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

в карбюраторных (особенно двухтактных) ДВС 20... 35 % теплоты Q отводится в систему охлаждения, 30... 55% Q уносится с отработавшими газами (ОГ), в том числе в результате неполноты сгорания топлива теряется до 45 % теплоты. Это связано, во-первых, с продувкой цилиндров ДВС топливовоздушной смесью (до 35 %) и, во-вторых, с химическим недожогом топлива в результате применения богатых смесей с а » 0,7 ... 0,8 (до 20%).

Анализ теплового баланса позволяет выделить следующие наиболее вероятные направления совершенствования двухтактных карбюраторных ДВС. .

1. Уменьшение потерь количества теплоты в системе охлаждения.

2. Снижение потерь топлива, уносимого с ОГ, при продувке цилиндра топливовоздушной смесью путем создания двигателя с продувкой воздухом и последующей подачей смеси.

3. Создание двигателей, работающих на относительно бедных смесях (а > 1,0), и уменьшение химического недожога топлива в результате совершенствования рабочего процесса.

4. Совершенствование систем подачи топлива и смазочной.

5. Совершенствование систем впуска, продувки и выпуска.

6. Исследование и создание двигателей с непосредственным впрыскиванием топлива.

7. Создание двигателей с турбонаддувом и утилизацией теплоты отработавших газов.

Для обеспечения высокого технического уровня вновь создаваемых образцов двухтактных карбюраторных ДВС расчетной, проектной и исследовательской работе должны предшествовать патентно-информационные исследования.

Существуют два пути совершенствования ДВС - доводка, доработка уже существующих конструкций и создание новых образцов со значительными конструктивными изменениями. К первому, менее сложному пути (для практической реализации) следует отнести увеличение площадей проходных сечений впускного канала и карбюратора, повышение степени сжатия, подбор оптимальных продолжительностей фаз впуска и продувки, регулировку карбюратора и др. Второй путь является более сложным, требует значительных материальных затрат и экспериментальных исследований. Но без дальнейшего совершенствования конструкции, без поиска новых решений дальнейшее улучшение мощност-ных, экономических и токсических характеристик ДВС не представляется возможным.

Определение тенденций развития двухтактных карбюраторных ДВС проводилось на основе обобщения и анализа материалов поиска по источникам научно-технической и патентной информации. Все анализируемые технические решения в зависимости от решаемой задачи можно разделить на группы: 24

1) направленные на повышение мощностных характеристик двигателей;

2) связанные с повышением топливной экономичности двигателя и снижением токсичности ОГ;

3) направленные на снижение уровня шума в системе впуска и выпуска двигателя.

2.1. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Пути повышения мощности в настоящее время уже достаточно обстоятельно изучены. Проводимые исследовательские работы направлены главным образом на разработку конкретных практических методов и совершенствование уже известных.

«ДРОБЛЕНИЕ» РАБОЧЕГО ОБЪЕ]ИА ДВИГАТЕЛЯ

Одним из наиболее распространенных в последнее время способов повышения мощности является «дробление» рабочего объема двигателя, т. е. увеличение числа цилиндров при одном и том же общем рабочем объеме. Большинство двигателей дорожных мотоциклов рабочим объемом 250 см и выше имеют по два цилиндра, возрастает число моделей с четырехцилиндровыми двигателями. В классе двигателей 1000 см* и выше имеются модели с шестицилиндровыми двигателями.

«Дробление» рабочего объема двигателя позволяет заметно поднять его литровую мощность Nen, благодаря увеличению частоты вращения и степени сжатия. Однако уменьшать рабочий объем цилиндра и увеличивать число цилиндров можно лишь до 50 см при общем числе цилиндров восемь. Дальнейшее уменьшение рабочего объема и увеличение числа цилиндров ставит перед конструкторами почти непреодолимые технические трудности, связанные с охлаждением двигателя и его размещением на раме мотоцикла. С ростом числа цилиндров снижается скорость поршня при той же частоте вращения коленчатого вала, повышается его долговечность или увеличивается частота вращения двигателя, что в свою очередь способствует росту литровой мощности двигателя.

Анализ других способов повышения удельной мощности двигателя целесообразно выполнить на основе выражения для определения литровой мощности двигателя:

]У,л = 0,033з44ЛЛРй«,

т а

(2.1)

где HJlo - низшая удельная теплота сгорания стехиометриче-ской горючей смеси; т - тактность двигателя; ца - отношение индикаторного КПД к коэффициенту избытка воздуха, характеризующее качество протекания рабочего процесса; у\о - коэф-



фициент наполненияз - механический КПДз Рн - плотность заряда смеси перед началом сжатия в цилиндре, кг/м.

