Động cơ đốt trong hai thì trên ô tô có phải là ngõ cụt?

Ngay cả một người đam mê ô tô, thiếu kinh nghiệm về kỹ thuật, chắc chắn cũng biết rằng dưới mui xe ô tô ngày nay có một động cơ với chế độ vận hành bốn thì chứ không phải động cơ nào khác. Điều này có liên quan gì và tại sao ở thời đại chúng ta thực tế không có thuật toán nào khác được sử dụng cho hoạt động của động cơ đốt trong chạy xăng thông thường trên ô tô? Ví dụ, trên thuyền, máy kéo đi bộ, cưa máy và những thứ nhỏ nhặt khác, động cơ hai thì (DS) chắc chắn chiếm vị trí dẫn đầu. Nó cũng được sử dụng trong xe thể thao.


Bạn không nên nghĩ rằng bộ nguồn dựa trên bốn hành trình đã ngay lập tức “chiếm lĩnh” và chinh phục thế giới ô tô. Vào buổi bình minh của việc chế tạo động cơ, các nhà phát minh và thiết kế đã thực hiện nhiều thử nghiệm với các chế độ vận hành của động cơ đốt trong. Một số thử nghiệm đã thành công, một số khác lại “đi vào ngõ cụt”.

Một chút lịch sử

Nó bắt đầu vào cuối thế kỷ trước. Mặc dù các mô hình đầu tiên đã được thử nghiệm vào năm 1875 (Đức, Yu. Zeyland) và 1880 (Anh, D. Clerk). Tuy nhiên, phải đến năm 1911, Ole Evinrude của Mỹ mới chính thức được cấp bằng sáng chế cho động cơ hai thì đầu tiên trên thế giới, dung tích 1,5 lít. s., mà anh ấy đã cài đặt trên thuyền. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, những động cơ như vậy đã được sử dụng rộng rãi trên xe máy.

Năm 1919, J. Rasmusen, người sở hữu công ty DKW ở Đức, đã tổ chức sản xuất hàng loạt xe đạp và ô tô được trang bị động cơ hai thì. Sự nổi tiếng của họ, nhờ công ty này, đã không giảm cho đến đầu những năm 60. Vào thời điểm đó, hàng trăm nghìn ô tô động cơ hai thì đã đi khắp Châu Âu và Châu Mỹ: DKW Junior, Wartburg, Trabant, Auto-Union 1000S, SAAB. Sau đó, người Nhật, do Suzuki đại diện, cũng tham gia sản xuất những chiếc xe như vậy.


Trước khi tiếp tục câu chuyện về sự thắng lợi và suy thoái của ô tô hai thì, cần phải hiểu cách thức hoạt động của chúng. Hãy để chúng tôi nhắc bạn: ưu điểm chính của thiết kế này là sự đơn giản của nó.

Nguyên tắc hoạt động

Một trong những đặc điểm của DD là không có đai định giờ. Việc nạp nhiên liệu và thải khí được thực hiện bằng một piston chuyển động lên xuống: nó đóng mở các cửa sổ nằm ngay trong xi lanh. Ở hành trình đầu tiên, nhiên liệu xâm nhập vào bên trong và bốc cháy. Tiếp theo, piston di chuyển xuống (giai đoạn công việc thứ 2).


Ở vị trí này, cửa sổ vào và ra mở: khí thải thoát ra khỏi xi lanh và nhiên liệu quay trở lại. Và pít-tông lại đi lên: nghĩa là mọi thứ diễn ra trong một vài hành trình.

Vấn đề

Một trong số đó là khí thoát ra và nhiên liệu đi vào đồng thời. Do đó, một phần khí thải vẫn còn bên trong và một phần hỗn hợp mới bay vào ống xả. Trong trường hợp này, nhiên liệu và khí thải được trộn lẫn với nhau. Kết quả là mức tiêu thụ nhiên liệu không cháy hết sẽ tăng lên.


Để khắc phục nhược điểm này, các pít-tông có "tấm che" lần đầu tiên được sử dụng để nghiêng hỗn hợp lên trên, ngăn không cho hỗn hợp "bay vào đường ống". Vào thời điểm đó, điều này được gọi là "thổi vách ngăn". Nhưng đến những năm 50, họ đã học được cách tính toán chính xác hình dạng của cửa sổ xả và cửa nạp: bộ giảm chấn đã được lắp đặt trên cửa sổ trước.


Điểm có vấn đề thứ hai là sự xâm nhập của hỗn hợp vào xi lanh. Nếu bạn chỉ sử dụng pít-tông cho việc này, nó sẽ đóng “lối vào” quá nhanh. Khi đó, lượng xăng, oxy và dầu vào bên trong sẽ ít hơn nhiều so với mức có thể về mặt lý thuyết. Tuy nhiên, hệ thống như vậy đã được sử dụng ngay cả trên động cơ đốt trong của ô tô: một ví dụ là Wartburg-353 với ba xi-lanh.


Để loại bỏ nhược điểm này, các van bắt đầu được lắp đặt ở cổng đầu vào. Nhờ chúng, hỗn hợp tiếp tục đi vào buồng đốt một thời gian. Ngày nay, hệ thống nạp như vậy là phổ biến nhất ở các động cơ có công suất lên tới 300 mã lực. Chà, phương pháp hiệu quả nhất, đắt hơn phương pháp trước, là lắp van ống chỉ trên các đối trọng trục khuỷu. Với sự trợ giúp của họ, bạn có thể điều chỉnh việc đóng/mở cửa nạp, bất kể vị trí của piston.


