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

Улучшение эконоинческнх показателей существующва карбюраторных двигателей................... До 33

Замена карбюраторных двигателей двигателями е впрыскиванием бензина или дизелями................ 30 ... 35

Повышение степени сжатия до 13 ... 14 и обеянение рабочей смеси до а = 1,2 ... 1,3.................... До 15

Совершенствование систем питания, улучшение процессов наполнения, сгорания и т. п................. 10 ... 15

Применение послойного смесеобразования.......... 6... 15

Поддержание оптимального теплового состоянии ...... До 10... 12

Использование микропроцессоров.............. До 10

Рассмотрим последовательно конструктивные совершенствования, предлагаемые для двухтактных карбюраторных ДВС. Следует отметить, что отдельные мероприятия, способствующие снижению расхода топлива [например, замена карбюраторных ДВС двигателями с впрыскиванием бензина, применение обратного пластинчатого клапана (ОПК) на впуске, повышение степени сжатия, улучшение процессов наполнения и т. д.], используют с целью повышения мощности двигателя и снижения токсичности выбросов.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ И СНИЖЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ

Распространенные в настоящее время основные способы улучшения экономических и токсических показателей карбюраторных двухтактных ДВС можно условно разделить на следующие четыре группы.

1. Совершенствование систем: питания5 впуска, наполнения кривошипной камеры; продувки и наполнения цилиндра; выпуска} смазывания.

2. Совершенствование рабочего процесса и камеры сгорания.

3. Совершенствование показателей двигателя на частичных нагрузках.

4. Снижение токсичности ОГ.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ рИСТЕМЫ ВПУСКА

Впускной тракт двухтактного карбюраторного ДВС состоит из глушителя шума впуска с воздухоочистителем, впускного патрубка с карбюратором, кривошипной камеры. Впускная система карбюраторного ДВС определяет организацию наполнения, смесеобразования, подогрева и равномерного распределения топли-вовоздушной смесни по цилиндрам. К впускным системам современных карбюраторнах ДВС предъявляют высокие требования. Они должны обладать хорошими аэродинамическими качествами: иметь по возможности малое гидравлическое сопротивление! обеспечивать равномерное распределение топливовоздушной смеси по цилиндрам; позволять использовать волновые и инерционные явления для динамического наддува цилиндров. Кроме того, они

должны быть технологичными в изготовлении, обеспечивать надежную работу в период эксплуатации двигателя. Коэффициент наполнения и соответственно экономические показатели двигателя в зависимости от частоты вращения его коленчатого вала в существенной степени определяются аэродинамическими качествами впускной системы и относительными размерами проходных сечений.

Аэродинамические потери по элементам впускной системы распределяются следующим образом: воздухоочиститель и карбюратор 7... 10%, впускной патрубок с ОПК, золотником 8... 30 %, впускное окно с поршнем и кривошипной камерой 60... 85 %. Избыточное дарление в крувошипной камере, необходимое для продувки и наполнения цилиндра, создается вследствие газодинамических явлений, происходящих в системе впуска. Для получения максимального наполнения кривошипная камера должна быть закрыта поршнем, находящимся в ВМТ, по прошествии полуколебания впуска. Тогда процесс сжатия начнется с максимально достигнутого давления заряда. Однако в конце впуска кривошипная камера будет иметь уменьшенный заряд в связи с выбросом части рабочей смеси.

Уменьшение давления и массы заряда будет связано с обратным выбросом из кривошипной камеры. При определенной продолжительности фазы впуска максимальное давление в кривошипной камере достигается, например, при 3900 мин~, когда время открытия впускного окна становится равным полупериоду колебания впуска. При дальнейшем увеличении частоты вращения вала уменьшается время открытия впускного окна, в результате чего кривошипная камера закрывается до достижения в ней максимального избыточного давления, что обусловливает ухудшение наполнения. Увеличить коэффициент г\„ наполнения при высоких частотах вращения в этом случае можно, например, применением дополнительных впускных окон и каналов.

Дополнительные впускные окна и каналы. В двигателях с кривошипно-камерной продувкой, предлагаемых, например, фирмой Ямаха, особенностью цилиндра является наличие наряду с основным двух дополнительных впускных окон, предназначенных для улучшения наполнения картера топливовоздушной смесью при движении поршня к ВМТ. Дополнительные окна расположены на одном уровне с основным в зоне под продувочным окном и соединены каналами с главной впускной полостью, идущей от карбюратора. Дополнительные окна удалены от основных на такое расстояние, чтобы часть рабочей поверхности цилиндра, расположенная между этими окнами, обеспечивала безударную работу поршневой группы и исключала перекосы, заклинивание и чрезмерный износ юбки поршня, которые могут иметь место при увеличенных размерах впускного окна обычной конструкции.

