Silnik dwusuwowy

Schemat silnika dwusuwowego o zapłonie iskrowym

Silnik dwusuwowy jest to silnik spalinowy, w którym cztery fazy pracy (ssanie, sprężanie, praca i wydech) wykonywane są w ciągu dwóch suwów (od górnego do dolnego skrajnego położenia) tłoka.

Silnik dwusuwowy może być zarówno silnikiem o zapłonie iskrowym, jak i o zapłonie samoczynnym.

Schemat działania silnika dwusuwowego

1. Suw sprężania – w pierwszej fazie suwu sprężania następuje "przepłukanie" przestrzeni roboczej silnika (1). Wtedy to spaliny powstałe w poprzednim cyklu pracy są wytłaczane przez kanał wydechowy (2), jednocześnie do przestrzeni roboczej przez kanał międzykomorowy (3) napływa mieszanka paliwowo-powietrzna zgromadzona wcześniej w przestrzeni korbowej silnika (4). W dalszej fazie suwu sprężania tłok. (5), pełniący także rolę zaworu, zamyka kanał wydechowy i międzykomorowy, odsłaniając jednocześnie kanał ssawny (6). W czasie sprężania mieszanki w komorze spalania, świeża porcja mieszanki paliwowej napływa przez kanał ssawny do przestrzeni korbowej silnika.
2. Suw pracy – Przed dojściem do górnego martwego położenia tłoka następuje zapłon paliwa, które gwałtownie rozprężając się powoduje ruch tłoka w dół do dolnego skrajnego położenia. W końcowej fazie tego suwu odsłaniany jest kanał wydechowy i spaliny zaczynają opuszczać przestrzeń roboczą. Cykl się powtarza.

Jest to przykład "klasycznego" iskrowego silnika dwusuwowego z rozrządem tłokowym. W silnikach o zapłonie iskrowym dostarczanie ładunku (mieszanki) może się odbywać przez tzw. przepustnicę obrotową (rozrząd asymetryczny, korzystniejszy od symetrycznego), zaś w silnikach o zapłonie samoczynnym często ładunek podaje turbosprężarka.

Jako że silniki dwusuwowe nie są zwykle zaopatrzone w miskę olejową, smarowanie układu korbowego musi być zapewnione przez mieszankę paliwową. W tym celu do paliwa dodaje się pewną ilość oleju. Ten uproszczony system smarowania sprawia, że w konstrukcji łożyskowania korbowodu stosuje się wyłącznie łożyska toczne.

Istnieją też silniki dwusuwowe, gdzie oleju nie dodaje się do paliwa, ale jest on tłoczony z oddzielnego zbiornika bezpośrednio do łożysk oraz na gładzie cylindrów. Układ taki komplikuje jednak silnik, a główną zaletą dwusuwu jest lekkość i prostota (brak układu rozrządu, brak układu smarowania itd.)

Podstawową wadą silników dwusuwowych jest duże zużycie paliwa (niższa sprawność), wysoka emisja spalin oraz głośna praca. Głównym tego powodem jest utrudniona wymiana ładunku w silniku (oczyszczenie cylindra ze spalin podczas przepłukania jest niezupełne) oraz zawartość w mieszance paliwowej oleju silnikowego, który ulega spalaniu wraz z paliwem, a także nieuniknione straty mieszanki podczas przepłukania cylindra.

Silnik samochodu Syrena

Silniki dwusuwowe, aczkolwiek mają zalety, stosowane są dużo rzadziej niż czterosuwowe. Obecnie najistotniejsze są kwestie ekologiczne (kwestie zanieczyszczania środowiska i nadmierna emisja dwutlenku węgla). Benzynowe stosowano głównie tam, gdzie ważne było, aby silnik był jak najmniejszy i najprostszy. Z początku m.in. do napędu lekkich motocykli i motorowerów, później także np. kosiarek do trawy. W ostatnich czasach w krajach wysoko rozwiniętych nawet w tych zastosowaniach wypierają je silniki czterosuwowe. Pierwsze samochody Saaba wyposażone były w silniki dwusuwowe, jednak najczęściej i najdłużej, bo aż do lat 80. XX w. stosowano je w Polsce i NRD gdzie były montowane do aut osobowych: Syrena, Trabant i Wartburg oraz do ciężarówek IFA.

Silniki dwusuwowe wysokoprężne, zasilane olejem napędowym, stosowano natomiast do napędzania bardzo dużych pojazdów, takich jak okręty, lokomotywy (np. ST44), czy bardzo duże samochody techniczne, np. straży pożarnej. Obecnie w krajach wysoko rozwiniętych także tu wypierane są one przez czterosuwowe silniki wysokoprężne, nadal są jednak często stosowane jako nowoczesne silniki okrętowe i stacjonarne. Największy obecnie oferowany spalinowy silnik tłokowy – Wartsila-Sulzer RTA96-C – jest dwusuwowym silnikiem wodzikowym z zapłonem samoczynnym.

Plik:Cykl pracy.jpg

Zasada działania dwusuwowego silnika wysokoprężnego

Fakt wypierania silników dwusuwowych przez czterosuwy spowodowany jest głównie wprowadzaniem coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin (obecnie w Europie obowiązuje norma Euro IV), z którymi producenci silników dwusuwowych nie są w stanie sobie poradzić. Natomiast jeśli chodzi o porównanie silników czterosuwowych i dwusuwowych pod względem właściwości technicznych to te ostatnie charakteryzują się kilkoma istotnym zaletami:

1. osiągają wyższą moc jednostkową, co wynika z jednego cyklu pracy na jeden obrót wału korbowego (w czterosuwie jeden cykl pracy przypada na dwa obroty wału).
2. odznaczają się prostotą budowy, co przekłada się na niskie koszty produkcji
3. silnik dwusuwowy jest mniej podatny na uszkodzenia (np. związane z przekroczeniem maksymalnych obrotów pracy), posiada mniej elementów ruchomych niż czterosuw (posiadający cały skomplikowany rozrząd: wałki rozrządu/popychacze, zawory, sprężyny zaworowe itd.).
4. silnik dwusuwowy jest silnikiem lżejszym niż silnik czterosuwowy.

Istnieją silniki dwusuwowe wyposażone w zawory wydechowe i mechanizm rozrządu. Takie silniki spotyka się w dużych silnikach kolejowych np. na lokomotywie ST44, oraz w silnikach okrętowych, gdzie występuje znacznie korzystniejsze przepłukiwanie jednokierunkowe od np. przepłukiwania zwrotnego.

Jednakże głównym czynnikiem decydującym o zaprzestaniu w wielu firmach prac nad silnikami dwusuwowymi są zagadnienia ekologiczne.

Plik:Arbeitsweise Zweitakt.gif

Zobacz też

• Silnik czterosuwowy
• Silnik Wankla
• Silnik benzynowy

Linki zewnętrzne

• Animacja zasady działania (ang.)
• RTA96-C Największy spalinowy silnik tłokowy (ang.)