Tweetaktmotor: wat zijn de voor- en nadelen ervan?
Een tweetaktmotor, ook wel tweetaktmotor genoemd, is een verbrandingsmotor met zuigermotoren die in twee slagen werkt.
Dit betekent dat de werkcyclus van de motor plaatsvindt tijdens twee slagen van de zuiger en één omwenteling van de krukas.
Inhoud
Tweetaktmotorfunctie
Voor alle duidelijkheid: de werking van een tweetaktmotor bestaat net als bij een viertaktmotor ook uit viertaktmotoren. Er zijn echter meerdere tegelijk actief. De reductie van het aantal cycli van vier naar twee wordt bereikt door de ruimte onder de zuiger; het carter neemt dus ook deel aan de vervanging van de cilindervulling.
Viertaktmotor: hoe het werkt en wat zijn de voordelen ervan
Bij een tweetaktmotor vinden twee werkcycli gelijktijdig plaats, waarbij de ene plaatsvindt in de ruimte boven de zuiger met verbranding en de andere onder de zuiger zonder verbranding.
Een klassieke tweetaktmotor bevat geen klepverdeling en dus ook geen kleppen, nokkenas, riem of tuimelaars. Om de inhoud van de cilinder te vervangen, worden in plaats van kleppen drie kanalen gebruikt, preciezer:
- Inlaatkanaal – begint bij de carburateur en leidt naar het carter
- Uitlaatkanaal – verbindt het carter met de verbrandingskamer van de cilinder
- Uitlaat kanaal – opent vanuit de verbrandingskamer van de cilinder naar de uitlaatpijp
Door de afwezigheid van een kleppentrein en zijn componenten is een tweetaktmotor kleiner en lichter dan andere viertaktmotoren met dezelfde cilinderinhoud en hetzelfde aantal cilinders.
Een tweetaktmotor heeft een vergelijkbare krukas als een viertaktmotor. Tijdens zijn beweging van het bovenste dode punt naar het onderste dode punt zorgt de zuiger onder meer voor de druk, de brandstoftoevoer en de overdracht ervan naar de verbrandingskamer van de cilinder.
Motorzuigers: hoe werken ze?
Het werkt zo dat de zuiger, wanneer hij naar het onderste dode punt beweegt, brandstof door het afvoerkanaal omhoog in de verbrandingskamer van de cilinder duwt. Wanneer hij vervolgens naar het bovenste dode punt gaat, zuigt hij extra brandstof aan via het aanzuigkanaal onder de zuiger of in het carter.
Motorsmering:
Bij tweetaktmotoren worden de bewegende delen van de motor, zoals kruk- of drijfstanglagers, overspoeld met brandstof, wat betekent dat ze niet op de klassieke manier kunnen worden gesmeerd zoals bij viertaktmotoren. In de meeste gevallen heeft de brandstof echter niet voldoende smerende eigenschappen, daarom wordt er olie aan de brandstof toegevoegd.
Deze smering wordt vetsmering genoemd en is de eenvoudigste manier om de motor te smeren. Bij dit type smering wordt olie rechtstreeks aan de brandstof toegevoegd, waarbij deze wordt gemengd in een olie-brandstofverhouding variërend van ongeveer 1:20 tot 1:100.
Tweetaktmotorcycli
1. De eerste slag van de zuiger (inlaat en compressie):
De zuiger beweegt omhoog van het onderste dode punt naar het bovenste dode punt.
Boven de zuiger:
Tijdens zijn beweging van het onderste dode punt naar het bovenste dode punt sluit de zuiger eerst het afvoerkanaal waardoor het mengsel in de ruimte boven de zuiger wordt gedrukt. Vervolgens sluit de zuiger ook het uitlaatkanaal af, waardoor er een geïsoleerde ruimte in de cilinder ontstaat, wat leidt tot compressie van het mengsel.
Onder de zuiger:
Nadat de zuiger ongeveer de helft van zijn slag heeft afgelegd, opent de onderrand de inlaatpoort. Hierdoor wordt het ontstekingsmengsel uit de carburateur in het carter gezogen. Maar dat is niet alles.
Carburateur: Hoe werkt dit apparaat?
Vlak voor het bovenste dode punt van de zuiger springt er een vonk tussen de elektroden van de bougie, waardoor het mengsel wordt ontstoken (ontsteking). Bij verbranding ontstaat thermische energie, die zich manifesteert door de druk in de cilinder te verhogen, waardoor de zuiger naar beneden beweegt en zo de thermische energie van de brandstof omzet in de mechanische arbeid van de motor.
2. Tweede zuigerslag:
De zuiger beweegt van zijn bovenste dode punt naar beneden naar zijn onderste dode punt.
Boven de zuiger:
Tijdens de tweede slag van de zuiger vindt er expansie plaats in de ruimte boven de zuiger, waardoor de zuiger van het bovenste dode punt naar het onderste dode punt wordt gedrukt.
Onder de zuiger:
Via het open aanzuigkanaal wordt een brandgevaarlijk mengsel in het carter gezogen. Nadat de zuiger de helft van zijn slag naar het onderste dode punt heeft voltooid, sluit de inlaatpoort, waardoor het mengsel in het carter wordt samengedrukt.
Vlak voor het einde van de expansie opent de zuiger de uitlaatpoort, waardoor de druk in de cilinder daalt. De zuiger opent het afvoerkanaal en het ontstekingsmengsel uit het carter spoelt de verbrandingsgassen onder druk uit de cilinder terwijl deze wordt gevuld voor de volgende werkcyclus van de motor.
Cilinder spoelen
Het cilinderspoelen is een fase die bij een viertaktmotor niet voorkomt. Voor een tweetaktmotor is het echter uiterst belangrijk, omdat het verloop ervan de motorparameters aanzienlijk beïnvloedt.
Bij viertaktmotoren is het gebruikelijk dat uitlaatgassen naar buiten worden geperst door de beweging van de zuiger naar het bovenste dode punt, maar bij tweetaktmotoren moeten andere factoren ervoor zorgen dat de cilinders worden geleegd, meer precies. :
- Vrije uitlaat – rookgassen verlaten de cilinder alleen via het uitlaatkanaal als gevolg van het drukverschil in de cilinder en de uitlaatpijp.
- Extrusie met een nieuwe lading - nadat de afvoerklep is geopend, begint het ontstekingsmengsel in de cilinder te stromen, waardoor de verbrandingsgassen naar buiten worden geduwd.
De spoelfase beperkt zich vaak tot de tijd dat het afvoerkanaal open is totdat het afvoerkanaal gesloten is.
Bij verschillende motormodi kan bij het spoelen van de cilinders echter het volgende gebeuren:
- Meer of minder vermenging van het verse mengsel met de uitlaatgassen, omdat er direct contact ontstaat
- Lekkage van het verse mengsel in de uitlaatpijp
- Onvoldoende spoeling van de cilinder met een hoog residu aan uitlaatgassen tijdens de volgende motor werkcyclus
Een tweetaktmotor kan als benzinemotor worden uitgevoerd, maar kan ook als dieselmotor worden uitgevoerd.
Tweetaktdieselmotor
Het werkingsprincipe van de tweetaktdieselmotor is hetzelfde als dat van de vonktweetaktmotor. Een belangrijk verschil is dat het mengsel alleen in de cilinder ontstaat.
De brandstof wordt dus vlak voor het einde van de compressie in de cilinder geïnjecteerd vanwege het precieze ontstekingsmoment. De meeste tweetaktdieselmotoren gebruiken een klassieke klep voor brandstofinjectie, die sterk lijkt op een viertaktmotorklep.
Een supercharger wordt vaak gebruikt in tweetaktmotoren om vuldruk te creëren. De mogelijkheid om de motor op te laden met behulp van een turbocompressor of een combinatie van een turbocompressor en een compressor behoort echter ook tot de mogelijkheden.
Voordelen van een tweetaktmotor:
- Eenvoudige constructie
- Lager gewicht vergeleken met een viertaktmotor
- Kleinere motorafmetingen
- Afwezigheid van kleppenmechanisme
- Lagere productiekosten
- Eenvoudig motorsmeersysteem
- Koeling is in de meeste gevallen , lucht, dus alle onderdelen van het waterkoelsysteem zijn geëlimineerd
- Mogelijkheid om in elke positie te werken (zelfs ondersteboven)
- Maximale prestaties worden bereikt bij lagere toerentallen, omdat elke neerwaartse beweging van de zuiger de verbranding begeleidt
- In sommige gevallen is het gemakkelijker om
Nadelen van een tweetaktmotor:
- Onecologisch door vermenging van olie in de brandstof
- Hoog brandstofverbruik door frequente lekkage van het onverbrande mengsel in de uitlaat tijdens het spoelen
- Hoger verbruik van motorolie vergeleken met een viertaktmotor
- Onregelmatige motor werking bij lage toerentallen
- Hoger motorgeluid
- Mengen van verbrand en onverbrand mengsel
- Door de ligging van de kanalen aan de zijkant van de cilinder treedt er een hogere slijtage van de zuigerveren op.