Silnik dwusuwowy – zasada działania. Co to jest dwusuw?

Niektóre silniki są skomplikowane, inne zaś prostsze, ale w swej prostocie równie genialne. Przykładem może być silnik dwusuwowy, który dziś jest już niemal zabytkiem, ale w swych czasach napędzał wiele aut. Poznajmy bliżej dwusuwa.

Silnik dwusuwowy – co to znaczy?

Silnik dwusuwowy to rodzaj silnika spalinowego, który działa na zasadzie dwóch skoków tłoka w cylindrze, co oznacza, że każdy pełny cykl składa się z dwóch ruchów tłoka: suwu roboczego i suwu powrotnego. Silniki dwusuwowe są stosunkowo proste, lekkie i mają wysoką moc w porównaniu do swojej masy, co sprawia, że obecnie są popularne w takich pojazdach jak motocykle, skutery, kosiarki, pilarki łańcuchowe i niektóre pojazdy wodne.

Dwusuw. Jak działa silnik dwusuwowy?

Zasada działania silnika dwusuwowego może być skomplikowana, ale poniżej przedstawiamy ogólny opis tego procesu.

1. Wlot paliwa i sprężanie:

• Zamknięty dolny kanał ssący. W pierwszym etapie cylinder jest zamknięty, a tłok jest w pozycji dolnej. Dolny kanał ssący jest zamknięty, a górny kanał wydechowy jest otwarty.
• Aspiracja mieszanki. Podczas ruchu tłoka w górę, mieszanka paliwa i powietrza jest zasysana do cylindra przez dolny otwarty kanał ssący.

2. Sprężanie:

• Zamknięcie kanału ssącego. W górnej pozycji tłoka, dolny kanał ssący zamyka się, a mieszanka paliwa i powietrza jest sprężana, co zwiększa ciśnienie w cylindrze.

3. Zapłon i skok roboczy:

• Zapłon. W momencie największego sprężenia, iskra zapłonowa powoduje zapłon mieszanki paliwa i powietrza.
• Skok roboczy. Spaliny podgrzewają się, co powoduje wzrost ciśnienia. Wysokie ciśnienie powoduje przemieszczenie tłoka w dół cylindra, co stanowi skok roboczy.

4. Wylot spalin:

• Otwarcie kanału wydechowego. W dolnej pozycji tłoka, górny kanał wydechowy jest otwarty, a spaliny są wypychane na zewnątrz cylindra.

5. Skok powrotny:

• Zamknięcie kanału wydechowego. Tłok powraca do górnego położenia, a górny kanał wydechowy zamyka się. Dolny kanał ssący zostaje otwarty.

6. Aspiracja mieszanki i powtórzenie cyklu:

• Aspiracja. Tłok porusza się w dół cylindra, otwierając dolny kanał ssący i zasysając nową mieszankę paliwa i powietrza.

7. Chłodzenie:

• Cyrkulacja chłodziwa. Silniki dwusuwowe wymagają skutecznego chłodzenia, zazwyczaj przy użyciu mieszanki oleju i paliwa. Olej jest dostarczany do cylindra w celu schłodzenia i smarowania.

Silniki dwusuwowe mają jednak pewne wady, takie jak niższa sprawność, większe zużycie paliwa i emisje spalin. W związku z tym silniki te są mniej popularne w nowoczesnych pojazdach, a niemal wszyscy producenci przeszli na silniki czterosuwowe. Niemniej jednak, ze względu na swoją prostotę i lekkość, silniki dwusuwowe są wciąż szeroko stosowane w niektórych specjalistycznych zastosowaniach.

Czym się różni silnik dwusuwowy od czterosuwowego?

Silniki dwusuwowe, obecnie już praktycznie niestosowane w motoryzacji i pojawiające się głównie w starszych samochodach i maszynach, posiadają kilka ciekawych i niespotykanych obecnie cech.

