки трущихся элементов двигателя подается вместе с бензином, а значит работает не так эффективно в отличие от четырёхтактных двигателей где трущиеся элементы буквально плавают в масле. Но с другой стороны четырёхтактный двигатель по конструкции намного сложнее конкурента, состоит из значительно большего числа деталей, а золотой принцип механики «Чем проще тем надежнее» еще никто не отменял.

Какой же двигатель выбрать?
Взвесь все за и против изложенные выше и сделай выбор самостоятельно. Однозначного ответа на вопрос: какой из двигателей лучше, вы не найдёте ни в одной из книг ни на одном из форумов. И у тех и у других типов двигателей есть свои поклонники.

139QMB (двигатель скутера): характеристика и устройство

На российских мототранспортных рынках представлен широкий ассортимент китайских скутеров, которые, несмотря на разнообразие марок и моделей, оснащаются только двумя типами двигателей — двухтактными и четырёхтактными.

История двигателя 139QMB

Самой большой и популярной категорией являются четырёхтактные двигатели, наиболее востребованным и известным среди которых является модель 139QMB. Первая модель двигателя 139QMB была разработана в 90-х годах компанией «Хонда». Спустя десять лет разработка была использована Китаем для массового производства двигателей. Итоговый вариант после многочисленных переработок стал одним из лучших двигателей для мототранспорта: на сегодняшний день его закупкой и последующей продажей под маркой «Хонда» активно занимается Япония.

Особенности двигателя

Официальным производителем двигателя для скутеров 139QMB является корпорация «Хонлинг», которая оснащает данным мотором мотосредства не только своей марки, но и других брендов.

Никаких изъянов мотор не имеет, не требует особого отношения и спокойно сносит небольшую небрежность и халатность. Производитель даёт на свою продукцию гарантию, распространяющуюся на первые 5 тысяч километров. Этого пробега новому двигателю скутера 139QMB 4т достаточно для полноценной обкатки и притирки всех элементов и узлов систем.

Аналоги — двигатель 1P39QMB

Китайскими разработчиками был создан аналог японского двигателя 139QMB — мотор с маркировкой 1P39QMB, который по своему внешнему виду полностью повторяет оригинал. Несмотря на всю схожесть, отыскать различия всё же можно: зазоры клапанов у 1P39QMB не регулируются. Аналогичная ситуация с карбюратором: перед непосредственной эксплуатацией он требует тщательной очистки и корректной регулировки. Китайские копии двигателей 139QMB, конечно, со своей задачей справляются, однако их основным назначением было снижение итоговой стоимости мототранспорта. Бюджетные варианты скутеров комплектуются именно такими версиями двигателей, которые хороши только для непродолжительных поездок на невысоких скоростях.

Перед началом эксплуатации обязательно проводят полноценную обкатку двигателя 1P39QMB. Оптимальный режим работы мотора начинается только после 2 тысяч километров пробега, однако спустя 10 тысяч километров все его технические характеристики падают, и он теряет в динамике и мощности.

Двигатели 157QMJ

Помимо весьма популярной модели — двигателей 139QMB — корпорация «Хонлинг» занимается производством и других версий силовых агрегатов, одна из которых — 157QMJ. Её устанавливают на дорогостоящие модели скутеров известных брендов. По своим техническим параметрам и показателям функциональности и надёжности данная версия является полным аналогом 139QMB. Кроме того, конструкционные особенности модели сильно напоминают другие японские двигатели массового производства.

Преимуществом 157QMJ является повышенный эксплуатационный ресурс — порядка 25 тысяч километров. Двигатель может похвастаться мощной динамикой и высокой максимальной скоростью. Впрочем, есть у него и свой минус — слишком высокая цена в сравнении с предыдущими версиями моторов.

Двигатель D1E41QMB

Мотор D1E41QMB — единственная модель двухтактного двигателя китайского производства. Отличительной чертой данного мотора от остальных представителей категории силовых агрегатов является наличие в конструкции цепной задней передачи. Бесперебойная работа такого двигателя обеспечивается смешением бензина и масла в пропорциях 40 к 1. Рабочий ресурс мотора — порядка 10 тысяч километров, после которых возникает необходимость в ремонте. Недостатком двигателя является вынужденное скоростное ограничение — не более 50 км/ч.

