Dvojdobý motor
Dvojdobý motor (iné názvy: dvojdobý spaľovací motor, dvojtaktný motor, dvojtaktný spaľovací motor, ľudovo: dvojtakt) je piestový spaľovací motor pracujúci s dvojdobým pracovným obehom.
Zníženie počtu dôb na polovicu oproti štvordobému motoru sa dosahuje tým, že na výmene náplne sa podieľa aj priestor pod piestom (kľuková skriňa) a využívajú sa dynamické javy prúdenia vzdušnín. V dvojdobom motore vždy prebiehajú dva rôzne pracovné cykly (pod piestom bez spaľovania a nad piestom so spaľovaním) navzájom fázovo posunuté.
Dvojdobý motor môže byť konštruovaný ako zážihový alebo ako vznetový.
Pracovný cyklus dvojdobého motora
- 1. nasávanie / kompresia - pri pohybe piesta nahor od okamihu uzavretia kanálov v priestore nad piestom sa tento priestor zmenšuje a dochádza k stláčaniu pracovnej zmesi. Naopak priestor pod piestom sa zväčšuje, čo vyvoláva nasávanie pracovnej náplne pre nasledujúci cyklus do priestoru kľukovej skrine.
- Tesne pred koncom zdvihu dôjde k zapáleniu zmesi nad piestom
- 2. spaľovanie / výfuk / vyplachovanie - stlačená zmes horením expanduje a tlačí piest nadol, následkom čoho sa čiastočne skomprimuje zmes v kľukovej skrini. V priebehu pohybu piestu nadol sa otvorí výfukový kanál a spaliny začnú opúšťať priestor nad piestom čo vyvolá pokles tlaku. S malým oneskorením sa otvorí prepúšťací kanál, ktorým prúdi predkomprimovaná zmes z priestoru kľukovej skrine do priestoru nad piestom a zároveň pomáha vytlačiť spaliny (vyplachovanie). Táto doba trvá aj pri pohybe piesta smerom nahor, až kým sa neuzatvoria kanály nad piestom.
Vyplachovanie
Vyplachovanie je fáza, ktorá sa u štvordobých motorov nevyskytuje. Pre dvojdobé motory je veľmi dôležitá a jej priebeh výrazne ovplyvňuje vlastnosti motora. Pretože v pracovnom cykle nie je priestor na vytlačenie spalín pohybom piesta k hornej úvrati, vyprázdnenie valca musia zabezpečiť:
- voľný výfuk - pri ktorom sa spaliny dostávajú von z valca len vplyvom rozdielu tlakov vo valci a vo výfukovom potrubí
- vytlačenie čerstvou náplňou - po otvorení prepúšťacieho kanálu sa stlačená čerstvá zmes dostáva do valca a pomáha vytlačiť zvyšky spalín.
Vyplachovanie je teda časovo ohraničené otvorením prepúšťacieho a uzavretím výfukového kanála (ventilu) a je charakterizované priamym stykom čerstvej náplne so spalinami. Vplyvom dynamických javov pri rôznych režimoch práce motora môže dôjsť k
- väčšiemu, alebo menšiemu premiešaniu čerstvej zmesi so spalinami,
- úniku čerstvej zmesi do výfukového potrubia, alebo naopak
- nedostatočnému vypláchnutiu spaľovacieho priestoru so zvýšeným množstvom zvyškových spalín v ďalšom pracovnom cykle.
Hodnotenie vyplachovania
Kvalitu plniaceho a vyplachovacieho procesu pomáhajú hodnotiť a porovnávať technické parametre:
- plniaca účinnosť
- volumetrická účinnosť
- kvantitatívna účinnosť vyplachovania
- kvalitatívna účinnosť vyplachovania
typické hodnoty účinností podľa priebehu prúdenia počas vyplachovania sú uvedené v tabuľke:
| vyplachovanie | kvantitatívna účinnosť | kvalitatívna účinnosť |
|---|---|---|
| priečne | 69 až 74% | 50 až 60% |
| vratné | 74 až 80% | 60 až 70% |
| súprúdové | 80 až 83% | 70 až 80% |
Výhody dvojdobého motora (klasického)
Popísaný cyklus sa dá veľmi jednoducho realizovať otvormi a kanálmi vo valci, ktoré sú striedavo odkrývané a zakrývané hranou pohybujúceho sa piesta ( pozri: kanálový rozvod ). Preto dvojdobý motor nepotrebuje zložitý rozvodový mechanizmus, je jednoduchý, spoľahlivý a lacnejší.
Z použitého pracovného cyklu vyplývajú ďalšie výhody: vyšší objemový výkon, menšia výkonová hmotnosť, rovnomernejší priebeh krútiaceho momentu.
Nevýhody dvojdobého motora (klasického)
Zásadnou nevýhodou dvojdobého motora je jeho neekologickosť. Pri vyplachovaní dochádza k premiešaniu spalín a čerstvej zmesi, čo má za následok únik časti nespálenej zmesi priamo do výfuku. Pri motoroch s nasávaním pripravenej zmesi sa vplyvom spaľovania oleja prejavuje dymenie a zvyšuje sa podiel nespálených uhľovodíkov. Ďalšími nevýhodami sú: vyššia spotreba mazacieho oleja, nepravidelný chod pri nižších otáčkach, väčší hluk výfuku a nasávania.
Hospodárnosť
Pre posudzovanie hospodárnosti treba vziať do úvahy spôsob prípravy zmesi:
- motory s vonkajšou prípravou zmesi (mimo valca) majú oproti štvordobým motorom pri plnom a veľmi malom zaťažení vplyvom úniku zmesi do výfuku o 20 až 30% vyššiu spotrebu paliva. Spotreba oleja je až 2,5 krát vyššia, ako u motorov štvordobých.
- motory s vnútornou prípravou zmesi (vo valci po uzavretí výfukových ventilov) dosahujú porovnateľnú, alebo nižšiu spotrebu oproti štvordobým motorom. Priaznivý rozdiel je vyšší pri preplňovaných vznetových motoroch.