Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Двухтактные карбюраторные двигатели

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Г/(квтч)5

->

CH /

Tor.K 1100 1000 900 800

Рис. 4.39. Влияние объемной доли g„ масла в топливе на показатели двигателя «Восход-250» (п. = 4000 мин"*, дроссельная заслонка открыта на 50%)

СН, млн- 5000

в If г 1

максимальная мощность двигателя, минимальные удельный расход ge топлива и содержание СО в ОГ наблюдаются при б = = 2,7 мм;

массовая доля углеводородов СН при уменьшении опережения зажигания снижается и достигает минимума при б = 0,7 мм до ВМТ. Массовая доля СН выявлена при б = 1,7 мм до ВМТ. По мере изменения б, соответствующего раннему зажиганию, концентрация СН убывает, что объясняется лучшим протеканием процесса горения, а также более интенсивным окислением СН в выпускной системе двигателя (ввиду увеличения температуры ОГ).

Влияние содержания масла в топливе. По результатам исследования влияния содержания масла в топливе на показатели ДВС (рис. 4.39), номинальная мощность двигателя при объемной доле масла в топливе (10 ... 0,8%) практически не меняется, а минимальный удельный расход топлива достигается при объемной доле масла 1 ... 4 %. Изменение концентрации СО и СН в ОГ на всех скоростных режимах аналогично зависимости удельного расхода топлива. Минимальная объемная доля СО и СН в ОГ наблюдается прн объемной доле масла в топливе 4 %.

4.5. ВЛИЯНИЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Двухтактные карбюраторные двигатели могут нормально работать при довольно ограниченном диапазоне температур отдельных элементов. Так, температура цилиндра не должна превышать 453 ... 493 К, так как в противном случае резко снижается сопротивляемость масляной пленки и увеличивается изнашивание от трения. При температуре ниже 353 К вязкость масла повышается и смесеобразование ухудшается. Температура головки цилиндра обычно немного выше. Поступающая в камеру сгорания рабочая смесь нагревается и расширяется, снижая коэффициент наполнения. Кроме того, при повышении температуры головки возрастает опасность детонационного горения. Поэтому температура головки должна быть ниже 493 К.

Снижая температуру головки, можно уменьшить подогрев топливовоздушной смесн от ее стенок, повысить степень сжатия без 150

<o

° ЙЙЯ- о -о

«Г

OO Ю

о»

"2 и 22 - <

«ЕС IS

--g OO

<0 c4--«- £1,4 H

>

о о f. iO 5> Ю «2 5 o) O) *

oo« to loloo : *

C4 0.£? -t toio CO *

о о "i S, о * о >£,in 00iO lo

t §

<я о.

1 § h- 1

-51 e e -&И «!§§•& ss&s

S 1 it i iliiiiii

fei -e g с >. ga о



детонационного сгорания, т. е. улучшить мощностные, экономические и токсические показатели двухтактных ДВС.

Для двигателей мотоциклов, мотороллеров, снегоходов применяют в основном воздушную систему охлаждения, т. е. отвод теплоты осуществляют потоком воздуха, создаваемым при движении мотоцикла или нагнетаемым вентилятором (у мотороллеров и снегоходов). Охлаждение встречным потоком воздуха проще: отсутствует вентилятор, а следовательно, затраты мощности на его привод, меньше габариты и масса. Основные параметры систем охлаждения встречным потоком воздуха некоторых двухтактных ДВС мотоциклов представлены в табл. 4.9. Существенный недостаток такой системы охлаждения - перегрев двигателя при движении мотоцикла в тяжелых дорожных условиях на малой скорости.

Для двухтактных ДВС мотоцикла с воздушным охлаждением необходимо отводить около 580 ... 700 Вт количества теплоты на 1 кВт мощности двигателя для поддержания заданной температуры. Как видно из табл. 4.9, на цилиндр приходится 30 ... 60 %, а на головку - 33 ... 70 % отводимого количества теплоты.

В двухтактных ДВС наиболее термически напряженная зона находится над выпускным окном.

В системе с воздушным охлаждением при скорости движения 36 км/ч с поверхности площади 1 м можно отвести 50 ... 70 Вт/м количества теплоты, а при скорости 72 км/ч -90 ... 120 Вт/м. Циркуляцией воды вокруг гильзы цилиндра двигателя (при скорости 1 м/с) можно отвести 1750 ... 3700 Вт/м с единицы площади поверхности контакта.

