Як змінити фази газорозподілу двотактного двигуна Типи продування горючої суміші двигуна внутрішнього згоряння, основи пристрою та роботи катерних двигунів водних суден, як влаштовано спортивне судно, ремонт катера, ремонт водного судна, як буд

Якість роботи двигуна внутрішнього згорянняавтомобіля залежить від багатьох факторів, таких як потужність, коефіцієнт корисної дії, об'єм циліндрів.

Велике значення у моторі мають фази газорозподілу, і від того, як відбувається перекриття клапанів, залежить економічність ДВЗ, його прийомистість, стабільність роботи на неодружених оборотах.
У стандартних простих двигунах зміна фаз ГРМ не передбачається і такі мотори не відрізняються високою ефективністю. Але останнім часом все частіше на автомашинах передових компаній, таких як Хонда, Мерседес, Тойота, Ауді все частіше стали застосовуватися силові агрегати з можливістю зміни усунення розподільних валів у міру зміни кількості обертів ДВС.

Діаграма фаз газорозподілу двотактного двигуна

Двотактний двигун відрізняється від чотиритактного тим, що робочий цикл у нього проходить за один оборот коленвала, в той же час на 4-тактних ДВЗ він відбувається за два обороти. Фази газорозподілу в ДВЗ визначаються тривалістю відкриття клапанів – випускних та впускних, кут перекриття клапанів позначається у градусах положення к/в.

У 4-тактних моторах цикл наповнення робочої суміші відбувається за 10-20 градусів до того, як поршень прийде у верхню мертву точку, і закінчується через 45-65º, а в деяких ДВЗ і пізніше (до ста градусів), після того як поршень пройде нижню точку. Загальна тривалість впуску в 4-тактних двигунах може тривати 240-300 градусів, що забезпечує хорошу наповнюваність циліндрів робочою сумішшю.

У 2-тактних двигунах тривалість впуску паливоповітряної суміші триває на повороті колінвалу приблизно 120-150º, також менше триває і продування, тому наповнення робочою сумішшю та очищення вихлопних газіву двотактних ДВЗ завжди гірше, ніж у 4-тактних силових агрегатів. На малюнку нижче показано діаграму фаз газорозподілу двотактного мотоциклетного двигуна двигуна К-175.

Двотактні двигуни застосовуються на автомобілях нечасто, тому що вони мають нижчий ККД, найгіршу економічність і погану очищення вихлопних газів від шкідливих домішок. Особливо актуальним є останній фактор – у зв'язку з посиленням норм екології важливо, щоб у вихлопі двигуна містилася мінімальна кількість CO.

Але все ж таки у 2-хтактних ДВС є і свої переваги, особливо у дизельних моделей:

• силові агрегати компактніші та легші;
• вони дешевше коштують;
• Двотактний мотор швидше розганяється.

На багатьох автомобілях у 70-х та 80-х роках минулого століття в основному встановлювалися карбюраторні двигуни з «траблерною» системою запалювання, але багато передових компаній з виробництва автомашин вже тоді почали оснащувати мотори електронною системою керування двигуном, в якій усіма основними процесами керував єдиний блок (ЕБУ). Зараз практично всі сучасні авто мають ЕСУД - електронна система застосовується не тільки в бензинових, але і дизельних ДВС.

У сучасній електроніці присутні різні датчики, що контролюють роботу двигуна, що посилають сигнали блоку про стан силового агрегату. На підставі всіх даних від датчиків ЕБУ приймає рішення - скільки необхідно подавати палива в циліндри на тих чи інших навантаженнях (оборотах), який встановити кут випередження запалення.

Датчик фаз газорозподілу має ще одну назву - датчик положення розподільного валу (ДПРВ), він визначає положення ГРМ щодо колінвалу. Від його показань залежить, в якій пропорції подаватиметься паливо в циліндри в залежності від кількості обертів і кута випередження запалювання. Якщо ДПРВ не працює, отже, фазами ГРМ не контролюються, і ЕБУ не знає, в якій послідовності необхідно подавати паливо в циліндри. В результаті зростає витрата палива, так як бензин (солярка) одночасно подається у всі циліндри, двигун працює вроздріб, на деяких моделях авто ДВЗ зовсім не запускається.

Регулятор фаз газорозподілу

На початку 90-х років 20-го століття стали випускатися перші двигуни з автоматичною зміною фаз ГРМ, але тут уже не датчик контролював положення коленвала, а безпосередньо зрушувалися самі фази. Принцип роботи такої системи наступний:

• розподільний вал з'єднується з гідравлічною муфтою;
• також з цією муфтою має з'єднання та распредшестерня;
• на неодружених і малих оборотах распредшестерня з распредвалом зафіксовані у стандартному положенні, як було встановлено за мітками;
• при збільшенні оборотів під впливом гідравліки муфта повертає розподільний вал щодо зірочки (распредшестерні), і фази ГРМ зміщуються - кулачки розподільного валу раніше відкривають клапана.

Одна з перших подібних розробок (VANOS) була використана на моторах M50 компанії BMW, перші двигуни з регулятором фаз газорозподілу з'явилися в 1992 році. Слід зазначити, що спочатку VANOS встановлювався тільки на впускному розподільному валу (у моторів M50 двовальна система ГРМ), а з 1996-го почала використовуватися система Double VANOS, за допомогою якої вже регулювалося положення випускного та впускного р/валів.

Яку перевагу дає регулятор фаз ГРМ? На холостому ході перекриття фаз газорозподілу практично не потрібно, і воно в даному випадку навіть шкодить двигуну, так як при зсуві розподільних валів вихлопні гази можуть потрапити у впускний колектор, а частина палива потраплятиме в вихлопну системуповністю не згоряючи. Але коли двигун працює на максимальній потужності, фази повинні бути максимально широкими, і чим вищі обороти, тим більше необхідно перекриття клапанів. Муфта зміни фаз ГРМ дає можливість ефективно наповнювати циліндри робочою сумішшю, а значить підвищити ККД мотора, збільшити його потужність. У той же час на холостому ході р/вали з муфтою знаходяться у вихідному стані, і згоряння суміші йде в повному обсязі. Виходить, що регулятор фаз підвищує динаміку та потужність ДВЗ, при цьому досить економічно витрачається паливо.

Система зміни фаз газорозподілу (СІФГ) забезпечує нижчу витрату палива, знижує рівень CO у вихлопних газах, дозволяє більш ефективно використовувати потужність ДВЗ. У різних світових автовиробників розроблено свою СІФГ, застосовується не тільки зміна положення розподільних валів, а й рівень підняття клапанів у ГБЦ. Наприклад, компанія Nissan застосовує систему CVTCS, якою керує клапан регулювання фаз газорозподілу ( електромагнітний клапан). На холостих обертах цей клапан відкритий, і не створює тиск, тому розподільні вали знаходяться у вихідному стані. клапан, Що Відкривається, збільшує тиск в системі, і чим воно вище, тим на більший кут зсуваються розподільні вали.

Слід зазначити, що СІФГ в основному використовуються на двигунах з двома розподільчими валами, де в циліндрах встановлюється по 4 клапани – по 2 впускні та 2 випускні.

Пристосування для встановлення фаз газорозподілу

Щоб двигун працював без перебоїв, важливо правильно виставити фази ГРМ, встановити у потрібному положенні розподільні вали щодо колінвалу. На всіх двигунах вали виставляються за мітками, і від точності установки залежить дуже багато. Якщо вали виставляються неправильно, виникають різні проблеми:

• мотор нестійко працює на неодружених оборотах;
• ДВЗ не розвиває потужності;
• відбуваються постріли в глушник та бавовни у впускному колекторі.

Якщо в позначках помилитися на кілька зубів, не виключено, що можуть зігнутися клапана, і двигун при цьому не запуститься.

На деяких моделях силових агрегатів розроблені спеціальні пристрої для встановлення фаз газорозподілу. Зокрема, для двигунів сімейства ЗМЗ-406/406/409 є спеціальний шаблон, за допомогою якого вимірюються кути положення розподільних валів. Шаблоном можна перевірити існуючі кути, і якщо вони неправильно виставлені, вали слід перевстановити. Пристрій для 406-х моторів є набором, що складається з трьох елементів:

• двох кутомірів (для правого та лівого валу, вони різні);
• транспортир.

Коли колінчастий вал виставлений у ВМТ 1-го циліндра, кулачки розподільних валів повинні виступати над верхньою площиною ГБЦ під кутом 19-20 º з похибкою ± 2,4 °, причому, кулачок впускного валика повинен бути трохи вище кулачка випускного розподільного валу.

Також є спеціальні пристрої для встановлення розподільних валів на моторах BMWмоделей M56/M54/M52. У комплект установки фаз газорозподілу ДВЗ БВМ входить:

Несправності системи зміни фаз газорозподілу

Змінювати фази газорозподілу можна у різний спосіб, і останнім часом найбільш поширений поворот р/валів, хоча нерідко застосовується метод зміни величини підйому клапанів, використання розподільних валів з кулачками зміненого профілю. Періодично в газорозподільному механізмі виникають різні несправності, через які двигун починає працювати з перебоями, «тупить», в деяких випадках і зовсім не запускається. Причини виникнення неполадок можуть бути різними:

• несправний електромагнітний клапан;
• засмічена брудом муфта зміни фаз;
• витягнувся ланцюг газорозподільного механізму;
• несправний натягувач ланцюга.

Часто у разі виникнення несправностей у цій системі:

• знижуються неодружені оберти, у деяких випадках ДВЗ глухне;
• значно збільшується витрата палива;
• двигун не розвиває обертів, машина часом не розганяється навіть до 100 км/год;
• мотор погано запускається, його доводиться ганяти стартером кілька разів;
• чути стрекотіння, що йде з муфти СІФГ.

За всіма ознаками основна причина проблем з двигуном - вихід із ладу клапана СІФГ, зазвичай при цьому комп'ютерна діагностикавиявляє помилку цього пристрою. Слід зазначити, що лампа діагностики Check Engine спалахує при цьому не завжди, тому важко зрозуміти, що збої відбуваються саме в електроніці.

Часто проблеми ГРМ виникають через засмічення гідравліки – погана олія з частинками абразиву забиває канали в муфті і механізм заклинює в одному з положень. Якщо муфту «клинить» у вихідному положенні, ДВЗ спокійно працює на ХХ, але зовсім не розвиває обертів. Якщо механізм залишається в положенні максимального перекриття клапанів, двигун може погано запускатися.

