كما يوحي الاسم، فإن المحرك الصغير ثنائي الأشواط هو محرك احتراق داخلي يكمل دورة طاقة كاملة في شوطين فقط للمكبس - أحدهما لأعلى والآخر لأسفل - خلال دورة واحدة لعمود المرفق.
في محركات البنزين والديزل، تشمل الدورة الديناميكية الحرارية الانضغاط، واكتساب الحرارة، والتمدد، والعادم. في محرك ثنائي الأشواط، تُستكمل هذه العمليات الأربع خلال شوطين، حيث يحدث شوطان أثناء حركة المكبس للأعلى، والشوطان الآخران أثناء حركته للأسفل.
بالمقارنة مع محرك رباعي الأشواط، يظهر الاختلاف الهيكلي بوضوح. فبدون صمامات أو أعمدة كامة، يتميز محرك ثنائي الأشواط بتصميم أبسط وأخف وزنًا. قلة الأجزاء تعني وزنًا أقل وقوة أكبر بالنسبة للحجم، ولهذا السبب يُستخدم محرك ثنائي الأشواط على نطاق واسع في الأدوات المحمولة ومعدات التخييم.
تصميم محرك صغير ثنائي الأشواط
لفهم كيفية عمل محرك صغير ثنائي الأشواط، من المهم معرفة مكوناته الرئيسية. تتكون هذه المحركات، بشكل أساسي، من مكبس وأسطوانة، وعمود مرفقي، ومنافذ سحب وطرد، وإما شمعة احتراق أو فوهة وقود.
المكبس والأسطوانة
يحتوي المكبس والأسطوانة معًا على خليط الوقود والهواء وينقلان طاقة الاحتراق إلى عمود المرفق.
عمود المرفق
يحوّل عمود المرفق حركة المكبس الصاعدة والهابطة (الترددية) إلى طاقة دورانية تُشغّل المحرك. وهو متصل مباشرة بالمكبس ويلعب دورًا رئيسيًا في عملية الضغط وإنتاج الطاقة.
شمعة الإشعال أو فوهة الوقود
منافذ الدخول والخروج
المنافذ هي فتحات في جدار الأسطوانة تتحكم في تدفق الغاز:
كيف يعمل محرك ثنائي الأشواط؟
يُكمل محرك ثنائي الأشواط دورة طاقة كاملة بحركة واحدة للمكبس صعودًا وهبوطًا. تنقسم هذه الدورة إلى مرحلتين رئيسيتين: السحب/الضغط والإخراج/العادم، مما يسمح للمحرك بإنتاج الطاقة بسرعة وكفاءة.
الخطوة 1: السحب والضغط
عندما يتحرك المكبس للأعلى من النقطة الميتة السفلى (bdc) إلى النقطة الميتة العليا (tdc)، فإنه يسحب خليط الوقود والهواء إلى علبة المرافق. وفي الوقت نفسه، يتم ضغط الخليط الموجود داخل الأسطوانة، مما يهيئه للاشتعال.
الخطوة الثانية: الطاقة والعادم
عندما يصل المكبس إلى أعلى نقطة، تُشعل شمعة الإشعال خليط الوقود المضغوط. يدفع الاحتراق الناتج المكبس إلى أسفل، مُولِّدًا الطاقة. خلال هذه الحركة الهابطة، يُفتح منفذ العادم لإخراج الغازات المحترقة، بينما يسمح منفذ النقل بدخول الوقود والهواء النقيين من علبة المرافق إلى الأسطوانة. ثم يتحرك المكبس إلى أعلى مرة أخرى، وتتكرر الدورة.
كيف يعمل الوقود والتشحيم؟
بخلاف محركات الأشواط الأربعة، لا تحتوي محركات الأشواط الثنائية على نظام تزييت منفصل. ويتم التزييت بإحدى طريقتين:
الوقود المخلوط مسبقًا: يتم خلط البنزين بزيت المحركات ثنائية الأشواط قبل الاستخدام، مما يسمح للزيت بتزييت الأجزاء الداخلية للمحرك أثناء التشغيل.
حقن الزيت: تقوم مضخة مدمجة بتزويد نظام الوقود تلقائيًا بالكمية الصحيحة من الزيت من خزان منفصل.
أنواع محركات الشوطين
يمكن تصنيف محركات الشوطين بناءً على نوع الوقود ونظام السحب وطريقة التنظيف.
بناءً على نوع الوقود
محرك ديزل ثنائي الأشواط: يعمل هذا المحرك وفق دورة الديزل، حيث يُكمل دورة طاقة واحدة في شوطين للمكبس. يُستخدم الهواء النقي لعملية التنظيف، ولا يُحقن الوقود إلا بعد إغلاق جميع المنافذ لمنع فقدانه. على الرغم من أن محركات الديزل ثنائية الأشواط أبسط تصميمًا وتحتوي على أجزاء متحركة أقل من محركات الديزل رباعية الأشواط، إلا أنها أقل شيوعًا نظرًا لتحديات الأداء والانبعاثات. تُستخدم هذه المحركات بشكل أساسي في التطبيقات التي تتطلب نسبة عالية من القدرة إلى الوزن، مثل وحدات الطاقة الثابتة، والقاطرات، والسفن البحرية الكبيرة. وتتميز هذه المحركات بسهولة صيانتها نسبيًا نظرًا لبنيتها البسيطة.
