Jak zmienić rozrząd w silniku dwusuwowym. Rodzaje oczyszczania mieszaniny palnej silnika spalinowego, podstawy budowy i eksploatacji silników łodzi jednostek pływających, rozmieszczenie jednostki sportowej, naprawa jednostki pływającej, naprawa jednostki pływającej, as sd

Wydajność silnika spalinowego samochodu zależy od wielu czynników, takich jak moc, sprawność i pojemność skokowa.

Rozrząd ma ogromne znaczenie w silniku, a sprawność silnika spalinowego, jego reakcja na przepustnicę oraz stabilność biegu jałowego zależą od tego, jak zachodzą na siebie zawory.
W standardowych prostych silnikach nie przewiduje się zmian rozrządu, a takie silniki nie są wysokowydajne. Jednak ostatnio coraz więcej jednostek napędowych z możliwością zmiany przemieszczenia wałków rozrządu wraz ze zmianą liczby obrotów w silniku spalinowym jest coraz częściej wykorzystywanych w samochodach wiodących firm takich jak Honda, Mercedes, Toyota, Audi.

Schemat rozrządu silnika dwusuwowego

Silnik dwusuwowy różni się od silnika czterosuwowego tym, że jego cykl roboczy zajmuje jeden obrót wału korbowego, podczas gdy w czterosuwowym silniku spalinowym – dwa obroty. Fazy ​​dystrybucji gazu w silniku spalinowym są określone przez czas otwarcia zaworów - wydech i dolot, kąt zachodzenia zaworów jest wskazany w stopniach położenia do / w.

W silnikach 4-suwowych cykl napełniania mieszaniny roboczej następuje 10-20 stopni przed osiągnięciem przez tłok górnego martwego punktu i kończy się po 45-65 stopniach, a w niektórych ICE nawet później (do stu stopni), po tłok przekroczył dolny punkt. Całkowity czas ssania w silnikach 4-suwowych może wynosić 240-300 stopni, co zapewnia dobre wypełnienie cylindrów mieszaniną roboczą.

W silnikach 2-suwowych czas zasysania mieszanki paliwowo-powietrznej trwa około 120-150º przy obrocie wału korbowego, a czyszczenie trwa również krócej, dlatego napełnianie mieszanką roboczą i oczyszczanie spalin w dwusuwowych ICE jest zawsze gorszy niż w jednostkach 4-suwowych. Poniższy rysunek przedstawia schemat rozrządu zaworowego dwusuwowego silnika motocyklowego silnika K-175.

Silniki dwusuwowe są rzadko stosowane w samochodach, ponieważ mają niższą sprawność, gorszą sprawność i słabe oczyszczanie spalin ze szkodliwych zanieczyszczeń. Ostatni czynnik jest szczególnie istotny - ze względu na zaostrzenie norm środowiskowych ważne jest, aby spaliny silnika zawierały minimalną ilość CO.

Mimo to 2-suwowe silniki spalinowe mają swoje zalety, zwłaszcza w modelach z silnikiem Diesla:

• jednostki napędowe są bardziej kompaktowe i lżejsze;
• są tańsze;
• silnik dwusuwowy przyspiesza szybciej.

W wielu samochodach w latach 70. i 80. ubiegłego wieku montowano głównie silniki gaźnikowe z układem zapłonowym „trambler”, ale wiele zaawansowanych firm produkujących samochody już wtedy zaczęło wyposażać silniki w elektroniczny system sterowania silnikiem, w którym wszystkie główne procesy były kontrolowane przez pojedynczy blok (ECU). Teraz prawie wszystkie nowoczesne samochody mają ECM - system elektroniczny jest używany nie tylko w benzynie, ale także w silnikach Diesla.

W nowoczesnej elektronice istnieją różne czujniki, które monitorują pracę silnika, wysyłając do jednostki sygnały o stanie jednostki napędowej. Na podstawie wszystkich danych z czujników ECU decyduje ile paliwa należy dostarczyć do cylindrów przy określonych obciążeniach (obrotach), jaki ustawić czas zapłonu.

Czujnik rozrządu ma inną nazwę - czujnik położenia wałka rozrządu (DPRV), określa położenie rozrządu względem wału korbowego. Zależy to od jego odczytów, w jakiej proporcji paliwo będzie dostarczane do cylindrów, w zależności od liczby obrotów i czasu zapłonu. Jeśli DPRV nie działa, oznacza to, że fazy rozrządu nie są sterowane, a ECU nie „wie” w jakiej kolejności należy podać paliwo do cylindrów. W rezultacie wzrasta zużycie paliwa, ponieważ benzyna (olej napędowy) jest jednocześnie dostarczana do wszystkich cylindrów, silnik pracuje nieregularnie, aw niektórych modelach samochodów silnik spalinowy w ogóle się nie uruchamia.

Regulator wałka rozrządu

Na początku lat 90. XX wieku wyprodukowano pierwsze silniki z automatyczną zmianą rozrządu, ale tutaj to już nie czujnik sterował położeniem wału korbowego, ale same fazy były przesunięte bezpośrednio. Zasada działania takiego systemu jest następująca:

• wałek rozrządu jest połączony ze sprzęgłem hydraulicznym;
• również z tym sprzęgłem ma połączenie i wałek rozrządu;
• na biegu jałowym i niskich obrotach wałek rozrządu z wałkiem rozrządu jest zamocowany w standardowym położeniu, tak jak został zainstalowany zgodnie ze znakami;
• wraz ze wzrostem prędkości pod wpływem hydrauliki sprzęgło obraca wałek rozrządu względem koła łańcuchowego (wałek rozrządu), a fazy rozrządu przesuwają się - krzywki wałka rozrządu otwierają zawory wcześniej.

Jedno z pierwszych takich opracowań (VANOS) zastosowano w silnikach BMW M50, pierwsze silniki ze zmiennymi fazami rozrządu pojawiły się w 1992 roku. Należy zauważyć, że początkowo VANOS był instalowany tylko na wałku rozrządu zaworów dolotowych (silniki M50 mają dwuwałowy układ rozrządu), a od 1996 roku stosowano układ Double VANOS, z którym układ wydechowy i ssący p / wały został już dostosowany.

Jaka jest zaleta sterownika rozrządu? Na biegu jałowym rozrząd praktycznie nie jest wymagany, aw tym przypadku nawet szkodzi silnikowi, ponieważ gdy wałki rozrządu przesuwają się, spaliny mogą dostać się do kolektora dolotowego, a część paliwa dostanie się do układu wydechowego bez całkowitego wypalenia. Ale kiedy silnik pracuje z maksymalną mocą, fazy powinny być jak najszersze, a im wyższe obroty, tym większe nakładanie się zaworów. Sprzęgło zmiany rozrządu umożliwia efektywne napełnianie cylindrów mieszanką roboczą, co oznacza zwiększenie sprawności silnika i zwiększenie jego mocy. Jednocześnie na biegu jałowym wały r / ze sprzęgłem są w stanie pierwotnym, a spalanie mieszanki jest pełne. Okazuje się, że regulator fazy zwiększa dynamikę i moc silnika spalinowego, a paliwo jest zużywane dość oszczędnie.

Układ zmiennych faz rozrządu (CIFG) zapewnia mniejsze zużycie paliwa, obniża poziom CO w spalinach oraz pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie mocy silnika spalinowego. Różni światowi producenci samochodów opracowali własne CIFG, stosują nie tylko zmianę położenia wałków rozrządu, ale także poziom wzniosu zaworów w głowicy cylindrów. Na przykład Nissan wykorzystuje system CVTCS, który jest sterowany przez zawór zmiennych faz rozrządu (zawór elektromagnetyczny). Na biegu jałowym ten zawór jest otwarty i nie wytwarza ciśnienia, więc wałki rozrządu są w swoim pierwotnym stanie. Zawór otwierający zwiększa ciśnienie w układzie, a im wyższe, tym bardziej przemieszczone są wałki rozrządu.

Należy zauważyć, że CIFG są stosowane głównie w silnikach z dwoma wałkami rozrządu, w których w cylindrach są zainstalowane 4 zawory - 2 wlotowe i 2 wylotowe.

Akcesoria do rozrządu wałka rozrządu

Aby silnik pracował bez przerwy, ważne jest prawidłowe ustawienie faz rozrządu, ustawienie wałków rozrządu w pożądanym położeniu względem wału korbowego. We wszystkich silnikach wały są ustawione zgodnie z oznaczeniami i wiele zależy od dokładności montażu. Jeśli wały nie są prawidłowo wyrównane, pojawiają się różne problemy:

• silnik pracuje niestabilnie na biegu jałowym;
• ICE nie rozwija mocy;
• są strzały w tłumik i wyskakuje w kolektorze ssącym.

Jeśli pomylisz kilka zębów w oznaczeniach, możliwe, że zawór się wygnie i silnik nie uruchomi się.

W niektórych modelach jednostek napędowych opracowano specjalne urządzenia do ustawiania rozrządu zaworowego. W szczególności dla silników z rodziny ZMZ-406/406/409 istnieje specjalny szablon, za pomocą którego mierzone są kąty wałków rozrządu. Szablonu można użyć do sprawdzenia istniejących narożników, a jeśli nie są one prawidłowo wyrównane, należy ponownie zamontować wały. Przystawka do silników 406 to zestaw składający się z trzech elementów:

• dwa kątomierze (dla prawego i lewego wału są różne);
• kątomierz.

Gdy wał korbowy jest ustawiony na GMP 1. cylindra, krzywki wałka rozrządu powinny wystawać ponad górną płaszczyznę głowicy cylindrów pod kątem 19-20 ° z błędem ± 2,4 °, a krzywka wału ssącego powinna być nieco wyższa niż krzywka wałka rozrządu wydechu.

Istnieją również specjalne urządzenia do montażu wałków rozrządu w silnikach BMW M56 / M54 / M52. Zestaw do montażu rozrządu silnika spalinowego BVM zawiera:

Awarie układu zmiennych faz rozrządu

Możliwa jest zmiana rozrządu na różne sposoby, ostatnio najczęstszy obrót wałów p/wałów, chociaż często stosowana jest metoda zmiany wielkości skoku zaworów, zastosowanie wałków rozrządu ze zmodyfikowanymi krzywkami. Okresowo w mechanizmie dystrybucji gazu występują różne awarie, dzięki którym silnik zaczyna pracować z przerwami, „tępi”, w niektórych przypadkach w ogóle się nie uruchamia. Przyczyny problemów mogą być różne:

• uszkodzony zawór elektromagnetyczny;
• sprzęgło zmiany fazy jest zatkane brudem;
• łańcuch rozrządu jest rozciągnięty;
• uszkodzony napinacz łańcucha.

Często, gdy w tym systemie występują awarie:

• zmniejsza się prędkość biegu jałowego, w niektórych przypadkach silnik spalinowy gaśnie;
• zużycie paliwa znacznie wzrasta;
• silnik nie rozwija prędkości, samochód czasami nawet nie rozpędza się do 100 km/h;
• silnik nie uruchamia się dobrze, trzeba go kilkakrotnie uruchomić rozrusznikiem;
• słychać ćwierkanie dochodzące ze złącza SIFG.

Wszystko wskazuje na to, że główną przyczyną problemów z silnikiem jest awaria zaworu SIFG, zwykle z diagnostyką komputerową ujawniającą błąd tego urządzenia. Należy zauważyć, że lampka diagnostyczna Check Engine nie zawsze zapala się w tym samym czasie, więc trudno zrozumieć, że awarie występują właśnie w elektronice.

Często pojawiają się problemy z synchronizacją z powodu zatkanej hydrauliki - zły olej z cząstkami ściernymi zatyka kanały w sprzęgle, a mechanizm zacina się w jednej z pozycji. Jeśli sprzęgło „klinuje się” w pozycji wyjściowej, silnik spalinowy pracuje cicho przy XX, ale w ogóle nie rozwija obrotów. Jeśli mechanizm pozostanie w pozycji maksymalnego zachodzenia na zawory, silnik może nie uruchomić się dobrze.