На жаль, двигуни російського виробництваСІФГ не встановлюється, але багато автомобілістів займаються тюнінгом ДВС, намагаючись покращити характеристики силового агрегату. Класичний варіант модернізації мотора - це установка "спортивного" розподільного валу, у якого зміщені кулачки, змінено їх профіль.

Такий р/вал має свої переваги:

• двигун стає прийомистим, чітко реагує на натискання педалі газу;
• покращуються динамічні характеристики автомобіля, машина буквально рве з-під себе.

Але в такому тюнінгу є свої мінуси:

• неодружені обороти стає нестійкими, доводиться їх виставляти в межах 1100-1200 об/хв;
• збільшується витрата палива;
• досить складно відрегулювати клапана, ДВЗ вимагає ретельного налаштування.

Досить часто тюнінгу піддаються вазовські двигуни моделей 21213, 21214, 2106. Проблема двигунів ВАЗ з ланцюговим приводом - поява «дизельного» шуму, і часто він виникає через натягувач, що вийшов з ладу. Модернізація ДВС ВАЗ полягає у встановленні автоматичного натягувача замість штатного заводського.

Нерідко на моделі двигунів ВАЗ-2101-07 та 21213-21214 встановлюють однорядний ланцюг: мотор з ним працює тихіше, до того ж ланцюжок менше зношується – його ресурс становить у середньому 150 тис. км.

Випускний клапан починає відкриватися наприкінці процесу розширення з випередженням щодо н.м.т. на кут φ о.в. = 30ч-75 ° (рис. 20) і закривається після в.м.т. із запізненням на кут φ з.в., коли поршень рухається у такті наповнення у напрямку до н.м.т. Початок відкриття та закриття впускного клапанатакож зрушено щодо мертвих точок: відкриття починається до в.м.т. з випередженням на кут ? 0 . вп, а закриття відбувається після н. із запізненням на кут φ з.вп. на початку такту стискування. Більшість процесів випуску та наповнення протікає окремо, але близько в.м.т. впускний та випускний клапани відкриті деякий час одночасно. Тривалість перекриття клапанів, що дорівнює сумі кутів φ з.в + φ о.вп, невелика у поршневих двигунів (рис. 20 а), а у комбінованих може бути значною (рис. 20 б). Загальна тривалість газообміну становить φ о.в + 360 про + φ з.вп = 400-520 про; у високооборотних двигунів вона більша.

Періоди газообміну у двотактних двигунах

У двотактному двигуні процеси газообміну відбуваються під час переміщення поршня поблизу н.м.т. і займають частину ходу поршня у тактах розширення та стиснення.

У двигунах із петлевою схемою газообміну і впускні, і виявусні вікна відкриваються поршнем, тому фази газорозподілу та діаграми площі поперечного перерізу вікон симетричні щодо н.м.т. (Рис. 24, а). У всіх двигунах з прямоточними схемами газообміну (рис. 24 б) фази відкриття випускних вікон (або клапанів) виконують несиметричними щодо н.м.т., досягаючи тим самим кращого наповнення циліндра. Зазвичай впускні вікна та випускні вікна (або клапани) закриваються одночасно або з невеликою різницею по кутку. Здійснити несиметричні фази можливо і в двигуні з петлевою схемою газообміну,

якщо встановити (на впуск або випуск) додаткові пристрої - золотники або клапани. Через недостатню надійність подібних пристроїв нині їх не застосовують.

Загальна тривалість процесів газообміну у двотактних двигунах відповідає 120-150° кута повороту. колінчастого валу, що у 3-3,5 рази менше, ніж у чотиритактних. Кут відкриття випускних вікон (або клапанів) о.в. = 50-90 ° до н.м.т., а кут попередження їх відкриття пр = 10-15 0 . У високооборотних двигунах із випуском через клапани ці кути більше, а двигунах із випуском через вікна - менше.

У двотактних двигунах процеси випуску та наповнення відбуваються здебільшого спільно - при одночасно відкритих впускних (продувних) та випускних вікнах (або випускних клапанах). Тому повітря (або горюча суміш) надходить у циліндр, як правило, за умови, що тиск перед впускними вікнами більший за тиск за випускними вікнами (клапанами).

Література:

Наливайко В.С., Ступаченко О.М. Сипко С.А. Методичні вказівки до проведення лабораторних робіт з курсу «Судові ДВС», Миколаїв, НКІ, 1987, 41с.

Суднові двигуни внутрішнього згоряння. Підручник/Ю.Я. Фомін, А.І. Горбань, В.В. Добровольський, А.І. Лукін та ін-Л.: Суднобудування, 1989 - 344 с.: іл.

Двигун внутрішнього згорання. Теорія поршневих та комбінованих двигунів: За ред. А.С. Орліна, М.Г. Круглова -М.: Машинобудування, 1983 - 372стор.

Ваншейдт В.А. Суднові двигуни внутрішнього згоряння. Л. Суднобудування, 1977.-392с.

Найпростіший двотактний двигун

Двотактний двигун найбільш простий з технічної точки зору: у ньому поршень виконує роботу розподільчого органу. На поверхні циліндра двигуна виконано кілька отворів. Їх називає вікнами, і вони є важливими для двотактного циклу. Призначення впускних і випускних каналів є досить очевидним — впускне вікно дозволяє паливоповітряній суміші потрапити в двигун для подальшого згоряння, а випускне вікно забезпечує відведення отриманих в результаті згоряння газів з двигуна. Продувний канал служить для забезпечення перетікання з кривошипної камери, в яку вона надійшла раніше, камеру згоряння, де відбувається згоряння. Тут постає питання, чому суміш надходить у простір картера під поршнем, а не безпосередньо в камеру згоряння над поршнем. Щоб зрозуміти це, слід зазначити, що у двотактному двигуні кривошипна камера виконує важливу другорядну роль, будучи свого роду насосом для суміші.

Вона утворює собою герметичну камеру, закриту зверху поршнем, з чого випливає, що об'єм цієї камери, а, отже, і тиск в ній, змінюється, оскільки поршень перемішується зворотно-поступально в циліндрі (у міру того як поршень рухається вгору, об'єм збільшується, і тиск падає нижче атмосферного, створюється розрідження, навпаки, при русі поршня вниз обсяг зменшується, і тиск стає вищим за атмосферний).

Впускне вікно на стінці циліндра більшу частину часу закрите спідницею поршня, воно відкривається, коли поршень наближається до верхньої точки свого ходу. Створене розрідження всмоктує свіжий заряд суміші в кривошипну камеру, потім, у міру того, як поршень рухається вниз і створює тиск в кривошипній камері, ця суміш витісняється в камеру згоряння через продувний канал.

Дана конструкція, в якій поршень грає роль розподільчого органу з очевидних причин, є найпростішим різновидом двотактного двигуна, число частин, що переміщуються в ній не значно. У багатьох відносинах це є значною перевагою, проте залишає бажати кращого з точки зору ефективності (ККД). Свого часу майже у всіх двотактних двигунах поршень виконував роль органу розподілу, але в сучасних конструкціях ця функція відводиться більш складним та ефективним пристроям.

Покращені конструкції двотактного двигуна

Вплив протягом газу Одна з причин неефективності вищеописаного двотактного двигуна - неповне очищення від газів, що відпрацювали. Залишаючись у циліндрі, вони заважають проникненню всього об'єму свіжої суміші, і, отже, знижують потужність. Також існує пов'язана з цим проблема: свіжа суміш з вікна продувного каналу надходить прямо у випускний канал, і, як було згадано раніше, щоб це мінімізувати, вікно каналу продувки направляє суміш вгору.

Поршні з дефлектором

Ефективність очищення та паливна економічність можуть бути покращені за рахунок створення більшефективного перебігу газу всередині циліндра На ранній стадії удосконалення двотактних двигунів було досягнуто за рахунок надання днищу поршня особливої ​​форми для відхилення суміші від впускного каналу до голівки циліндра - дана конструкція отримала назву поршня з дефлектором». Однак використання поршнів з дефлектором на двотактних двигунах було нетривалим через проблеми розширення поршня. Тепловиділення в камері згоряння двотактного двигуна зазвичай вище, ніж у чотиритактного, тому що згоряння відбувається вдвічі чаші, крім того, головка, верхня частина циліндра та поршня є найбільш нагрітими частинами двигуна. Це призводить до проблем, пов'язаних із тепловим розширенням поршня. Фактично, поршню при виготовленні надається така форма, щоб він трохи відрізнявся від кола і був конусним догори (овало-бочкоподібний профіль), таким чином, коли він розширюється при зміні температури, він стає круглим і циліндричним. Додавання несиметричного металевого виступу у вигляді дефлектора на днище поршня змінює характеристики його розширення (якщо поршень буде надмірно розширюватися в неправильному напрямку, його може заклинити в циліндрі), а також призводить до його обтяження зі зміщенням маси від осі симетрії. Цей недолік став набагато очевиднішим у міру того, як двигуни удосконалилися для роботи при більш високих швидкостях обертання.

Типи продувок двотактного двигуна

Петльова продування

Оскільки у поршня з дефлектором занадто багато недоліків, а плоске або трохи округлене днище поршня не сильно впливає не рух суміші, що надходить або відпрацьованих газів, був необхідний інший варіант. Він був розроблений у ЗО-х роках XX століття доктором Е. Шнурле, який його винайшов і запатентував (хоча, за загальним визнанням, спочатку спроектував його для двотактного дизельного двигуна). Продувні вікна розташовані навпроти один одного на стінці циліндра та спрямовані під кутом вгору та назад. Таким чином, суміш, що надходить, наштовхується на задню стінку циліндра і відхиляється вгору, потім, утворюючи нагорі петлю, падає на відпрацьовані гази і сприяє їх витіснення через випускне вікно. Отже, хороша продування циліндра може бути отримана підбором розташування вікон. Необхідно ретельно опрацьовувати форму та розмір каналів. Якщо зробити канал занадто широким, поршневе кільце, минаючи його, може потрапити у вікно і заклинити, тим самим викликаючи поломку. Тому розмір і форма вікон виконується так, щоб гарантувати ненаголошений прохід колії повз вікна, а деякі широкі вікна з'єднані в середині перемичкою, яка є опорою для кілець. Як ще один варіант можна запропонувати використання більшої кількості вікон менших розмірів.

