Рис. 4.31. Осциллограммы изменения давления Рвып У выпускного окна двигателя с выпускной трубой разной длины при различной частоте вращения коленчатого вала:

а - Li = 340 мм; б - Lj = 430 мм; в - Li - 500 мм; / - выпуск; 2 - продувка; --ft = 3000 мин-;----п = 5870 мин-

ные линии), при п = 4000 мин"* - смещена к началу фазы дополнительного выпуска, при п = 5000 мин"* - приходится на фазу дополнительного выпуска, а при п = 5870 мин"* -- достигает выпускного окна после фазы дополнительного выпуска (штрих-пунктирные линии).

Наибольшая амплитуда волны подпора наблюдается при короткой трубе и снижается при увеличении L. При уменьшении длины Li максимум ре перемещается от 5000 мин"* (при = = 500 мм, L = ИЗО мм) к 5100 мин"* (при L- = 430 мм, L = = 1060 мм) и к 5300 мин"* (при = 340 мм, L = 970 мм). Таким образом, при увеличении длины Li кривая изменения ре и крутящего момента сдвигается в сторону малых частот вращения, а при уменьшении - в область высоких частот. Оптимальная длина Li = (5 ... 6) Dx. С уменьшением L, например от 230 до 180 мм, мощность Ne возрастает от 8 до 9,2 кВт (рис. 4.32, а).

Внутренний диаметр трубы Dj (см. рис. 4.29) может быть определен из соотношения

Рнс. 4.32. Влияние длин элементов выпускной трубы на максимальную мощность Ne двигателя

где = (1,3 ... 1,75) /о.вып; Fl - площадь сечения выпускной трубы; f о. вып - площадь сечения выпускных окон.

Угол «д раскрытия диффузора принимается из условия обеспечения безотрывного течения: «д = 6 ... 10°. Длина конической части диффузора La определяется углом «д и диаметром Da глушителя, который принимается из соотношения

NckBt 10

Не, кВт

190 200 210 220 1,мм

30 Ne, кВт 11

120 т 160 180 Lj,mm

F, = (3,5 ... 4,5) Fl.

Характер изменения коэффициента а избытка воздуха в зависимости от угла раскрытия диффузора при работе с выпускной системой или без нее в основном не меняется. Влияние диффузора на коэффициент фо избытка продувочной смеси особенно заметно на низких и средних частотах вращения, значение фо при наличии трубы с диффузором существенно превышает соответствующий показатель двигателя без выпускной системы. При работе двигателя на высоких частотах значения Фо и ре двигателя без выпускной системы больше. Такой характер изменения фо и р обусловлен изменением давления Рзып в выпускной системе при наличии диффузора (рис. 4.33) [19]. При увеличении угла «д раскрытия диффузора давление на выпуске / в период продувки уменьшается, что способствует снижению противодавления на выпуске. В конце фазы продувки 2 при низких частотах вращения волна давления в период дополнитель-

ВМТ НМТ

Рис. 4.33. Осциллограммы изменения давления pji, в выпускной системе при изменении угла раскрытия диффузора:

7° 20

/ - выпуск; 2 - продувка;---- = 4» 24;

Pg,Mna 0,SS

JOOO ifOOO 5000 SOOO n,MUH-i

Рис. 4.34. Влияние цилиндрической части глушителя на изменение среднего M*tl?H давления Ре АЪтгтш

М53КН фирмы Симсои (F = 50 см)

НОГО выпуска нренятствует утечке рабочей смеси из цилиндра. При высоких частотах (п > 5000 мин"*) в системах с диффузорами волна цро-тиводавления смещается к НМТ, что уменьшает степень вакуума в цервой половине фазы продувки, а возникновение вакуума в конце продувки сцо-собствует бесцреиятственному выбросу смеси из цилиндра. В , результате происходит снижение Фо и в системах с диффузорами при высоких частотах вращения. Влияние размеров цилиндрической части глушителя (Lg, и поло-

жения конфузора (L4, Dg) проявляются в характере изменения давления в выпускной системе. Изменяя длину Lg цилиндрической части трубы и положение конфузора, можно смещать характеристику двигателя в необходимом наиравлении (рис. 4.34). Выбирая длину Lg, можно повысить максимальную эффективную мощность Ne в определенном диапазоне частот благодаря дозарядке цилиндра (см. рис. 4.32). Однако на других частотах происходит ухудшение показателей. С увеличением длины Lg уменьшается номинальная мощность, но значительно возрастает ее значение в диапазоне средних частот вращения.

