חדש! מוטו מדריך בשיתוף יד2. עכשיו בחנויות וכאן

קיוואי בנלי
ברקום
מטרו עליון מתחת ל- MENU – מקום 2 – אחד על אחד
KTM
אפריליה
מטרו באנר שמאל הכי עליון
אבניר באנר קוביה שמאל
הווסקוורנה באנר שמאל
KTM עליון קוביה
Ad motorsport
לרט
תמוז
אופנוסנטר קוביה שמאל
רפידו
אישימוטו באנר קוביה שמאל
לארט
פרפקט קוביה שמאל
סטפן
מטרו לבן – קוביה שמאל
ברקום קוביה שמאל
HRP קוביה שמאל
אוגוסטה קוביה הכי עליון
HJC
כרמיאל קוביה שמאל
מטרו באנר שמאל הכי עליון

הטכנולוג: רביב כהן | זן אדיר

הטכנולוג: רביב כהן | זן אדיר

מעשן, מסריח, מזהם, מרעיש, אלו רק חלק משמות התואר שקיבלו מנועי שתי הפעימות במרוצת השנים, ולא בכדי, הרי המנועים האלה אכן היו, ועדיין, מזהמים, מעשנים ומסריחים.
אבל אם תשאלו את הטכנולוג הזה, אין משהו קסום יותר מעננת עשן כחלחלה שמשאיר מאחוריו מנוע דו"פ בעל צליל ייחודי.
אבל לא בקסמים עסקינן ואברא קדברא לא ממש עובד לנו, אז מה כל כך קוסם במנועים האלה?  איך הפשטות המבנית מול הסיבוך הפיזיקלי הופכים את המנועים האלה לנחשקים בקרב רוכבים ושנואים בקרב אנשי איכות הסביבה?

ראשית, ננסה להבין מה ההבדל הבסיסי בין מנוע דו פעימתי לבין מנוע ארבע פעימות.
ניתן לחלק את הפעולות במנוע בערה פנימית לארבע – יניקה, דחיסה, עבודה, פליטה,
מנוע שתי פעימות מייצר פעימת כוח (עבודה) בכל סיבוב שלם של גל הארכובה, בשונה מאחיו, מנוע הארבע פעימות המייצר פעימת כוח בכל שני סיבובים של גל הארכובה.

מנוע דו-פעימתי בסיסי עובד ללא שסתומים, עם מערכת שימון כמעט ולא קיימת המבוססת על שריפת השמן עם הדלק ולכן בנוי ממספר מצומצם מאוד של חלקים נעים; כתוצאה מכך המנועים קטנים יותר, קלים ופשוטים יותר, ומספקים יחס כוח למשקל גבוה יותר.

מכיוון שבמנועים אלו מתרחשות ארבע פעולות בסיבוב אחד של גל הארכובה, יש חפיפה גדולה בין הפעולות והמתכננים צריכים למצוא דרכים חכמות לשמור על יכולת נשימת המנוע, יכולת דחיסת התערובת ויכולת פינוי הגזים השרופים מבלי שיפגע האחד בשני, כאן נכנס הסיבוך הפיזיקלי שהופך את המנוע הזה למעניין כל כך.

מערכת היניקה של מנוע דו פעימתי יונקת תערובת של אויר\דלק\שמן דרך הקרבורטור, התערובת הזו אינה מועברת לחלל הצילינדר, כמו במנוע ארבע פעימות, אלא אל חלל הנמצא בתחתית המנוע בו מסתובב גל הארכובה עצמו.
ישנן כמה שיטות לוודא שהתערובת אכן תעבור ותישאר בתחתית המנוע, בין אם זה על ידי שימוש במיקום חצאית הבוכנה כשסתום, שסתומי עלים על סעפת היניקה ואפילו דיסקה סובבת שתפקידה לתזמן את מעבר התערובת, לכל שיטה יש את יתרונותיה וחסרונותיה.

כשהבוכנה יורדת לאחר שריפת התערובת מהפעימה הקודמת, היא דוחפת את התערובת הטריה מחלל גל הארכובה, דרך פורטי המעבר ואל חלל הצילינדר.