На даний момент існує безліч варіантів розташування, чисельності та розмірів вікон, що відіграли велику роль у збільшенні потужності двотактних двигунів. Деякі двигуни забезпечені продувним і вікнами, що служать для єдиної мети - поліпшення продування, вони відкриваються незадовго до відкриття основних продувних вікон, які подають більшу частину свіжої суміші. Але поки що це все. що можна зробити для покращення газообміну без використання дорогих у виробництві деталей. Щоб продовжувати покращувати характеристики, необхідно точніше керувати фазою наповнення.

Пелюсточний клапан Suzuki Lets TW

Пелюсточні клапани

У будь-якій конструкції двотактного двигуна покращення ККД та паливної економічності означає, що двигун повинен працювати більш ефективно, це вимагає згоряння максимальної кількості палива (отже отримання максимальної потужності) на кожному робочому такті двигуна. Залишається проблема складного видалення всього обсягу відпрацьованого газу та заповнення циліндра максимальним обсягом свіжої суміші. До тих пір, поки процеси газообміну вдосконалюються в рамках двигуна з поршнем в ролі органу розподілу, не можна гарантувати повне очищення від відпрацьованих газів, що залишаються в циліндрі, при цьому не можна збільшити обсяг свіжої суміші, що надходить, щоб сприяти витіснення відпрацьованих газів. Рішенням може бути заповнення кривошипної камери великою кількістю суміші за рахунок збільшення її обсягу, але на практиці це призводить до менш ефективної продування. Збільшення ефективності продування вимагає зменшення об'єму кривошипної камери і, таким чином, обмеження простору, призначеного для заповнення сумішшю. Отже, компроміс вже знайдено, і слід шукати інші способи поліпшення характеристик. У двотактному двигуні, в якому роль органу газорозподілу відведена поршню, частина паливоповітряної суміші, поданої в кривошипну камеру, неминуче буде втрачена в міру того, як поршень починає рухатися вниз у процесі згоряння. Ця суміш витісняється назад у впускне вікно і таким чином втрачається. Необхідно більше ефективний спосібуправління надходить сумішшю. Запобігти втраті суміші можна шляхом використання пелюсткового або дискового (золотникового) клапана або їх комбінації.

Пелюсточний клапан складається з металевого корпусу клапанів і закріпленого на його поверхні сідла.ущільненням із синтетичного каучуку. Два або більше пелюсткових клапанів закріплені на корпусі клапанів, за нормальних атмосферних умов ці пелюстки закриті. Крім того, для обмеження переміщення пелюстки встановлені обмежувальні пластини по одній на кожну пелюсток клапана, що служать для запобігання його поломці. Тонкі пелюстки клапана зазвичай виготовляються з гнучкої (пружинної) сталі, хоча дедалі популярнішими стають екзотичні матеріали на основі фенольної смоли або склотекстоліту.

Клапан відкривається за рахунок вигину пелюсток до обмежувальних пластин, які спроектовані таким чином, що відкриваються, як тільки з'являється позитивний перепад тиску між атмосферою та кривошипною камерою; це відбувається, коли поршень, що рухається вгору, створює розрідження в картері, Коли суміш подана в кривошипну камеру, і поршень починає рухатися вниз, тиск усередині картера зростає до рівня атмосферного, і пелюстки притискаються, закриваючи клапан. Таким чином, подається максимальна кількість суміші, і запобігають будь-яким зворотним викидам. Додаткова маса суміші повніше заповнює циліндр, і продування відбувається більш ефективно. Спочатку пелюсткові клапани були пристосовані для використання на існуючих двигунах з поршнем у ролі органу газорозподілу, що призвело до суттєвого покращення ефективності двигунів. В окремих випадках виробники вибирали комбінацію двох конструкцій: однієї – коли двигун із поршнем у ролі органу газорозподілу. доповнений пелюстковим клапаном для продовження процесу наповнення через додаткові канали в кривошипній камері після того, як поршень перекриє основний канал, якщо рівень тиску в картері двигуна дозволяє це. В іншій конструкції на поверхні спідниці поршня виконувались вікна, щоб остаточно позбавитися контролю, який поршень має над каналами; у такому разі вони відкриваються та закриваються виключно під впливом пелюсткового клапана. Розвиток цієї ідеї означало, що клапан і канал впуску можуть бути перенесені з циліндра в кривошипну камеру. Страхітні застереження, що на пелюстках клапана утворюються тріщини і пелюстки можуть потрапити всередину двигуна, виявилися значною мірою необґрунтованими. Переміщення впускного каналу надає ряд переваг, головна з яких пов'язана з тим. що перебіг газу в порожнину картера стає більш вільним. і, отже, більша кількість суміші може надійти в кривошипну камеру. Цьому до певної міри сприяє імпульс (швидкість і вага) суміші, що надходить. При переносі впускного каналу з циліндра можна продовжувати підвищувати ефективність шляхом змішування вікна продувного (вікон) в оптимальне для продування положення. Безумовно, за останні роки основне розташування пелюсткових клапанів було ретельно досліджено, і з'явилися складні конструкції. що містять двоступінчасті пелюстки та багатопелюсткові корпуси клапанів. Останні розробки в області пелюсткових клапанів пов'язані з матеріалами, що використовуються для пелюсток, і розташуванням і розміром пелюсток.

Дискові клапани (золотниковий розподіл)

Дисковий клапан складається з тонкого сталевого диска, закріпленого на колінчастому валу шпонкою

Або шліцами таким чином, що вони обертаються разом, Він розташовується зовні впускного вікна між карбюратором і кришкою картера так. щоб у нормальному стані канал перекривався диском, Щоб відбулося наповнення у потрібній області циклу двигуна, з диска вирізається сектор. При обертанні колінчастого валу та дискового клапана впускне вікно відкривається в момент, коли вирізаний сектор проходить повз канал, дозволяючи суміші проникнути безпосередньо в кривошипну камеру. Потім канал перекривається диском, запобігаючи зворотному викиду суміші в карбюратор у міру того, як поршень починає рухатися вниз.

До очевидних переваг використання дискового клапана можна віднести більш точне керування початком і кінцем процесу ділянку, або сектор диска минає канал), і тривалістю процесу наповнення (тобто величиною вирізаної ділянки диска, пропорційної часу відкриття каналу). Також дисковий клапан допускає застосування впускного каналу великого діаметра та гарантує безперешкодний прохід суміші, що потрапляє у кривошипну камеру. На відміну від пелюсткового клапана з досить великим корпусом клапанів, дисковий клапан не створює жодних перешкод у впускному каналі, тому газообмін у двигуні покращується. Інша перевага дискового клапана проявляється на спортивних мотоциклах - це час, за який його можна замінити для підбору робочих характеристик двигуна під різні траси. Головним недоліком дискового клапана є технічні труднощі, що вимагають невеликих виробничих допусків та відсутність пристосовності, тобто нездатність клапана реагувати на зміну потреб двигуна подібно до пелюсткового клапана. Крім того, всі дискові клапани вразливі щодо попадання сміття, що надходить у двигун з повітрям (дрібні частинки та пил осідають на ущільнюючих канавках і дряпають диск). Незважаючи на це. на практиці дискові клапани працюють дуже добре і зазвичай сприяють значному приросту потужності на низьких частотах обертання двигуна порівняно із звичайним двигуном із поршнем у ролі органу газорозподілу.

Спільне використання пелюсткових та дискових клапанів.

Нездатність дискового клапана реагувати зміну потреб двигуна навела деяких виробників на думку — використовувати комбінацію дискового і пелюсткового клапана щоб одержати високої еластичності двигуна. Тому.коли цього вимагають умови, тиск у картері двигуна закриває пелюстковий клапан, таким чином, закриваючи впускний канал з боку кривошипної камери, навіть незважаючи на те, що вирізана ділянка (сектор) диска все ще може відкривати впускний канал з боку карбюратора.

Використання щоки колінвала як дисковий клапан

Цікавий варіант дискового клапана використовувався протягом кількох років на ряді двигунів моторолерів Vespa. Замість застосування окремого клапанного пристрою для виконання його ролі виробники використовували стандартний колінчастий вал. Площина правої щоки маховика оброблена з дуже високою точністю так, що при обертанні коленвала проміжок між нею і картером становить кілька тисячних часток дюйма. Впускний канал знаходиться прямо над маховиком (на цих двигунах циліндр розташовується горизонтально) і, таким чином, прикривається краєм маховика, шляхом механічної обробки виїмки в частині маховика можна в заданій точці циклу двигуна відкрити канал аналогічно тому, як це відбувається при використанні традиційного дискового клапана. Хоча одержуваний впускний канал виявляється менш прямим, ніж міг би бути, на практиці ця система працює дуже добре. В результаті двигун виробляє корисну потужність у широкому діапазоні частот обертання двигуна, і, як і раніше, залишається технічно простим.

Розташування випускного вікна

у багатьох відношеннях системи впуску та випуску на двотактному двигуні дуже тісно пов'язані. У попередніх параграфах ми обговорили способи підведення суміші та відведення відпрацьованих газів із циліндра. За ці роки проектувальники та випробувачі виявили, що фази випуску можуть мати такий же суттєвий вплив на характеристики двигуна, як і фази впуску. Фази випуску визначаються висотою випускного вікна в стінці циліндра, тобто, коли воно закривається і відкривається поршнем у міру того, як він перемішується в циліндрі вгору і вниз. Звичайно, як і в інших випадках, немає єдиного положення, яке охоплювало б всі режими двигуна. По-перше, це залежить від того, для чого двигун повинен використовуватися, по-друге, як цей двигун використовується. Наприклад, для одного і того ж двигуна оптимальна висота випускного вікна різна при низьких і високих частотах обертання двигуна, а при поглибленому розгляді можна сказати, що те ж відноситься і до розмірів каналу, і безпосередньо до розмірів випускної труби. В результаті на виробництві розроблені різні системи з характеристиками випускних систем, що змінюються при роботі двигуна, для відповідності частотам, що змінюються. Такі системи з'явилися у (YPVS), (АТАС). (KIPS), (SAPC), Cagiva(CTS) та Aprilia(RAVE). Нижче описуються системи і .

