Дизельный двигатель двухтактного является двигателем внутреннего сгорания, который использует воспламенения от сжатия, с двухтактным циклом сгорания. Он был изобретен Хьюго Гюльднером в 1899 году.
При воспламенении от сжатия воздух сначала сжимается и нагревается; Затем топливо впрыскивается в цилиндр, вызывая его самовоспламенение. Двухтактный цикл воспламеняет топливо для обеспечения рабочего хода каждый раз, когда поршень поднимается и опускается в цилиндре, без необходимости в дополнительных тактах выпуска и впуска [четырехтактного] цикла.
По словам разработчика первого работающего дизельного двигателя Имануэля Лаустера, Дизель никогда не намеревался использовать двухтактный принцип для дизельного двигателя. Считается, что Хьюго Гюльднер изобрел двухтактный дизельный двигатель. Он спроектировал первый действующий двухтактный дизельный двигатель в 1899 году и убедил компании MAN, Krupp и Diesel профинансировать строительство этого двигателя по 10 000 фунтов стерлингов каждый. Двигатель Гюльднера имел рабочий цилиндр 175 мм и продувочный цилиндр 185 мм; у обоих был ход 210 мм. Указанная выходная мощность составляла 12 л.с. (9 кВт; 12 л.с.). В феврале 1900 года этот двигатель впервые заработал своим ходом. Однако с его фактической выходной мощностью всего 6,95 л.с. (5 кВт; 7 л.с.) и высоким расходом топлива 380 г л.с. −1 ч −1 (517 г кВт −1 ч −1), это не подтвердилось. быть успешным; От проекта двухтактного дизельного двигателя Гюльднера отказались в 1901 году.
В 1908 году компания MAN Nürnberg предложила поршневые двухтактные дизельные двигатели одностороннего действия для использования на море, первый поршневой двигатель двустороннего действия от MAN Nürnberg был изготовлен в 1912 году для электростанции. В 1913/1914 году в сотрудничестве с Blohm + Voss в Гамбурге компания MAN Nürnberg построила первый поршневой двухтактный двигатель двустороннего действия для морского применения. Пол Генри Швейцер утверждает, что двухтактные дизельные двигатели с оппозитными поршнями были изобретены Хьюго Юнкерсом. Во время Первой мировой войны компания MAN Nürnberg построила шестицилиндровый поршневой двухтактный дизельный двигатель двустороннего действия номинальной мощностью 12400 л.с. (9 120 кВт; 12 230 л.с.). В 1919 году компания MAN перевела свой цех по производству двухтактных дизельных двигателей из Нюрнберга в Аугсбург.
К 1939 году несколько типов двухтактных дизельных двигателей получили широкое распространение, а другие разрабатывались для мощных двигателей.
Из нескольких концепций двухтактных авиационных дизельных двигателей Junkers Jumo 205 был единственным типом, который производился в значительных количествах, всего около 900 единиц. Представленная в 1939 году концепция дизайна была впервые предложена в 1914 году. Дизайн был произведен по лицензии в нескольких странах. Последующие достижения в технологии впрыска бензина сделали двухтактный авиационный двигатель устаревшим. Хотя Napier Culverin, лицензионная версия более крупного Jumo 204, не был запущен в производство, более поздняя модель Napier Deltic включала переработанную треугольную конструкцию с тремя цилиндрами на ряд и успешно применялась в локомотивах и на морских судах в послевоенную эпоху..
С 1923 по 1982 год компания MAN использовала продувку обратным потоком для своих морских двухтактных двигателей. С 1945 года был установлен золотниковый клапан для эффекта индукции поршня, а с 1954 года применялся наддув с постоянным потоком газа с промежуточным охлаждением. Нагнетание было достигнуто за счет комбинации четырех методов наддува: нагнетателя с приводом от коленчатого вала, турбонагнетателя, нижней стороны поршней двигателя и нагнетателя, приводимого в действие электродвигателем. Золотниковый клапан для эффекта индукции плунжера в конечном итоге оказался склонным к отказам и был признан устаревшим из-за увеличения скорости наддува в начале 1960-х годов. В начале 1980-х годов все основные производители двухтактных дизельных двигателей перешли с продувки с обратным потоком на продувку без обратного потока, поскольку последняя, несмотря на свою сложность, позволяет повысить эффективность двигателя и, следовательно, снизить расход топлива.
