1. Cấu tạo chung:
Trên hình vẽ là sơ đồ cấu tạo của một động cơ 2 kỳ. Động cơ 2 kỳ có một số đặc điểm cơ bản sau :
. Động cơ không có cơ cấu phối khí , kết cấu đơn giản và có khối lượng nhẹ hơn động cơ 4 kỳ.
. Trên thân xy lanh có các cửa nạp nhiên liệu, cửa thoát và cửa nạp chuyển.
. Pittông di chuyển lên xuống trong xy lanh và làm nhiệm vụ đóng mở các cửa ( nạp, xả, nạp chuyển).
. Chu trình của động cơ 2 kỳ diễn ra trọn vẹn trong một vòng quay của trục khuỷu ( tương ứng với 2 hành trình của pittông). Như vậy cứ sau mỗi vòng quay của trục khuỷu lại có một kỳ sinh công.
. Trong lúc động cơ làm việc, đồng thời cả phía trên và dưới của pittông đều xảy ra các quá trình chuyển hóa.
2. Hoạt động của động cơ 2 kỳ :
Kì 1:
----> Nạp
----> Nén
Kì 2:
----> Cháy - giãn nở
] ----> Xả
@ Kỳ nạp và nén thứ cấp :
Khi pittông di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, tạo ra áp suất chân không trong hộp trục khuỷu và khi thân piston mở cửa nạp, hỗn hợp không khí-xăng từ chế hòa khí sẽ được hút vào trong hộp trục khuỷu . Tiếp theo đó, đầu pittong sẽ đóng các cửa nạp chuyển và cửa xả để nén lượng hòa khí đã được đưa lên buồng đốt.
@ Kỳ cháy giãn nở và nén sơ cấp :
Khi pittông đi lên gần tới ĐCT, hỗn hoợp nén sẽ được đốt cháy bằng tia lửa điện phát ra từ bugi. Khí cháy giãn nở sinh ra áp suất lớn đẩy pitông đi xuống, truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu. Khi pittông đi xuống, thân pittông đóng kín cửa nạp, nén hỗn hợp đã được hút vào hộp trục khuỷu trong kỳ nạp(nén sơ cấp).
@ Kỳ xả và nén sơ cấp :
Khi pittông tiếp tục đi xuống, đầu pittông sẽ mở cửa xả và khí cháy được thoát ra ngoài. Cùng lúc này, hỗn hợp hòa khí trong hộp trục khuỷu vẫn tiếp tục bị nén lại với áp suất cao hơn.
@ Kỳ xả và nạp chuyển :
Pittông tiếp tục đi xuống, đầu pittông mở cửa nạp chuyển, hỗn hợp khí bị nén trong hộp trục khuỷu sẽ theo đường nạp chuyển trên thành xy lanh vào buồng đốt. Hỗn hợp khí tươi này sẽ góp phần đẩy khí cháy ra khỏi buồng đốt để hoà khí tươi được nạp đầy đủ hơn(ở khoảng nửa cuối hành trình đi xuống của piston).
3. Các loại hệ thống nạp của động cơ 2 kỳ :
a. Hệ thống nạp kiểu van pittông: Đây là loại phổ biến và lâu đời nhất của đông cơ 2 kỳ. Trên thân xy lanh có cửa nạp được đóng mở bởi pittông. Có 2 loại chính :
@ Loại 4 cửa :
Đây là loại có cấu tạo cơ bản và đơn giản nhất của động cơ 2 kỳ. Trên thành xy lanh có 4 cửa : 1 cửa nạp, 1cửa xả, 2 cửa nạp chuyển ( xem hình bên dưới) .
@ Loại 6 cửa :
Đây là loại cải tiến từ loại 4 cửa. Có thêm 2 cửa nạp chuyển bổ sung để quét sạch khói cháy và tăng hiệu qủa nạp chuyển. Có 6 cửa : 1cửa nạp, 1cửa xả, 2 cửa nạp chuyển chính và 2 cửa nạp chuyển phụ.(Xem hình bên dưới)
b. Hệ thống nạp kiểu van xoay:Trong hệ thống này, cửa nạp được bố trí trên vách của hộp trục khủyu chứ không phải trên thân xy lanh như loại van pittông. Đóng và mở cửa nạp trong trường hợp này là một đĩa (van) xoay có một phần được cắt, đĩa này được trục khuỷu dẫn động (xem hình bên dưới). Do không có cửa nạp trên thành xy lanh nên có thêm 1 cửa nạp chuyển bố trí trực diện với cửa xả làm tăng hiệu qủa quét khí cháy.