Системі з потужним клепаном Yamaha - YPVS

В основі цієї системи лежить безпосередньо потужний клапан, який по суті є роторним клапаном, встановленим в гільзі циліндра так, щоб його нижня кромка відповідала верхній кромці випускного вікна. На низьких частотах обертання двигуна клапан знаходиться у закритому положенні, обмежуючи ефективну висоту вікна: це покращує характеристики на низьких та середніх режимах. Коли частота обертання двигуна досягає заданого рівня, клапан відкривається, збільшуючи ефективну висоту вікна, що сприяє покращенню характеристик на високих швидкостях. Положення потужності клапана контролює серводвигун за допомогою троса і шківа. Блок управління YPVSi-отримує дані про вугілля відкриття клапана від потенціометра на серводвигуні та дані про частоту обертання двигуна від блоку управління запаленням; ці дані використовуються для вироблення правильного сигналу до приводу механізму серводвигуна (див. рис. 1.86). Примітка: На позашляхових мотоциклах компанії використовується дещо відмінна версія системи через малу потужність акумулятора: потужнісний клапан приводиться в дію від відцентрового механізму, встановленого на колінчастому валу.

Комплексна система потужності клапанів Kawasaki — KIPS

Система має механічний привід від встановленого на колінчастому валу відцентрового (кулькового) регулятора. Вертикальна тяга з'єднує механізм приводу з тягою керування потужним клапаном, встановленим у гільзі циліндра. Два таких потужнісні клапани розташовані у допоміжних каналах з обох боків від головного вікна впускного і пов'язані з тягою приводу за допомогою шестерні і зубчастої рейки. У міру того, як тяга приводу переміщається «з боку в бік», клапани обертаються, відкриваючи та закриваючи допоміжні канали в циліндрі та камері резонатора, розташованої з лівого боку двигуна. Система розрахована так, щоб за низької частоти обертання допоміжні канали були закриті клапанами для забезпечення короткочасного відкриття каналу. Лівий клапан відкриває камеру резонатора відпрацьованим газам, що залишають, таким чином збільшуючи обсяг розширювальної камери. При високій частоті обертання клапана повертаються, щоб відкрити обидва допоміжні канали і збільшити тривалість відкриття каналу, отже, забезпечити велику пікову потужність. Камера резонатора закривається клапаном зліва, знижуючи загальний обсяг випускної системи. Система KIPS забезпечує покращення характеристик на низьких та середніх частотах обертання за рахунок зменшення висоти каналу та більшого обсягу випускної системи, а при високих частотах обертання – за рахунок збільшення висоти випускного вікна та меншого обсягу системи випуску. Надалі система була вдосконалена за рахунок введення проміжної шестерні між тягою приводу і одним з клапанів, що забезпечує обертання клапанів у зустрічних напрямках, а також додавання плоского клапана потужності на передній кромці випускного вікна. На моделях більшого обсягу запуск та робота на низьких частотах обертання було покращено за рахунок додавання соплового профілю у верхній частині клапанів.

Камера посилення крутного моменту з автоматичним керуванням Honda — АТАС

Система, що застосовується на моделях фірми, має привід від автоматичного відцентрового регулятора, встановленого на колінчастому валу. Механізм, що складається з рейки та валика, передає зусилля від регулятора клапану АТАС, встановленому в гільзі циліндра. Камера HERP (Резонансна Енергетична Труба) відкривається клапаном АТАС при низьких частотах обертання двигуна та закривається при високих.

Система упорскування палива

Зважаючи на все, очевидним методом вирішення всіх проблем, пов'язаних із наповненням камери згоряння двотактного двигуна паливом та повітрям, не кажучи вже про проблеми високої витратипального та шкідливих викидівє використання системи впорскування палива. Однак, якщо паливо не підводиться безпосередньо в камеру згоряння, все ще залишаються характерні проблеми із фазою наповнення та ефективністю двигуна. Проблема, пов'язана з безпосереднім упорскуванням палива в камеру згоряння, полягає в тому. що паливо може бути подано тільки після того, як впускні вікна будуть закриті, отже, залишається мало часу для розпилювання та повного перемішування палива з повітрям, що знаходиться в циліндрі (що надходить з кривошипної камери, як у традиційних двотактних двигунах). Це породжує іншу проблему, тому що тиск усередині камери згоряння після закриття випускного вікна велике, і вона швидко наростає, отже, паливо має подаватися при ще вищому тиску, інакше воно просто не буде витікати з форсунки. Це вимагає досить великогабаритного паливного насоса, що спричиняє проблеми пов'язані зі збільшенням ваги, габаритів та вартості. Apriliaвирішила ці проблеми, застосувавши систему, звану DITECH, засновану на конструкції австралійської компанії, Peugeotі Kymmco розробили подібну систему. Форсунка на початку циклу двигуна подає струмінь палива в окрему закриту допоміжну камеру, що містить стиснене повітря (подається або від окремого компресора, або по каналу зі зворотним клапаном від циліндра). Після того, як випускне вікно закривається, допоміжна камера повідомляється з камерою згоряння через клапан або сопло, і суміш подається безпосередньо до свічки запалювання Aprilia претендує на зниження шкідливих викидів на 80%, що досягається за рахунок зниження не 60% витрати масла і на 50% витрати пального, крім того, швидкість скутера з такою системою на 15% вище швидкості такого ж скутера зі стандартним карбюратором.

Головна перевага застосування безпосереднього упорскуванняв тому. що порівняно із звичайним двотактним двигуном зникає необхідність попереднього перемішування палива з олією для мастила двигуна. Мастило покращується, оскільки масло не змивається паливом з підшипників і, отже, потрібна менша кількість олії, внаслідок чого знижується токсичність. Згоряння палива також покращується, а нагароутворення на поршнях, поршневих кільцях та у випускній системі знижується. Повітря, як і раніше, подається через кривошипну камеру (його витрата визначається дросельною заслінкою, пов'язаної з ручкою газу мотоцикла) Це означає, що масло все ще згоряє в циліндрі, і мастило і мастило не настільки ефективне, як хотілося б. Однак результати незалежних випробувань говорять самі за себе. Все, що тепер необхідно забезпечити підведення повітря, минаючи кривошипну камеру.

Статтю прочитали: 880

Проектування карток - Форсування двигунів

Тут не буде готових рецептів щодо форсування конкретних типів двигунів. Всі двигуни різні, на різних шасі змінюватимуться розміри окремих елементів (наприклад, випускної системи), змінюватимуться і характеристики. Тому, якісь конкретні рецепти, в яких залишиться чимало білих плям, можуть призвести лише до марної роботи.

Будуть розглянуті, зокрема, основи теорії процесів, що відбуваються в двигуні, з особливим акцентом на питання, які є основними при форсуванні двигуна. Звичайно, в запропонованій главі розглядаються тільки ті розділи теорії, знання яких необхідно, щоб шанувальник початківця картингу не зіпсував двигун в прагненні вичавити з нього максимальну потужність. Наведено також загальні рекомендації про те, в яких напрямках слід проводити доробки двигуна, щоб досягти позитивних результатів. Загальні вказівки ілюструються прикладами із практичних робіт із форсування картингових двигунів. Крім того, наводиться низка зауважень і практичних рекомендацій щодо, здавалося б, дрібних змін, внесення яких покращить роботу двигуна, підвищить його надійність, позбавить нас часом дорогого навчання на власних помилках.

Фази газорозподілу

Фази газорозподілу виражаються кутами повороту колінчастого валу, при яких відкриваються та закриваються відповідні вікна циліндра. У двотактному двигуні розглянемо три фази: відкриття впускного вікна, відкриття випускного вікна та відкриття перепускних вікон (рис. 9.3).

Фазою відкриття вікна, наприклад, випускного, назвемо кут повороту колінчастого валу, що вимірюється з моменту, коли верхній край поршня відкриє випускне вікно, до моменту коли поршень, рухаючись назад, закриє вікно. Аналогічно можна визначити фази відкриття решти вікон.

Мал. 9.3. Діаграми фаз газорозподілу:

a-симетрична; б-несиметрична; OD та ZD - відкриття та закриття впуску. ОР і ZP-відкриття та закриття перепуску; OW та ZW -відкриття та закриття випуску; a,у-кутивідкриття відповідно впускного та випускного вікон; B – кут відкриття перепускних вікон

Мал. 9.4. Порівняння час-перетинів (площа під кривими) для вікон різної форми

У звичайному поршневому двигунівсі вікна відкриваються та закриваються поршнем, тому діаграма фаз газорозподілу симетрична (або майже симетрична) щодо вертикальної осі (рис. 9.3, а).У картингових двигунах, в яких наповнення кривошипної камери горючою сумішшю здійснюється за допомогою золотника, що обертається, фаза впуску може не залежати від руху поршня, тому діаграма фаз газорозподілу має зазвичай несиметричний вигляд (рис. 9.3, б).

Фази газорозподілу є порівнянними величинами двигунів з різним ходом поршня, т. е. вони є універсальними характеристиками. При порівнянні двигунів, мають однаковий хід поршня, фази газорозподілу можна замінити відстанями від вікон, наприклад, до верхньої площини циліндра.

Крім фаз газорозподілу важливим параметром є так званий час-перетин. При поршньому вікні, що поступово відкривається, від форми каналу залежить, як збільшується відкрита поверхня вікна в залежності від кута повороту колінчастого валу (або часу). Чим ширше вікно, тим більша поверхня відкриватиметься при зміщенні поршня вниз. За один і той же час через вікно проходитиме більша кількість горючої суміші. Доцільно, щоб при відкритті вікна поршнем його площа була відразу якомога більшою. У багатьох двигунах для цього вікно стає розширеним догори. Завдяки цьому досягається ефект швидкого відкриття вікна без збільшення поверхні.

Діаграма зростання відкритої поверхні вікон різної форми залежно від часу за постійної ЧВ двигуна показана на рис. 9.4. Загальна площа вікон у обох випадках однакова. Площа під кривими діаграми характеризує значення час-перетину. Для вікна неправильної форми час-перетин більше.

Системи продування циліндра

Мал. 9.10. Схема систем продування циліндра та відповідні їм розгортки дзеркала циліндра:

а – двоканальна система; б – триканальна система; в - чотириканальна система; г - п'ятиканальна система

Продувки циліндра, що застосовуються в картингових двигунах системи схематично представлені на рис. 9.10. Поруч показано розташування перепускних вікон на розгортці дзеркала циліндра для кожної із систем: двох-, трьох-, чотири- та п'ятиканальної. У тих двигунах, де наповнення картера регулюється поршнем, криє та не закриває впускне вікно. В цьому випадку впускний патрубок зроблений не в циліндрі, і з'являється можливість розмістити додатковий канал перепуску.