אם כך, מה מונע מהתערובת הטריה לברוח דרך מעבר הפליטה לפני שהספיקה להישרף? התשובה היא – גלי קול, שבשונה מאנרגיית אור או גלים אלקטרומגנטיים, גלי קול הינם אנרגיה הנעה בחומר (אויר, מים, מוצק) בצורה של שינוי לחץ המתקדם לאורך החומר.

כדי להבין את רעיון השימוש בגלי קול עלינו להביט על חתך האגזוז הייחודי למנועי שתי פעימות: מה הופך אותו למיוחד? מה השימושים שלו ואיך משפיעה צורתו על המנוע?

בתמונה ניתן לראות צורת מערכת פליטה טיפוסית של מנוע שתי פעימות; ניתן לראות את החרוט הראשוני, את קוטר החלק המרכזי, את החרוט המשני המתכנס ואת העוקץ הצר בקצה מערכת הפליטה, עליו לרוב מורכב משתיק מתאים.

אם נסתכל על מסלולו של גל קול, שהינו גל של לחץ חיובי, שמקורו בפיצוץ התערובת הדחוסה בחלל הצילינדר, נראה שהוא יתקדם במורד צינור הפליטה הראשוני, שם יגיע אל החרוט הנפתח.

אחת התופעות הפיזיקליות של גלים דינמיים מתרחשת כשעובר גל-לחץ בתנועה מאזור לחץ מסוים לאזור בעל לחץ נמוך יותר, הוא יוחזר לאחור כגל בסימן הפוך – כלומר תת לחץ.

מבלי להכנס למשוואות מתמטיות, כאשר גל הקול של פיצוץ התערובת מגיע אל חלק החרוט הנפתח באגזוז, הוא יוצר וואקום בצינור הפליטה ומאפשר פינוי מהיר של גזי הדלק השרופים.

תת הלחץ שנוצר עוזר לפנות את הגזים השרופים מחלל הצילינדר ובנוסף לינוק את התערובת מחלל גל הארכובה שבמנוע אל חלל הצילינדר.

גל הקול שיצר את היניקה ממשיך להתקדם במורד האגזוז ופוגש בחלק החרוט המתכנס, התופעה המתרחשת במצב זה הינה החזרה של גל הקול (לחץ) בסימן חיובי, כלומר גל הלחץ הזה פוגע בחרוט המתכנס וחוזר במעלה צינור הפליטה לעבר חלל הצילינדר, שם הוא פוגש את התערובת הטריה ודוחס אותה בחזרה אל חלל הצילינדר, עד הרגע שבו פורט הפליטה נסגר על ידי התרוממות הבוכנה.

נזכיר שבמנוע שתי פעימות אין שסתום פליטה והדרך לשמור על התערובת מלברוח דרך מעברי הפליטה היא על ידי השימוש הפיזיקלי בגלי הקול של המנוע והכוונתם לכיוון הנכון ובזמן הנכון.

מפתחי מנועי 2 הפעימות משקיעים הרבה זמן ואנרגיה כדי לבחון את תצורת מערכת הפליטה המתאימה ביותר למנוע נתון על ידי כיוון עדין של כל אחד מנתוני מערכת הפליטה ומדידת הספק המנוע על דינמומטר.

תזמון היניקה והפליטה מתבצע על ידי מיקום המעברים לגובהו של הצילינדר, כשהבוכנה העולה וירדת משמשת כשסתום פתיחה וסגירה של המעברים האלו.

תזמון הפורטים, גובהם, רוחבם ומיקומם על היקף הצילינדר יקבעו את יכולת המנוע לספק כוח בסל"ד מסויים.

אז ראינו שמנועי שתי הפעימות קלים יותר, חזקים יותר ופשוטים יותר, מדוע לא רואים אותם בשימוש נפוץ בכלי הרכב על הכבישים בעולם?