Niestety SIFG nie jest instalowany w silnikach rosyjskich, ale wielu kierowców zajmuje się tuningiem silnika spalinowego, próbując poprawić charakterystykę jednostki napędowej. Klasyczną wersją modernizacji silnika jest montaż „sportowego” wałka rozrządu, który przesunął krzywki, zmienił ich profil.

Ten p / wał ma swoje zalety:

• silnik staje się przepustnicą, wyraźnie reaguje na naciśnięcie pedału gazu;
• poprawia się charakterystyka dynamiczna samochodu, samochód dosłownie wyrywa się spod siebie.

Ale ten tuning ma swoje wady:

• obroty biegu jałowego stają się niestabilne, należy je ustawić w zakresie 1100-1200 obr/min;
• wzrasta zużycie paliwa;
• regulacja zaworów jest dość trudna, silnik spalinowy wymaga starannej regulacji.

Dość często tuningowane są silniki VAZ modeli 21213, 21214, 2106. Problemem silników VAZ z napędem łańcuchowym jest pojawienie się hałasu „diesla”, a często wynika on z uszkodzonego napinacza. Modernizacja silnika spalinowego VAZ polega na zainstalowaniu automatycznego napinacza zamiast standardowego fabrycznego.

Często w modelach silników VAZ-2101-07 i 21213-21214 instalowany jest łańcuch jednorzędowy: silnik pracuje z nim ciszej, a łańcuch zużywa się mniej - jego zasoby wynoszą średnio 150 tys. Km.

Zawór wylotowy zaczyna się otwierać pod koniec procesu rozprężania przed LMW. pod kątem φ w.w. = 30h-75° (ryc. 20) i zamyka się po godz. z opóźnieniem o kąt φ z.v., gdy tłok porusza się w suwie napełniania w kierunku do N.m.t. Początek otwierania i zamykania zaworu wlotowego jest również przesunięty względem martwych punktów: otwieranie rozpoczyna się przed GMP. wiodący pod kątem φ 0. vp, a zamknięcie następuje po nm. z opóźnieniem o kąt φ c.v. na początku suwu sprężania. Większość procesów uwalniania i napełniania odbywa się oddzielnie, ale w pobliżu t.m.t. zawory wlotowy i wylotowy są jednocześnie otwarte przez chwilę. Czas nakładania się zaworów, równy sumie kątów φ З.в + φ о.вп, jest mały dla silników tłokowych (ryc. 20, a), a dla kombinowanych może być znaczący (ryc. 20, b ). Całkowity czas wymiany gazu wynosi φ o.v + 360 o + φ z.vp = 400-520 o; jest wyższy dla silników o dużej prędkości.

Okresy wymiany gazu w silnikach dwusuwowych

W silniku dwusuwowym procesy wymiany gazowej zachodzą, gdy tłok porusza się w pobliżu otworu wiertniczego. i zajmują część suwu tłoka w suwach rozprężania i sprężania.

W silnikach z obiegowym schematem wymiany gazu zarówno otwór wlotowy, jak i wylotowy są otwierane przez tłok, dlatego wykresy rozrządu i pola przekroju okien są symetryczne względem LMW. (ryc. 24, a). We wszystkich silnikach ze schematami wymiany gazu z przepływem bezpośrednim (ryc. 24, b) fazy otwierania otworów wylotowych (lub zaworów) są wykonywane asymetrycznie w stosunku do ciśnienia nominalnego, dzięki czemu uzyskuje się lepsze napełnienie cylindra. Zazwyczaj porty wlotowe i wylotowe (lub zawory) zamykają się w tym samym czasie lub przy niewielkiej różnicy kątów. Istnieje również możliwość realizacji faz asymetrycznych w silniku z obiegowym schematem wymiany gazowej,

jeśli instalujesz (wlot lub wylot) dodatkowe urządzenia - szpule lub zawory. Ze względu na niewystarczającą niezawodność takich urządzeń nie są one obecnie używane.

Całkowity czas trwania procesów wymiany gazowej w silnikach dwusuwowych odpowiada 120-150 ° kąta obrotu wału korbowego, czyli 3-3,5 razy mniej niż w silnikach czterosuwowych. Kąt otwarcia króćców wylotowych (lub zaworów) φ r.v. = 50-90 ° pne, a kąt otwarcia φ pr = 10-15 0. W szybkoobrotowych silnikach z wydechem zaworowym kąty te są większe, a w silnikach z wydechem okiennym są mniejsze.

W silnikach dwusuwowych procesy wydechu i napełniania zachodzą w większości razem - przy jednoczesnym otwarciu otworów wlotowych (przedmuch) i wylotowych (lub zaworów wydechowych). Dlatego powietrze (lub mieszanina palna) z reguły dostaje się do cylindra, pod warunkiem, że ciśnienie przed otworami wlotowymi jest większe niż ciśnienie za otworami wylotowymi (zaworami).

Literatura:

Nalivaiko V.S., Stupachenko A.N. Sypko S.A. Instrukcje metodyczne do pracy laboratoryjnej na kursie „Silniki spalinowe statku”, Nikolaev, NKI, 1987, 41p.

Silniki spalinowe do statków. Podręcznik / Yu.Ya. Fomin, AI Gorbań, W.W. Dobrowolski, A.I. Lukin i inni - L.: Przemysł stoczniowy, 1989 - 344 s.: Ill.

Silniki z zapłonem wewnętrznym. Teoria silników tłokowych i kombinowanych: Ed. JAK. Orlina, mgr inż. Kruglova –M.: Inżynieria mechaniczna, 1983yu - 372p.

Vansheidt V.A. Silniki spalinowe do statków. L. Przemysł stoczniowy, 1977.-392s.

Najprostszy silnik dwusuwowy

Silnik dwusuwowy jest najprostszy z technicznego punktu widzenia: w nim tłok wykonuje pracę dystrybutora. Na powierzchni cylindra silnika wykonano kilka otworów. Nazywane są oknami i mają zasadnicze znaczenie dla cyklu dwusuwowego. Przeznaczenie otworów wlotowych i wylotowych jest dość oczywiste - otwór wlotowy umożliwia wprowadzenie mieszanki powietrzno-paliwowej do silnika w celu późniejszego spalania, a otwór wylotowy umożliwia usuwanie gazów spalinowych z silnika. Kanał oczyszczający służy do zapewnienia przelewu z komory korbowej, do której wszedł wcześniej, do komory spalania, w której następuje spalanie. Rodzi to pytanie, dlaczego mieszanka wchodzi do przestrzeni skrzyni korbowej pod tłokiem, a nie bezpośrednio do komory spalania nad tłokiem. Aby to zrozumieć, należy zauważyć, że w silniku dwusuwowym komora korbowa odgrywa ważną rolę drugorzędną, będąc rodzajem pompy do mieszanki.

Tworzy on szczelną komorę, zamkniętą od góry przez tłok, z czego wynika, że ​​zmienia się objętość tej komory, a co za tym idzie ciśnienie w niej panujące, ponieważ tłok miesza się w cylindrze naprzemiennie (w miarę ruchu tłoka w górę). , objętość wzrasta, a ciśnienie spada poniżej atmosferycznego, powstaje próżnia, przeciwnie, gdy tłok porusza się w dół, objętość maleje, a ciśnienie staje się wyższe niż atmosferyczne).

Otwór wlotowy na ściance cylindra jest przez większość czasu przykryty płaszczem tłoka i otwiera się, gdy tłok zbliża się do szczytu suwu. Wytworzone podciśnienie zasysa świeży ładunek mieszanki do komory korbowej, a następnie, gdy tłok przesuwa się w dół i wytwarza ciśnienie w komorze korbowej, mieszanina ta jest wtłaczana do komory spalania przez kanał upustowy.

Ta konstrukcja, w której tłok z oczywistych względów pełni rolę rozdzielacza, jest najprostszą odmianą silnika dwusuwowego, ilość ruchomych części w nim nie jest znacząca. Jest to znacząca zaleta pod wieloma względami, ale pod względem wydajności pozostawia wiele do życzenia. Kiedyś w prawie wszystkich silnikach dwusuwowych tłok pełnił rolę organu rozdzielczego, ale w nowoczesnych konstrukcjach funkcję tę przypisuje się bardziej złożonym i wydajnym urządzeniom.

Ulepszone konstrukcje silników dwusuwowych

Wpływ na przepływ gazu Jedną z przyczyn niesprawności opisanego powyżej silnika dwusuwowego jest niepełne oczyszczenie spalin. Pozostając w cylindrze, przeszkadzają w penetracji całej objętości świeżej mieszanki, a tym samym zmniejszają moc. Istnieje również pokrewny problem: świeża mieszanina z portu czyszczącego wchodzi bezpośrednio do portu wylotowego i, jak wspomniano wcześniej, aby to zminimalizować, port portu czyszczącego kieruje mieszaninę do góry.

Tłoki z deflektorem

Skuteczność czyszczenia i oszczędność paliwa można poprawić, tworząc więcejefektywny przepływ gazu wewnątrz butli. We wczesnych stadiach ulepszenia silników dwusuwowych osiągnięto poprzez nadanie koronie tłoka specjalnego kształtu, aby odchylić mieszankę od wlotu do głowicy cylindrów - ta konstrukcja została nazwana tłokiem z deflektorem. Jednak zastosowanie tłoków z przegrodami w silnikach dwusuwowych było krótkotrwałe ze względu na problemy z rozszerzaniem się tłoka. Rozpraszanie ciepła w komorze spalania silnika dwusuwowego jest zwykle wyższe niż silnika czterosuwowego, ponieważ spalanie zachodzi dwa razy częściej, ponadto głowica, górna część cylindra i tłok są najgorętszymi częściami silnik. Prowadzi to do problemów z rozszerzalnością cieplną tłoka. W rzeczywistości tłok jest kształtowany podczas produkcji w taki sposób, że nieznacznie różni się od obwodu i zwęża się ku górze (profil owalno-beczkowy), więc gdy rozszerza się wraz ze zmianami temperatury, staje się okrągły i cylindryczny. Dodanie asymetrycznego metalowego występu w postaci deflektora na dnie tłoka zmienia charakterystykę jego rozszerzania (jeśli tłok nadmiernie rozpręża się w niewłaściwym kierunku, może zakleszczyć się w cylindrze), a także prowadzi do jego większego ciężaru przemieszczenie masy od osi symetrii. Ta wada stała się znacznie bardziej widoczna, ponieważ silniki zostały ulepszone do pracy przy wyższych obrotach.

Rodzaje przedmuchów silników dwusuwowych

Pętla dmuchanie

Ponieważ tłok z deflektorem ma zbyt wiele wad, a dno płaskie lub lekko zaokrąglone na tłok nie ma silnego wpływu ruch wchodzącej mieszanki lub wypływające spaliny, potrzebna była inna opcja. Został opracowany w latach 30. XX wieku przez dr E. Schnurle'a, który go wynalazł i opatentował (choć, co prawda, pierwotnie zaprojektował go do dwusuwowego silnika wysokoprężnego). Okna wydmuchowe znajdują się naprzeciw siebie na ścianie cylindra i są skierowane pod kątem do góry i do tyłu. W ten sposób dopływająca mieszanina uderza w tylną ścianę cylindra i odchyla się w górę, a następnie tworząc pętlę u góry, opada na spaliny i przyczynia się do ich przemieszczenia przez okno wylotowe. W konsekwencji, dobre odmulanie cylindra można uzyskać, regulując położenie otworów odsalania. Należy dokładnie rozważyć kształt i wielkość kanałów. Jeśli kanał jest zbyt szeroki, pierścień tłokowy, omijając go, może wpaść w szybę i zakleszczyć się, powodując w ten sposób uszkodzenie. Dlatego wielkość i kształt okien jest tak dobrany, aby gwarantował bezwstrząsowe przejście toru przez okna, a niektóre szerokie okna są połączone pośrodku nadprożem, które służy jako podpora dla pierścieni. Inną opcją jest zastosowanie większej liczby i mniejszych okien.