• Silnik dwusuwowy nie posiada osobnego suwu ssącego i sprężającego, co odróżnia go od silników czterosuwowych.
• Mieszanka paliwowo-powietrzna jest przygotowywana w gaźniku i zasysana do cylindra podczas skoku sprężania.
• W tym typie silnika zapłon następuje w górnej części skoku sprężania, a tłok, będąc napędzany przez gaz pod wysokim ciśnieniem, wykonuje pracę w dół cylindra podczas skoku pracy.
• Wydech spalin odbywa się podczas tego samego skoku, co zasysanie mieszanki paliwowo-powietrznej, co czyni proces bardziej dynamicznym niż w silnikach czterosuwowych.

Wady i zalety silników dwusuwowych

Zalety silników dwusuwowych:

1. Prostota konstrukcji. Silniki dwusuwowe mają znacznie prostszą budowę niż silniki czterosuwowe. Składowych silnika dwusuwowego jest po prostu mniej, co sprawia, że te silniki są łatwiejsze w konserwacji i naprawach.
2. Mniejsza masa i objętość. Ze względu na mniejszą ilość elementów konstrukcyjnych, silniki dwusuwowe są zazwyczaj lżejsze i zajmują mniej miejsca niż ich odpowiedniki czterosuwowe. To czyni je atrakcyjnymi w zastosowaniach, gdzie masa i rozmiary są kluczowe, takich jak w motocyklach czy narzędziach ogrodniczych.
3. Wyższa moc w stosunku do rozmiaru. Silniki dwusuwowe często oferują wyższą moc w stosunku do swojego rozmiaru w porównaniu do silników czterosuwowych. Działa to na korzyść zastosowań, gdzie istotne jest uzyskanie jak największej mocy przy ograniczonej przestrzeni.
4. Brak oddzielnej fazy smarowania. Olej smarujący jest mieszaniną paliwa, co eliminuje potrzebę oddzielnej fazy smarowania, a to z kolei jest konieczne w przypadku silników czterosuwowych. To upraszcza konstrukcję i obsługę.
5. Lepsza reakcja na gaz. Silniki dwusuwowe mają tendencję do szybszej reakcji na zmiany obciążenia, co sprawia, że są bardziej dynamiczne i elastyczne w przypadku zmian prędkości obrotowej.

Wady silników dwusuwowych:

1. Większe zużycie paliwa. Silniki dwusuwowe charakteryzują się większym zużyciem paliwa niż silniki czterosuwowe. Wynika to z tego, że olej smarujący jest wprowadzany bezpośrednio do mieszanki paliwowej, co zmniejsza jej wartość energetyczną.
2. Większe emisje spalin. Silniki dwusuwowe generują większe ilości emisji spalin, co stawia je w niekorzystnej sytuacji w kontekście norm środowiskowych. W dzisiejszych czasach, kiedy kwestie związane z ochroną środowiska są priorytetem, to stanowi istotną wadę i niemal wyklucza tego typu jednostki z seryjnej produkcji dla motoryzacji.
3. Konieczność dodawania oleju do paliwa. Te silniki wymagają dodawania do paliwa oleju, i to w odpowiednich proporcjach, co może być uciążliwe i nieco skomplikowane dla niektórych użytkowników.
4. Mniej efektywne spalanie. Z powodu mieszania oleju z paliwem, spalanie w silnikach dwusuwowych jest mniej efektywne niż w silnikach czterosuwowych, co przekłada się na większe zużycie paliwa.
5. Krótsza żywotność silnika. Ze względu na wyższe obciążenia termiczne i mechaniczne, silniki dwusuwowe mogą mieć krótszą żywotność w porównaniu do silników czterosuwowych.

Warto zauważyć, że mimo tych wad, silniki dwusuwowe są nadal stosowane w wielu zastosowaniach, zwłaszcza tam, gdzie istotne są inne aspekty, takie jak masa, rozmiar, koszty produkcji, czy prostota obsługi. Jednak postęp technologiczny i rygorystyczne normy emisji sprawiły, że na popularności mocno zyskały silniki czterosuwowe.