Диаметр цилиндрической части глушителя рекомендуется принимать = (2 ... 2,2) Dx- При изменении диаметра (сохранении других размеров выпускной системы) изменяется угол раскрытия диффузора, поэтому влияние Da аналогично влиянию угла «д. С увеличением диаметра Da (так же как ад) возрастает интервал но углу поворота коленчатого вала, при котором существует зона вакуума на средних скоростных режимах. Но вакуум при этом ионижается, так как возникает отраженный импульс давления выпуска и амплитуда волны давления уменьшается. Увеличение Dj способствует росту ре на средних режимах. Такие результаты иолучаются лишь в диапазоне углов раскрытия диффузора = 6 ... 10°. Дальнейшее увеличение угла йд и диаметра Da приводит к ухудшению показателей двигателей. При высоких частотах увеличение Da обусловливает резкое снижение амплитуды волны иодцора, вызванной наложением волн давления и разрежения. Это приводит к снижению ре при высоких частотах.

Длина L4 конфузорного участка глушителя влияет на показатели двигателя следующим образом. Если конус участка L4 невелик (большая длина L4), то мощность двигателя нри частотах 146

вращения выше номинальных снижается медленно. При малой длине L4 мощность падает быстро. Рекомендуемая длина L4 = = (1 ...2,5)Di.

Концевой участок глушителя длиной Lg также оказывает некоторое влияние на показатели двигателя Lj. При росте L5 и уменьшении диаметра Dj максимальная мощность двигателя и кривая крутящего момента смещаются в область больших частот. Уменьшение длины L5 способствует повышению максимальной мощности на малых частотах (см. рис. 4.32). Уменьшение диаметра Dg вызывает перегрев днища поршня.

Таким образом, конструкция газовоздушного тракта двухтактного карбюраторного двигателя существенно влияет на характер изменения коэффициентов а избытка воздуха, фо продувочной смеси, использования продувочной смеси, а также на мощностные, экономические и токсические показатели двигателя. Выбором оптимальных размеров конструкции элементов газовоздушного тракта можно достичь значительного улучшения показателей двигателя.

4.4. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Наибольшее влияние на показатели двигателей, безусловно, оказывает качество процесса горения, который, в свою очередь, определяется составом смеси, режимом работы двигателя, углом опережения зажигания, содержанием масла в топливе и другими факторами.

Влияние состава смеси. Зависимость выброса вредных веществ с ОГ от состава смеси (см. рис. 4.5) свидетельствует о том, что наименьшей токсичностью обладают ОГ при а > 0,95. Минимальное содержание СО и СН соответствует регулировке двигателя на состав смеси, близкий к экономичному.

Влияние состава топливовоздушной смеси на экономические и токсические показатели двигателя ММВЗ-3.111 можно оценить с помощью рис. 4.35. Изменение состава смеси обеспечивалось подъемом иглы дроссельной заслонки (Лдр) и регулировками карбюратора (винтом качества карбюратора).

Изменение состава смеси с помощью регулировочного винта оказывает заметное влияние на показатели двигателя. Удельный расход ge топлива снижается на всех исследованных скоростных режимах до минимального при 1,5 оборотах винта качества от полностью завернутого состояния. Массовые выбросы СО и СН также снижаются но мере обеднения смеси винтом качества и имеют минимальное значение при повороте винта на 1 ... 1,5 оборота. Наибольшее влияние состав смеси оказывает на выбросы СО. В указанном диапазоне положений винта качества выбросы СО изменяются почти в 2 раза, тогда как изменение СН не превышает 13 %.