W chwili obecnej istnieje wiele opcji lokalizacji, liczby i wielkości okien, które odegrały dużą rolę w zwiększeniu mocy silników dwusuwowych. Niektóre silniki są wyposażone w porty i porty odsalania wyłącznie w celu poprawy odsalania, otwierają się one na krótko przed otwarciem głównych portów odsalania, które zasilają większość świeżej mieszanki. Ale na razie to wszystko. co można zrobić, aby poprawić wymianę gazową bez używania drogich części w produkcji. Aby nadal poprawiać wydajność, konieczne jest dokładniejsze kontrolowanie fazy napełniania.

Suzuki pozwala na zawór krzywkowy TW

Zawory płatkowe

W każdym silniku dwusuwowym zwiększona wydajność i oszczędność paliwa oznaczają, że silnik musi pracować wydajniej, co wymaga spalenia maksymalnej ilości paliwa (a więc maksymalnej mocy) przy każdym suwie silnika. Pozostaje problem kompleksowego usunięcia całej objętości spalin i napełnienia cylindra maksymalną objętością świeżej mieszanki. Dopóki usprawnione zostaną procesy wymiany gazowej w ramach silnika z tłokiem jako elementem rozprowadzającym, nie można zagwarantować całkowitego oczyszczenia spalin pozostających w cylindrze i nie można zwiększyć objętości napływającej świeżej mieszanki w celu ułatwienia przemieszczania się spalin. Rozwiązaniem jest wypełnienie komory korbowej większą ilością mieszanki poprzez zwiększenie jej objętości, ale w praktyce prowadzi to do mniej wydajnego wydmuchu. Zwiększenie skuteczności przedmuchu wymaga zmniejszenia objętości komory korbowej i tym samym ograniczenia przestrzeni przeznaczonej do napełniania mieszanką. Więc kompromis został już znaleziony i należy szukać innych sposobów na poprawę wydajności. W silniku dwusuwowym, w którym tłok działa jak zawór, część mieszanki paliwowo-powietrznej dostarczanej do komory korbowej nieuchronnie zostanie utracona, gdy tłok zacznie się przesuwać w dół podczas spalania. Ta mieszanina jest wtłaczana z powrotem do portu wlotowego i w ten sposób jest tracona. Potrzebny jest bardziej efektywny sposób kontrolowania mieszanki przychodzącej. Utracie mieszanki można zapobiec, stosując zawór płatkowy lub dyskowy (szpulowy), albo kombinację obu.

Zawór klapowy składa się z metalowego korpusu zaworu i gniazda zamocowanego na jego powierzchni za pomocąuszczelka z kauczuku syntetycznego. Do korpusu zaworu przymocowane są dwa lub więcej zaworów płatkowych, które w normalnych warunkach atmosferycznych są zamknięte. Dodatkowo w celu ograniczenia ruchu płatka montuje się płytki ograniczające, po jednej na każdy płatek zaworu, które służą zapobieganiu jego złamaniu. Cienkie łopatki zaworów są zwykle wykonane z elastycznej (sprężynowej) stali, chociaż coraz bardziej popularne stają się egzotyczne materiały na bazie żywicy fenolowej lub włókna szklanego.

Zawór otwiera się poprzez zgięcie płatków do płyt ograniczających, które są zaprojektowane tak, aby otwierały się, gdy tylko pojawi się dodatnia różnica ciśnień między atmosferą a komorą korbową; Dzieje się tak, gdy poruszający się w górę tłok wytwarza podciśnienie w skrzyni korbowej.Gdy mieszanina jest podawana do skrzyni korbowej i tłok zaczyna poruszać się w dół, ciśnienie wewnątrz skrzyni korbowej wzrasta do poziomu atmosferycznego i płatki są dociskane, zamykając zawór. W ten sposób dostarczana jest maksymalna ilość mieszanki i zapobiega się cofaniu. Dodatkowa masa mieszanki pełniej wypełnia cylinder, a dmuchanie jest wydajniejsze. Początkowo zawory płatkowe zostały przystosowane do stosowania w istniejących silnikach tłokowych z rozrządem zaworowym, co skutkowało znaczną poprawą wydajności silnika. W niektórych przypadkach producenci wybrali kombinację dwóch konstrukcji: jeden - gdy silnik z tłokiem w roli sterownika hydraulicznego. uzupełniony o zawór płatkowy umożliwiający kontynuowanie procesu napełniania przez dodatkowe kanały w komorze korbowej po zamknięciu przez tłok kanału głównego, jeśli pozwala na to poziom ciśnienia w skrzyni korbowej silnika. W innym projekcie wykonano okienka na powierzchni płaszcza tłoka, aby ostatecznie pozbyć się kontroli, jaką tłok ma nad kanałami; w tym przypadku są one otwierane i zamykane wyłącznie przez działanie zastawki płatkowej. Rozwój tego pomysłu oznaczał, że zawór i port wlotowy można było przenieść z cylindra do skrzyni korbowej. Zniechęcające zastrzeżenia, że ​​płatki zaworów pękną i uwięzią się w silniku, okazały się w dużej mierze bezpodstawne. Przesuwanie wlotu ma wiele zalet, z których najważniejsza jest ta. przepływ gazu do skrzyni korbowej staje się bardziej swobodny, a zatem większa ilość mieszanki może dostać się do komory korbowej. Jest to w pewnym stopniu ułatwione przez pęd (prędkość i wagę) napływającej mieszanki. Gdy wlot jest wysuwany z cylindra, wydajność można dodatkowo poprawić, mieszając port (porty) przedmuchu do optymalnej pozycji przedmuchu. Oczywiście w ostatnich latach podstawowe rozmieszczenie zaworów płatkowych zostało poddane szeroko zakrojonym badaniom i pojawiły się złożone konstrukcje. zawierające dwustopniowe płatki i wielopłatowe korpusy zaworów. Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie zaworów płatkowych dotyczą materiałów użytych na płatki oraz położenia i wielkości płatków.

Zawory talerzowe (dystrybucja szpuli)

Zawór tarczowy składa się z cienkiej stalowej tarczy przymocowanej do wału korbowego za pomocą klucza

Lub za pomocą wielowypustów, aby obracały się razem, znajduje się na zewnątrz portu wlotowego między gaźnikiem a pokrywą skrzyni korbowej tzw. tak, że w stanie normalnym kanał pokrywa się z dyskiem, Aby wypełnienie nastąpiło w pożądanym obszarze cyklu silnika, z dysku wycina się sektor. Gdy wał korbowy i zawór tarczowy obracają się, otwór wlotowy otwiera się, gdy sektor cięcia przechodzi przez kanał, umożliwiając mieszaninie wejście bezpośrednio do skrzyni korbowej. Kanał jest następnie zamykany tarczą, zapobiegając wyrzuceniu mieszanki z powrotem do gaźnika, gdy tłok zaczyna przesuwać się w dół.

Oczywiste zalety stosowania zaworu dyskowego to dokładniejsza kontrola początku i końca procesu (sekcja lub sektor dysku omija kanał) oraz czasu trwania procesu napełniania (czyli wielkości przekrój tarczy, proporcjonalny do czasu otwarcia kanału). Zawór tarczowy pozwala również na zastosowanie dużej średnicy wlotu i gwarantuje niezakłócony przepływ mieszanki wchodzącej do komory korbowej. W przeciwieństwie do zaworu płatkowego z odpowiednio dużym korpusem zaworu, zawór talerzowy nie powoduje żadnej przeszkody w przewodzie dolotowym, dzięki czemu poprawia się wymiana gazowa w silniku. Kolejną zaletą zaworu tarczowego pojawiającą się w motocyklach sportowych jest czas potrzebny na jego zmianę w celu dopasowania osiągów silnika do różnych tras. Głównymi wadami zaworu talerzowego są trudności techniczne wymagające małych tolerancji produkcyjnych oraz brak zdolności adaptacyjnych, czyli niezdolność zaworu do reagowania na zmiany potrzeb silnika jak zawór płatkowy. Ponadto wszystkie zawory tarczowe są podatne na przedostawanie się zanieczyszczeń z powietrza do silnika (drobne cząstki i kurz osadzają się na rowkach uszczelniających i rysują tarczę). Pomimo tego. w praktyce zawory tarczowe działają bardzo dobrze i zwykle zapewniają znaczny wzrost mocy przy niskich obrotach silnika w porównaniu z konwencjonalnym silnikiem tłokowym.

Połączone zastosowanie zaworów płatkowych i tarczowych

Niezdolność zaworu tarczowego do reagowania na zmieniające się potrzeby silnika skłoniła niektórych producentów do rozważenia zastosowania kombinacji zaworu tarczowego i płatkowego w celu osiągnięcia wysokiej elastyczności silnika. Dlatego, gdy wymagają tego warunki, ciśnienie w skrzyni korbowej zamyka zawór płatkowy, zamykając w ten sposób otwór wlotowy po stronie korby, mimo że wycięcie (sektor) tarczy może nadal otwierać otwór wlotowy po stronie gaźnika.

Używanie części policzkowej wału korbowego jako zaworu tarczowego

Ciekawa wersja zaworu tarczowego jest stosowana od kilku lat w wielu silnikach skuterów. Vespa... Zamiast korzystać z oddzielnego zespołu zaworowego do pełnienia swojej roli, producenci zastosowali standardowy wał korbowy. Płaszczyzna policzka prawego koła zamachowego jest bardzo precyzyjnie obrobiona, dzięki czemu podczas obrotu wału korbowego luz między nim a skrzynią korbową wynosi kilka tysięcznych cala. Otwór dolotowy znajduje się bezpośrednio nad kołem zamachowym (w tych silnikach cylinder jest poziomy) i tym samym przykryty jest krawędzią koła zamachowego. Obróbka wycięcia w części koła zamachowego może otworzyć otwór w danym punkcie cyklu pracy silnika, podobnie jak z tradycyjnym zaworem talerzowym. Chociaż powstały wlot jest mniej prosty niż mógłby być, w praktyce ten system działa bardzo dobrze. W rezultacie silnik zapewnia użyteczną moc w szerokim zakresie prędkości obrotowych i pozostaje technicznie prosty.

Lokalizacja portu rozładowania

pod wieloma względami układy dolotowy i wydechowy silnika dwusuwowego są ze sobą ściśle powiązane. W poprzednich akapitach omówiliśmy sposoby podawania mieszanki i usuwania spalin z cylindra. Przez lata projektanci i testerzy odkryli, że fazy wydechowe mogą mieć równie istotny wpływ na osiągi silnika, jak fazy dolotowe. Fazy ​​wydechu są określone przez wysokość otworu wylotowego w ściance cylindra, to znaczy, kiedy jest on zamykany i otwierany przez tłok poruszający się w górę iw dół w cylindrze. Oczywiście, jak we wszystkich innych przypadkach, nie ma jednego przepisu, który obejmowałby wszystkie tryby pracy silnika. Po pierwsze, zależy to od tego, do czego ma być używany silnik, a po drugie, w jaki sposób ten silnik jest używany. Np. dla tego samego silnika optymalna wysokość kanału wydechowego jest różna przy niskich i wysokich obrotach silnika, a przy bliższym przyjrzeniu się można stwierdzić, że to samo dotyczy wymiarów kanału i bezpośrednio wymiarów rura wydechowa. W rezultacie w produkcji opracowano różne układy o różnej charakterystyce układów wydechowych podczas pracy silnika, dostosowujące się do zmieniających się prędkości obrotowych. Takie systemy pojawiły się w (YPVS), (ATAS). (KIPS), (SAPC), Cagiva(CTS) i Aprilia(ZACHWYCAĆ SIĘ). Systemy i są opisane poniżej.

