Silnik czterosuwowy czy dwusuwowy w motocyklu – jakie są różnice?

Silniki spalinowe wykorzystują proces sprężania i rozprężania gazów w cylindrze (mieszanki paliwowo-powietrznej). W komorze spalania sprężany jest “zimny” gaz, a w wyniku zapłonu mieszanki rozprężany jest “gorący”, dając przy tym energię mechaniczną do kolejnego cyklu sprężenia gazu i napędu maszyny.

W przypadku silników dwusuwowych (tzw. dwutakt) cykl roboczy silnika jest co drugi suw – innymi słowy, z każdym obrotem wału korbowego. W tej konstrukcji rozróżnia się dwa suwy: sprężania oraz pracy. Pierwszy z nich to ruch tłoka w górę. Jest odpowiedzialny za sprężanie mieszanki nad tłokiem, a jednocześnie otwiera dla układu zasilania przestrzeń pod tłokiem (w skrzyni korbowej). Tu wpływa mieszanka paliwa i oleju, który jednocześnie smaruje układ korbowy.

Kiedy dochodzi do zapłonu mieszanki i tłok zaczyna przemieszczać się w dół, następuje suw pracy. Jednocześnie wstępnie sprężane jest paliwo i powietrze pod tłokiem, do tego stopnia, że wypychane jest bocznym kanałem nad tłok. Wpadające paliwo z powietrzem do komory cylindra wypycha innym kanałem gazy będące efektem spalania (spaliny). Kiedy tłok dojdzie do dolnego martwego położenia, ponownie następuje sprężanie wtłoczonej do cylindra mieszanki.

W dwusuwach nie stosuje się pompy paliwa, ponieważ mieszanka zasysana jest przez ruch tłoka. Konstrukcja dwusuwowa nie ma też zaworów ani typowego mechanizmu rozrządu, gdyż napełniania i opróżnianie cylindra realizowane jest przez przysłanianie i odsłanianie odpowiednich kanałów. Za smarowanie odpowiada paliwo, będące mieszanką benzyny i odpowiedniego oleju, zwykle w proporcji 50:1.

Prosta konstrukcja to jednak niejedyna zaleta silnika dwusuwowego. Inną jest także stosunkowo lekka i kompaktową budowa, a także brak osprzętu, który utrudnia montaż silnika w ramie motocykla. Do grona wad należy zaliczyć wysokie zużycie paliwa, mniejszą wydajność (niż czterosuwowych) i stałe zużycie oleju, które wymusza kontrolę jego stanu w dozowniku, jeśli motocykl jest weń wyposażony.

Z kolei w silnikach czterosuwowych (czterotakt) cykl roboczy, za sprawą systemu zaworów, składa się z czterech oddzielnych suwów: ssania, sprężania, rozprężania oraz wydechu. Każdy ruch tłoka (w górę lub w dół) odpowiada za jeden suw.

W trakcie fazy ssania tłok przesuwa się w dół, zawory dolotowe otwierają się, a do komory cylindra podawana jest mieszanka paliwowo-powietrzna. Suw sprężania jest realizowany przez przemieszczanie się tłoka w górę. Po odpowiednim sprężeniu mieszanki wywoływany jest zapłon iskrą, co powoduje rozprężenie mieszanki i zainicjowanie suwu pracy (ruch tłoka w dół). Kiedy tłok dojdzie do dolnego położenia, zawór wydechowy się otwiera, a kiedy tłok znów ruszy w górę, wypycha spaliny przez kanał wydechowy.

W praktyce silniki czterosuwowe są bardziej ekonomiczne, a ich spaliny mniej uciążliwe dla środowiska naturalnego. Ich pracy towarzyszy również niższy poziom hałasu. Poza tym nie ma potrzeby dodawania do paliwa oleju. Silnik jest smarowany niezależnym układem. I to też jest największa wada silnika czterosuwowego, który potrzebuje dodatkowego osprzętu: układ smarowania, pompa paliwa, układ rozrządu. To zwiększa masę całości oraz komplikuje konstrukcję.

W teorii silniki dwusuwowe powinny mieć dwukrotnie wyższą moc jednostkową, niż czterosuwowe, ponieważ na jeden cykl pracy przypada jeden obrót wału korbowego, a w czterosuwie są to dwa obroty. W rzeczywistości przyrost mocy w dwusuwie jest mniejszy za sprawą słabo wymieszanej mieszanki paliwowo-powietrznej i niepełnego spalania, a co za tym idzie – niskiej energii wytworzonej w procesie spalania. Dlatego też dwusuwom trudniej jest spełnić wymagania norm emisji zanieczyszczeń, którym czterosuwy są w stanie sprostać. Dodatkowo, w dwusuwach najlepsze smarowanie jest przy wykorzystywaniu mocy maksymalnej, a przy niskim lub braku obciążenia silnik jest gorzej smarowany, co z kolei skutkuje obniżeniem trwałości.

Silniki czterosuwowe mają wyższe ciśnienie w cylindrze co z kolei zapewnia wyższą kulturę pracy. Są także bardziej wydajne, przez co również ekonomiczne i emitują mniej szkodliwych spalin. Dlatego zdominowały rynek. Co ważne, czterosuwy są trwalsze, dzięki lepszemu smarowaniu.