Роль випускної системи

У двотактному двигуні величезну роль грає випускна система, що складається з випускного патрубка (у циліндрі та за циліндром), розширювальної камери та глушника. У момент відкриття випускного вікна у циліндрі є деякий тиск, який знижується у випускній системі. Газ розширюється, з'являються ударні хвилі, які відбиваються від стін розширювальної камери. Відбиті ударні хвилі викликають нове зростання тиску біля випускного вікна, внаслідок чого деяка частина газів, що відпрацювали, знову потрапляє в циліндр (рис. 9.11).

Мал. 9.11. Схематичне подання послідовних фаз виходу відпрацьованих газів:

а – відкриття випускного вікна; б – повне відкриття вікна; в - закриття вікна

Здається, що вигідніше було б отримати розрідження біля випускного вікна, коли воно повністю відчинене. Це викличе відкачування газів із циліндра і, тим самим, наповнення циліндра свіжою сумішшю. Однак у такому разі частина цієї суміші разом із відпрацьованими газами потрапить у випускний патрубок. Тому треба добиватися підвищеного тиску біля випускного вікна, коли воно закривається. У цьому випадку горюча суміш, що потрапила разом з газами, що відпрацювали, у випускний патрубок, буде повернута в циліндр, помітно покращуючи його наповнення. Відбувається це після закриття поршнем перепускних вікон. Як і в впускній системі, хвильові явища у випускній системі дають позитивний ефект лише поблизу резонансної ПВ. Змінюючи розміри, а особливо довжину випускної системи, можна формувати швидкісні характеристики двигуна. Вплив змін розмірів випускної системи на характеристики двигуна значніший, ніж зміна розмірів впускної системи.

Основи процесу згоряння

Для кращого розуміння роботи двигуна необхідно сказати кілька слів про процеси, що відбуваються в камері згоряння двигуна. Від протікання процесу згоряння залежить зростання тиску в циліндрі, що визначає потужність двигуна.

Результати згоряння палива, що сприймаються у вигляді роботи кривошипно-шатунного механізму, в першу чергу, залежать від складу горючої суміші. Теоретично ідеальним складом горючої суміші є так званий стехіометричний склад, тобто такий, при якому в суміші міститься стільки палива та кисню, що після згоряння у газах, що відпрацювали, немає ні палива, ні кисню. Іншими словами, згорить все паливо, що знаходиться в камері згоряння, а для його згоряння буде витрачено весь кисень, що міститься в горючій суміші.

Якби в камері згоряння був надлишок повітря (брак палива), то надлишок цей не зміг би допомогти процесу горіння. Однак він став би додатковою масою газу, яку треба прокачати через двигун і нагріти, використовуючи для цього теплоту, яка без цієї додаткової маси підвищила б температуру і, отже, тиск в циліндрі. Горюча суміш із надлишком повітря називається бідною.

Настільки ж несприятливий недолік повітря (або надлишок палива). Це призвело б до неповного згоряння палива і, як наслідок, отримання меншої енергії. Надлишок палива буде пропущений через двигун і випарується. Горюча суміш із нестачею повітря називається багатою.

Насправді для отримання найбільшої потужності доцільно використовувати злегка збагачену суміш. Це пояснюється тим, що в камері згоряння завжди утворюються локальні неоднорідності складу горючої суміші, що виникають через те, що неможливо досягти ідеального перемішування палива з повітрям. Оптимальний склад суміші може бути визначений лише дослідним шляхом.

Об'єм горючої суміші, що засмоктується щоразу в циліндр, визначається робочим об'ємом цього циліндра. А ось маса повітря, що знаходиться в цьому обсязі, залежить від температури повітря: чим вища температура, тим менша щільність повітря. Таким чином, склад займистої суміші залежить від температури повітря. Через це необхідно "налаштовувати" двигун залежно від погоди. У спекотний день двигун надходить тепле повітря, тому для збереження відповідного складу горючої суміші необхідно зменшити подачу палива. У холодний день маса повітря, що надходить, зростає, тому треба подавати більше палива. Слід зазначити, що у складі горючої суміші впливає також вологість повітря.

Внаслідок цього температура навіть ідеального в даних умовах складу суміші значно впливає на ступінь наповнення кривошипної камери. У постійному обсязі картера при вищій температурі маса горючої суміші буде меншою і, тим самим, після її згоряння в циліндрі буде нижчий тиск. Через це явище елементам двигуна намагаються надати таку форму, особливо картеру (ребрінення), щоб добитися їх максимального охолодження.

Горіння суміші в камері згоряння відбувається з певною швидкістю, під час горіння колінчастий вал повертається певний кут. Тиск у циліндрі наростає у міру горіння суміші. Доцільно отримання найбільшого тиску на той час, коли вже почався робочий хід поршня. Щоб цього досягти, суміш треба запалювати трохи раніше, з певним випередженням. Це випередження, що вимірюється кутом повороту колінчастого валу, називається кутом випередження запалення. Часто випередження запалення зручніше вимірювати відстанню, яка залишилася пройти поршню до верхньої мертвої точки.

Діапазон доробок

Перш ніж розпочати роботу над двигуном, треба вирішити, який показник ми хочемо досягти. У п'яти-, шестиступінчастих двигунах гоночної категорії ми можемо прагнути до збільшення ЧВ, хоча відомо, що в результаті цього ЧВ максимального моменту наближається до ЧВ максимальної потужності; ми зменшуємо діапазон робочих оборотів, домагаючись натомість більшої потужності.

У двигунах популярної категорії, а це двигуни «Демба» об'ємом 125 см 3 з триступінчастою коробкою передач, не слід прагнути досягнення надто великої ЧВ, треба добиватися найбільшого діапазону робочих ЧВ. У таких двигунах (використовуючи його власні вузли та агрегати) можна досягти потужності понад 10 кВт при частоті обертання близько 7000-8000 об/хв.

Необхідно також визначити діапазон доробок, які ми збираємось виконати. Треба заздалегідь знати, буде це внесення удосконалень у двигун, що допрацьовується, або ж діапазон доробок буде настільки широкий, що в результаті отримаємо практично. новий двигуніз збереженням кількох оригінальних (але доопрацьованих) вузлів, як цього вимагають правила.

Передбачаючи доопрацювання двигуна, перевагу слід надавати тим операціям, які значно підвищать показники двигуна. Однак не варто (принаймні на цьому етапі робіт) передбачати виконання таких операцій, які потребують значної праці та про які наперед відомо, що вони дадуть незначні результати. До таких операцій відноситься полірування всіх каналів циліндра двигуна, незважаючи на те, що існує загальне переконання ефективності цієї операції. Стендові випробування багатьох двигунів показали, що полірування каналів циліндра підвищує потужність двигуна на 015-05 кВт. Як бачите, зусилля, витрачені виконання цієї роботи, абсолютно непорівнянні з результатами.

Ось операції, які, безсумнівно, вплинуть на збільшення показників двигуна: збільшення ступеня стиснення; зміна фаз газорозподілу; зміна форми та розмірів каналів та вікон циліндра; правильний підбір параметрів впускної та випускної систем; оптимізація випередження запалення.

Зміна ступеня стиснення

Збільшення ступеня стиснення, що отримується шляхом зменшення об'єму камери згоряння, веде до збільшення потужності двигуна. Збільшення ступеня стиснення веде до зростання тиску згоряння в циліндрі за рахунок збільшення тиску стиснення, поліпшення циркуляції суміші в камері згоряння та збільшення швидкості згоряння.

Ступінь стиснення не можна збільшувати до будь-якої довільної величини. Вона обмежена якістю палива, що використовується, а також тепловою і механічною міцністю вузлів двигуна. Досить сказати, що при збільшенні ефективного ступеня стиснення з 6 до 10 сили, що діють на поршень, зростають майже вдвічі; тобто вдвічі зростає навантаження, наприклад, на кривошипний механізм.

З урахуванням міцності деталей двигуна та детонаційних властивостей доступних палив не рекомендується застосовувати геометричний ступінь стиснення більше 14. Збільшення ступеня стиснення до цього значення вимагає не тільки видалення прокладки (якщо вона була), а й надання відповідної форми головці циліндра, а іноді й циліндру. Для полегшення розрахунку об'єму камери згоряння для різних ступенів можна використовувати діаграму, показану на рис. 9.17. Кожна з кривих відноситься до певного робочого об'єму циліндра.

Мал. 9.17. Діаграма залежності ступеня стиснення від обсягів камери згоряння V 1 = 125 см 3 і V 2 -50 см 3

У деяких двигунах із відносно невеликим ступенем стиснення її значне збільшення можливе лише шляхом механічної обробки. У цьому випадку заплавляють камеру згоряння та знову обробляють її. Це також дозволяє змінити форму камери. Більшість сучасних двигунів, які застосовуються в картинзі, мають камеру згоряння у вигляді капелюха. Цю форму не слід змінювати при доробках двигуна.

Єдиний метод точного визначення об'єму камери згоряння - заповнення її моторним маслом через отвір для запальної свічки (рис. 9.18) при положенні поршня у верхній мертвій точці. При такому методі вимірювання від об'єму налитої олії треба відняти об'єм свічкового отвору. Об'єм свічкового отвору для свічки з коротким різьбленням дорівнює 1 -1,1 см 1 , для свічки з довгим різьбленням - 1,7-1,8 см 3 .

Прокладки під головку циліндра в гоночних двигунах або взагалі не застосовуються, або замінюють їх тонкі мідні кільця. В обох випадках поверхні стику циліндра та головки повинні бути притерті. Застосування прокладок з матеріалу з низьким коефіцієнтом теплопровідності протипоказано, тому що це утруднить відтік теплоти від верхньої частини гільзи циліндра, що несе значне теплове навантаження, до голівки та її охолоджувальних ребрів. Прокладка головки циліндра в жодному разі повинна виступати в камеру згоряння. Кромка прокладки, що виступає, буде розжарюватися і стане джерелом калільного запалювання.

Мал. 9.18. Визначення об'єму камери згоряння

Октанове числобензин, що застосовується, повинен відповідати ступеню стиснення. Однак треба враховувати, що ступінь стиснення є не єдиним фактором, що визначає можливу детонацію палива.