Czy silniki dwusuwowe mają rozrząd?

Silniki dwusuwowe zazwyczaj nie posiadają tradycyjnego układu rozrządu, jak to jest w przypadku silników czterosuwowych. W silnikach czterosuwowych rozrząd składa się z wałka rozrządu, który obraca się z połową prędkości wału korbowego. W silnikach dwusuwowych, gdzie pełny cykl pracy zachodzi w jednym obrocie wału korbowego, odpada konieczność stosowania tego typu rozrządu. W przypadku silników dwusuwowych, kontrola przepływu mieszanki paliwowo-powietrznej i spalin odbywa się głównie za pomocą konstrukcyjnych elementów cylindra i tłoka. Typowym przykładem są otwory zwane oknami w tłoku, które kontrolują przepływ mieszanki i spalin w silniku dwusuwowym.

Należy jednak zauważyć, że niektóre silniki dwusuwowe mogą być wyposażone w dodatkowe elementy, takie jak mechanizmy regulujące przepływ paliwa i powietrza, które mogą pełnić rolę podobną do rozrządu w kierowaniu procesami w cylindrze. Jednak w porównaniu do silników czterosuwowych, w dwusuwach te mechanizmy są zazwyczaj prostsze i mniej rozbudowane.

Jakie paliwo do silnika dwusuwowego?

Silniki dwusuwowe wymagają specjalnego rodzaju paliwa, zazwyczaj mieszanki benzyny z olejem. Mieszanka ta jest konieczna do smarowania elementów ruchomych silnika, ponieważ w silniku dwusuwowym nie ma oddzielnej komory olejowej. Olej smarujący jest wprowadzany do cylindra razem z paliwem, co umożliwia skuteczne smarowanie podczas spalania mieszanki paliwowo-olejowej.

Należy zachować ostrożność i precyzję przy przygotowywaniu tej mieszanki, ponieważ stosunek paliwa do oleju ma istotne znaczenie dla właściwego funkcjonowania silnika. Standardowy stosunek mieszanki benzyny do oleju w silnikach dwusuwowych wynosi zazwyczaj od 50:1 do 25:1, w zależności od specyfikacji producenta. Przykładowo, stosunek 50:1 oznacza 50 części benzyny do 1 części oleju.

Najczęściej używane oleje do mieszania z paliwem w silnikach dwusuwowych to oleje jednokomponentowe lub specjalne oleje dwukomponentowe przeznaczone do tego celu. W przypadku braku precyzyjnych informacji od producenta silnika, zawsze należy stosować się do zaleceń producenta oleju smarującego. Warto również zauważyć, że ze względu na ograniczenia środowiskowe i normy emisji, niektóre obszary i kraje wprowadziły restrykcje dotyczące stosowania silników dwusuwowych. W niektórych miejscach są one zakazane w pojazdach poruszających się po drogach publicznych ze względu na zwiększone emisje spalin i większe zużycie paliwa w porównaniu do silników czterosuwowych.

Co jest lepsze – dwusuw czy czterosuw?

Jeśli ktoś zadaje sobie pytanie „Dwusuw czy czterosuw? Który silnik jest lepszy?” – raczej nie znajdzie jednoznacznej odpowiedzi. Te silniki są tak różne i mają tak odmienną charakterystykę, że trudno je ze sobą bezpośrednio porównywać. Silniki dwusuwowe to raczej pieśń przeszłości, która obecnie jest stosowana głównie w maszynach, sprzętach ogrodniczych i prostszych pojazdach, np. w motocyklach. Kiedyś tego typu silniki montowano w samochodach (np. w popularnych kiedyś Syrenach, Trabantach i Wartburgach, a także w niektórych Saabach), ale obecnie nie są stosowane w nowoczesnych modelach. Silniki dwusuwowe są proste, lekkie i tanie w serwisowaniu, ale nie są w stanie zapewnić osiągów, jakich oczekujemy od współczesnych samochodów.

Polecamy również:

DOHC. Co to za typ silnika? Jak działa DOHC?