محرك البنزين ثنائي الأشواط: يعمل محرك البنزين ثنائي الأشواط وفق دورة أوتو، حيث تتم عمليات السحب والضغط والاحتراق والعادم خلال شوطين للمكبس. تتميز هذه المحركات بخفة وزنها وصغر حجمها، وتُستخدم عادةً في المعدات الصغيرة مثل المناشير الآلية والدراجات البخارية والدراجات النارية الصغيرة والقوارب والأدوات اليدوية. بالمقارنة مع محركات البنزين رباعية الأشواط، فهي أبسط وأخف وزنًا، ولكنها تُنتج انبعاثات أعلى. يتم تزييت المحرك بمزج زيت المحرك مع الوقود لحماية الأجزاء المتحركة مثل المكبس وعمود المرفق.
بناءً على نظام السحب
مدخل يتم التحكم فيه بواسطة المكبس: في هذا النوع، يقع منفذ السحب في جدار الأسطوانة، ويتم التحكم في فتحه وإغلاقه مباشرة عن طريق حركة المكبس.
صمام القصبة للسحب: صمام القصبة هو صمام أحادي الاتجاه يُركّب على علبة المرافق. يفتح أثناء حركة المكبس للأعلى للسماح بدخول الهواء، ويُغلق أثناء شوطه للأسفل لمنع التدفق العكسي.
مدخل الصمام الدوار: يستخدم هذا النظام قرصًا أو أسطوانة دوارة، يتم تشغيلها بواسطة عمود المرفق، للتحكم في فتح وإغلاق ممر السحب في علبة المرافق.
بناءً على طريقة الكنس
نظام التنظيف بالتدفق المتقاطع: في هذا النظام، تقع منافذ نقل الغازات والعادم على جانبين متقابلين من الأسطوانة. يساعد رأس المكبس على توجيه الهواء النقي نحو رأس الأسطوانة، دافعًا غازات العادم إلى الخارج عبر منفذ العادم.
نظام التنظيف الحلقي: في هذا النظام، يقع كل من منفذي نقل الغازات والعادم على نفس جانب الأسطوانة. يتدفق الهواء الداخل في مسار حلقي لطرد غازات العادم بكفاءة.
نظام التنظيف أحادي التدفق: يستخدم هذا النظام صمامات العادم في رأس الأسطوانة بدلاً من منافذ العادم، مع وجود منافذ نقل الغازات حول جدار الأسطوانة. يتحرك الهواء النقي وغازات العادم في نفس الاتجاه الصاعد، مما يحسن كفاءة التنظيف.
حيث تُستخدم محركات ثنائية الأشواط بشكل شائع
منذ القرن التاسع عشر، شاع استخدام محركات الشوطين في الآلات الصغيرة نظرًا لتصميمها خفيف الوزن وأدائها القوي. كما أن استجابتها السريعة وحجمها الصغير يجعلانها مناسبة تمامًا للاستخدامات العملية والترفيهية على حد سواء.
في أعمال تنسيق الحدائق والمساحات الخضراء، تُستخدم محركات ثنائية الأشواط لتشغيل معدات مثل جزازات العشب، ومنفاخات الأوراق، ومقصات التحوط. أما في المهام الخارجية الشاقة، فتعتمد المناشير الآلية وآلات قص الشجيرات على محركات ثنائية الأشواط لتوفير أداء قص قوي مع سهولة الاستخدام.
في الماء، تستخدم القوارب الصغيرة والمحركات الخارجية والدراجات المائية عادةً محركات ثنائية الأشواط لأنها توفر قوة عالية دون إضافة وزن زائد. هذا التوازن مهم بشكل خاص في التطبيقات البحرية.
تحظى محركات الشوطين بشعبية واسعة في المركبات الترفيهية مثل الدراجات النارية الترابية، وعربات الكارتينج، والدراجات الثلجية. ويجعلها تسارعها السريع، وتصميمها البسيط، وسهولة صيانتها مثالية للاستخدام على الطرق الوعرة وللاستخدامات التي تركز على الأداء العالي.
بالإضافة إلى ذلك، تستخدم العديد من المولدات المحمولة ومضخات المياه محركات ثنائية الأشواط نظرًا لبنيتها البسيطة، وبدء تشغيلها الموثوق، وقابليتها للنقل - وهي مزايا رئيسية عند الحاجة إلى الطاقة أو المياه بسرعة في المواقع النائية.
بشكل عام، تظل محركات الشوطين خيارًا عمليًا وموثوقًا به لمجموعة واسعة من المعدات الخارجية والترفيهية والمحمولة.
خاتمة
بصفتنا شركة صينية متخصصة في تصنيع المحركات الصغيرة، ندرك الدور الحيوي الذي تلعبه محركات الشوطين في تشغيل مجموعة واسعة من الأدوات والآلات. فقوتها العالية وتصميمها البسيط وخفة وزنها تجعلها مثالية للمعدات اليدوية مثل المناشير الكهربائية، وآلات تشذيب الحشائش، والمولدات الكهربائية المحمولة.
للحصول على أداء موثوق وقيمة عالية، اكتشف مجموعة محركات ومعدات BISON ثنائية الأشواط عالية الجودة. مدعومة بخبرة فنية متخصصة وتصنيع موثوق، صُممت منتجاتنا لمساعدتك على إنجاز عملك بكفاءة وثقة.