c. Hệ thống nạp van lưỡi gà :Đây là hệ thống nạp được sử dụng trên các động cơ 2 kỳ hiện đại, có nhiều ưu điểm hơn hẳn 2 loại đã kể ở trên. Cửa nạp được bố trí trên vách hộp trục khuỷu, van lưỡi gà được làm bằng các tấm thép mỏng đàn hồi tốt. Việc đóng và mở van lưỡi gà được thực hiện nhờ áp suất thay đổi trong hộp trục khuỷu. Khi áp suất trong hộp trục khuỷu âm(lúc piston đi từ ĐCD lên ĐCT), van lưỡi gà sẽ mở ra; khi pittông đi xuống áp suất trong hộp trục khuỷu tăng dần sẽ làm van lưỡi gà đóng lại.
4. Ưu và khuyết điểm của động cơ 2 kỳ :
Ưu điểm :
. Ứng với mỗi vòng quay trục khuỷu đều có một kỳ sinh công, vòng quay của trục khuỷu ổn định ; Công suất và mô men sinh ra đều và ổn định.
. Kết cấu động cơ không có cụm phối khí ( Trục cam, cò mổ, xupap …) nên giảm đáng kể số lượng chi tiết, giảm chi phí chế tạo và việc bảo trì sửa chữa cũng dễ dàng hơn.
. So sánh với một động cơ 4 kỳ có cùng tốc độ động cơ thì công suất do động cơ 2 kỳ sinh ra lớn hơn .
. Số chu kỳ sinh công nhiều gấp đôi so với động cơ 4 kỳ, nên với dung tích xy lanh và hiệu suất cháy giãn nở như nhau thì công suất sinh ra lớn gấp đôi so với động cơ 4 kỳ ( thực tế gấp khoảng 1.7 lần). khả năng tăng tốc rất nhanh.
Nhược điểm :
. Quá trình nạp và xả ngắn ( do piston điều khiển) nên mất mát nhiên liệu lớn.
. Do bố trí các cửa (các lỗ) trên thành xy lanh nên xéc măng bị nhanh mòn và mòn không đều.
. Dễ xảy ra hiện tượng quá nhiệt của động cơ do cửa xả bố trí trên thành xy lanh.
. Do phải sử dụng thường xuyên lượng nhớt ( dầu) mới để bôi trơn phần động cơ, nên tiêu tốn dầu bôi trơn nhiều.
TƯ LIỆU TỔNG HỢP
Trên hình vẽ là sơ đồ cấu tạo của một động cơ 2 kỳ. Động cơ 2 kỳ có một số đặc điểm cơ bản sau :
. Động cơ không có cơ cấu phối khí , kết cấu đơn giản và có khối lượng nhẹ hơn động cơ 4 kỳ.
. Trên thân xy lanh có các cửa nạp nhiên liệu, cửa thoát và cửa nạp chuyển.
. Pittông di chuyển lên xuống trong xy lanh và làm nhiệm vụ đóng mở các cửa ( nạp, xả, nạp chuyển).
. Chu trình của động cơ 2 kỳ diễn ra trọn vẹn trong một vòng quay của trục khuỷu ( tương ứng với 2 hành trình của pittông). Như vậy cứ sau mỗi vòng quay của trục khuỷu lại có một kỳ sinh công.
. Trong lúc động cơ làm việc, đồng thời cả phía trên và dưới của pittông đều xảy ra các quá trình chuyển hóa.
2. Hoạt động của động cơ 2 kỳ :
Kì 1:
Kì 2:
@ Kỳ nạp và nén thứ cấp :
Khi pittông di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, tạo ra áp suất chân không trong hộp trục khuỷu và khi thân piston mở cửa nạp, hỗn hợp không khí-xăng từ chế hòa khí sẽ được hút vào trong hộp trục khuỷu . Tiếp theo đó, đầu pittong sẽ đóng các cửa nạp chuyển và cửa xả để nén lượng hòa khí đã được đưa lên buồng đốt.
@ Kỳ cháy giãn nở và nén sơ cấp :
Khi pittông đi lên gần tới ĐCT, hỗn hoợp nén sẽ được đốt cháy bằng tia lửa điện phát ra từ bugi. Khí cháy giãn nở sinh ra áp suất lớn đẩy pitông đi xuống, truyền qua thanh truyền làm quay trục khuỷu. Khi pittông đi xuống, thân pittông đóng kín cửa nạp, nén hỗn hợp đã được hút vào hộp trục khuỷu trong kỳ nạp(nén sơ cấp).
@ Kỳ xả và nén sơ cấp :
Khi pittông tiếp tục đi xuống, đầu pittông sẽ mở cửa xả và khí cháy được thoát ra ngoài. Cùng lúc này, hỗn hợp hòa khí trong hộp trục khuỷu vẫn tiếp tục bị nén lại với áp suất cao hơn.