Детонація залежить від протікання процесу згоряння, від руху суміші в камері згоряння, від способу запалювання тощо. Вид палива для конкретного двигуна підбирається досвідченим шляхом. Однак використовувати високооктанне паливо для двигуна з низьким ступенем стиснення немає сенсу, тому що робота двигуна не покращується.

Продувка циліндра

Підбір відповідних фаз газорозподілу в двотактному двигуні відіграє величезне значення для видалення газів, що відпрацювали, з циліндра і наповнення його свіжою сумішшю. Крім того, треба так направити струмені суміші, що йдуть з перепускних вікон, щоб вони проходили через усі закутки циліндра і камери згоряння, видуючи з них залишки газів, що відпрацювали, і направляючи їх до випускного вікна.

Для збільшення ЧВ двигуна і, як наслідок, його потужності необхідно значно розширити фазу випуску, а точніше, збільшити різницю між фазами випуску і продування. В результаті цього збільшується час, протягом якого гази, що відпрацювали, розширюючись, виходять з циліндра. У цьому випадку в момент відкриття перепускних вікон циліндр вже порожній, свіжий заряд, що надходить до нього, лише трохи змішується з залишками відпрацьованих газів.

Фаза випуску збільшується за рахунок усунення (спилювання) верхньої кромки вікна. Фаза випуску в гоночних двигунах досягає 190° порівняно зі 130-140° серійних двигунів. Це означає, що верхню кромку можна спиляти на кілька міліметрів. Треба, однак, враховувати, що в результаті збільшення висоти випускного вікна зменшується перебіг поршня, на якому виконується робота. Тому збільшення висоти випускного вікна окупається тільки в тому випадку, якщо втрати роботи поршня компенсуються поліпшенням продування циліндра.

У зв'язку з доцільністю досягнення максимальної різниці між фазами випуску та продування кут відкриття продувних вікон зазвичай залишається незмінним.

Істотний вплив на якість продування мають розмір та форма перепускних каналів та вікон. Напрямок впуску суміші в циліндр із перепускного каналу має відповідати прийнятій системі продування (див. п. 9.2.4, рис. 9.10). У дво- і чотириканальній системі продування струменя надходить в циліндр горючої суміші направляються над поршнем до стінки циліндра, протилежної випускному вікну, причому в чотириканальній системі струменя, що виходять з вікон, розташованих ближче до випускного вікна, зазвичай спрямовані до осі циліндра. У системах з трьома або п'ятьма перепускними вікнами одне вікно має бути розташоване навпроти випускного вікна, канал цього вікна повинен спрямовувати струмінь горючої суміші вгору під мінімальним кутом до стінки циліндра (рис. 9.19). Це необхідна умова ефективної дії цього додаткового струменя, що отримується зазвичай зменшенням його перерізу, а також пізнішого відкриття цього вікна.

Виготовлення додаткового (третього або п'ятого) каналу є правилом, для двигунів з золотником, що обертається, або мембранним клапаном. У двигунах, в яких наповненням кривошипної камери управляє поршень, на місці класичного третього (або п'ятого) перепускного каналу знаходиться вікно впуску. У таких двигунах можуть бути додаткові канали перепуску, причому впускне вікно повинно мати відповідну форму; подібне рішення показано на рис. 9.20. У цьому двигуні зроблено три додаткові перепускні вікна невеликого розміру, з'єднаних загальним перепускним каналом, вхід в який знаходиться над впускним вікном. Необхідна фаза впуску забезпечується відповідною формою впускного вікна.

Мал. 9.19. Вплив форми третього перепускного каналу на рух заряду в циліндрі:

a – неправильна форма; б-правильна форма

При встановленні на звичайний двигунзолотника, що обертається, в циліндрі з'являється можливість зробити перепускний канал навпроти випускного вікна. Тут зручно зробити сильно вигнутий короткий канал (рис. 9.21, а),надходження суміші в який на деякий час закривається спідницею поршня.

Недолік цього рішення полягає в тому, що рух поршня порушує нормальний струм горючої суміші, але воно має дві важливі переваги: ​​маленький об'єм каналу лише трохи збільшує об'єм кривошипної камери, а горюча суміш, проходячи через поршень, чудово його охолоджує. Фактично такий канал просто зробити так. У циліндрі робляться два отвори (перепускне вікно та вхід у канал), у цьому місці вирізуються ребра та прикручується накладка з проточеним у ній каналом (рис. 9.21,6). Можна також спробувати вирізати вертикальну канавку в дзеркалі циліндра між входом у канал і вікном, ширина канавки дорівнює ширині каналу. Однак у цьому випадку рух поршня вниз викликатиме деяку турбулізацію горючої суміші в каналі (рис. 9.21, в).

Перепускні канали повинні звужуватися до вікон у циліндрі.

Мал. 9.21. Додатковий перепускний канал із протіканням суміші через поршень:

а – принцип дії; б - частина каналу проходить у зовнішній накладці; в - канал, вирізаний у дзеркалі циліндра

Вхід до перепускного каналу повинен мати площу на 50 % більше, ніж площа перепускного вікна. Очевидно, що зміна перерізу каналу має бути виконана по всій його довжині. Кути вікон та перерізів каналів повинні бути заокруглені радіусом 5 мм для підвищення ламінарності потоку.

Неприпустимі будь-які похибки під час стикування частин каналів, що у різних деталях двигуна. Це зауваження насамперед стосується місця з'єднання циліндра з картером двигуна, де джерелом додаткових завихрень суміші може стати прокладка, і стиків впускного та випускного патрубків з циліндром. Вихори в потоці суміші можуть виникати також у місці стику литої сорочки циліндра із залитою або запресованою гільзою (рис. 9.22). Розбіжності розмірів у цих місцях мають бути безумовно виправлені.

У деяких двигунах вікна циліндра розділені ребром. Це насамперед стосується впускних та випускних вікон. Не рекомендується зменшувати товщину цих ребер і тим більше видаляти їх при збільшенні площі вікна. Такі ребра оберігають поршневі кільця від влучення у широкі вікна і, отже, від поломки. Допустимо лише надати обтічну форму ребру впускного вікна, але тільки із зовнішнього боку циліндра.

Мал. 9.22. Порушення руху заряду, спричинені неправильним

взаємним розташуванням гільзи циліндра та литої сорочки циліндра

Неможливо дати однозначний рецепт отримання певних ефектів доробок. Взагалі можна сказати, що збільшення відкриття випускного вікна збільшує потужність двигуна, збільшуючи одночасно ЧВ максимальної потужності та максимального моменту, але звужуючи діапазон робочих ЧВ. Аналогічна дія надає збільшення розмірів вікон та перерізів каналів у циліндрі.

Добре ілюструють ці тенденції зміни у швидкісних характеристиках двигуна (рис. 9.23) об'ємом 100 см (діаметр циліндра 51 мм, хід поршня 48,5 мм), отримані внаслідок зміни розмірів та фаз газорозподілу (рис. 9.24). На рис. 9.24, анаведено розміри вікон, у яких двигун розвиває найбільшу потужність (криві N Аі М дна рис. 9.23). Фаза випуску становить 160 °, продування - 122 °, впуску - 200 °. Впускне вікно відкривалося при 48 від НМТ, а закривалося при 68 від ВМТ. Діаметр дифузора карбюратора 24 см.

На рис. 9.24, бпоказані розміри вікон, у яких досягається найбільший робочий діапазон ЧВ (див. рис. 9.23, криві N Bі М в).Фаза випуску становить 155°, продування - 118° і впуску - 188°, відкриття впуску на кут 48° після НМТ та закриття на кут 56° після ВМТ. Діаметр дифузора карбюратора дорівнює 22 мм.

Слід звернути увагу, що порівняно невеликі зміни розмірів та фаз газорозподілу значно змінили характеристики двигуна. У двигуна Апотужність більша, але він практично некорисний при частоті обертання нижче 6000 об/хв. варіант Узастосовується в значно більшому діапазоні ЧВ, а це основна перевага двигуна без коробки передач.

Хоча розглянутий приклад стосується двигуна класу, що не застосовується в Польщі, він добре ілюструє залежність між формою вікон і каналів циліндра і параметрами його роботи. Однак треба пам'ятати про те, що чи привели наші доопрацювання до бажаних результатів, ми знатимемо лише після їх виконання та перевірки двигуна на стенді (або суб'єктивно під час обкатки). Підготовка гоночного двигуна є нескінченним циклом доробок та перевірок результатів цієї роботи, нових доробок та перевірок, адже на характеристики двигуна величезний вплив мають й інші агрегати двигуна (карбюратор, випускна система тощо), оптимальні параметри яких можна визначити лише досвідченим шляхом .

Потрібно також підкреслити величезне значення геометричної симетрії всіх вікон та каналів у циліндрі. Навіть невелике відхилення від симетричності вплине на рух газів у циліндрі. Незначна різниця у висоті перепускних вікон з обох боків циліндра (рис. 9.25) викличе несиметричний рух суміші та порушить дію всієї системи продування. Відмінним показником, що дозволяє безпосередньо оцінити правильність напряму потоків суміші, що надходять із перепускних вікон, є сліди на днищі поршня. Через деякий час роботи двигуна частина днища поршня покривається шаром сажі. Та ж частина днища, яку омивають струмені свіжої горючої суміші, що надходить у циліндр, залишається блискучою, наче її вимили.

Мал. 9.25. Вплив різниці у висоті перепускних вікон

з обох боків циліндра на симетрію руху заряду

Поршень та поршневі кільця

Мал. 9.28. Залежність пропускної спроможності вхідного каналу карбюратора від його перерізу

У сучасних двигунахзастосовуються поршні, виготовлені з матеріалу з невеликим коефіцієнтом лінійного розширення, тому зазор між поршнем і гільзою циліндра може бути невеликим. Якщо припустити, що зазор по колу і довжині спідниці поршня в нагрітому двигуні скрізь однаковим, то після охолодження поршень деформується. Тому поршень повинен отримувати відповідну форму ще під час механічної обробки, що робиться на практиці. На жаль, ця форма занадто складна, і її можна отримати тільки на спеціальних верстатах. З цього випливає, що форму поршня не можна змінювати слюсарними операціями, а всілякі обточування спідниці поршня напилком або точилом, що застосовуються повсюдно після заклинювання поршня, призведуть до того, що поршень втратить правильну форму. У разі гострої необхідності такий поршень може бути використаний, проте можна не сумніватися, що його взаємодія із дзеркалом циліндра буде значно гіршою.