В двухтактном двигателе с петлевой продувкой могут выполняться вспомогательные впускные окна со стороны выпускных




Рис, 2.1. Двигатель о ОПК на впуске фирмы Ямаха

ОКОН у направляющего устройства. Вспомогательные впускные окна соединяют каналами с кривошипной камерой, их выполняют таким образом, чтобы подавать дополнительное количество топливовоздушной смеси вверх и ра-диально внутрь цилиндра.

Двигатели с ОПК на впуске и усовершенствованной продувкой. Основной причиной увеличенного расхода топлива, а следовательно, повышенной токсичности ОГ являются потери значительной части свежего заряда при впуске, продувке и выпуске. Устранение этого явления частично возможно путем установки ОПК во впускном и продувочных каналах.

Идея устранения обратного выброса топливовоздушной смеси из кривошипной камеры 4 через впускной канал 1 путем установки ОПК 2 между карбюратором 3 и кривошипной камерой 4 известна давно (рис. 2.1). Первый ОПК был очень прост. Во многих случаях он представлял собой одинарную пластину, закрепленную одним концом и обращенную во впускное окно свободным вторым концом.

Революция в совершенствовании двухтактных карбюраторных ДВС относится к 1972 г., когда фирма Ямаха впервые представила кроссовые модели мотоциклов, оснащенные двигателями с ОПК на впуске и перепускным каналом 5. Благодаря использованию ОПК карбюратор можно размещать компактно на цилиндре или картере. Вследствие улучшения мощностных и экономических показателей двигателей с ОПК на впуске на малых и средних частотах вращения коленчатого вала идея применения ОПК нашла отражение во многих конструкциях двухтактных ДВС. Создавались клапаны коробчатого сечения с лепестками, расположенными с четырех, а также с одной стороны, в виде пирамиды и др.

Пластинчатый клапан обеспечивает открытие впускного окна на малых частотах вращения коленчатого вала в соответствии с вакуумом в кривошипной камере, что улучшает мощностную и экономическую характеристики двигателя на малых и средних частотах вращения, т. е. в эксплуатационной области его работы. Вследствие этого ОПК получил наибольшее распространение на серийных и кроссовых мотоциклах (фирм Ямаха, Судзуки, Лаура, Хускварна и др.)- Характеристика некоторых двигателей кроссовых мотоциклов фирмы Ямаха приведена в табл. 2.4.

2.4. Характеристика двигателей мотоциклов фирмы Ямаха с ОПК на впуске

Модель

Ne. кВт

n, мин-

«кр. Н.м

п, май-*

Ох, л

RD50M

5000

4,11

4500

DT50M

2,13

5100

3,62

5000

TV50M

2,13

5!00

3,92

4500

ЛЛ25

9,57

7000

12,74

6500

DT125MX

10,3

6500

!5,0

6500

КЕПЪО *

12,5

7500

15,7

7500

RD250LC

9000

32,34

8200

RDZSOLC

34,6

8500

40,2

8000

при ,1=7000 ...

9500 мин-1

• Производство фирмы Кавасаки.

Примечание. Расход Oj дан на 100 км пути.

В настоящее время в малолитражных двигателях используют главным образом четырехлепестковые клапаны V-образной формы, располагаемые в корпусе квадратного сечения, и шести-, -восьми-лепестковые клапаны такой же формы - в корпусе прямоугольного сечения.

Эксплуатационные испытания мотоцикла «Ямаха 72250» с двигателем, снабженным резонансно-инерционной системой наддува и впускным пластинчатым клапаном, по ездовому циклу показали, что эксплуатационный расход топлива у него меньше на 10... 14%. Фирма Ротакс сконструировала одноцилиндровый двухтактный двигатель класса 490 см, в котором газораспределение осуществляется лепестковым (пластинчатым) клапаном и поршнем. Двигатель развивает мощность 41 кВт.

Фирма Пежо устанавливает лепестковые клапаны на двигатели мотовелосипедов и мопедов. Применение лепестковых клапанов позволяет перейти к несимметричным фазам впуска. Для увеличения коэффициента tio наполнения обычно удлиняют фазу впуска. Чтобы увеличить фазу впуска, необходимо уменьшить фазу сжатия, т. е. получить несимметричную фазу впуска. В двухтактных карбюраторных двигателях это достигается, с одной стороны,, переходом к асимметричным фазам газораспределения, а с другой,- совершенствованием использования топливного заряда путем подбора оптимальных параметров продувочных каналов, а также соответствующей настройкой впускной и выпускной систем. Асимметричные фазы газораспределения можно получить при использовании на впуске ОПК или вращающегося дискового золотника.