@ Kỳ xả và nạp chuyển :
Pittông tiếp tục đi xuống, đầu pittông mở cửa nạp chuyển, hỗn hợp khí bị nén trong hộp trục khuỷu sẽ theo đường nạp chuyển trên thành xy lanh vào buồng đốt. Hỗn hợp khí tươi này sẽ góp phần đẩy khí cháy ra khỏi buồng đốt để hoà khí tươi được nạp đầy đủ hơn(ở khoảng nửa cuối hành trình đi xuống của piston).
3. Các loại hệ thống nạp của động cơ 2 kỳ :
a. Hệ thống nạp kiểu van pittông: Đây là loại phổ biến và lâu đời nhất của đông cơ 2 kỳ. Trên thân xy lanh có cửa nạp được đóng mở bởi pittông. Có 2 loại chính :
@ Loại 4 cửa :
Đây là loại có cấu tạo cơ bản và đơn giản nhất của động cơ 2 kỳ. Trên thành xy lanh có 4 cửa : 1 cửa nạp, 1cửa xả, 2 cửa nạp chuyển ( xem hình bên dưới) .
@ Loại 6 cửa :
Đây là loại cải tiến từ loại 4 cửa. Có thêm 2 cửa nạp chuyển bổ sung để quét sạch khói cháy và tăng hiệu qủa nạp chuyển. Có 6 cửa : 1cửa nạp, 1cửa xả, 2 cửa nạp chuyển chính và 2 cửa nạp chuyển phụ.(Xem hình bên dưới)
b. Hệ thống nạp kiểu van xoay:Trong hệ thống này, cửa nạp được bố trí trên vách của hộp trục khủyu chứ không phải trên thân xy lanh như loại van pittông. Đóng và mở cửa nạp trong trường hợp này là một đĩa (van) xoay có một phần được cắt, đĩa này được trục khuỷu dẫn động (xem hình bên dưới). Do không có cửa nạp trên thành xy lanh nên có thêm 1 cửa nạp chuyển bố trí trực diện với cửa xả làm tăng hiệu qủa quét khí cháy.
c. Hệ thống nạp van lưỡi gà :Đây là hệ thống nạp được sử dụng trên các động cơ 2 kỳ hiện đại, có nhiều ưu điểm hơn hẳn 2 loại đã kể ở trên. Cửa nạp được bố trí trên vách hộp trục khuỷu, van lưỡi gà được làm bằng các tấm thép mỏng đàn hồi tốt. Việc đóng và mở van lưỡi gà được thực hiện nhờ áp suất thay đổi trong hộp trục khuỷu. Khi áp suất trong hộp trục khuỷu âm(lúc piston đi từ ĐCD lên ĐCT), van lưỡi gà sẽ mở ra; khi pittông đi xuống áp suất trong hộp trục khuỷu tăng dần sẽ làm van lưỡi gà đóng lại.
4. Ưu và khuyết điểm của động cơ 2 kỳ :
Ưu điểm :
. Ứng với mỗi vòng quay trục khuỷu đều có một kỳ sinh công, vòng quay của trục khuỷu ổn định ; Công suất và mô men sinh ra đều và ổn định.
. Kết cấu động cơ không có cụm phối khí ( Trục cam, cò mổ, xupap …) nên giảm đáng kể số lượng chi tiết, giảm chi phí chế tạo và việc bảo trì sửa chữa cũng dễ dàng hơn.
. So sánh với một động cơ 4 kỳ có cùng tốc độ động cơ thì công suất do động cơ 2 kỳ sinh ra lớn hơn .
. Số chu kỳ sinh công nhiều gấp đôi so với động cơ 4 kỳ, nên với dung tích xy lanh và hiệu suất cháy giãn nở như nhau thì công suất sinh ra lớn gấp đôi so với động cơ 4 kỳ ( thực tế gấp khoảng 1.7 lần). khả năng tăng tốc rất nhanh.
Nhược điểm :
. Quá trình nạp và xả ngắn ( do piston điều khiển) nên mất mát nhiên liệu lớn.
. Do bố trí các cửa (các lỗ) trên thành xy lanh nên xéc măng bị nhanh mòn và mòn không đều.
. Dễ xảy ra hiện tượng quá nhiệt của động cơ do cửa xả bố trí trên thành xy lanh.
. Do phải sử dụng thường xuyên lượng nhớt ( dầu) mới để bôi trơn phần động cơ, nên tiêu tốn dầu bôi trơn nhiều.
TƯ LIỆU TỔNG HỢP