Учитывая, что т1оф = ф„ - коэффициент избытка продувочного воздуха (смеси), а «ф = «сум - суммарный коэффициент избытка воздуха, выражение (2.1) может быть представлено в виде

ЛГел = 0,0333

(2.2)

Согласно (2.1) и (2.2) можно выделить следующие пути увеличения удельной мощности двигателя: осуществление двухтактного цикла; увеличение степени сжатия е, обеспечивающее КПД iijniaxl повышение частоты вращения п вала двигателя; непосредственное впрыскивание топлива (увеличение г\„ и т)); использование газодинамических явлений во впускной, продувочной и выпускной системах двигателя (рост г\„, р и tim); применение принудительной подачи заряда в цилиндры при осуществлении наддува (повышение TjoPfe)-

УВЕЛИЧЕНИЕ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ

Как известно, повышение степени сжатия приводит к росту индикаторного КПД, а следовательно, удельной мощности двигателя. В двухтактных двигателях различают геометрическую е и действительную е степени сжатия:

(Vb+Vc)IVc\

(2.3) (2.4)

где Vh - полный рабочий объем цилиндра; Уъ - полезный рабочий объем цилиндра; Ус - объем пространства сжатия.

Обычно в отечественных и большинстве зарубежных литературных источниках указывается геометрическая степень сжатия двигателей мотоциклов, реже - действительная. При значительном повышении е рост ti замедляется, что объясняется прежде всего снижением роста термического КПД цикла ввиду уменьшения относительного количества теплоты, выделившейся в основной фазе сгорания, и увеличением доли топлива, догорающего в процессе расширения. При этом возрастают интенсивность теплоотдачи в стенки цилиндра и давление механических потерь, что приводит к снижению щ и tim-

Рост механических потерь, затруднение пуска и необходимость повышения октанового числа с увеличением е обусловили ограничение геометрической степени сжатия е < 12 для дорожных и е < 16 для спортивных мотоциклов. В табл. 2.2 приведены степени сжатия некоторых двигателей, полученные при испытаниях, а также по паспортным данным.

8.2. Степени сжатии некоторых двигателей

применение

Марка двигателя

N,„. кВт

Мопед

Ш-62 (СССР)

7,7 ... 8,5

6,13 ...6,7)

23.4

29,46

Мотопила

«Дружба-4»

(9.0)

29,8 ...

.(СССР)

38,25

МП-5 «Урэл-2»,

(10,0)

36,7 ...

«Электрон»

43,94

(СССР)

Мотоцикл

ММВЗ-З.П5

(6,6)

65,8

(СССР)

«Восход-ЗМ;

173,7

(6,6)

59,3

(СССР)

Мотороллер

«Тулица» (СССР)

(6,45)

51,74

.Мотоцикл

«ИЖ-Планета-

10,0 ... 10.5

(6.94 ... 7,3)

64,86

Спорт-350»

(СССР)

Лодочный

«Нептун-23»

9,25

(6,42)

48,91

(СССР)

Мотоцикл

MZ-ES 125 (ГДР)

(6,38)

»

*Ямаха 25УА6»

(9,8)

(Япония)

«Кавасаки 312»

(Ялопия)

«Пух М-125»

(6.5)

(Австрия)

ПОВЫШЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЙ

Из (2.1) и (2.2) следует, что уд&чьная мощность прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Однако повышение частоты вращения, связанное с ростом средней скорости поршня, приводит к росту нагрузок от сил инерции, потерь теплот.ы и работы насосных ходов, а также к снижению механического КПД Тм. Поэтому необходимо проводить мероприятия, направленные на повышение механического КПД -ц. К ним относятся: уменьшение отношения хода S поршня к диаметру D цилиндра; подбор смазочных масел; применение материалов более высокого качества; снижение потерь на трение. Уменьшение отношения SjD позволяет снизить скорость поршня при той же частоте п и повысить ei"o долговечность. В современных двигателях отношение SjD = 0,66 ... 1,2. В табл. 2.3 приведены частота вращения п, средняя скорость поршня отношение 5/1) и другие показатели некоторых две.