Чарльз Ф. Кеттеринг и его коллеги, работающие в General Motors Research Corporation и дочерней компании GM в Винтон Corporation двигателя в течение 1930 - х годов, разработанный двухтактных дизельных двигателей для использования на дорогах с более высокими коэффициентами мощности к весу и выходного диапазона, чем современный четыре -тактные дизели. Первым мобильным применением двухтактного дизельного двигателя стали дизельные обтекаемые модели середины 1930-х годов. Постоянные разработки привели к созданию улучшенных двухтактных дизелей для локомотивов и судов в конце 1930-х годов. Эта работа заложила основу для дизелизации железных дорог в 1940-х и 1950-х годах в Соединенных Штатах.
К концу двадцатого века интерес к авиационным дизельным двигателям возродился, и в 2015 году в разработке находились двухтактные модели, такие как Superior Air Parts Gemini Diesel 100.
Отличительной особенностью дизельного двигателя является воспламенение от сжатия. Когда воздух сжимается, он нагревается. Затем топливо впрыскивается в горячий сжатый воздух и самовоспламеняется. Это позволяет ему работать с обедненной смесью, состоящей в основном из воздуха. Вместе с высокой степенью сжатия это делает его более экономичным, чем бензиновый или бензиновый двигатель Отто. Также не требуется карбюратор для смешивания воздуха и топлива перед доставкой, свеча зажигания или другая система зажигания. Другое следствие заключается в том, что для управления скоростью и выходной мощностью воздушный поток не дросселируется, а изменяется только количество топлива, впрыскиваемого в каждом цикле.
В двухтактном цикле четыре стадии работы двигателя внутреннего сгорания (впуск, сжатие, зажигание, выпуск) происходят за один оборот коленчатого вала на 360 °, тогда как в четырехтактном двигателе они занимают два полных оборота. Следовательно, в двухтактном цикле стадии перекрываются на протяжении большей части работы двигателя. Это усложняет его термодинамические и аэродинамические процессы. Поскольку четырехтактный цилиндр срабатывает только каждый второй оборот, выходная мощность двухтактного цикла теоретически вдвое больше. Однако потери при продувке затрудняют реализацию этого преимущества на практике.
В большинстве двухтактных двигателей EMD и GM (например, Detroit Diesel ) очень немногие параметры регулируются, а все остальные фиксируются механической конструкцией двигателей. Отверстия для продувки открыты от 45 градусов перед BDC до 45 градусов после BDC (этот параметр обязательно симметричен относительно BDC в двигателях с поршневыми портами). Остальные регулируемые параметры связаны с выпускным клапаном и синхронизацией впрыска (эти два параметра не обязательно симметричны относительно ВМТ или, если на то пошло, НМТ), они установлены для максимального выхлопа газов сгорания и максимального впуска наддувочного воздуха. Один распределительный вал управляет выпускными клапанами тарельчатого типа и насос-форсункой, используя три лепестка: два лепестка для выпускных клапанов (либо два клапана на самых маленьких двигателях, либо четыре клапана на самом большом, и третий лепесток для насос-форсунки).
Специально для двухтактных двигателей EMD ( 567, 645 и 710 ):
Специально для двухтактных двигателей GM ( 6-71 ) и связанных с ними дорожных / внедорожных / морских двухтактных двигателей:
Топливо, используемое в дизельных двигателях, состоит из более тяжелых углеводородных масел, чем бензин или бензин, используемые в двигателях с искровым зажиганием, что делает их менее летучими с более высокой температурой вспышки и придает им более высокую плотность энергии. Поэтому с ними проще и безопаснее обращаться, и они занимают меньший объем при заданном количестве энергии. Двухтактные дизели обычно сжигают даже более тяжелые сорта мазута, чем стандартные дизельные топлива.
В двухтактных морских дизельных двигателях для морских судов наиболее распространенным топливом является мазут. Гюнтер Мау утверждает, что нет единых стандартов для таких видов топлива не существует, поэтому они имеют несколько различных разговорных названий, в том числе морской Intermediate топлива, тяжелого нефтяного топлива, Марин Бункер топлива, и Бункер C топливо. Мазут также использовался в двухтактном дизельном авиационном двигателе Jumo 205. В 60-е годы нефтяные остатки «придумывали на основе отходов нефтепереработки». Остаточные масла очень низкого качества с высокой вязкостью и низким цетановым числом, но дешевы и, следовательно, экономичны в использовании.