Сравнить несимметричную (мотоцикл «Ямаха 125-УА6-») и симметричную (мотоцикл М-105) фазы впуска двигателей объемом

2 в. М. Кондратов и др. 33




0,8 0,7

0,6 0,S

1000 2000 3000 mo

n,MUH-i

Рис. 2.2. Схемы фаз впускаГ

о - несамметрачаая двигателя «Ямаха 125-УА6»; б => самметрачаая двигатели M-IOS («вп =

125 см можно по рис. 2.2. При несимметричной фазе впуска ход расширения в кривошипной камере практически отсутствует.

Поскольку ОПК обеспечивают открытие впускного окна на низких частотах вращения в соответствии с вакуумом в кривошипной камере, увеличивается коэффициент наполнения, а следовательно, мощность на малых и средних частотах п вращения вала (кривая а). В этом случае двигатель с ОПК имеет лучшие характеристики, чем двигатель с вращающимся золотником, который обусловливает более постоянную фазу впуска. Применение ОПК на впуске является одним из наиболее существенных способов улучшения экономических и токсических показателей двигателей.

Так как установка ОПК во впускном канале или непосредственно в картере не способствует повышению максимальной мощности двигателя, стремление увеличить мощность двигателя с ОПК на впуске и на больших частотах вращения вала привело к усовершенствованию систем наполнения и продувки. Например, в двигателе, показанном на рис. 2.3, применен автоматический пластинчатый клапан 3 во впускном канале 2. С впускным каналом сообщается дополнительный канал 5 в стенке цилиндра Р, расположенный на уровне продувочных окон 7. Через него в конце продувки происходит частичное заполнение цилиндра свежим зарядом непосредственно из впускного канала.

Впускной канал с установленным в нем пластинчатым клапаном 3 может иметь выходное окно (или окна) не в кривошипную камеру, а в нижнюю часть каждого цилиндра. Впускное окно постоянно открыто в подпоршневую полость, что обеспечивается соответствующим вырезом в юбке поршня. Кроме обычного перепускного (продувочного) канала 7, соединяющего подпоршневую (кривошипную) и надпоршневую полости ДВС, может выполняться дополнительный короткий продувочный канал 5, соединяющий окно впуска смеси с надпоршневой полостью. 34


Рис. 2.3. Двигатель с усовершеиство-ваииой системой иаполиеиия и продувки:

/ - карбюратор; 2 - впускной канал; 3 - ОПК; 4 - впускное окно; 5 - окно в поршне; 6 - поршень; 7 - перепускной (продувочный) канал; S - дополнительный продувочный канал; 9 - цилиндр; 10 - корпус ОПК; - упругая пластина; 12 - ограничитель

Рис. 2.4. Система впуска двигателя с резонатором и ОПК: 1 - впускной канал; 2 - резервуар (резонатор); 3 -труба; 4 - ОПК; 5 - впускное окно

При работе ДВС на частичных нагрузках и малых частотах вращения скорость заряда невелика и процесс наполнения протекает обычным образом. При работе ДВС на форсированных режимах смесь продолжает поступать в подпоршневую полость через окно о при подходе поршня к ВМТ, а добавочное количество смеси, с большой скоростью истекающей через перепускной канал 7 в надпоршневую полость при подходе поршня к НМТ, энсектируется через дополнительный продувочный короткий канал S, причем этот процесс при частоте вращения 6000 ... 7000 мин~ продолжается и в начале такта сжатия.

Двигатели с ОПК и резонаторами (аккумуляторами) на впуске. Па процесс наполнения цилиндра большое влияние оказывают колебания топливовоздушной смеси и газов в системах впуска, продувки, цилиндре и системе выпуска при работе двигателя. Эти колебания определяют характер всех процессов, происходящих в газовоздушном тракте. Поэтому настройка системы впуска (как и других систем) на определенную частоту колебаний путем подбора размеров конструктивных элементов позволяет значительно повысить качество наполнения. Газодинамические процессы на впуске могут быть полезно использованы применением резонаторов различного типа (рис. 2.4).

Если на двигателе установлен резервуар (резонатор) 2, то при возникновении в картере вакуума смесь движется из объема резонатора, а при избыточном давлении (в картере) распространение обратной волны давления к карбюратору ограничивается объемом резонатора. В результате подбора геометрических раз-2* 35



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



0.0117
Яндекс.Метрика