Ścigacz.pl

Jako zagorzały fan wszelkiego rodzaju młynków do kawy, pilarek, kosiarek (Husqvarny!) i każdego urządzenia, które wydaje z siebie ten lekko drażniący dźwięk, odpowiedź na pytanie powinna brzmieć: „rewelacyjnie!". Lekka, prosta w budowie konstrukcja oraz większa moc z mniejszej pojemności - brzmi idealnie. Czy w takim razie producenci robią coś nie jak należy, skoro w branży motocyklowej silniki dwusuwowe są na całej linii wypierane przez nowoczesne czterosuwy? Nawet tanie skutery nie potrafią oprzeć się tej tendencji.

Problem tkwi w tym, że wszyscy wiedzą jak to mniej więcej działa, ale kiedy pojawia się sytuacja skrystalizowania tej wiedzy, okazuje się, że jedynymi informacjami na kartce są „tani", „nieekologiczny" i „paliwożerny". Spróbujmy dojść krok po kroku do tego, dlaczego dwutakty ostały się praktycznie tylko w offroadzie i jakie są ich perspektywy.

Ustalmy na wstępie - poniższy opis ukazałby się w amerykańskich książkach z serii „For Dummies". Rodzaje spalinowych silników tłokowych są przeróżne i dzieli je się ze względu na rodzaj paliwa, typ zapłonu czy liczbę suwów. Dzisiaj skoncentrujemy się na jednym z mniej skomplikowanych.

Dwa suwy pracy

W sporym uproszczeniu - wyobraźcie sobie cylinder i poruszający się w nim tłok. Na chwilę przed znalezieniem się tłoka w górnym martwym punkcie (GMP), sprężona mieszanka paliwa i powietrza ulega zapłonowi iskrą elektryczną w komorze spalania. Nie trudno się domyśleć, że pali się lepiej niż Australia latem. Wybuch wytwarza energię poruszającą tłok w stronę dolnego martwego punktu (DMP). Energia poprzez korbowód przekazywana jest na wał korbowy, gdzie zmienia się w moment obrotowy. Ten poprzez skrzynię biegów trafia na zębatkę zdawczą i ostatecznie na koło naszego przecinaka.

Geniusz silnika dwusuwowego polega na ograniczeniu cyklu pracy do jednego obrotu wału korbowego. Do tego dorzucić trzeba, że najczęściej w przypadku prostych dwusuwowych silników motocyklowych w jego wnętrzu nie występują zawory. W ścianach cylindra tworzy się nacięcia (okna), które odsłaniane są poprzez płaszcz tłoka. Dzięki temu funkcję rozrządu pełni tłok, co ogranicza stopień komplikacji jednostki napędowej. Idąc krok po kroku - w gaźniku powstaje wysokokaloryczna mieszanka paliwa z powietrzem i zostaje ona zassana do skrzyni korbowej w chwili, gdy tłok porusza się do góry. Stamtąd kanałami dolotowymi dociera do komory spalania. W tym momencie następuje przepłukanie cylindra, czyli wymiana spalin na świeżą mieszankę. Ładunek wypycha przez kanał wydechowy gazy spalinowe powstałe w poprzednim cyklu. Tłok spręża mieszankę, która ulega zapłonowi. Zmierzający do dolnego martwego punktu tłok, w ostatniej fazie cyklu otwiera okno wydechowe. Wspominałem, że cały cykl powtarza się nawet 200 razy na sekundę!?

Istotne zalety

W czterosuwie w trakcie jednego na dwa obroty wału korbowego nie jest generowany moment obrotowy. Dwupak podczas każdego obrotu wału wykonuje cały cykl swojej pracy. To właśnie dzięki temu silnik dwusuwowy potrafi wytworzyć podobną moc do 4T przy dwukrotnie mniejszej pojemności. Oczywiście, nie jest to do samego końca prawda. Wydajność silnika 2T jest nieco mniejsza, głównie z powodu niedokładnego procesu wymiany gazów w komorze spalania.

Kolejną, ogromną zaletą dwusuwów jest prostota konstrukcji. Ograniczenie elementów ruchomych jest kluczem do niskich kosztów eksploatacyjnych. Historie o setkach złotych włożonych w tego typu silniki wynikają głównie ze złego serwisu. Nowoczesny dwutakt, bez względu na typ motocykla, jest czuły na jakość oleju, jego proporcje względem paliwa, czy chociażby porządne rozgrzanie przed jazdą. Zastanawialiście się kiedyś, co się dzieje w dwusuwie podczas hamowania silnikiem? Właśnie, nic. Brak smarowania w trakcie dłuższej jazdy z zamkniętą przepustnicą (np. zjazdy ze zboczy w offroadzie, czy dojeżdżanie do świateł) uszkadza jednostkę napędową. W czterosuwie olej pompowany jest w skrzynię korbową bez względu na otwarcie przepustnicy, w dwupaku wał korbowy smarowany jest olejem z mieszanki. Nie jest to jednak wada, bo przecież to silnik, a nie „hamownik". Jeśli jest niepotrzebne i technicznie niepoprawne, to jego brak należy uznawać w kategorii zalety - zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, jak upraszcza to konstrukcję.

W przypadku rozrządu tłokowego, koszta ewentualnego remontu silnika maleją do sum wręcz nieprzyzwoicie niskich. Ograniczają się one głównie do regularnych wymian tłoka i regenerowania powłoki nicasilowej, czy - w przypadku starszych jednostek - tulejowania. Drogi serwis crossowych, wyczynowych 250 4T spowodowany jest przez zawory, łańcuszki rozrządu, popychacze i inne generatory kosztów.

Kolejną zaletą jest brak tendencji do przegrzewania się. Wynika to przede wszystkim z niższego od czterosuwu stopnia sprężania. To właśnie dlatego do zawodów extreme enduro wybiera się motocykle 2T. Niska masa (ponad 10 kg mniej w tej samej klasie to całkiem sporo), duża moc i możliwość jazdy w wysokich temperaturach przy niskich prędkościach bez groźby przegrzania silnika to ogromne atuty.

Trudne do obejścia wady

Niestety, mimo wielu zalet, silnik 2T ma coś w profilu zawodowym, z czego ciężko się wybronić. Paliwożerność jest średnio mile widziana w dobie mody na Toyoty „Mają ją już wszyscy w Hollywood" Prius. Wytłumaczenie jej jest bardzo proste. Silnik 4T podczas dwóch obrotów wału wykonuje jeden suw pracy, silnik 2T dwukrotnie więcej. Dwukrotnie częstsza praca wymaga większej ilości mieszanki, większej ilości spalanego materiału. Jeśli do tego dołączyć straty wynikające z przepłukiwania, to otrzymamy pokaźne sumy. Nie można też zapominać, że dwutaktem jeździ się na wysokich obrotach. Z czego to wynika?

Specyficzny sposób oddawania mocy w silnikach dwusuwowych ma podłoże czysto fizyczne. Wyżej wspominałem o przepłukaniu, które jest kluczowym elementem poprawnego działania takiej jednostki napędowej. W momencie przepłukiwania komory spalania świeżą mieszanką, oprócz gazów spalinowych, z komory wypłukiwana jest także świeża mieszanka. Przy odpowiednich obrotach powstała w dyfuzorze fala gazów odbija się i cofa ładunek ponownie do komory spalania. Dzięki temu jest ona efektywnie napełniona i proces przebiega poprawnie, co widać na załączonej do artykułu animacji.