Обкатка двигателя

Неправильно проведённая обкатка двигателя 139QMB в большинстве случаев приводит к выходу из строя поршневой системы. Между деталями новой ЦПГ возникает трение, что приводит к повышению температуры двигателя.

Обкатка мотора скутера осуществляется следующим образом:

1. Скутер ставится на центральную подножку.
2. В течение 5 минут двигатель запускается на холостых оборотах, поле чего охлаждается на протяжении того же времени.
3. На протяжении следующих 10 минут двигатель также работает, после чего остужается в течение 15 минут.
4. Мотор заводится повторно на 15 минут, затем глушится и оставляется остывать на 15 минут.
5. Скутер заводится вновь на 30 минут, после чего глушится и оставляется на 20 минут.

После проведения подобных манипуляций можно осуществлять саму обкатку скутера. Ручку газа в первые 100 километров пути не стоит выкручивать более чем на 1/3 её полного хода. Максимальная скорость не должна превышать 30 км/ч. На 15–20 км/ч скорость можно увеличить на следующие 300 километров пути — за это время двигатель должен более-менее раскрыть свой потенциал.

По истечении процесса такой обкатки в обязательном порядке меняется масло.

Регулировка клапанов двигателя проводится каждые 500 километров пробега.

Тюнинг двигателя

Первое, что стараются изменить при проведении тюнинга двигателя 139QMB, — это кубатуру. С этой целью стандартную поршневую систему заменяют на 82сс. Одновременно с этим устанавливается новая головка цилиндров с увеличенными клапанами. Поршневая система меняется вместе с распредвалом, поскольку для её корректной работы требуется большее количество топливно-воздушной смести. Новый распредвал поможет увеличить объём поступающей топливной смеси, однако замена карбюратора всё равно потребуется.

Замена карбюратора

Стандартный карбюратор после замены описанных выше элементов для дальнейшего функционирования двигателя не подойдёт — вместо него устанавливают бюджетный CVK18, оснащённый диффузором на 18 мм. Одновременно с этим желательно приобрести набор жиклёров разных размеров, поскольку придётся немало попотеть, чтобы корректно настроить карбюратор.

Воздушный фильтр

Полностью убирать фильтрующий элемент или заменять его на фильтр нулевого сопротивления не рекомендуется — это может привести к загрязнению карбюратора. Специалисты обычно рекомендуют убирать заглушку, которая устанавливается на входе в воздушный фильтр.

Во многих отзывах, которые затрагивали сборку двигателя 139QMB после тюнинга, говорится об установке воздушного фильтра нулевого сопротивления. Несмотря на то что данное решение одно из самых популярных, оно не всегда является целесообразным и оправданным.

Причина кроется в том, что установка такого фильтра приводит к быстрому загрязнению карбюратора. Основная причина использования фильтра нулевого сопротивления — необходимость в более богатой топливной смеси после монтажа увеличенного поршня. Однако избежать этого можно установкой нового распредвала и заменой жиклёров в карбюраторе.

Отдельно стоит отметить, что стандартный карбюратор, оснащённый диффузором на 16 мм, устанавливается вместе с поршневой системой 62–72сс, в то время как поршневая 82сс оснащается карбюратором с диффузором 18 мм.

Для замены желательно приобретать набор жиклёров, поскольку для регулировки карбюратора может понадобиться несколько разных вариантов.

Вариатор

Повысить эффективность стандартного вариатора скутера и использовать его полный потенциал можно только после установки увеличенного ремня. Одновременно с ним приобретается набор новых грузиков — они все должны отличаться по весу. Для вариатора крайне осторожно и кропотливо подбирается необходимый вес грузиков, поскольку от них зависит максимальная скорость мототранспорта и динамика его разгона.

Коммутатор

Для проведения тюнинга скутера достаточно приобрести классический коммутатор без ограничения числа оборотов. Для четырёхтактного двигателя оптимальным вариантом из предложенных на рынке станет специальный универсальный коммутатор.

Итоги

Двигатель 139QMB — один из самых популярных и востребованных силовых агрегатов для мототранспорта. Перечисленные манипуляции с мотором являются одним из наименее затратных и эффективных вариантов тюнинга. Он является наиболее целесообразным и бюджетным, поскольку замена деталей двигателя на более качественные обойдётся дороже, чем приобретение другой модели скутера с усовершенствованным двигателем.