Những kế hoạch như vậy cũng được sử dụng trên xe đua. Hệ thống này không phù hợp với động cơ thông thường - nó đắt tiền và tuổi thọ ngắn. Tuy nhiên, người Đức từ CHDC Đức đã mạo hiểm và lắp đặt van ống trên động cơ Trabant 601 của họ.

Về dầu

Nó phải được thêm vào nhiên liệu. Vấn đề là để đốt xăng đạt chất lượng cao cần có những tỷ lệ khác nhau tùy theo chế độ vận hành của động cơ đốt trong. Vì vậy, ở tốc độ không tải, sự kết hợp tốt nhất là 1:70 (tối đa 1:150), ở tốc độ tối đa – 1:16.


Tất nhiên, dầu nhớt được đổ vào động cơ cùng một lúc. Vì điều này, động cơ có tuổi thọ sử dụng rất ngắn. Ngay cả khi sử dụng loại dầu hai thì đặc biệt (ngày nay nó vẫn được bán). Ví dụ, động cơ thuyền thời Liên Xô “Vikhr-20” hoặc “Moskva-25” (sản xuất vào cuối những năm 60) có tuổi thọ sử dụng được công bố là ... 500 giờ! Các “đồng nghiệp” nước ngoài làm việc lâu hơn nhưng không nhiều: lên tới 2 nghìn giờ.


Tuy nhiên, chiếc Wartburg-353 tương tự, với điều kiện sử dụng dầu hai thì, đã “nuôi” được 150-200 nghìn km. Nhưng nếu bôi trơn “sai”, quãng đường đi được sẽ giảm xuống còn 50-60 nghìn km.


Họ cố gắng giải quyết vấn đề: vào những năm 60, họ bắt đầu sử dụng dầu riêng. Nhưng thiết kế đã trở nên phức tạp hơn đáng kể. Những chiếc xe thành công trong lĩnh vực này bao gồm Suzuki Fronte 500 của Nhật Bản và mẫu DKW F12 của Đức. Một nỗ lực hiện đại hóa khác được thực hiện bởi G. Scherenberg, lắp đặt động cơ hai thì phun nhiên liệu trực tiếp cho Gutbrod Superior vào năm 1952. Than ôi, ý tưởng này đã đi trước thời đại! Thiết kế này được coi là quá phức tạp và bị lãng quên (dù không lâu).


Ở đây cần tóm tắt những nhược điểm của động cơ hai thì. Đây là tiếng ồn, rung lắc mạnh, phát thải nhiều khí thải độc hại và tiêu tốn nhiều nhiên liệu.

Ưu và nhược điểm của xe đạp hai thì – ai thắng

Chúng ta đã nói về một số vấn đề, nhưng còn lợi ích thì sao? Ngoài sự đơn giản của thiết kế, còn có những ưu điểm khác. Ưu điểm chính nên được tìm kiếm trong chính quá trình hoạt động của động cơ. Vì nó chỉ có hai hành trình chứ không phải bốn hành trình, điều đó có nghĩa là nhiều hỗn hợp sẽ đi vào xi lanh cùng một lúc (trung bình 1,5-1,7 lần).


Như vậy, động cơ thuyền thời Liên Xô “Veterok-100” (tên nhà máy GLM-4), sản xuất vào những năm 70 của thế kỷ trước, đã sản xuất được 100 “ngựa” với thể tích 499,6 “khối” (cc), đạt 9 nghìn vòng / phút Hóa ra khoảng 200 lít mỗi lít. Với.! Tất nhiên, các nhà sản xuất ô tô không thể không biết về điều này: một phiên bản đua của động cơ Wartburg-353 đã được ra mắt. Với thể tích 992 “khối”, nó phát triển 200 “ngựa”, quay với tốc độ 10 nghìn vòng / phút. Ở đây điều quan trọng cần đề cập đến một ưu điểm khác của xe đạp hai mảnh: trọng lượng nhẹ.


Chiếc GLM tương tự có khối lượng 45 kg, sau đó phần thứ ba được tính bằng cánh quạt, hộp số, v.v. Ngay cả khi chúng ta lấy một chiếc ô tô Wartburg có công suất 50-60 mã lực. s., thì nó có thể dễ dàng bị hai người mang đi.

Thời đại suy tàn?

Đến năm 1966, việc sản xuất động cơ đốt trong hai thì bắt đầu giảm dần. Lý do chính là việc đưa ra các tiêu chuẩn môi trường. Người Đức là người đầu tiên từ bỏ vị trí của mình, người Nhật là người cuối cùng (vào thập niên 80). Nhưng thỉnh thoảng, các nhà sản xuất ô tô lại chuyển sang chủ đề động cơ hai thì phun xăng trực tiếp. Ví dụ, Chrysler đã cho ra mắt mẫu concept Dodge Neon (1991). Tuy nhiên, sau đó ban lãnh đạo mới của công ty không dám đầu tư phát triển thêm.


Nhưng động cơ phía ngoài lại “phát triển mạnh” về mặt này. Các nhà sản xuất như Mercury (200 DFI), Yamaha, Selva và những hãng khác tiếp tục sản xuất thành công động cơ hai thì. Biết đâu, chủ nghĩa bảo thủ của các nhà sản xuất ô tô trong vấn đề này sẽ được khắc phục và một kỷ nguyên mới đang chờ đợi những người ủng hộ động cơ đốt trong?!