Tvígengis- og fjórgengismótorar

Það er mikill munur á tvígengis- og fjórgengisvél. Það sem er sameiginlegt með þeim er að þetta eru brunahreyflar sem þurfa loft og eldsneytisblöndu, sem er brennd inni í þeim til að búa til hreyfiafl. Framtíð brunavéla virðist frekar svört því þær nýta jarðefnaeldsneyti. Skoðum þetta aðeins.

Eldsneytisbruni í vél

Eldsneyti og lofti er komið inn í brunahólf (á mismunandi máta) vélar og kveikt í (bensín) eða kviknar í (dísel) blöndunni undir þrýstingi. Úr verður hraður bruni (tæknilega séð ekki sprenging) og loftið inni brunahólfinu hitnar og þenst út. Við það þrýstir loftið stimpli niður sem snýr sveifarás.

Tvígengisvélin

Þessi vél er einföld að uppbyggingu, einn hringur á sveifarás er allt sem þarf til að soga inn bensín/loftblönduna, þjappa henni saman, kveikja í henni og losa sig við útblásturinn. Upp og niður slag, það er allt og sumt. Engar tímareimar eða -keðjur. Enginn tímagír eða kambásar og heldur ekki ventlar. Það er ekki einu sinni olía á mótornum og þessir mótorar eru oftast loftkældir, því er ekki heldur neinn kælivökvi, vatnsdæla eða vatnskassi. Fáir hreyfanlegir hlutir og lítið viðhald.

En þessir mótorar eyða miklu eldsneyti, menga mikið og eru kraftlitlir. Þeir eru ekki notaðir í fólksbílum lengur, gott ef síðustu bílmótorarnir í Evrópu voru ekki í Trabant og Wartburg.

En það er enn verið að nota litla tvígengismótora í sláttuvélum og rafstöðvum sem dæmi.

Wartburg var búinn tvígengisvél.
Tvígengisvélar ganga fyrir blöndu af bensíni og sérstakri olíu sem er kölluð tvígengisolía eða 2-stroke oil á ensku. Tvígengisolían fer blönduð bensíni um allan mótorinn og smyr í leiðinni alla hreyfanlega hluti í honum.
....og Trabantinn einnig.

Það þarf að blanda tvígengisolíu í bensínið í tanknum og í réttum hlutföllum. Ef sett er of lítið af olíunni geta afleiðingarnar verið að mótorinn slitnar allt of hratt eða bræðir úr sér. Ef það er sett of mikil olía í bensínið þá brennur það illa, mótorinn reykir og er kraftminni. Að auki getur pústkerfið stíflast.

Tvígengisvél er með blöndungi sem skaffar mótornum loft og bensínblöndu í samræmi við snúningshraða vélarinnar. Þegar stimpillinn er á uppleið í strokknum þá sogar hann loft og bensín inn í sveifarhús vélarinnar um soggöng framhjá sogspjaldi sem er opið á þeim tíma. En á sama tíma er stimpillinn að þjappa loft og bensínblöndu fyrir ofan sig sem komst þangað um hjáveitu (bypass) í strokknum.

Rétt áður en toppstöðunni er náð þá er kveikt í blöndunni með neista frá kerti. Á bakaleiðinni (niðurleiðinni) fer stimpillinn framhjá útblástursgöngum og megnið af útblæstrinum fer út í pústkerfið. Sogspjaldið lokar fyrir soggöngin og þegar hjáveitan er opin bæði fyrir ofan og neðan stimpilinn fer næsti skammtur af bensínblöndunni frá sveifarhúsinu upp í brunahólfið.

Neðri hluti stimpilsins blæs blöndunni inn í hjáveituna en efri hlutinn dregur blönduna upp. Það myndast þrýstingur í sveifarhúsinu en undirþrýstingur í brunahólfinu. Þessu er öfugt farið þegar stimpillinn er á uppleið því þá myndast þrýstingur fyrir ofan hann í brunahólfinu en undirþrýstingur í sveifarhúsinu sem þá dregur bensínblönduna þangað inn frá blöndungnum því sogspjaldið stendur opið.

Í Austur-Þýskalandi þótti mönnum ekkert tiltökumál að nota lögreglubíla knúna tvígengisvélum.

Þetta er ekki fullkomin lýsing á því hvernig tvígengisvél vinnur en það er auðveldara að átta sig á þessu þegar horft er á myndbandið fyrir neðan.  

Það er ekki auðvelt að sjá fyrir sér einhverja framtíð fyrir þessa gerð af vél jafnvel þó allri nýjustu tækni væri hlaðið utan á hana. En kannski hefur einhver betra ímyndunarafl en ég.

Fjórgengisvélin

Fjórgengisvél þarf að snúast tvo hringi á sveifarás til að klára að „sprengja“ einu sinni. Flestar af þeim ganga fyrir bensíni eða dísilolíu. Langalgengasta bílvélin hingað til en það gæti breyst á næstu árum.

Fjórgangurinn er svona: Stimpillinn fer niður og dregur inn loft (og bensín í eldri bensínvélum), það er kallað sogslag. Stimpillinn fer upp aftur og þjappar loftinu saman, það er kallað þjappslag. Rétt fyrir toppstöðu er sprautað inn eldsneyti og kveikt í með neista eða það kviknar í dísilolíu vegna hita. Við brunann þrýstist stimpillinn niður aftur, það er kallað aflslag. Þegar stimpillinn fer upp aftur þá blæs hann óloftinu sem myndaðist við brunann út í útblásturskerfið það er af augljósum ástæðum kallað útblástursslag. Sogslag, þjappslag, aflslag og útblástursslag, það er fjórgengisvélin.

Þetta er flókin vél en ég vil meina að það sé hægt að einfalda hana verulega með nútíma tækni. Það eru margir hreyfanlegir hlutir í henni sem þarf að stilla saman svo vélin virki rétt. Myndbandið fyrir neðan sýnir hvernig fjórgengisvélar vinna.

En eru dagar fjórgengisvélarinnar taldir með hugsanlegu banni við jarðefnaeldsneyti í náinni framtíð? Kannski ekki ef loftvélin sem fjallað hefur verið um á Bílablogginu verður að veruleika.

Loftvélin (The Dearman Engine) er fjórgengisvél en samt ekki brunavél. Vélin notar heitt vatn og mjög kalt (á milli -160°C og -200°C) fljótandi köfnunarefni eða andrúmsloft (andrúmsloft er tæplega 80 % köfnunarefni bæði varðandi þyngd og rúmmál) sem er sprautað inn í strokk rétt áður en stimpillinn nær toppstöðu en það er svipað því þegar eldsneyti er úðað inn í strokk í brunahreyfli. En í staðinn fyrir að það verði bruni þá snöggsýður ofurkalda köfnunarefnið (andrúmsloftið), það þenst út en rúmmálið verður 710 falt miðað við vökvaformið. Útblásturinn er bara loft sem er hægt að anda að sér.

Fleira er það ekki að sinni.

Sett inn
24/11/2021
í flokknum:
Tækni

Fleiri fréttir úr flokknum:

Tækni

skoða allt
Loftvélin
Dómur genginn í máli ON
Rafbílar eru svo flóknir

Skráðu þig á póstlistann okkar
Fáðu nýjustu greinarnar í pósthólfið þitt

Thank you! Your submission has been received!
Oops! Something went wrong while submitting the form.