Yamaha Power Nit System - YPVS

Sercem tego systemu jest sam zawór zasilania, który jest zasadniczo zaworem obrotowym zamontowanym w tulei cylindrowej tak, że jego dolna krawędź pasuje do górnej krawędzi portu wylotowego. Przy niskich obrotach silnika zawór znajduje się w pozycji zamkniętej, ograniczając efektywną wysokość okienka: poprawia to niskie i średnie osiągi. Gdy prędkość obrotowa silnika osiągnie zadany poziom, zawór otwiera się, zwiększając efektywną wysokość okienka, co poprawia osiągi przy dużych prędkościach . Pozycja zaworu mocy jest kontrolowana przez serwomotor za pomocą liny i koła pasowego. Centralka YPVSi - odbiera dane o kącie otwarcia zaworu z potencjometru na siłowniku oraz dane o prędkości obrotowej silnika z centralki zapłonu; dane te są wykorzystywane do generowania prawidłowego sygnału do mechanizmu napędu serwomotoru (patrz rys. 1.86). Uwaga: w motocyklach terenowych firmy zastosowano nieco inną wersję systemu ze względu na niski poziom naładowania akumulatora: zawór mocy napędzany jest mechanizmem odśrodkowym zamontowanym na wale korbowym.

Kawasaki Kompletny system zaworów zasilania - KIPS

Układ posiada napęd mechaniczny z regulatora odśrodkowego (kulowego) zamontowanego na wale korbowym.Pionowy łącznik łączy mechanizm napędowy z drążkiem sterującym zaworu mocy zainstalowanego w tulei cylindrowej. Dwa takie zawory zasilania znajdują się w pomocniczych kanałach po obu stronach głównego portu wlotowego i są połączone z drążkiem napędowym za pomocą koła zębatego i zębatki. Gdy drążek napędowy przesuwa się „z boku na bok”, zawory obracają się, otwierając i zamykając kanały pomocnicze w cylindrze oraz komorę rezonatora znajdującą się po lewej stronie silnika. System zaprojektowano tak, aby przy niskiej prędkości kanały pomocnicze były zamykane zaworami, aby zapewnić krótkotrwałe otwarcie kanału. Lewy zawór otwiera komorę rezonatora na uchodzące spaliny, zwiększając tym samym objętość komory rozprężnej. Przy wysokich obrotach zawory są obracane, aby otworzyć oba kanały pomocnicze i zwiększyć czas otwarcia kanału, zapewniając w ten sposób większą moc szczytową. Komora rezonatora jest zamknięta zaworem po lewej stronie, zmniejszając całkowitą objętość układu wydechowego. System KIPS zapewnia lepszą wydajność przy niskich i średnich prędkościach poprzez zmniejszenie wysokości kanału i większy układ wydechowy, a przy dużych prędkościach poprzez zwiększenie wysokości otworu wydechowego i mniejszą objętość układu wydechowego. System został dodatkowo ulepszony poprzez wprowadzenie przekładni pośredniej pomiędzy drążkiem napędowym a jednym z zaworów, co zapewnia rotację zaworów w przeciwnych kierunkach, a także dodanie płaskiego zaworu mocy na przedniej krawędzi wydechu Port. W większych modelach wydajność rozruchu i niskich prędkości została poprawiona przez dodanie profilu dyszy w górnej części zaworów.

Honda Auto Torque Enhancement Chamber - ATAS

System stosowany w modelach firmy jest napędzany przez automatyczny regulator odśrodkowy zamontowany na wale korbowym. Mechanizm zębatkowy przenosi siłę z regulatora na zawór ATAC zainstalowany w tulei cylindrowej. Komora HERP (Resonant Energy Pipe) jest otwierana przez zawór ATAC przy niskich prędkościach obrotowych silnika i zamykana przy wysokich prędkościach obrotowych silnika.

Układ wtrysku paliwa

Podobno oczywistym sposobem rozwiązania wszystkich problemów związanych z napełnianiem komory spalania silnika dwusuwowego paliwem i powietrzem, nie wspominając o problemach wysokiego zużycia paliwa i szkodliwych emisji, jest zastosowanie układu wtrysku paliwa. Jeśli jednak paliwo nie jest podawane bezpośrednio do komory spalania, nadal pozostają nieodłączne problemy z fazą napełniania i wydajnością silnika. Problem z bezpośrednim wtryskiem paliwa do komory spalania jest. że paliwo może być dostarczane dopiero po zamknięciu otworów dolotowych, dlatego pozostaje niewiele czasu na rozpylenie i całkowite wymieszanie paliwa z powietrzem w cylindrze (pochodzącym ze skrzyni korbowej jak w tradycyjnych silnikach dwusuwowych). Stwarza to kolejny problem, ponieważ ciśnienie wewnątrz komory spalania po zamknięciu wylotu jest wysokie i szybko się narasta, dlatego paliwo musi być podawane pod jeszcze wyższym ciśnieniem, w przeciwnym razie po prostu nie wypłynie z wtryskiwacza. Wymaga to dość dużej pompy paliwowej, co pociąga za sobą problemy związane ze zwiększoną wagą, rozmiarami i kosztami. Aprilia rozwiązał te problemy, stosując system o nazwie DITECH, oparty na projekcie australijskiej firmy, Peugeot i Kymmco opracowały podobny system. Wtryskiwacz na początku cyklu pracy silnika dostarcza strumień paliwa do oddzielnej zamkniętej komory pomocniczej zawierającej sprężone powietrze (zasilane albo z oddzielnej sprężarki albo przez kanał z zaworem zwrotnym z cylindra). komora pomocnicza komunikuje się z komorą spalania poprzez zawór lub dyszę, a mieszanina jest podawana bezpośrednio do świecy zapłonowej.Aprilia twierdzi, że zmniejsza emisje o 80%, dzięki zmniejszeniu nie 60% zużycia oleju i 50% zużycia paliwa, w Ponadto prędkość skutera z takim systemem jest o 15% większa niż prędkość tego samego skutera ze standardowym gaźnikiem.

Główną zaletą stosowania wtrysku bezpośredniego jest to. że w porównaniu z konwencjonalnym silnikiem dwusuwowym nie ma potrzeby wstępnego mieszania paliwa z olejem w celu smarowania silnika. Smarowanie jest lepsze, ponieważ olej nie jest wypłukiwany z łożysk przez paliwo, a zatem potrzeba mniej oleju, co skutkuje zmniejszoną toksycznością. Poprawia się również spalanie paliwa, a osadzanie się węgla na tłokach, pierścieniach tłokowych i układzie wydechowym jest zmniejszone. Powietrze nadal jest dostarczane przez skrzynię korbową (jego natężenie przepływu określa zawór przepustnicy połączony z drążkiem przepustnicy motocykla) Oznacza to, że olej nadal pali się w cylindrze, a smarowanie i smarowanie nie jest tak wydajne, jak byśmy chcieli. Jednak wyniki niezależnych testów mówią same za siebie. Wszystko, co jest teraz potrzebne, to zapewnienie dopływu powietrza z pominięciem komory korbowej.

Przeczytaj artykuł: 880

Projektowanie gokartów — silniki do wymuszania

Nie będzie gotowych przepisów na podkręcanie konkretnych typów silników. Wszystkie silniki są inne, na innym podwoziu zmienią się wymiary poszczególnych elementów (np. układu wydechowego), zmienią się też charakterystyki. Dlatego niektóre konkretne przepisy, w których jednak pozostanie wiele białych plam, mogą prowadzić tylko do bezużytecznej pracy.

W szczególności omówione zostaną podstawy teorii procesów zachodzących w silniku, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień, które są fundamentalne przy forsowaniu silnika. Oczywiście w proponowanym rozdziale brane są pod uwagę tylko te fragmenty teorii, których znajomość jest konieczna, aby początkujący fan kartingu nie psuł silnika, próbując wycisnąć z niego maksymalną moc. Podano również ogólne zalecenia dotyczące kierunków, w jakich należy przeprowadzić modyfikacje silnika, aby osiągnąć pozytywne wyniki. Ogólne instrukcje są ilustrowane przykładami z praktycznej pracy nad doładowaniem silników kartingowych. Oprócz tego podano szereg uwag i praktycznych zaleceń dotyczących pozornie niewielkich zmian, których wprowadzenie poprawi pracę silnika, zwiększy jego niezawodność, a także uchroni nas przed czasem kosztownym uczeniem się na własnych błędach.

Fazy ​​dystrybucji gazu

Rozrząd jest wyrażony przez kąty obrotu wału korbowego, przy których odpowiednie okna cylindrów otwierają się i zamykają. W silniku dwusuwowym rozważ trzy fazy: otwarcie portu wlotowego, otwarcie portu wylotowego i otwarcie portu obejściowego (rysunek 9.3).

Faza otwarcia okienka np. wydechowego to kąt obrotu wału korbowego mierzony od momentu, w którym górna krawędź tłoka otworzy okno wydechowe, do momentu zamknięcia się tłoka, cofając się. okno. Podobnie można zdefiniować fazy otwierania innych okien.

Ryż. 9.3. Schematy rozrządu zaworów:

a-symetryczny; b - asymetryczny; OD i ZD - otwieranie i zamykanie wlotu. OP i ZP - otwieranie i zamykanie bypassu; OW i ZW - otwieranie i zamykanie emisji; a, y - kąty otwarcia odpowiednio okien wlotowych i wylotowych; B - kąt otwarcia okien obejściowych

Ryż. 9.4. Porównanie przekrojów czasowych (pole pod krzywymi) dla okien o różnych kształtach

W konwencjonalnym silniku tłokowym wszystkie okna są otwierane i zamykane przez tłok, więc wykres rozrządu zaworów jest symetryczny (lub prawie symetryczny) względem osi pionowej (rys. 9.3, a). W silnikach kartingowych, w których komora korbowa jest wypełniona palną mieszanką za pomocą obracającej się szpuli, faza ssania może nie zależeć od ruchu tłoka, dlatego wykres rozrządu jest zwykle asymetryczny (rys. 9.3, b).

Rozrządy zaworów są wartościami porównywalnymi dla silników o różnych skokach tłoka, to znaczy służą jako charakterystyka uniwersalna. Porównując silniki o tym samym skoku tłoka, rozrząd można zastąpić odległościami od okien np. do górnej płaszczyzny cylindra.

Oprócz rozrządu ważnym parametrem jest tzw. odcinek czasowy. Gdy okno jest stopniowo otwierane przez tłok, kształt kanału zależy od tego, jak zwiększa się otwarta powierzchnia okna, w zależności od kąta obrotu wału korbowego (lub czasu). Im szersze okno, tym więcej powierzchni otworzy się po naciśnięciu tłoka w dół. W tym samym czasie przez okno przepłynie większa ilość palnej mieszanki. Wskazane jest, aby po otwarciu okna przez tłok jego powierzchnia była od razu jak największa. W wielu silnikach w tym celu okno jest wysuwane do góry. Osiąga to efekt szybkiego otwarcia okna bez zwiększania jego powierzchni.

Wykres wzrostu otwartej powierzchni szyb o różnych kształtach w funkcji czasu przy stałej FW silnika przedstawiono na rys. 9.4. Całkowita powierzchnia okien jest w obu przypadkach taka sama. Pole pod krzywymi wykresu charakteryzuje wartość odcinka czasu. W przypadku okna o nieregularnym kształcie przekrój czasowy jest większy.

Systemy czyszczenia cylindrów

Ryż. 9.10. Schemat systemów przedmuchu cylindra i odpowiednich przemiatań lusterek cylindra:

a - system dwukanałowy; b - system trzykanałowy; c - system czterokanałowy; d - system pięciokanałowy

Systemy czyszczenia cylindrów stosowane w silnikach kartingowych pokazano schematycznie na rys. 9.10. Położenie okienek obejściowych na skanie lustra cylindrycznego pokazane jest przy każdym z systemów: dwu-, trzy-, cztero- i pięciokanałowym. W silnikach, w których napełnianie skrzyni korbowej sterowane jest za pomocą tłoka, zasłania i nie zamyka portu dolotowego. W takim przypadku wlot nie jest wykonany w cylindrze i możliwe staje się umieszczenie dodatkowego kanału obejściowego.