Тенденция к уменьшению хода поршня особенно заметна на двигателях тяжелых мотоциклов (1 , > 500 см), до 40% моделей которых имеют отношение SjD == 0,66 ... 0,87. Исследования, проводимые за рубежом, гюказали, что на повышение эффективной и удельной мощности значительное влияние оказы-



2.3. Техннко-экономнческие показатели некоторых ДВС

Примеаеаае

Марка двагателя

см>

миа-8

с„, м/о

Мопед

Мотопила

Мотоцикл »

Ш-62 (СССР)

«Дружба-4» (СССР)

ММВЗ-3.115 (СССР) «Восход-3» (СССР)

123 173,7

4800 ... 5200

5000 ... 5400 6200

5500 ... 5800

5200 ... 5800

5600 ... 6200 5000 7100

7,04 ... 7,62 8,66

11,98 10,63

1,158

1,083

1,115 0,939

23.44 ...

29.46 29.8 ...

38.25

65,81

59,3

Мотороллер

ТМЗ (СССР)

11.4

1.06

51,74

Мотоцикл

Лодочный Мотоцикл

«ИЖ-Планета-Спорт-350» (СССР) «Вихрь-М» (СССР) «Геркулес cam 50» (ФРГ)

«Крейдлер 50» (ФРГ)

«Геркулес саш 125» (ФРГ)

«Италиет Буканир» (Италия)

422 50

14,0

10,0 9,5

0,986

0,895 1,0

64,86

43,58 92

8500

11.3

7500

13.5

8500

12,1

вает снижение потерь на трение в кривошипно-шатунном механизме и особенно на трение поршневых колец и поршня.

Например, двигатель гоночной мод. «Ямаха TZ 750» при рабочем объеме 694 см* развивает мощность 66, 25 кВт, которая достигается при наличии одного поршневого кольца на поршень. Уменьшение поверхности направляющей части поршня на 25 % обеспечивает прирост мощности на 2%.

Одним из важных вопросов, связанных с увеличением частоты вращения, является обеспечение надежности работы подшипника большой головки шатуна, учитывая, что смазывание его осуществляется маслом, содержащимся в топливной смеси.

УВЕЛИЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НАПОЛНЕНИЯ

Система впуска оказывает очень большое влияние на характеристики двигателя. Существенного повышения мощности ДВС можно добиться увеличением количества горючей смеси, засасываемой цилиндром через систему впуска за один оборот коленчатого вала за счет совершенствования впускного тракта двигателя.

Коэффициент наполнения двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой

Пи = ФоЛи. (2-5)

где фо - коэффициент избытка продувочной смеси, представляющий отношение количества рабочей смеси, поданной в цилиндр

в процессе газообмена, к количеству смеси, которое может поместиться в цилиндре при параметрах внешней среды; riu - коэффициент использования продувочной смеси, равный отношению объема рабочей смеси, оставшейся в цилиндре, к объему, поданному в процессе газообмена.

Исследования показывают, что благодаря настройке смежных систем цилиндра можно значительно улучшить мощностные, экономические и токсические показатели двухтактных карбюраторных ДВС.

ДРУГИЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ДВС

Большое влияние на показатели двухтактных карбюраторных ДВС оказывают конструкция и форма камеры сгорания. Обычно применяют камеру сгорания полусферической формы со свечой зажигания, расположенной под углом, или трапецеидальной формы, благодаря чему достигается более благоприятная продувка цилиндра. Существенное значение имеет и система охлаждения. Исследования, проведенные фирмой Ямаха на гоночных двигателях, показали, что потери мощности после длительной работы двигателя с жидкостным охлаждением на 50 % меньше, чем потери мощности двигателя с воздушным охлаждением, что оправдывает увеличение массы первого двигателя в результате применения радиатора.

Для достижения высокой мощности при небольших размерах и массе двигателя необходимо головки цилиндров, картеры и другие детали изготовлять из легких алюминиевых сплавов. Конструкция двухтактного двигателя, имеющего очевидные преимущества перед четырехтактным по простоте и надежности, отличается большими потенциальными возможностями повышения мощности. Об этом свидетельствуют также результаты исследований двухтактных карбюраторных ДВС, проведенные зарубежными фирмами.

2.2. НАПРАВЛЕНИЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Проблема снижения расхода топлива карбюраторными бензиновыми двигателями, получившими широкое применение на автомобилях, мотоциклах, снегоходах, пусковых установках для тракторов, мотоблоках и других машинах, является одной из актуальнейших. Следует выделить наиболее эффективные направления работ по совершенствованию конструкций узлов и систем двухтактных карбюраторных ДВС, оказывающих значительное влияние на экономические и токсические показатели.

Ниже перечислены основные мероприятия по снижению расхода топлива карбюраторным ДВС и возможная экономия топлива, %.



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



0.0127
Яндекс.Метрика