Чтобы уравнять эффективность систем воздушного и водяного охлаждения, площади наружных поверхностей цилиндров и головки двигателя первой системы должны быть в 8 ... 20 раз больше площади внутренней, поглощающей теплоту.

Соотношения площадей внешней охлаждающей поверхности (охл) и внутренней поглощающей теплоту (5погл) современных двухтактных ДВС мотоциклов воздушного охлаждения приведены ниже.

Рабочий объем Vh, см . . 50 125

охл

8... 10

12... 15

175 16... 20

250 20 ... 25

Площадь охлаждающей поверхности в значительной степени зависит от рабочего объема цилиндра. Малообъемный цилиндр длинноходового двигателя может иметь хорошее охлаждение. С увеличением высоты ребер возрастает теплоотдача. Рост коэффициента теплоотдачи «к наблюдается и при увеличении скорости потока. При очень большой высоте ребер сопротивление потоку воздуха между ребрами повышается и коэффициент теплоотдачи снижается. Оптимальное отношение высоты ребра к шагу h/a = = 6/1. Для современных двухтактных ДВС отношение h/a = = 4 ... 6,7 для цилиндров и 3,75 ... 6,8 для головок. 152

4.10. Значения теплопроводности материалов, применяемых для изготовления цилиндров и головок

Материал

0 о S< Нов»

Серый чугун (3% С)

Хромоннкелевая

сталь

Алюминий

Оребрение «ежиком» (см. рис. 2.6) при отношении h/a == = б дает лучшее охлаждение при низких скоростях. Коэффициент а„ больше на 12 % при 30 км/ч и ниже при более высоких скоростях (на 2,5 % меньше при скорости 100 км/ч).

Теплоотдача от поверхности цилиндра происходит неравномерно. Между передней и тыльной частями цилиндра отношение коэффициентов теплоотдачи 7,5 : 1 при скорости 51 км/ч и 4,5 : 1 при скорости 123 км/ч. Теплоотдача от стенок цилиндра и головки зависит от многих факторов, в том числе от теплопроводности материала, толщины стенок, разности температур между внутренней и наружной поверхностями. Наиболее часто применяемые для изготовления цилиндров и головок металлы имеют теплопроводность, приведенную в табл. 4.10.

Поскольку алюминий обладает значительно лучшей теплопроводностью, при изготовлении цилиндров современных ДВС отдается предпочтение алюминиевым сплавам.

Комбинированные цилиндры (чугунные с алюминиевыми ребрами) имеют средние значения теплопроводности, близкие к теплопроводности цилиндров из алюминиево-магниевого сплава с внутренней облицовкой твердым хромом.

Для улучшения охлаждения фирма БМВ увеличила на 50 % площадь поверхности охлаждения головки (удлинено каждое второе ребро) и провела «чернение» головки из легкого сплава. Сред- • няя температура «черненой» головки снизилась в среднем на 40 °С. Изменение температур головок и цилиндра двухтактных ДВС фирмы БМВ в зависимости от скорости v движения мотоцикла и степени сжатия е получено при движении мотоцикла БМВ с полностью открытой дроссельной заслонкой и частотой вращения двигателя 4500 мин"*. При оребрении «ежиком» повышение температуры при переходе с четвертой передачи на первую будет значительно меньше, чем при обычной серийной головке. Цилиндр из легкого (алюминиевого) сплава обеспечивает лучшее распределение температур и кроме того, имеет следующие преимущества: при одинаковом пределе детонапионного горения температура у его вершины может быть снижена со 160 (чугун) до 140 °С (легкий сплав), мощность двигателя увеличена на 13 %, а удельный расход топлива уменьшен в среднем на 10 %;

зазор между поршнем и цилиндром может быть уменьшен на 0,25 ... 0,33 принятых величин и практически постоянен во всем диапазоне рабочих температур. Вследствие этого снижаются утечки газов и потери сжатия, уменьшается износ;



при одинаковой степени сжатия температура головки может быть снижена на 10 ... 20 "С, что связано с лучшей передачей теплоты от головки к цилиндру;

при одинаковой толщине стенок разность температур головки и основания цилиндра составляет для чугуна 368 К, а для легкого сплава 353 К, разность температур его передней и задней части 353 К для чугуна и для легкого сплава 303 К;

более высокая теплопроводность легкого сплава обеспечивает лучшее использование охлаждающей поверхности. Таким образом, преимущества цилиндра из легкого сплава очевидны.