Rola układu wydechowego

W silniku dwusuwowym ogromną rolę odgrywa układ wydechowy, składający się z rury wydechowej (w cylindrze i za cylindrem), komory rozprężnej i tłumika. W momencie otwarcia otworu wydechowego w cylindrze panuje pewne ciśnienie, które w układzie wydechowym ulega zmniejszeniu. Gaz rozszerza się, pojawiają się fale uderzeniowe, które odbijają się od ścian komory rozprężnej. Odbite fale uderzeniowe powodują nowy wzrost ciśnienia w pobliżu wylotu, w wyniku czego część spalin ponownie dostaje się do cylindra (rys.9.11).

Ryż. 9.11. Schematyczne przedstawienie kolejnych faz wydechu:

a - otwarcie okna wylotowego; b - pełne otwarcie okna; c - zamknięcie okna

Wydaje się, że korzystniejsze byłoby uzyskanie podciśnienia na wylocie, gdy jest on całkowicie otwarty. Spowoduje to wypompowanie gazów z butli i napełnienie butli świeżą mieszanką. Jednak w tym przypadku część tej mieszaniny wraz ze spalinami dostanie się do rury wylotowej. Dlatego konieczne jest osiągnięcie zwiększonego ciśnienia w oknie wylotowym po jego zamknięciu. W takim przypadku palna mieszanka, która dostała się do rury wydechowej wraz ze spalinami, zostanie zawrócona do cylindra, znacznie poprawiając jego wypełnienie. Dzieje się tak po zamknięciu przez tłok portów obejściowych. Podobnie jak w układzie dolotowym, zjawiska falowe w układzie wydechowym mają pozytywny wpływ tylko w pobliżu rezonansowego CV. Zmieniając wymiary, a zwłaszcza długość układu wydechowego, można również kształtować charakterystykę prędkości silnika. Wpływ zmian wielkości układu wydechowego na osiągi silnika jest bardziej znaczący niż zmiana wielkości układu dolotowego.

Podstawy spalania

Dla lepszego zrozumienia pracy silnika należy powiedzieć kilka słów o procesach zachodzących w komorze spalania silnika. Wzrost ciśnienia w cylindrze zależy od przebiegu procesu spalania, który determinuje moc silnika.

Skutki spalania paliwa, postrzegane jako praca mechanizmu korbowego, zależą przede wszystkim od składu mieszanki palnej. Teoretycznie idealny skład mieszanki palnej to tak zwany skład stechiometryczny, czyli taki, w którym mieszanka zawiera tyle paliwa i tlenu, że po spaleniu nie ma paliwa ani tlenu w spalinach. Innymi słowy, całe paliwo w komorze spalania spali się, a cały tlen zawarty w palnej mieszance zostanie zużyty do jej spalania.

Gdyby w komorze spalania był nadmiar powietrza (brak paliwa), to ten nadmiar nie byłby w stanie wspomóc procesu spalania. Stałaby się jednak dodatkową masą gazu, którą trzeba „przepompować” przez silnik i podgrzać ciepłem, co bez tej dodatkowej masy podniosłoby temperaturę, a co za tym idzie ciśnienie w cylindrze. Mieszanka palna z nadmiarem powietrza nazywana jest ubogą.

Równie niekorzystny jest brak powietrza (lub nadmiar paliwa). Prowadziłoby to do niepełnego spalania paliwa, aw rezultacie do mniejszej ilości energii. Nadmiar paliwa jest następnie przepuszczany przez silnik i odparowywany. Mieszanka palna z brakiem powietrza nazywana jest bogatą.

W praktyce, aby uzyskać najwyższą moc, wskazane jest stosowanie mieszanki lekko bogatej. Wynika to z faktu, że w komorze spalania zawsze powstają lokalne niejednorodności w składzie mieszanki palnej, wynikające z tego, że niemożliwe jest osiągnięcie idealnego wymieszania paliwa z powietrzem. Optymalny skład mieszaniny można określić jedynie empirycznie.

Objętość mieszanki palnej zasysanej każdorazowo do cylindra jest określona przez objętość roboczą tego cylindra. Ale masa powietrza w tej objętości zależy od temperatury powietrza: im wyższa temperatura, tym niższa gęstość powietrza. Tak więc skład mieszanki palnej zależy od temperatury powietrza. Z tego powodu konieczne jest „dostrojenie” silnika w zależności od pogody. W upalny dzień do silnika dostaje się ciepłe powietrze, dlatego aby utrzymać prawidłowy skład mieszanki palnej, należy zmniejszyć dopływ paliwa. W chłodny dzień masa napływającego powietrza wzrasta, więc należy dostarczyć więcej paliwa. Należy zauważyć, że wilgotność powietrza wpływa również na skład mieszanki palnej.

W efekcie temperatura nawet idealnego składu mieszanki w tych warunkach znacząco wpływa na stopień napełnienia komory korbowej. W stałej objętości skrzyni korbowej w wyższej temperaturze masa palnej mieszanki będzie mniejsza, a zatem po jej spaleniu w cylindrze będzie niższe ciśnienie. W związku z tym zjawiskiem starają się nadać taki kształt elementom silnika, zwłaszcza skrzyni korbowej (ożebrowaniu), aby uzyskać ich maksymalne chłodzenie.

Spalanie mieszanki w komorze spalania następuje z określoną prędkością, podczas spalania wał korbowy obraca się pod pewnym kątem. Ciśnienie w cylindrze wzrasta w miarę spalania mieszanki. Wskazane jest uzyskanie najwyższego ciśnienia w momencie, gdy suw roboczy tłoka już się rozpoczął. Aby to osiągnąć, mieszankę należy zapalić nieco wcześniej, z pewnym wyprzedzeniem. To wyprzedzenie, mierzone przez kąt wału korbowego, nazywa się czasem zapłonu. Często wygodniej jest mierzyć czas zapłonu na podstawie odległości, jaką tłok musi przebyć do górnego martwego punktu.

Zakres modyfikacji

Zanim przystąpimy do pracy nad silnikiem, musimy zdecydować jaką sylwetkę chcemy osiągnąć. W silnikach pięcio-, sześciobiegowych kategorii wyścigowej możemy dążyć do zwiększenia CW, chociaż wiadomo, że w wyniku tego CW maksymalnego momentu obrotowego zbliża się do CW maksymalnej mocy; zmniejszamy zakres obrotów roboczych, szukając w zamian większej mocy.

W silnikach popularnej kategorii, a są to silniki Damba o pojemności 125 cm3 z trzybiegową skrzynią biegów, nie należy dążyć do osiągnięcia zbyt wysokiego CV, konieczne jest osiągnięcie jak największego zakresu roboczego CV. W takich silnikach (przy użyciu własnych podzespołów i zespołów) możliwe jest osiągnięcie mocy powyżej 10 kW przy prędkości obrotowej rzędu 7000-8000 obr/min.

Niezbędne jest również określenie zakresu usprawnień, które zamierzamy wykonać. Z góry trzeba wiedzieć, czy będzie to wprowadzenie ulepszeń do opracowywanego silnika, czy też zakres ulepszeń będzie na tyle szeroki, że w końcu dostaniemy praktycznie nowy silnik przy zachowaniu kilku oryginalnych (ale zmodyfikowanych) jednostek , zgodnie z wymogami przepisów.

Zakładając rewizję silnika, pierwszeństwo powinny mieć te operacje, które znacznie zwiększą wydajność silnika. Nie warto jednak (przynajmniej na tym etapie pracy) przewidywać realizacji takich operacji, które wymagają znacznego nakładu pracy i z góry wiadomo, że przyniosą znikome rezultaty. Takie operacje obejmują polerowanie wszystkich otworów cylindrów silnika, mimo że panuje powszechne przekonanie o skuteczności tej operacji. Testy stanowiskowe wielu silników wykazały, że polerowanie otworów cylindrów zwiększa moc silnika o 0,15-0,5 kW. Jak widać, wysiłek włożony w wykonanie tej pracy jest całkowicie niewspółmierny do rezultatów.

Oto operacje, które niewątpliwie wpłyną na wzrost osiągów silnika: zwiększenie stopnia sprężania; zmiana rozrządu; zmiana kształtu i wielkości kanałów i okien cylindrycznych; prawidłowy dobór parametrów układu dolotowego i wydechowego; optymalizacja czasu zapłonu.

Zmiana stopnia kompresji

Wzrost stopnia sprężania uzyskany poprzez zmniejszenie objętości komory spalania prowadzi do wzrostu mocy silnika. Wzrost stopnia sprężania prowadzi do wzrostu ciśnienia spalania w cylindrze poprzez zwiększenie ciśnienia sprężania, poprawę cyrkulacji mieszanki w komorze spalania oraz zwiększenie szybkości spalania.

Współczynnik kompresji nie może być zwiększony do dowolnej wartości. Ogranicza ją jakość stosowanego paliwa oraz wytrzymałość termiczna i mechaniczna elementów silnika. Dość powiedzieć, że przy wzroście efektywnego stopnia sprężania z 6 do 10 siły działające na tłok prawie się podwajają; to znaczy, że obciążenie na przykład mechanizmu korbowego podwaja się.

Biorąc pod uwagę wytrzymałość części silnika oraz właściwości detonacyjne dostępnych paliw, nie zaleca się stosowania geometrycznego stopnia sprężania większego niż 14. Zwiększenie stopnia sprężania do tej wartości wymaga nie tylko usunięcia uszczelki (jeśli występuje), ale także kształtowanie głowicy cylindra, a czasem cylindra. Aby ułatwić obliczenie objętości komory spalania dla różnych stopni, możesz skorzystać ze schematu pokazanego na ryc. 9.17. Każda z krzywych odnosi się do określonego przemieszczenia cylindra.

Ryż. 9.17. Wykres zależności stopnia sprężania a od objętości komory spalania V 1 = 125 cm 3 i V 2 -50 cm 3

W niektórych silnikach o stosunkowo niskim stopniu sprężania jego znaczny wzrost jest możliwy tylko poprzez obróbkę mechaniczną. W takim przypadku komora spalania jest topiona i ponownie przetwarzana. Pozwala również na zmianę kształtu aparatu. Większość nowoczesnych silników stosowanych w kartingu ma komorę spalania w kształcie kapelusza. Tego kształtu nie należy zmieniać podczas modyfikacji silnika.

Jedynym sposobem na dokładne określenie objętości komory spalania jest napełnienie jej olejem silnikowym przez otwór świecy zapłonowej (rys. 9.18) z tłokiem w górnym martwym punkcie. Przy tej metodzie pomiaru objętość otworu korka należy odjąć od objętości wlewanego oleju. Objętość otworu na świecę na świecę z krótką nitką wynosi 1-1,1 cm '1, na świecę z długą nicią - 1,7-1,8 cm 3.

Uszczelki głowicy cylindrów albo nie są w ogóle stosowane w silnikach wyścigowych, albo są zastępowane cienkimi miedzianymi pierścieniami. W obu przypadkach powierzchnie stykowe cylindra i głowicy muszą być zeszlifowane. Stosowanie uszczelek wykonanych z materiału o niskim współczynniku przewodzenia ciepła jest przeciwwskazane, ponieważ utrudni to odpływ ciepła z górnej części tulei cylindrowej, która przenosi znaczne obciążenie cieplne, do głowicy i jej żeber chłodzących. Uszczelka głowicy cylindra nie może w żadnym wypadku wystawać do komory spalania. Wystająca krawędź uszczelki nagrzeje się i stanie się źródłem zapłonu żarowego.