התשובה, כמו שהזכרנו לפני כן, נמצאת במערכת השימון והדלק, מכיוון שהדלק הנכנס למנוע מעורבב עם השמן שתפקידו לסכך את מיסבי גל הארכובה והבוכנה, שריפת השמן וכמות הדלק שאינו נשרף במלואו אינם עומדים בתקני הפליטה המחמירים הנפוצים בעולם ובעשור האחרון יותר ויותר מדינות אסרו יבוא, הרכבה ומכירה של אופנועי שתי פעימות לכביש.

נראה שלאור התקנים החדשים, שמחלחלים גם אל עולם המרוצים, רובם המוחלט של היצרנים זנח את מנועי שתי הפעימות ועבר לפתח מנועי ארבע פעימות קלים יותר וחזקים יותר תוך כדי נסיונות לעמוד בתקנים המחמירים.

ולמרות זאת, ניתן לראות חברות שמנסות להחיות את מנועי שתי הפעימות על ידי נסיונות שיפור היעילות של המנועים, צמצום גזי הפליטה וחשיבה מחדש על הקונספט

ק.ט.מ לדוגמה הטמיעה מערכת הזרקה חדשנית בדגמי האינדורו שלה, שם יש חשיבות גבוהה למשקל נמוך והספק מנוע גבוה, שני הדברים שמנוע דו פעימתי מצטיין בהם.
מערכת ההזרקה הייחודית מזריקה את הדלק לפורטי המעבר במנוע ולא למניפולד היניקה, ועל ידי מפות הזרקה מדויקות הצליחה ק.ט.מ לצמצם את צריכת הדלק בסל"ד הנמוך בכ-40 אחוז, שם רוב הדלק שאינו נשרף נפלט לאויר.

השמן מוזרק אל המנוע על ידי משאבה חשמלית ומערכת הזרקה יעודית, המצמצמת את כמות העשן בכ-50 אחוז ומבטלת את הצורך בערבוב מראש של הדלק עם השמן.

על ידי מערכות אלקטרוניות ממוחשבות ועם משוב מחיישנים מרובים, הצליחה ק.ט.מ לפתח מנוע שאינו רק ידידותי יותר לסביבה בהשוואה לדגמים הקודמים, אלא גם עובד טוב יותר בכל מצבי המצערת והסלד, בלי הצורך להתעסק עם כיווני קרבורטור בכל פעם שמזג האויר משתנה.

הונדה, לדוגמה, הגישה בקשה לרישום פטנט על מערכת הזרקה ישירה שתפקידה לצמצם את גזי הפליטה על ידי הזרקת הדלק ישירות דרך ראש המנוע, דבר שדורש מערכות הזרקה מעט מסובכות.

חברת רנו פיתחה ומשתמשת במנועי דיזל שתי פעימות עם יישום טכנולוגי חדש, אך המנוע אינו מאושר למכירה בארה"ב, לדוגמא, בגלל אותם תקני פליטה.

נראה שהיצרנים מנסים למצוא את הפיתוח שיחזיר את מנועי שתי הפעימות לתודעה ולשוק, אך נשאלת השאלה, האם זה בכלל אפשרי?

אי אפשר שלא לתהות, מה היה קורה אם היצרנים לא היו מפסיקים את הפיתוח? האם היינו רואים חדשנות במנועי שתי פעימות גדולים יותר וחזקים יותר? האם מרוץ החימוש הטיפוסי של היצרנים, שמנסים להציג מספרי הספק גבוהים על ידי מערכות מסובכות כמו סופרצ'ארג'רים במנועים גדולים, היה נראה אחרת? מה היה קורה אם אבולוציית המנועים היתה לוקחת תפנית ?

כנראה שלעולם לא נדע, ועם כניסת המנועים החשמליים לשווקים וניצני סגירת הגולל על מנועי בערה פנימית, יישארו מנועי שתי הפעימות לרומנטיקנים שמביטים בערגה לימי המרוצים של פעם, כשהמנועים היו עם רצועת כוח חזקה וצרה מאוד, ובלי אלקטרוניקה שתבקר על כך.

Stay Tuned

התגובות סגורות לפוסט זה.

תגובות

מגדל אבניר
הונדה מגדל 2