Kaksitahtimoottori
Wikipedia
Kaksitahtimoottoreita käytetään yleisimmin mopoissa, moottorisahoissa sekä muissa sovelluksissa joissa tarvitaan kevyttä, pienikokoista ja pienitehoista moottoria ja se on tunnettu jopa Wartburgin voimanlähteenä. Kaksitahtimoottoreita käytetään usein myös laivoissa, koska suurilla kaksitahtisilla dieselmoottoreilla voidaan saavuttaa erittäin hyvä, jopa yli 50% hyötysuhde. Kaksitahtimoottorin työkierto koostuu työtahdista ja huuhteluvaiheesta. Nelitahtimoottorista poiketen, kaksitahtimoottorin täydellinen työkierto tapahtuu yhden kampiakselin kierroksen aikana eli männän liikkuessa kerran ylös ja kerran alas. Kaksitahtimoottorissa moottorin voiman antava työtahti esiintyy siis jokaisella kampiakselin kierroksella eikä joka toisella, kuten nelitahtimoottorissa. Kaksitahtimoottori voi olla otto- tai dieselmoottori.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Kaksitahtimoottorin kaasunvaihto
Huuhteluvaiheen aikana sylinteriin virtaa puhdasta ilmaa ja edellisen työtahdin aikana syntyneet palokaasut poistetaan sylinteristä. Huuhtelu toteutetaan yleensä huuhtelupumpun avulla, jotta saavutetaan riittävän tehokas huuhtelu. Kaksitahtisessa ottomoottorissa myös osa tuoreesta, palamattomasta seoksesta huuhtoutuu palamattomana ulos huuhtelun yhteydessä, mikä huonontaa hyötysuhdetta ja lisää päästöjä. Kaksitahtisessa dieselmoottorissa, jossa huuhtelu tapahtuu pelkällä ilmalla ja polttoaine ruiskutetaan sylinteriin vasta huuhteluaukkojen sulkeuduttua, tätä ongelmaa ei ole. Tämän vuoksi kaksitahtinen dieselmoottori on hyötysuhteeltaan oleellisesti kaksitahtista ottomoottoria parempi.
[muokkaa] Kampikammiohuuhtelu
Pienissä kaksitahtimoottoreissa suosittu ratkaisu on kampikammiohuuhtelu, jossa mäntä toimii samalla myös huuhtelupumpun mäntänä. Kampikammiohuuhtelun etuna on rakenteellinen yksinkertaisuus. Haittapuoli on huuhteluun kuluva työ, joka vähentää suoraan moottorista saatavaa hyötytehoa.
[muokkaa] Mekaaninen huuhtelupumppu
Hieman suuremmissa moottoreissa huuhteluvirtaus synnytetään yleensä erillisellä kompressorilla tai puhaltimella. Kampikammiohuuhteluun nähden etuna on mahdollisuus kehittää suurempi paine ja tilavuusvirta. Haittapuolena on edelleenkin kompressorin kuluttama teho, joka on otettava kampiakselilta ja joka siten vähentää moottorista saatavaa hyötytehoa.
[muokkaa] Turboahtaminen
Hidaskäyntiset kaksitahtimoottorit ovat yleensä turboahdettuja. Tällöin huuhteluvirtausta ei tarvitse kehittää moottorin hyötytehon avulla, vaan energia saadaan pakokaasuvirrasta. Osakuormalla ajoa varten tarvitaan kuitenkin yleensä erillinen kompressori.
[muokkaa] Poikittaishuuhtelu
Tässä tyypissä kaasut virtaavat huuhteluvaiheen aikana sylinterin poikki. Rakenne on yleinen pienissä moottoreissa, joita käytetään esimerkiksi moottorisahoissa, lehtipuhaltimissa ja mopoissa. Haittana on huono huuhteluaste, joka rajoittaa moottorin tehoa. Etuna on yksinkertaisuus, sillä venttiilejä ei tarvita.
[muokkaa] Mutkahuuhtelu
Mutkahuuhtelussa sisään virtaavan ilman reitti on hieman monimutkaisempi kuin poikittaishuuhtelussa. Mutkahuuhtelu ei edellytä venttiilejä, ja sillä saavutetaan parempi huuhteluaste kuin poikittaishuuhtelulla.
[muokkaa] Pitkittäishuuhtelu
Puhdas ilma virtaa yleensä sylinterin alaosassa olevista aukoista sisään ja poistuu sylinterikannessa olevasta pakoventtiilistä. Pitkittäishuuhtelulla saavutetaan paras huuhteluaste, ja se onkin yleisesti käytössä hidaskäyntisissä moottoreissa.
[muokkaa] Sovelluksia
[muokkaa] Pienet työkoneet
Kaksitahtimoottorilla on mahdollista saavuttaa suurempi tehopainosuhde kuin nelitahtimoottoreilla. Tästä syystä kaksitahtimoottorit ovat suosittuja käsin käytettävissä työkoneissa kuten moottorisahoissa ja siimaleikkureissa. Nämä moottorit ovat yleensä kipinäsytytteisiä ja käyttävät polttoaineenaan bensiiniä. Haittapuolia ovat suuret hiilivetypäästöt ja suuri polttoaineenkulutus, sillä ilman sijasta sylinteriin imetään ilman ja polttoaineen seosta. Tällöin osa polttoaineesta poistuu palamattomana pakokaasuvirtaan.
[muokkaa] Perämoottorit
Kaksitahtimoottori soveltuu keveytensä ja yksinkertaisen rakenteensa ansiosta hyvin veneen perämoottoriksi. Viime vuosina suoraruiskutteiset kaksitahtimoottorit ovat yleistyneet, koska suoraruiskutuksella moottorin hyötysuhdetta voidaan kasvattaa ja päästöjä pienentää.
[muokkaa] Laivat
Suurten rahtialusten pääkoneet ovat monesti kaksitahtisia hidaskäyntisiä dieselmoottoreita, joiden pyörimisnopeus on alle 100 kierrosta minuutissa. Moottori voidaan tällöin kytkeä suoraan potkurinakseliin, eikä alennusvaihdetta tarvita. Suurimmissa moottoreissa iskunpituus voi olla kolme metriä ja sylinterin halkaisija lähes metrin. Laivadieseleissä käytetään yleensä pitkittäishuuhtelua, turboahdinta ja joskus mekaanista huuhtelupumppua.