Ryż. 9.18. Określenie objętości komory spalania

Liczba oktanowa użytej benzyny musi odpowiadać stopniowi sprężania. Należy jednak pamiętać, że stopień sprężania nie jest jedynym czynnikiem, który decyduje o możliwej detonacji paliwa.

Detonacja zależy od przebiegu procesu spalania, ruchu mieszanki w komorze spalania, sposobu zapłonu itp. Rodzaj paliwa do konkretnego silnika dobierany jest empirycznie. Jednak nie ma sensu stosować wysokooktanowego paliwa do silnika o niskim stopniu sprężania, ponieważ osiągi silnika nie ulegają poprawie.

Wydmuchiwanie cylindra

Dobór odpowiedniego rozrządu w silniku dwusuwowym ma ogromne znaczenie przy usuwaniu spalin z cylindra i napełnianiu go świeżą mieszanką. Ponadto konieczne jest skierowanie strumieni mieszanki wychodzącej z okien obejściowych tak, aby przeszły przez wszystkie zakamarki cylindra i komór spalania, wydmuchując z nich pozostałe spaliny i kierując je do okna wylotowego.

Aby zwiększyć CW silnika, a w konsekwencji jego moc, konieczne jest znaczne rozszerzenie fazy wydechowej, a raczej zwiększenie różnicy między fazami wydechu i oczyszczania. W rezultacie wydłuża się czas, w którym spaliny wydostają się z cylindra. W tym przypadku w momencie otwarcia okien bocznikowych cylinder jest już pusty, wchodzący do niego świeży ładunek tylko nieznacznie miesza się z resztkowymi spalinami.

Faza uwalniania jest zwiększona dzięki przesunięciu (przycięciu) górnej krawędzi okna. Faza uwalniania w silnikach wyścigowych osiąga 190° w porównaniu do 130-140° w silnikach seryjnych. Oznacza to, że górną krawędź można przyciąć o kilka milimetrów. Należy jednak pamiętać, że w wyniku wzrostu wysokości króćca wylotowego zmniejsza się skok tłoka, na którym wykonywana jest praca. Dlatego wzrost wysokości króćca wylotowego opłaca się tylko wtedy, gdy straty w pracy tłoka zostaną skompensowane poprawą nadmuchu cylindra.

Ze względu na celowość osiągnięcia maksymalnej różnicy między fazami wydechu i oczyszczania, kąt otwarcia portów oczyszczania zwykle pozostaje niezmieniony.

Wielkość i kształt kanałów obejściowych oraz okien mają istotny wpływ na jakość odsalania. Kierunek wlotu mieszanki do cylindra z kanału obejściowego musi odpowiadać przyjętemu systemowi oczyszczania (patrz paragraf 9.2.4, rys. 9.10). W dwu- i czterokanałowych układach nadmuchu strumienie mieszanki palnej wchodzącej do cylindra skierowane są powyżej tłoka na ścianę cylindra naprzeciwko króćca wylotowego, a w układzie czterokanałowym strumienie wydobywające się z okien znajdujących się bliżej do otworu wylotowego są zwykle skierowane w stronę osi cylindra. W systemach z trzema lub pięcioma portami obejściowymi jedno okno powinno znajdować się naprzeciwko okna wylotowego, kanał tego okna powinien kierować strumień mieszanki palnej w górę pod minimalnym kątem do ścianki cylindra (Rysunek 9.19). Jest to warunek konieczny efektywnego działania tego dodatkowego strumienia, co zwykle uzyskuje się poprzez zmniejszenie jego przekroju, a także późniejsze otwarcie tego okna.

Wykonanie dodatkowego (trzeciego lub piątego) portu jest zasadą dla silników z wirującym suwakiem lub zaworem membranowym. W silnikach, w których napełnianie komory korbowej sterowane jest za pomocą tłoka, w miejscu klasycznego trzeciego (lub piątego) obejścia znajduje się otwór dolotowy. W takich silnikach mogą występować dodatkowe kanały obejściowe, a otwór wlotowy musi mieć odpowiedni kształt; podobne rozwiązanie pokazano na ryc. 9.20. W tym silniku wykonane są trzy dodatkowe małe porty obejściowe, połączone wspólnym obejściem, do którego wejście znajduje się nad portem wlotowym. Wymagana faza wlotu jest tutaj zapewniona przez odpowiedni kształt otworu wlotowego.

Ryż. 9.19. Wpływ kształtu trzeciego kanału obejściowego na ruch ładunku w cylindrze:

a - nieregularny kształt; b- poprawna forma

Kiedy szpula obrotowa jest zamontowana na konwencjonalnym silniku, możliwe staje się wykonanie obejścia w cylindrze naprzeciwko portu wylotowego. Tutaj wygodnie jest wykonać mocno zakrzywiony krótki kanał (ryc. 9.21). a), przepływ mieszaniny, do którego na chwilę jest zamknięty płaszcz tłoka.

Wadą tego rozwiązania jest to, że ruch tłoka zakłóca normalny przepływ mieszanki palnej, ale ma to dwie ważne zalety: mała objętość kanału tylko nieznacznie zwiększa objętość komory korbowej i przepływ mieszanki palnej przez tłok doskonale go chłodzi. W praktyce taki kanał jest łatwy do wykonania w następujący sposób. W cylindrze wykonuje się dwa otwory (okno obejściowe i wejście do kanału), w tym miejscu wycina się żebra i przykręca się wykładzinę z wyciętym przez nią kanałem (rys. 9.21.6). Można również spróbować wyciąć pionowy rowek w lustrze cylindrycznym między wejściem do kanału a oknem, szerokość rowka jest równa szerokości kanału. Jednak w tym przypadku ruch tłoka w dół spowoduje pewne zawirowanie mieszanki palnej w kanale (ryc. 9.21, c).

Kanały obejściowe powinny zwężać się w kierunku portów w cylindrze.

Ryż. 9.21. Dodatkowy kanał obejściowy z mieszanką przepływającą przez tłok:

a - zasada działania; b - część kanału przechodzi przez zewnętrzną podkładkę; в - wycięcie kanału w lusterku cylindrycznym

Wlot do bypassu musi mieć powierzchnię o 50% większą niż bypass. Oczywistym jest, że zmiana przekroju kanału musi być wykonana na całej jego długości. Naroża okien i przekroje kanałów należy zaokrąglić promieniem 5 mm, aby zwiększyć przepływ laminarny.

Niedopuszczalne są jakiekolwiek błędy przy łączeniu części kanałów znajdujących się w różnych częściach silnika. Uwaga ta dotyczy przede wszystkim połączenia cylindra ze skrzynią korbową, gdzie uszczelka może stać się źródłem dodatkowych turbulencji mieszanki oraz połączeń rur wlotowych i wylotowych z cylindrem. Wiry w przepływie mieszaniny mogą również występować na styku odlewanego płaszcza cylindra z odlewaną lub prasowaną wykładziną (rys. 9.22). Rozbieżności w rozmiarach w tych miejscach należy bez wątpienia skorygować.

W niektórych silnikach okna cylindrów są podzielone żebrem. Dotyczy to przede wszystkim portów wlotowych i wylotowych. Nie zaleca się zmniejszania grubości tych żeber, a tym bardziej usuwania ich, gdy powierzchnia okna się zwiększa. Żebra te zapobiegają przedostawaniu się pierścieni tłokowych do szerokich okien, a tym samym pękaniu. Dozwolone jest tylko usprawnienie żebra portu wlotowego, ale tylko na zewnątrz cylindra.

Ryż. 9.22. Zakłócenia ruchu ładunku spowodowane nieprawidłowym

względne położenie tulei cylindrowej i odlewanego płaszcza cylindra;

Nie da się podać jednoznacznej recepty na uzyskanie pewnych efektów modyfikacji. Ogólnie można powiedzieć, że zwiększenie otwarcia okna wylotowego zwiększa moc silnika, jednocześnie zwiększając CW mocy maksymalnej i maksymalnego momentu obrotowego, ale zawężając zakres pracy CW. Podobny efekt ma zwiększenie wielkości okien i przekrojów kanałów w cylindrze.

Tendencje te dobrze ilustrują zmiany charakterystyk prędkości obrotowej silnika (rys. 9.23) o objętości 100 cm (średnica cylindra 51 mm, skok tłoka 48,5 mm), uzyskane w wyniku zmian wymiarów i rozrządu ( Rys. 9.24). Na ryc. 9.24, a podane są wymiary szyb, przy których silnik rozwija maksymalną moc (krzywe N A oraz M d na ryc. 9.23). Faza wydechowa to 160°, faza przedmuchu to 122°, a faza dolotowa to 200°. Okno wlotowe otwierało się przy 48° od TDC i zamykało przy 68° od TDC. Średnica dyfuzora gaźnika wynosi 24 cm.

Na ryc. 9.24, b pokazano wymiary okien, przy których osiąga się największy zakres roboczy NW (patrz rys. 9.23, krzywe N B oraz Mc). Faza wydechowa 155°, przedmuch 118 ° a faza dolotowa 188°, wlot otwiera się pod kątem 48 ° po BDC i zamyka pod kątem 56 ° po TDC. Średnica dyfuzora gaźnika wynosi 22 mm.

Należy zauważyć, że stosunkowo niewielkie zmiany wymiarów i rozrządu znacząco zmieniły charakterystykę silnika. Przy silniku A więcej mocy, ale jest praktycznie bezużyteczny przy prędkościach poniżej 6000 obr./min. Opcja V ma zastosowanie w znacznie szerszym zakresie CW i jest to główna zaleta silnika bez skrzyni biegów.

Chociaż rozważany przykład dotyczy silnika klasy nieużywanej w Polsce, dobrze obrazuje zależność między kształtem szyb i otworów cylindrów a parametrami jego pracy. Musimy jednak pamiętać, że czy nasze modyfikacje przyniosły pożądane efekty, dowiemy się dopiero po ich wdrożeniu i sprawdzeniu silnika na stoisku (lub subiektywnie podczas docierania). Przygotowanie silnika wyścigowego to niekończący się cykl modyfikacji i sprawdzania wyników tej pracy, nowe modyfikacje i sprawdzenia, a tak naprawdę inne jednostki silnikowe (gaźnik, układ wydechowy itp.) również mają ogromny wpływ na charakterystykę silnik, którego optymalne parametry można określić jedynie empirycznie…

Należy również podkreślić ogromne znaczenie symetrii geometrycznej wszystkich okien i kanałów w cylindrze. Nawet niewielkie odchylenie od symetrii wpłynie negatywnie na ruch gazów w cylindrze. Niewielka różnica wysokości portów obejściowych po obu stronach cylindra (Rys. 9.25) spowoduje asymetryczny ruch mieszanki i zakłóci pracę całego układu przedmuchu. Doskonałym wskaźnikiem pozwalającym bezpośrednio ocenić poprawność kierunku wypływów mieszanki wychodzącej z portów obejściowych są ślady na dnie tłoka. Po pewnym czasie pracy silnika część denka tłoka pokryta jest warstwą sadzy. Ta sama część dna, która jest myta strumieniami świeżej palnej mieszanki wpadającej do cylindra, pozostaje lśniąca, jakby była umyta.

Ryż. 9.25. Wpływ różnic wysokości okien objazdowych

po obu stronach cylindra o symetrii ruchu ładunku

Pierścienie tłokowe i tłokowe

Ryż. 9.28. Zależność przepustowości kanału wlotowego gaźnika na forach jego sekcji

Nowoczesne silniki wykorzystują tłoki wykonane z materiału o niskim współczynniku rozszerzalności liniowej, przez co prześwit między tłokiem a tuleją cylindrową może być niewielki. Jeżeli przyjmiemy, że luz na obwodzie i długość płaszcza tłoka w rozgrzanym silniku będą wszędzie takie same, to po schłodzeniu tłok ulegnie odkształceniu. Dlatego tłok musi uzyskać odpowiedni kształt nawet podczas obróbki, co ma miejsce w praktyce. Niestety ta forma jest zbyt skomplikowana i można ją uzyskać tylko na specjalnych maszynach. Wynika z tego, że kształtu tłoka nie da się zmienić zabiegami ślusarskimi, a wszelkiego rodzaju obracanie płaszcza tłoka pilnikiem lub ostrzarką, których używa się wszędzie po zacięciu się tłoka, spowoduje, że tłok straci swoją moc. prawidłowy kształt. W razie nagłej potrzeby taki tłok można zastosować, ale nie ma wątpliwości, że jego współdziałanie z lustrem cylindra będzie znacznie gorsze.

