Двухтактный двигатель
Двухта́ктный дви́гатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за один оборот коленчатого вала, то есть за два хода поршня[1]. Такты сжатия и рабочего хода в двухтактном двигателе (за исключением двигателя Ленуара) происходят так же, как и в четырёхтактном (а значит, возможна реализация тех же термодинамических циклов, кроме цикла Аткинсона), но процессы очистки и наполнения цилиндра совмещены и осуществляются не в рамках отдельных тактов, а за короткое время, когда поршень находится вблизи нижней мёртвой точки. Процесс удаления из цилиндра отработавших газов и наполнения его свежим зарядом в двухтактном двигателе называется продувкой.
Один из первых патентов на двухтактный двигатель был выдан в 1881 году шотландскому инженеру Дугладу Клерку[2]. Его двигатель состоял из двух цилиндров: рабочего и нагнетательного. Впервые двухтактный двигатель с камерной продувкой, не требующей дополнительных поршней предложил английский изобретатель Джозеф Дей в 1891 году[3] и в дальнейшем доработан одним из его подчинённых, Фредериком Коком[4]. Независимо от них в 1879 году Карл Бенц построил двухтактный газовый двигатель, на который получил патент в 1880 году. В 1907 году двухтактный дизель водяного охлаждения с противоположно-движущимися поршнями с двумя коленвалами был построен на Коломенском заводе. Для продувки использовался один из цилиндров. Конструктор, главный инженер Коломенского завода Раймонд Александрович Корейво, 6 ноября 1907 года запатентовал двигатель во Франции, потом демонстрировал его на международных выставках. Дизели Корейво серийно использовались при постройке теплоходов. В 1908 году двухтактный двигатель нашёл применение на построенном Альфредом Скоттом из Йоркшира мотоцикле — это был двухцилиндровый двухтактный двигатель с водяным охлаждением[5].
Рабочий цикл двухтактного двигателя происходит за один оборот коленчатого вала, что позволяет снимать в 1,5-1,7 раза бо́льшую мощность с того же рабочего объёма при тех же оборотах двигателя. Это особенно актуально при создании тяжёлых тихоходных двигателей средних и тяжёлых судов, соединяемых непосредственно с валом гребного винта регулируемого шага, а также в поршневой авиации, где для эффективной работы воздушного винта также требуются сравнительно низкие рабочие обороты, что позволяет устранить из конструкции редуктор привода на винт.
В качестве автомобильного или, тем более, мотоциклетного такой двигатель менее выгоден, тем не менее также позволяет создать сравнительно компактные, но мощные силовые агрегаты, нашедшие применение в мототехнике и, ранее, микролитражных и малолитражных легковых автомобилях (с кривошипно-камерной продувкой, рабочим объёмом обычно до 1,5 — 1,7 литра), а также на грузовых автомобилях и автобусах (с прямоточной продувкой, рабочим объёмом обычно от 4 литров и более).
- 1 — впускной патрубок;
- 2 — нагнетатель;
- 3 — воздухопровод;
- 4 — предохранительный клапан;
- 5 — выпускной КШМ;
- 6 — впускной КШМ (запаздывает на ~20° от выпускного);
- 7 — цилиндр со впускными и выпускными окнами;
- 8 — выпуск;
- 9 — рубашка водяного охлаждения;
- 10 — форсунка.