Sr.kr/ч

16 18 hg.mm

Рис. 4.36. Зависимости расходов воздуха, От топлива, состава топливо-воздушной смеси от высоты Лпр подъема иглы дроссельной заслонки (двигатель ММВЗ-3.115) с обедненной регулировкой карбюратора (п = 4500 мин"*)

Рис. 4.35. Изменение экономических и токсических показателей двигателя ММВЗ-3.1 И в зависимости от коэ(Лицнента избытка воздуха

Состав смеси и показатели двигателя зависят также от положения дозирующей иглы карбюратора. При поднятии иглы, т. е. обогащении топливово.здушной смеси, происходит увеличение выбросов СО почти в 2 раза, а СН - па 5...7 %. Влияние типа карбюратора и его регулировок уже описано в предыдущем разделе и будет рассмотрено при ходовых испытаниях мотоциклов.

Влияние скоростного режима. Влияние частоты вращения коленчатого вала на отдельные показатели ДВС при работе по скоростной характеристике установить трудно в связи с тем, что при .этом изменяется целый комплекс параметров, определяющих рабочий процесс (качество процесса газообмена, теплообмен, тур-булизация заряда в цилиндре, опережение зажигания, скорость воздуха в диффузоре карбюратора и др.).

При работе двигателя по внещней скоростной характеристике (с карбюратором К62И) мощность двигателя до Л/ешах увеличивается, а удельный расход ge топлива снижается. С ростом частоты п возрастает объемная доля вредных веществ в ОГ. При п = 4500... 5000 мин"* массовая доля СО может составить 11 %, а углеводородов - 7500 млн"*. Столь высокое содержание СО и СН в первую очередь обусловлено значительным обогащением топливовоздушной смеси, приготовляемой карбюратором К62И.

Влияние нагрузочного режима. Показатели ДВС зависят от величины открытия дроссельной заслонки карбюратора. При от-

г/(кВтч)7 62S 5S0

16 hgp,mm

5000

1110 1000 900

800 700

/fOOO

Рис. 4.37. Изменение расхода топлива От.д главной дозирующей системы, Отхх системы холостого хода и 2 От суммарного двигателем в зависимости от высотн Адр подъема иглы дооссель-ной заслонки (двигатель ММВЗ-3.115 при п = 3500 мин-)

0,7 1,7 2,7 3,7 &,мм

Рис. 4.38. Влияние опережения зажигания на показатели двигателя «Восход-250»

крытии дроссельной заслонки на 1/2 максимальная моищость снизилась на 20%,в тожевремя удельный расход топлива во всем диапазоне частот уменьшился в среднем на 42?о. Такому снижению удельного расхода топлива соответствует уменьшение содержания вредных выбросов в ОГ. При среднем положении дроссельной заслонки (по сравнению с полным открытием) объемная доля СО и СН в ОГ снизилась в 2 ... 3 раза, а массовая доля СО составила 2 ... 4 %, СН -- 3500 ... 4500 мли"*.

Зависимости изменения расходов От топлива, воздуха, коэффициента а от высоты Лдр подъема иглы дроссельной заслонки карбюратора свидетельствуют о том, что при переходе от режима неполного открытия заслонки (50 %) к режиму полного открытия коэффициент а снижается от 1,1 до 0,8 (рис. 4.36). В результате повышаются расход топлива и токсичность ОГ. Изменение расходов топлива От.д главной дозирующей системой, Отхх системы холостого хода и суммарного расхода в зависимости от высоты /Тдр подъема иглы дроссельной заслонки такое, что при подъеме дроссельной заслонки (открытия от 50 до 100 %) расход топлива карбюратором увеличивается вдвое (рис. 4.37). Таким образом, нагрузочный режим, определяемый высотой Лдр, оказывает решающее влияние на мощностные, экономические и токсические показатели ДВС.

Влияние угла опережения зажигания. Изменение показателей двигателя «Восход-250» (рис. 4.38) в зависимости от опережения зажигания в пределах б = 0,7 ... 4,7 мм до ВМТ (при частоте вращения 4000 мин~* и 50%-ном открытии дроссельной заслонки показывает: