Внутрішньовагові двигуни зазвичай поділяють на два типи: двотактні та чотиритактні. Ці два типи двигунів відрізняються в способах, якими відбуваються внутрішньоциліндрові події, що відбуваються під час роботи двигуна.
Двотактний двигун виконує весь цикл двигуна в одному обороті колінвала, тоді як чотиритактний двигун потребує два обороти колінвала для завершення всього циклу. Отже, в двотактному двигуні кожен другий оборот колінвала виконується сумішу повітря-паливо згоряння, що генерує енергію для підняття поршня. У чотиритактному двигуні перший оборот призначений для всмоктування суміші повітря-паливо, а другий – для згоряння цієї суміші та відведення витраченої енергії.
Ця різниця в розподілі подій між двома типами двигунів призводить до різних характеристик в роботі двигуна. Двотактним двигуном можна досягти більшого потужного вибуху зі значно меншою кількістю циліндрів і компактнішою конструкцією. Чотиритактний двигун зазвичай набагато надійніший, ефективніший та менш шкідливий для навколишнього середовища, але вимагає більшої кількості циліндрів та більш розгорнутої конструкції.
4-тактний двигун
4-тактний двигун має чотири такти: впуск, стиснення, розширення та випуск.
У першому такті, впуску, клапана відкриваються, і паливо-повітряна суміш потрапляє в циліндр. Удароми поршня суміш стискається, що сприяє збільшенню тиску і температури. Потім спрацьовує свічка запалювання, яка викликає вибух, згоряння суміші, перетворюючи хімічну енергію на механічну.
У другому такті, розширенні, продукти згоряння розширяються і перетворюють хімічну енергію в енергію руху поршня. У третьому такті, випуску, виведення продуктів згоряння з циліндра.
У кожному циклі роботи двигуна, кожен такт спрацьовує вимірювання енергії, що дозволяє двигуну працювати ефективніше і паливо спалюватися більш повністю, порівняно з двотактним двигуном.
4-тактний двигун також має додаткові переваги, такі як зменшення шкідливих викидів і більша економія пального. Однак, він має більшу кількість деталей і складнішу конструкцію, порівняно з двотактним двигуном.
Характеристики 4-тактних двигунів
- Перший такт (всмоктування): У цьому такті поршень опускається вниз, створюючи в циліндрі простір для входу повітря і паливної суміші з карбюратора. У першому такті відбувається всмоктування суміші і заповнення циліндра.
- Другий такт (стиснення): У цьому такті поршень піднімається, стискаючи повітря і паливну суміш. Клапани зачиняються, не дозволяючи суміші виходити з циліндра. Під час стиснення змішана суміш згоряється.
- Третій такт (праця): Після стиснення і згоряння, енергія вибуху розпочинає рух поршня вниз. Цей рух поршня залежить від роботи двигуна і передає енергію на вал двигуна. Проходячи третій такт руху поршень, запальна свічка спалахує згорілі гази.
- Четвертий такт (випуск): У цьому такті поршень знову піднімається, відкриваючи клапани на випуск. Відбувається виведення відпрацьованих газів та повітря з циліндра. Після цього цикл повторюється знову, і процес роботи двигуна продовжується.
Завдяки цим характеристикам, 4-тактні двигуни забезпечують ефективну роботу і більший коефіцієнт корисної дії. Вони також мають більше циліндрів, що дозволяє отримувати більше потужності. Ці двигуни використовуються в автомобілях, мотоциклах, суднах та інших видів транспорту.
Робочий цикл 4-х тактного двигуна
| Такт | Опис |
| 1. Впускний такт | У цьому такті клапан впуску відкривається, коли поршень знаходиться у нижній точці ходу. При цьому зовнішнє повітря входить у циліндр, заповнюючи його. |
| 2. Стиснення | Поршень починає підніматися вгору, стискаючи суміш повітря і палива. Згорілі гази з попереднього такту випускаються з циліндра через відкритий вихлопний клапан. |
| 3. Розширення | У цьому такті паливо-повітряна суміш згорає після запалення свічкою запалювання. Згорілі гази розштовхують поршень вниз, передаючи енергію на шатуни і вихідний вал двигуна. |
| 4. Випускний такт | Відкривається вихлопний клапан, і згорілі гази викидаються з циліндра. Потім процес повторюється знову з впускного такту, коли поршень знову опускається у нижню точку ходу. |
Це повторюваний процес, який створює рух і приводить до генерації енергії в двигуні. Кожен такт має своє завдання і співпрацює з іншими тактами для оптимальної роботи двигуна.
У чому різниця між 4-тактними двигунами і 2-тактними двигунами
Однією з основних різниць між 4-тактними та 2-тактними двигунами є кількість тактів, що відбуваються в процесі роботи двигуна. 4-тактний двигун працює за принципом чотирьох тактів: впуск, стиснення, згоряння і випуск. У той час як 2-тактний двигун працює за принципом двох тактів: суміш піднімається в циліндрі та згорає, а потім відводиться згорілі гази із циліндра.
Кожен такт в 4-тактному двигуні відбувається окремо і керується рухом клапанів, які відкриваються та закриваються у визначені моменти часу. При цьому згоряння палива відбувається тільки після того, як суміш піднімається в циліндрі і стискається поршнем. Цей процес дозволяє отримати кращу ефективність роботи двигуна, оскільки забезпечує повніше використання енергії палива.
У 2-тактному двигуні весь цикл здійснюється за один оберт коленвала. Суміш піднімається в циліндрі, згорає та випускається з циліндра, а потім знову заповнює циліндр. Проте, через те що вся робота здійснюється за один оберт коленвала, 2-тактний двигун зазвичай менш ефективний, ніж 4-тактний, оскільки значна частина енергії втрачається на випуск згорілих газів.
Ці ж дії, що є рухами поршня та розділають такти в двох тактних двигунах, виконуються в різний момент часу в кожному такті 4-тактного двигуна. Наприклад, у першому такті здійснюється впуск суміші палива та повітря в циліндр, у другому такті стиснення цієї суміші, у третьому – згоряння та рух поршня знизу вгору, а у четвертому – випуск згорілих газів та повітря з циліндра.
Існує ще одна важлива різниця між 4-тактними і 2-тактними двигунами – це спосіб запуску. 4-тактний двигун зазвичай має окремий запальний механізм, який забезпечує запуск двигуна. Запуск 2-тактного двигуна звичайно здійснюється за допомогою свічки запалювання, яка підігрівається і викликає вибух, що запускає двигун.
Таким чином, різниця між 4-тактними і 2-тактними двигунами полягає в кількості тактів, ефективності роботи та способі запуску. В обох випадках двигун виконує основну мету – перетворення енергії палива в корисну механічну роботу.