Потрібно застерегти від використання наждакового паперу для аварійної зачистки спідниці поршня. Крупинки абразивного матеріалу впиваються в м'який матеріал поршня, після чого сполоснуть усі дзеркало циліндра. Це спричинить необхідність розточування циліндра до наступного ремонтного розміру.

Зразковий розподіл температур на поршні наведено на рис. 9.29. Найбільше теплове навантаження посідає днище і верхню частину, особливо з боку випускного вікна. Температура нижньої частини спідниці менша і залежить, перш за все, від форми поршня. Форма внутрішньої поверхні поршня повинна бути такою, щоб у перерізі поршня не було звужень, що ускладнюють теплообмін (рис. 9.30). Теплота від поршня циліндру передається через кільця поршневі і місця контакту спідниці поршня з циліндром.

Для зменшення маси поршня і, тим самим, зменшення сил, що помітно зростають при високій частоті обертання двигуна, можна видалити частину матеріалу всередині поршня, але тільки в нижній частині. Зазвичай нижній край поршня всередині закінчується буртиком, що є технологічною базою для обробки поршня. Цей буртик можна видалити, залишивши товщину спідниці тут близько 1 мм. Товщина стінки поршня повинна плавно зростати у напрямку до днища. Можна трохи збільшити вирізи у спідниці поршня під бобишками. Форма та розміри цих вирізів повинні відповідати вирізам у нижній частині гільзи циліндра (рис. 9.31). Для зміни час-перетину найлегше підрізати нижню кромку поршня з боку впускного вікна, хоча велику складність представляє підбір величини підрізу.

Для зниження теплового навантаження на верхнє поршневе кільце рекомендується зробити над ним канавку обвідною шириною 0,8-1 мм і глибиною 1-2 мм. Іноді подібна канавка (або навіть дві) робляться між кільцями. Такі надрізи направляють тепловий потік у нижню частину поршня, зменшуючи температуру поршневих кілець.

Взагалі ми не маємо можливості змінити вигляд та розташування кілець. Можемо лише контролювати зазор у замку (розрізі) кільця, який повинен перевищувати 0,5 % діаметра циліндра. Потрібно також ретельно визначити кутове положення замків так, щоб вони ніколи не потрапляли на вікна під час руху поршня (рис. 9.32). Проводячи роботи над циліндром, також треба враховувати положення замків поршневих кілець.

Іноді застосовується нескладний спосіб зменшення пружності поршневого кільця шляхом зняття фасок з внутрішніх кромок. Це забезпечує найкраще прилягання кілець до дзеркала циліндра. Такий спосіб особливо доцільний при зміні кілець без шліфування циліндра.

Кривошипний механізм

Як уже говорилося, у двигуні 501 -Z3Aдоцільно переставити щоки колінчастого валу. Після розбирання за допомогою преса над валом треба виконати наступні операції.

1. Поглибити у щоках валу гнізда для нижньої головки шатуна на товщину додаткових дисків, що прикріплюються до зовнішньої поверхні щік (рис. 9.35, розмір е).

2. Видавити півосі із щік на товщину додаткових.
дисків.

3. Зменшити товщину шатуна (рис. 9.36) на шліфувальному верстаті. Ручне оброблення застосовується тільки для доведення.
Товщину можна зменшити навіть до 3,5 мм, але за умови, що шатун поліруватиметься. Кожна подряпина на шатуні є концентратором напруг, з якого може початися розвиток тріщини. Крім того, всі заокруглення мають бути зроблені дуже акуратно. Допрацьовуючи шатун, доцільно зробити прорізи у верхній та нижній головках для покращення доступу-суміші до підшипників.

4. Укоротити палець кривошипу до розміру з(рис. 9.36), що дорівнює ширині валу після перестановки щік, але до кріплення додаткових дисків. Палець треба вкорочувати по обидва боки, це дозволить залишити доріжки кочення роликів підшипника на старому місці.

5. Зважити верхню та нижню головки шатуна, як показано на рис. 9.37.

6. Зібрати колінчастий вал. Запресування пальця кривошипа може бути виконане за допомогою преса або великих лещат.

Звичайно, після такого складання важко досягти співвісності півосей валу. Похибку можна виявити, приклавши до однієї із щік сталеву пластину (рис. 9.38), яка відставатиме від іншої щоки. Це можна виправити, ударяючи по одній із щік киянкою (рис. 9.39). Точніше биття валу перевіримо при його обертанні у підшипниках. На покритій крейдою півосі штихель позначить місця, де треба зменшити биття (рис. 9.40). При складанні валу треба пам'ятати про необхідність збереження зазору між нижньою головкою шатуна та щоками валу. Цей проміжок повинен бути не менше 0,3 мм. Занадто маленький зазор у часто є причиною заклинювання підшипника шатуна.

7. Врівноважити колінчастий вал. Це стає статичним способом. Обіпрім вал на призми і, повісивши грузик у верхню головку шатуна, будемо так підбирати врівноважену масу (не плутати з масою грузика), щоб вал залишався в стані спокою за будь-якого положення. Маса грузика є частиною мас, що у поворотно-поступальном русі, яку треба врівноважити. Припустимо, що маса верхньої головки шатуна становить 170 г, а маса поршня з кільцями і поршневим пальцем - 425 г. Маса, що здійснює зворотно-поступальний рух, становить 595 г. Припускаючи, що коефіцієнт врівноваженості дорівнює 0,66, отримаємо яку необхідно врівноважити, дорівнює 595X0,66 = 392,7 р. Забираючи від цієї величини масу верхньої головки шатуна, отримаємо масу грузика G, підвішеного на головці.

Стан статичної рівноваги колінчастого валу досягається шляхом висвердлювання отворів у щоках валу з того боку, що перетягує.

8. Зробити додаткові диски зі сталі та прикріпити їх до валу трьома гвинтами Мб із потаємними конічними головками. Перед кріпленням дисків доцільно площину стику з валом змастити герметиком. Гвинти закінчити керненням.

Додамо, що додаткові диски можна кріпити не до валу, а нерухомо до внутрішніх стінок картера. Однак через нещільне прилягання диска до стінки може погіршитися теплообмін. Слід зазначити, що зміщення щік колінчастого валу не виключає застосування тонкої «підкови».

Перед початком доробок циліндра треба зробити інструмент вимірювання фаз газорозподілу, використовуючи з цією метою круглий кутомір зі шкалою 360° (рис. 9.42). Кутомір встановимо на колінчастий вал двигуна, а на двигун прикріпимо дротяну стрілку.

Для однозначного визначення часу відкриття та закриття вікон можна використовувати тоненький дріт, вставлений через вікно в циліндр і притискається поршнем у верхній кромці вікна. Товщина дроту на точності вимірів практично не позначиться, але такий спосіб полегшить роботу. Особливо він корисний щодо кута відкриття впускного вікна.

Значно полегшити роботу зі зміни фаз газорозподілу та розмірів каналів та вікон допоможе зняття відбитків із дзеркала циліндра. Такий відбиток можна отримати так:

всередину циліндра вкладаємо шматок картону та підганяємо його так, щоб він точно лежав уздовж дзеркала циліндра; його верхній край повинен збігатися з верхньою площиною циліндра;

тупим кінцем олівця видавлюємо контури всіх вікон;

на вийнятому з циліндра картоні отримуємо відбиток дзеркала циліндра; вздовж ліній відбитків вирізаємо у картоні відображені вікна.

На отриманій розгортці дзеркала циліндра можна виміряти відстань від країв вікон до верхньої площини циліндра і розрахувати відповідні фази газорозподілу (використовуючи формули, що є в кожній книзі про двигуни).

Тепер розглянемо, як зафіксувати нові фази газорозподілу в двигуні, що допрацьовується. Для цього на кутомірі по черзі встановлюємо необхідні кути, вимірюючи щоразу відстань від верхньої кромки поршня до верхньої площини циліндра. Виміряні відстані наносимо на попередньо зроблену форму.

Тепер ми можемо намітити нову форму вікон, а потім вирізати на викрійці. Залишається вкласти викрійку в циліндр і збільшити вікна так, щоб їхня форма збігалася зі спроектованими. Використання викрійки позбавить нас необхідності багаторазової перевірки кутів при збільшенні вікон.

Мал. 9.42. Нескладний кутомір для вимірювання фаз газорозподілу

Фази газорозподілу

Розташування каналів та фази газорозподілу двигуна

Поворотно-поступальний рух (вгору і вниз) поршня двигуна дозволяє йому діяти як повітряний компресор. Спочатку повітряно-паливна суміш рухається в картер під поршнем, і потім переміщається в циліндр (вище поршня), де вона стискається і займається. Як тільки гази згоряють, температура та тиск стрімко піднімаються. Цей тиск рухає поршень у нижній бік його ходу, де вихлопні гази, зрештою, вичищаються. Звучить просто, але дуже важливими є дуже точна конструкція каналів - форма, розмір, положення та тимчасові фази - якщо ви хочете досягти значної продуктивності двигуна.

Перепускні канали проводять свіжу повітряно-паливну суміш циліндр перед згорянням, поки вихлопні гази вичищаються через вихлопний отвір.

ОСНОВИ

Якщо ви досить цікаві для того, щоб розібрати ваш двигун, ви, ймовірно, бачили отвори в гільзі і колінчастому валі. Ці отвори відомі як канали або отвори, і в двотактному двигуні вони мають 3 функції:

1. Впуск - дозволяє свіжій повітряно-паливній суміші надходити в картер нижче поршня.

2. Перепуск - переміщення повітряно-паливної суміші з картера в циліндр вище за поршень.

3. Вихлоп – тут відпрацьовані гази виходять із двигуна після згоряння.

Отвори відкриваються і закриваються рухом поршня та колінчастого валу, і на противагу двигунам з механічними клапанами, для свого функціонування вони не вимагають додаткової енергії від двигуна.

Отвори, які ви бачите є необхідними для правильної роботи двотактного двигуна.

ТИПИ КАНАЛІВ

ВПУСКНА ВІДТВЕРДЖЕННЯ.Автомодельні двигуни використовують систему впуску на базі поворотного золотника колінчастого валу. Як він працює: канал, виготовлений у шийці валу, вирівнюється з отвором для впуску повітря в корпусі двигуна (під карбюратором) при кожному обороті валу. Повітряно-паливна суміш проходить через відкритий отвір поверхні шийки колінчастого валу і потім через канал у центрі колінчастого валу і, нарешті, в картер двигуна.