Эффективность системы охлаждения имеет для двухтактного двигателя особенно важное значение, поскольку частота рабочих циклов у него вдвое выше, чем у четырехтактного. Зона в средней части цилиндра, где расположены газораспределительные окна, подвержена очень неравномерному нагреву: с одной стороны, происходит выход ОГ, а с другой - вход холодной рабочей смеси. Связанное с этим коробление зеркала цилиндра может вызвать утечку смеси и ОГ, падение мощности или даже заедание поршня. Поэтому в двухтактных двигателях все чаще используют водяное охлаждение. Качество наполнения цилиндра рабочей смесью и проблема охлаждения двухтактного двигателя взаимосвязаны, так как с ростом теплоотдачи от картера двигателя, поршня, цилиндра и головки топливовоздушная смесь расширяется в объеме и массовое наполнение цилиндра смесью уменьшается. Максимальная мощность двухтактных ДВС вследствие этого снижается на 10 ... 20 % сразу после начала работы двигателя при максимальной нагрузке. На современных двухтактных ДВС мотоциклов все чаще применяют принудительное водяное охлаждение.

Иногда используют комбинированную систему охлаждения! головка охлаждается воздухом, а цилиндр - водой. Но в большинстве случаев водой охлаждается и головка цилиндра. Водяную рубашку цилиндров и головок выполняют с оребрением для дополнительного охлаждения встречным воздухом. Комбинированное (воздушно-жидкостное) охлаждение двигателя позволяет! улучшить мощностные, экономические и токсические показатели двигателя; повысить степень сжатия и коэффициент наполнения; устранить тепловые напряжения в головке и выравнять температурное поле цилиндра. Исследования теплового состояния двигателя показали;

температура воды значительно влияет на теплоюе состояние цилиндра и головки, наиболее теплонапряженными являются внутренние участки цилиндра и камеры сгорания;

самую высокую температуру имеет зеркало цилиндра. На всех режимах работы температура двигателя не превышает 433 К при полном открытии дроссельной заслонки. Температурная неравномерность составляет 15 ... 60 °С;

температурное поле головки цилиндра довольно равномерное. Температурная неравномерность не превышает 34 °С. 154

5. ДВИГАТЕЛИ С ЛЕПЕСТКОВЫМИ КЛАПАНАМИ НА ВПУСКЕ

5.1. СХЕМЫ и КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ

Наиболее значительные работы по созданию, исследованиям и применению ОПК провела фирма Ямаха. На дорожных моделях мотоциклов ОПК 2 (см. рис. 2.1) используется в сочетании с перепускным каналом 5 продувки, расположенным напротив канала выпуска.

Интересное решение найдено фирмой КТМ (Австрия): впускной канал 2 в стенке цилиндра / разделен по вертикали на верхнюю и нижнюю части (рис. 5.1). При движении поршня к ВМТ ОПК 3, установленный в нижней части канала, открывается и смесь поступает в цилиндр по обеим частям канала. По мере повышения давления в кривошипной камере клапан 3 перекрывает нижнюю часть канала и смесь проходит через верхнюю часть канала. При движении поршня от ВМТ и перекрытии верхней части канала смесь может дополнительно поступать в картерное пространство через нижний канал, благодаря чему улучшается наполнение и повышается мощность.

Анализ схем и конструкций двухтактных двигателей с ОПК на впуске показывает, что существующие двигатели можно разделить по типу применяемых на них ОПК: на полнопоточные, когда вся горючая смесь, приготовленная карбюратором, проходит через лепестковый клапан (рис. 5.2, а) и частично поточные с клапаном, установленным параллельно основному каналу, когда только часть рабочей смеси проходит в кривошипную камеру через клапан (рис. 5.2, б).

ЗИД совместно с Владимирским политехническим институтом создали и исследовали двигатели мотоциклов «Восход» рабочим объемом цилиндров 175, 200 и 250 см с ОПК на впуске с полно- • поточными и частично поточными схемами.

Двигатели мотоциклов «Восход-ЗМ-Спорт» и «Восход-175 СМБ-3» рабочим объемом цилиндра 175 см имеют полнопоточный клапан. На двигателе мотоцикла «Восход-ЗМ-Спорт» клапан 3 установлен наклонно к оси цилиндра 4 для лучшего поступления топливовоздушной смеси в цилиндр (рис. 5.3). Карбюратор / соединен впускным каналом с установленными в нем ОПК переходником 2, Мотоцикл «Восход-ЗМ-Спорт» является модификацией мотоцикла «Восход-ЗМ» и отличается от него только конструкцией двигателя.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [24] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44



0.0141
Яндекс.Метрика