Należy ostrzec przed użyciem papieru ściernego do awaryjnego czyszczenia płaszcza tłoka. Ziarna materiału ściernego wbijają się w miękki materiał tłoka, po czym spłukują całe lustro cylindra. Spowoduje to, że cylinder będzie musiał zostać znudzony do następnego nadwymiaru.

Przybliżony rozkład temperatury na tłoku pokazano na rys. 9.29. Największe obciążenie cieplne przypada na dół i górę, szczególnie od strony okna wylotowego. Temperatura dolnej części płaszcza jest niższa i zależy przede wszystkim od kształtu tłoka. Kształt wewnętrznej powierzchni tłoka powinien być taki, aby w przekroju tłoka nie występowały przewężenia utrudniające wymianę ciepła (rys. 9.30). Ciepło z tłoka do cylindra przekazywane jest przez pierścienie tłokowe i punkty styku płaszcza tłoka z cylindrem.

Aby zmniejszyć masę tłoka, a tym samym zmniejszyć siły, które zauważalnie wzrastają przy wysokich obrotach silnika, możliwe jest usunięcie części materiału wewnątrz tłoka, ale tylko w jego dolnej części. Zwykle dolna krawędź tłoka kończy się wewnątrz kołnierzem, który stanowi bazę technologiczną do obróbki tłoka. Ten koralik można usunąć, pozostawiając w tym miejscu około 1 mm grubości spódnicy. Grubość ścianki tłoka powinna płynnie zwiększać się w kierunku dna. Możesz nieznacznie zwiększyć wycięcia w osłonie tłoka pod występami. Kształt i wymiary tych wycięć muszą pasować do wycięć w dolnej części tulei cylindra (rys. 9.31). Aby zmienić przedział czasowy, najłatwiej jest podciąć dolną krawędź tłoka od strony otworu wlotowego, choć trudniej jest wybrać wartość podcięcia.

Aby zmniejszyć obciążenie cieplne górnego pierścienia tłokowego, zaleca się wykonanie nad nim rowka obejściowego o szerokości 0,8-1 mm i głębokości 1-2 mm. Czasami podobny rowek (lub nawet dwa) powstaje między pierścieniami. Wycięcia te kierują przepływ ciepła na dno tłoka, obniżając temperaturę pierścieni tłokowych.

Generalnie nie mamy możliwości zmiany wyglądu i ułożenia słojów. Możemy jedynie kontrolować szczelinę w zamku (nacięciu) pierścienia, która nie powinna przekraczać 0,5% średnicy cylindra. Konieczne jest również dokładne określenie położenia kątowego zamków, aby nigdy nie spadały na okna podczas ruchu tłoka (ryc. 9.32). Podczas wykonywania prac przy cylindrze należy również wziąć pod uwagę położenie blokad pierścieni tłokowych.

Czasami stosuje się prostą metodę, aby zmniejszyć elastyczność pierścienia tłokowego poprzez fazowanie od jego wewnętrznych krawędzi. Zapewnia to lepsze dopasowanie pierścieni do otworu cylindra. Ta metoda jest szczególnie przydatna przy wymianie pierścieni bez szlifowania cylindra.

Mechanizm korbowy

Jak już wspomniano, w silniku 501 -Z3A wskazane jest przestawienie policzków wału korbowego. Po demontażu za pomocą prasy należy wykonać następujące operacje na wale.

1. Pogłębić w policzkach gniazd wałów dolną głowicę korbowodu o grubość dodatkowych krążków przymocowanych do zewnętrznej powierzchni policzków (ryc. 9.35, rozmiar mi).

2. Wycisnąć półosie od policzków na grubość dodatkowej
dyski.

3. Zmniejsz grubość korbowodu (ryc. 9.36) na szlifierce. Obróbka ręczna służy tylko do wykańczania.
Grubość można zmniejszyć nawet do 3,5 mm pod warunkiem, że korbowód jest wypolerowany. Każde zadrapanie na korbowodzie jest koncentratorem naprężeń, od którego może rozpocząć się propagacja pęknięć. Ponadto wszystkie filety należy wykonywać bardzo ostrożnie. Podczas modyfikacji korbowodu zaleca się wykonanie szczelin w górnej i dolnej głowicy, aby poprawić dostęp mieszanki do łożysk.

4. Skróć trzpień korby do rozmiaru z(ryc. 9.36), równej szerokości wału po przestawieniu policzków, ale przed zamontowaniem dodatkowych krążków. Sworzeń należy skrócić z obu stron, dzięki czemu bieżnie wałeczków łożyska pozostaną na swoim starym miejscu.

5. Zważyć górne i dolne głowice korbowodów, jak pokazano na rys. 9.37.

6. Zamontuj wał korbowy. Wciskanie sworznia korby można wykonać za pomocą prasy lub dużego imadła.

Oczywiście po takim montażu trudno jest uzyskać wyrównanie półosi. Błąd można wykryć, przykładając stalową płytkę do jednego z policzków (ryc. 9.38), która pozostanie w tyle za drugim policzkiem. Można to skorygować uderzając młotkiem w jeden z policzków (fot.9.39). Dokładniej sprawdzimy bicie wału, gdy obraca się on w łożyskach. Na półosi pokrytej kredą starter wskaże miejsca, w których należy zmniejszyć bicie (ryc. 9.40). Podczas montażu wałka należy pamiętać o zachowaniu odstępu między dolną głowicą korbowodu a policzkami wałka. Ta szczelina musi wynosić co najmniej 0,3 mm. Zbyt mały luz w wielu przypadkach jest przyczyną zatarcia łożyska korbowodu.

7. Wyważyć wał korbowy. Odbywa się to metodą statyczną. Oprzymy wałek na pryzmatach i po zawieszeniu ciężarka w górnej głowicy korbowodu dobierzemy wyważoną masę (nie mylić z ciężarem ciężarka) tak, aby wałek pozostawał w spoczynku w dowolnej pozycji . Masa obciążnika to ułamek mas biorących udział w ruchu posuwisto-zwrotnym, który musi być zrównoważony. Załóżmy, że masa głowicy górnego korbowodu wynosi 170 g, a masa tłoka z pierścieniami i sworzniem 425 g. Masa posuwisto-zwrotna to 595 g. Zakładając, że współczynnik równowagi wynosi 0,66, otrzymujemy, że masa, która musi być wyważona wynosi 595X0,66 = 392,7 g. Odejmując od tej wartości masę górnej głowicy korbowodu otrzymujemy masę ciężarka G zawieszonego na głowicy.

Stan równowagi statycznej wału korbowego uzyskuje się poprzez wywiercenie otworów w policzkach wału po stronie przekręcanej.

8. Wykonać dodatkowe krążki stalowe i przymocować je do wału trzema śrubami MB z łbami stożkowymi stożkowymi. Przed zamontowaniem tarcz wskazane jest nasmarowanie uszczelniaczem płaszczyzny połączenia z wałem. Skontrować śruby, dziurkując.

Dodajemy, że dodatkowe dyski można mocować nie do wału, ale nieruchomo do wewnętrznych ścian skrzyni korbowej. Jednak ze względu na luźne dopasowanie dysku do ściany transfer ciepła może ulec pogorszeniu. Należy zauważyć, że przemieszczenie policzków wału korbowego nie wyklucza użycia cienkiej „podkowy”.

Przed rozpoczęciem modyfikacji cylindra należy wykonać narzędzie do pomiaru rozrządu za pomocą okrągłego goniometru ze skalą 360 ° (ryc. 9.42). Zamontuj kątomierz na wale korbowym silnika i przymocuj strzałkę z drutu do silnika.

Aby jednoznacznie określić czas otwierania i zamykania okien, można posłużyć się cienkim drutem wprowadzanym przez okno do cylindra i wciskanym przez tłok w górnej krawędzi okna. Grubość drutu prawie nie wpłynie na dokładność pomiaru, ale ta metoda ułatwi pracę. Jest to szczególnie przydatne przy określaniu kąta otwarcia króćca wlotowego.

Pobranie wycisku z lusterka cylindrycznego znacznie ułatwi pracę przy zmianie rozrządu oraz wielkości kanałów i okien. Takie wrażenie można uzyskać w następujący sposób:

włóż kawałek tektury do cylindra i wyreguluj go tak, aby dokładnie leżał wzdłuż lustra cylindra; jego górna krawędź powinna pokrywać się z górną płaszczyzną cylindra;

tępym końcem ołówka wyciśnij kontury wszystkich okien;

na tekturze wyjętej z cylindra otrzymujemy odcisk lustra cylindra; wyciąć w tekturze wyświetlane okienka wzdłuż linii odbitek.

Na powstałym skanie lusterka cylindra można zmierzyć odległość od krawędzi szyb do górnej płaszczyzny cylindra i obliczyć odpowiednie rozrządy zaworowe (korzystając ze wzorów, które można znaleźć w każdej książce o silnikach).

Teraz spójrzmy jak naprawić nowy rozrząd w zmodyfikowanym silniku. Aby to zrobić, ustaw kolejno wymagane kąty na goniometrze, mierząc za każdym razem odległość od górnej krawędzi tłoka do górnej płaszczyzny cylindra. Zmierzone odległości są stosowane do wcześniej wykonanego wzoru.

Teraz możemy obrysować nowy kształt okien, a następnie wyciąć je na wzór. Pozostaje tylko wstawić wzór do cylindra i powiększyć okna tak, aby ich kształt pokrywał się z projektowanymi. Zastosowanie wzoru pozwoli nam uniknąć konieczności wielokrotnego sprawdzania narożników przy powiększaniu okien.

Ryż. 9.42. Prosty goniometr do pomiaru rozrządu

Fazy ​​dystrybucji gazu

Lokalizacja kanałów i rozrząd silnika

Ruch posuwisto-zwrotny (w górę iw dół) tłoka silnika pozwala mu działać jak sprężarka powietrza. Początkowo mieszanka paliwowo-powietrzna przemieszcza się do skrzyni korbowej pod tłokiem, a następnie przemieszcza się do cylindra (nad tłokiem), gdzie jest sprężana i zapalana. Natychmiast po spaleniu gazów temperatura i ciśnienie gwałtownie rosną. To ciśnienie popycha tłok do dolnej części suwu, gdzie spaliny są ostatecznie usuwane. Brzmi prosto, ale bardzo precyzyjna konstrukcja kanału - kształt, rozmiar, położenie i rozrząd - jest niezbędna, jeśli chcesz osiągnąć znaczące osiągi silnika.

Wastegate przepuszcza mieszankę świeżego powietrza i paliwa do cylindra przed spaleniem, podczas gdy spaliny są usuwane przez otwór wydechowy.

PODSTAWY

Jeśli jesteś wystarczająco ciekawy, aby zdemontować silnik, prawdopodobnie widziałeś dziury w tulei i wale korbowym. Otwory te nazywane są kanałami lub otworami, a w silniku dwusuwowym pełnią 3 funkcje:

1. Wlot — umożliwia dostanie się mieszanki świeżego powietrza/paliwa do skrzyni korbowej poniżej tłoka.

2. Bypass - ruch mieszanki paliwowo-powietrznej ze skrzyni korbowej do cylindra nad tłokiem.

3. Wydech - Tutaj spaliny wychodzą z silnika po spaleniu.

Otwory otwierają się i zamykają ruchem tłoka i wału korbowego iw przeciwieństwie do silników z zaworami mechanicznymi nie wymagają do działania dodatkowej energii z silnika.

Widoczne otwory są niezbędne do prawidłowego działania silnika dwusuwowego.

TYPY KANAŁÓW

WLOT. Silniki samochodowe wykorzystują układ dolotowy oparty na zaworze obrotowym wału korbowego. Jak to działa: Otwór wykonany w czopie wału wyrównuje się z otworem wlotu powietrza w obudowie silnika (pod gaźnikiem) przy każdym obrocie wału. Mieszanka paliwowo-powietrzna przechodzi przez otwarty otwór w powierzchni czopu wału korbowego, a następnie przez kanał pośrodku wału korbowego i na koniec do skrzyni korbowej silnika.

Otwór dolotowy w wale korbowym „odmierza”, ile powietrza i paliwa dostaje się do silnika. Mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi następnie do skrzyni korbowej przez kanał pośrodku wału korbowego.

OTWORY OBEJŚCIOWE. Otwory te są wykonane w ściance cylindra i są naprzemiennie zamykane i otwierane przez tłok. Mieszanka paliwowo-powietrzna ze skrzyni korbowej (poniżej tłoka) przemieszcza się przez kanały obejściowe na zewnątrz cylindra do portów obejściowych.

Silniki samochodów dwusuwowych wykorzystują różne kombinacje obejścia. Może być od dwóch do 10-11 otworów obejściowych o różnych kształtach i rozmiarach – plus otwór lub otwory wydechowe (tak, może być nawet wiele otworów wydechowych).

LOKALIZACJA KANAŁÓW SHNURLET: Istnieje wiele konfiguracji portów obejściowych i wylotowych stosowanych w silnikach dwusuwowych, ale silniki samopodobne wykorzystują podstawową konfigurację znaną jako układ kanałów Schnurle, więc omówimy tylko tę opcję.

W systemie Schnurle dwa porty obejściowe są skierowane w górę i z dala od pojedynczego portu wylotowego, który znajduje się między nimi. Świeża mieszanka paliwowa jest celowo kierowana do punktu najbardziej oddalonego od wylotu. W tym momencie świeża mieszanka zapętla się w kierunku głowicy cylindrów i wypycha spaliny przez otwór wydechowy.

Otwory Schnurle kierują mieszankę powietrza / paliwa z dala od portu wydechowego.

OTWÓR DOŁADOWANIA: Otwór doładowania jest ważnym ulepszeniem podstawowego rozmieszczenia kanałów Schnurle. Znajduje się naprzeciwko portu wydechowego i można go łatwo odróżnić od reszty otworów cylindra dzięki ostremu, skierowanemu ku górze kątowi. Otwór doładowania nie tylko tworzy kolejną ścieżkę, przez którą mieszanka paliwowo-powietrzna może dostać się do cylindra, ale także robi to pod kątem, który kieruje mieszankę w stronę świecy żarowej na górze cylindra. Przyczynia się to do lepszego napełniania cylindra i lepszego oczyszczania spalin.

Port doładowania znajduje się naprzeciwko portu wydechowego. Jego ostry kąt do góry pomaga skierować mieszankę świeżego powietrza i paliwa w kierunku świecy żarowej w górnej części cylindra.

DUŻO - NIE ZAWSZE DOBRZE: Ważniejsze niż liczba portów jest rozrząd (tj. kiedy porty otwierają się i zamykają), czas trwania (jak długo pozostają otwarte) i obszar (rozmiar portu), więc nie bądź pod wrażeniem liczby portów reklamowanych dla danego silnik. Prawidłowo zaprojektowany silnik 3-kanałowy może być mocniejszy niż źle zaprojektowany silnik 7-kanałowy.

Odpowiednio zaprojektowane kanały pomagają ukierunkować przepływ mieszanki paliwowo-powietrznej oraz spalin. Więcej kanałów czasami oznacza większą moc, ale nie zawsze.

FAZY DYSTRYBUCJI GAZU

Rozrząd wskazuje punkty cyklu pracy silnika, w których otwory otwierają się i zamykają. Punkty te są zwykle mierzone od GMP (górny martwy punkt) lub BDC (dolny martwy punkt), od tego, do którego tłok jest bliżej.

Oprócz otwierania i zamykania otworów, rozrząd zaworowy informuje nas, jak długo otwór pozostaje otwarty (czas trwania). Jest to ważne przy określaniu prędkości roboczej silnika, silniki o dużej prędkości poruszają gazy dłużej niż silniki o niskiej prędkości.

Większość ekspertów mierzy otwieranie i zamykanie otworów w stopniach obrotu wału korbowego. Niektórzy projektanci i inżynierowie używają systemu, który mierzy otwarcie i zamknięcie otworu jako procent skoku TDC (TDC). Chociaż korzystanie z drugiego systemu ma zalety techniczne, najczęściej stosowany jest ten pierwszy.

Aby zmierzyć zdarzenia rozrządu zaworowego, do wału korbowego przymocowane jest koło goniometru. Miernik stacjonarny jest wyrównany z kołem pomiarowym i precyzyjnie dopasowuje się do położenia tłoka w GMP, zapewniając pomiary fazy wlotowej, obejściowej i wydechowej.

Wszystko, czego potrzebujesz, aby rozpocząć pomiar rozrządu wałka rozrządu silnika, to kątomierz, wskazówka i solidne mocowanie silnika. Ta metoda jest stosowana przez wszystkich projektantów silników do mapowania rozrządu zaworowego i lokalizowania potencjalnych ulepszeń.

KANAŁY I CZYSZCZENIE

W terminologii silników „oczyszczanie” oznacza oczyszczanie objętościowe – innymi słowy oczyszczanie spalin z cylindra i przenoszenie mieszanki świeżego powietrza/paliwa ze skrzyni korbowej do cylindra. Dla projektanta silnika oczyszczenie cylindra ze spalin to tylko połowa problemu, a zastąpienie tych gazów świeżą mieszanką powietrzno-paliwową to kolejny problem.

Podczas pracy silnika część świeżej mieszanki przeniesionej do cylindra miesza się z wydmuchiwanymi spalinami i obniża sprawność i moc silnika. Przez lata wypróbowano wiele systemów kanałów, aby zminimalizować to mieszanie i zanieczyszczenie, a konstrukcja została ulepszona, ale zjawisko to nadal wpływa na osiągi silników dwusuwowych. Rozmiar, położenie i kierunek tych otworów określa skuteczność odsalania i wydajność silnika.

Mieszanka paliwowo-powietrzna wypływa z portu obejściowego po lewej stronie, wypełnia cylinder do następnego cyklu spalania i pomaga „wydmuchać” spaliny przez otwór wydechowy po prawej stronie.

FAZY DYSTRYBUCJI GAZU

W silniku dwusuwowym kilka zdarzeń występuje jednocześnie. Zachodzą na siebie i wpływają na siebie nawzajem, a ich efekt jest trudny do wyśledzenia po prostu patrząc na rozrząd zaworów. Wykres rozrządu ułatwia zrozumienie tych liczb.

W przykładzie na schemacie otwór wylotowy otwiera się pod kątem 80 stopni przed BDC (BBDC). Jest też 100 stopni po TDC (ATDC). Ponieważ otwór wylotowy otwiera się bliżej BDC, faza jest mierzona od tej pozycji. Całkowity czas otwarcia (czas trwania) dowolnego kanału jest określany przez dodanie poszczególnych obrotów.

PRAKTYCZNE UŻYCIE

Silnik Mungen MT12 używany do napędu Yokomo GT-4R wykazywał płaską moc pomimo bardzo znacznego wzrostu mocy szczytowej. Osiągnięto to poprzez optymalizację rozrządu zaworów do wyścigów.

Niedawno rozmawiałem ze znanym ekspertem od modyfikacji silników Dennisem Ritchie z Teksasu. Dennis każdego roku modyfikował setki silników do łodzi i samochodów swoich klientów, w rzeczywistości zmodyfikował silnik Mugen MT12 Steve'a Ponda dla Yokomo GT-4R i działał bardzo dobrze. Uprzejmie poświęcił swój czas na dyskusję na temat kanałów, rozrządu i modyfikacji kanałów.

Dennis Ritchie dostrzega znaczącą różnicę w filozofii rozrządu między drogimi silnikami 12-15 i 21-pojemnymi. Według Denisa małe silniki mają znacznie bardziej konserwatywny rozrząd.

Oto typowy przykład:

• WLOT - otwiera się przy 40 stopniach Po BDC, zamyka przy 48 stopniach Po TDC, czas trwania 188 stopni.
• WYDECH — otwiera się przy 78 stopniach przed BDC, zamyka przy 78 stopniach za BDC, czas trwania 156 stopni.
• BYPASS - otwiera się przy 60 stopniach Przed BDC, zamyka przy 60 stopniach Po BDC, czas trwania 120 stopni.

Powiedział: „Chociaż czasy trwania wydechu i obejścia są nieco niskie, największy wzrost wydajności przy wysokich obrotach wynika z dłuższych czasów ssania”. Według moich obliczeń, jeśli otwór wlotowy pozostaje bez zmian, a zamknięcie przesuwa się do około 65 stopni Po TDC (ATDC), to czas wlotu wydłuża się do 205 stopni - wzrost o 9%. Najlepsze silniki wypornościowe 21 (3,44 cm3) mają zawsze zaawansowany rozrząd.

Oto kilka typowych czasów dla zaawansowanego silnika o pojemności 21 cm3. cal (3,44 cm3):
- wlot 210 stopni;
- wydech 180 stopni;
- ominąć 126 stopni.

Dennis powiedział, że te silniki „bezpiecznie” wykorzystują paliwo zawierające 30% nitrometanu, a po modyfikacjach ich moc maksymalna wynosi od 33 000 do 34 000 obr./min.

Porty obejściowe i wylotowe umożliwiają ucieczkę sprężonego gazu z górnej i dolnej części tłoka podczas cykli silnika. Posiadanie na to wystarczającej ilości czasu (czas trwania fazy) to tylko połowa sukcesu. Posiadanie wystarczająco dużej dziury (obszar dziury) to druga połowa. Innymi słowy: czas potrzebny do przemieszczenia określonej ilości gazu przez otwór zależy od obszaru otworu.

Pomocna może być analogia: 50 osób ma 30 sekund na opuszczenie lokalu po uruchomieniu alarmu przeciwpożarowego. Jeśli drzwi są całkowicie otwarte, z łatwością opuszczą pomieszczenie w wyznaczonym czasie. Jeśli drzwi są wadliwe i tylko częściowo otwarte, ludzie nadal mogą wyjść, ale w drzwiach jest tłok, co pozwoli maksymalnie 35 osobom opuścić lokal w wyznaczonym czasie. Arytmetyka pokazuje, że częściowo otwarte drzwi pozwolą tylko 70% osób wyjść o wyznaczonej godzinie. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku gazów próbujących przejść przez porty obejściowe i wylotowe. Jeśli przepływ jest zbyt ograniczony, otwór można poszerzyć, aby zwiększyć jego powierzchnię, lub można go zwiększyć, aby zwiększyć zarówno jego powierzchnię, jak i czas trwania fazy. Każde rozwiązanie ma inny efekt. Decyzja, który z nich jest najlepszy, jest przedmiotem długich studiów i doświadczeń.

Większość modyfikacji silnika ma na celu zwiększenie mocy. Najłatwiej to zrobić, aby silnik pracował szybciej. Gdy maksymalne obroty zostaną zwiększone, kanały pozostają otwarte przez krótszy czas. Bazując na doświadczeniu z konkretnym silnikiem, modyfikator powiększa dziurę lub zwiększa jej wysokość - lub kombinację obu. Ta praktyka jest znana jako „portowanie” (modyfikacja kanałów lub otworów).

Kształty, rozmiary i pozycje otworów są bardzo ważne dla wydajności silnika i nie można dokonać jednej zmiany bez wpływu na wydajność silnika w innym miejscu. To zawsze kompromis.