Впускний отвір у колінчастому валі "відміряє" скільки повітря та палива надходить у двигун. Повітряно-паливна суміш потім надходить у картер через канал у центрі колінчастого валу.

ПЕРЕПУСКНІ ВІДТВЕРДЖЕННЯ.Ці отвори виготовлені у стінці циліндра та по черзі закриваються та відкриваються поршнем. Повітряно-паливна суміш з картера (нижче за поршня) рухається через обхідні канали зовні циліндра до перепускних отворів.

Двотактні автомодельні двигуни використовують безліч комбінацій перепускних отворів. Може існувати від двох до 10-11 перепускних отворів різної форми та розмірів - плюс вихлопний отвір або отвори (так, можливо навіть кілька вихлопних отворів).

РОЗМІЩЕННЯ КАНАЛІВ ШНУРЛЕ:У двотактних двигунах використовується безліч конфігурацій перепускних та вихлопних каналів, але автомодельні двигуни використовують основну конфігурацію, відому як розташування каналів Шнурле, так що ми обговорюватимемо лише цей варіант.

У системі Шнурле, два перепускні отвори спрямовані вгору та в бік від єдиного вихлопного отвору, що знаходиться між ними. Свіжа паливна суміш навмисно прямує у найвіддаленішу від вихлопного отвору точку. У цій точці свіжа суміш робить петлю у бік головки циліндра і виштовхує вихлопні гази через вихлопний отвір.

Шнурле отвори направляють повітряно-паливну суміш у бік від вихлопного отвору.

БУСТ ВІДТВЕРДЖЕННЯ:Буст отвір є важливим покращенням в основному розташуванні каналів Шнурле. Воно розташоване навпроти вихлопного отвору і легко відрізнятиметься від інших отворів циліндра по його гострому кутку вгору. Буст отвір не тільки створює інший шлях, яким повітряно-паливна суміш може надходити в циліндр, але також робить це під кутом, який направляє суміш у бік свічки розжарювання, що знаходиться вгорі циліндра. Це сприяє кращому наповненню циліндра та покращує продування вихлопних газів.

Буст отвір протилежний вихлопному отвору. Його гострий кут догори допомагає направити свіжу повітряно-паливну суміш у бік свічки розжарювання вгорі циліндра.

БАГАТО - НЕ ЗАВЖДИ ДОБРЕ:Більше значення, ніж кількість каналів, мають фази газорозподілу (тобто коли отвори відкриваються і закриваються), тривалість (як довго вони залишаються відкритими) і площа (розмір отворів), так що не вражайтеся кількістю каналів, оголошених для даного двигуна. Правильно сконструйований двигун з трьома каналами може бути потужнішим, ніж гірше спроектований 7-канальний двигун.

Правильно розроблені канали допомагають спрямувати перебіг повітряно-паливної суміші та вихлопних газів. Більша кількість каналів іноді дорівнює більшій потужності, але не завжди.

ФАЗИ ГАЗОРОЗПОДІЛУ

Фази газорозподілу вказують на точки в циклі двигуна, в яких отвори відкриваються та закриваються. Ці точки зазвичай відміряються від ВМТ (TDC) (верхня мертва точка) або НМТ (BDC) (нижня мертва точка) від тієї, до якої поршень знаходиться ближче.

На додаток до відкриття та закриття отворів, фази газорозподілу показують нам, як довго отвір залишається відкритим (тривалість). Це важливо при визначенні робочої швидкості двигуна, високошвидкісні двигуни переміщують гази довше, ніж низькошвидкісні двигуни.

Більшість експертів вимірюють відкриття та закриття отворів у градусах обертання колінчастого валу. Деякі розробники та інженери використовують систему, яка вимірює відкриття та закриття отворів у відсотках від ходу поршня від ВМТ (TDC). Хоча є технічні перевагиу використанні останньої системи, перша є найбільш використовуваною.

Для вимірювання подій фаз газорозподілу до колінчастого валу приєднується кутомірне колесо. Нерухомий покажчик вирівнюється з кутомірним колесом і точно узгоджується з положенням поршня в ВМТ (TDC), забезпечуючи вимірювання фаз впуску, перепуску та вихлопу.

Все, що вам потрібно для початку вимірювання фаз газорозподілу двигуна - це кутомірне колесо, покажчик і міцне кріплення двигуна. Цей метод використовується всіма конструкторами двигунів для складання карти фаз газорозподілу та визначення місць можливих покращень.

КАНАЛИ І ПРОДУВАННЯ

У термінології двигуна, "продування" означає очищення об'єму - тобто очищення циліндра від вихлопних газів і рух свіжої повітряно-паливної суміші з картера в циліндр. Для розробника двигунів, очищення циліндра від вихлопних газів є лише половиною проблеми, одночасна заміна цих газів на свіжу повітряно-паливну суміш є іншою проблемою.

Під час роботи двигуна частина свіжої суміші, переданої в циліндр, змішується з вихлопними газами, що продуваються, і знижує ефективність і потужність двигуна. Протягом багатьох років було випробувано багато канальних систем для мінімізації цього змішування та забруднення, конструкція була покращена, але це явище продовжує впливати на продуктивність двотактних двигунів. Розмір, положення та напрямок цих отворів визначає, наскільки успішною буде продування, і наскільки добре працюватиме двигун.

Повітряно-паливна суміш витікає з перепускного отвору зліва, заповнює циліндр для наступного циклу згоряння та допомагає "продувати" вихлопні гази через вихлопний отвір праворуч.

ФАЗИ ГАЗОРОЗПОДІЛУ

У двотактному двигуні одночасно відбувається кілька подій. Вони перекриваються і впливають один на одного, і їхній ефект важко відстежити просто переглядаючи числа фаз газорозподілу. Діаграма фаз газорозподілу робить ці числа зрозумілішими.

На прикладі діаграми, вихлопний отвір відкривається при 80 градусах перед НМТ (BBDC). Це також 100 градусів після ВМТ (ATDC). Оскільки вихлопний отвір відкривається ближче до НМТ, фаза відміряється від цього положення. Загальний час відкриття (тривалість) будь-якого каналу визначається додаванням індивідуальних обертань.

ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ

Двигун Mungen MT12, використаний для приводу Yokomo GT-4R, показав рівну потужність, незважаючи на те, що він мав дуже значний приріст пікової потужності. Це було досягнуто шляхом оптимізації ефективності фаз газорозподілу для перегонів.

Я нещодавно розмовляв із відомим експертом з модифікації двигунів Деннісом Річі з Техасу. Денніс модифікував щороку сотні двигунів для катерів і автомобілів своїх покупців, фактично він модифікував двигун Mugen MT12 Стіва Понда для Yokomo GT-4R, і він працював дуже добре. Він люб'язно виділив свій час для дискусії про канали, фази газорозподілу та модифікації каналів.

Денніс Річі бачить значну різницю у філософії фаз газорозподілу між дорогими двигунами объема.12 и.15 і двигунами объема.21. Згідно з Денисом, маленькі двигуни мають набагато більш консервативні фази газорозподілу.

Тут наведено типовий приклад:

• ВПУСК – відкривається при 40 градусах Після НМТ, закривається при 48 градусах Після ВМТ, тривалість 188 градусів.
• ВИХЛОП – відкривається при 78 градусах Перед НМТ, закривається при 78 градусах Після НМТ, тривалість 156 градусів.
• ПЕРЕПУСК - відкривається при 60 градусах Перед НМТ, закривається при 60 градусах Після НМТ, тривалість 120 градусів.

Він сказав, "Хоча тривалість вихлопу та перепуску є до певної міри низькою, найбільше збільшення у продуктивності високих оборотіввиходить за рахунок збільшення тривалості впуску." Згідно з моїми обчисленнями, якщо відкриття впускного отвору залишається незмінним і закриття просувається приблизно до 65 градусів Після ВМТ (ATDC), то тривалість впуску розширюється до 205 градусів - 9% збільшення. Найкращі двигуниоб'єму.21 (3,44 куб. см) завжди мають просунуті фази газорозподілу.

Тут наведено деякі типові тривалості для просунутих двигунів об'єму.21 куб. дюйм (3,44 куб. см):
- впуск 210 градусів;
- Вихлоп 180 градусів;
- Перепуск 126 градусів.

Денніс сказав, що ці двигуни "благополучно" використовують паливо з 30% нітрометану і після модифікацій їхня пікова потужність знаходиться між 33 000 і 34 000 оборотів.

Перепускний та вихлопний отвори дозволяють стиснутому газу виходити зверху та знизу поршня під час циклів двигуна. Наявність достатнього часу (тривалості фази) для цього, це лише половина історії. Наявність досить великого отвору (площа отвору) це друга половина. Скажімо по-іншому: час, потрібний для переміщення деякої кількості газу через отвір, залежить від площі отвору.

Аналогія може бути корисною: 50 людей мають 30 секунд, щоб залишити приміщення після сигналу пожежної тривоги. Якщо двері повністю відчинені, вони легко вийдуть з приміщення в межах відведеного часу. Якщо двері несправні і відчинені лише частково, люди, як і раніше, можуть вийти, але в дверях відбувається тиснява, яка дозволить максимум 35 особам залишити приміщення в призначений час. Арифметика показує, що частково відчинені двері дозволять вийти у призначений час лише 70% людей. Подібна ситуація існує для газів, які намагаються пройти через перепускний та вихлопний отвори. Якщо перебіг занадто обмежений, отвір може бути розширений для збільшення його площі, або він може бути зроблено вище для збільшення його площі, і тривалості фази. Кожне рішення має різний ефект. Ухвалення рішення, що з цього буде краще, є предметом тривалого вивчення та досвіду.

Метою більшості модифікаторів двигунів є збільшення потужності. Найпростіший спосіб зробити це, це досягти більш швидкої роботи двигуна. Коли максимальні обороти збільшуються, канали залишаються відкритими більш короткий час. Грунтуючись на досвіді з конкретним двигуном, модифікатор розширює отвір або збільшує його висоту або комбінує обидві зміни. Ця практика відома як "портування" (модифікація каналів чи отворів).

Форми, розміри та положення отворів дуже критичні для продуктивності двигуна, і ви не можете зробити одну зміну без впливу на продуктивність двигуна десь в іншому місці. Це завжди компроміс.