Федор Жигарев - Мотоциклы

При петлевой и поперечной продувке как начало открытия, так и конец закрытия поршнем какого-либо из окон происходит в момент, когда поршень находится на определенном расстоянии от мертвой точки. В этом случае угол поворота коленчатого вала от начала открытия окна до мертвой точки равен углу поворота от мертвой точки до конца закрытия окна. Фазы распределения таких двигателей называются симметричными.

На рис. 47, в представлена диаграмма симметричных фаз распределения.

Как было указано ранее, при движении поршня от ВМТ на такте расширения вначале открывается выпускное, а затем продувочное окно. Соответственно при движении поршня от нижней мертвой точки на такте сжатия вначале закрывается продувочное окно, а затем выпускное. При этом находящаяся в цилиндре двигателя рабочая смесь в период от момента закрытия продувочного до момента закрытия выпускного окна выталкивается поршнем в выпускную трубу.

Чтобы повысить экономичность и увеличить наполнение цилиндров горючей смесью, необходимо обеспечить открытие выпускного окна ранее окна продувочного для своевременной очистки цилиндров от продуктов сгорания и вместе с тем обеспечить закрытие выпускного окна ранее окна продувочного, т. е. осуществить различный сдвиг фаз продувки и выпуска — создать несимметричные фазы.

Наиболее распространенным способом, дающим возможность получения несимметричных фаз продувки и выпуска, является применение двухпоршневых двигателей прямоточной продувки с П-образным расположением цилиндров, имеющих общую камеру сжатия. На рис. 48, б приведена схема устройства такого двигателя с так называемым вильчатым шатуном.

Рис. 48. Схема двухтактного двигателя с несимметричным распределением: а — диаграмма распределения; б — схема устройства П-образного двухпоршневого двигателя; 1 — выпускное окно; 2 — продувочное окно; 3 — впускное окно.

Как видно из рисунка, поршни движутся каждый в своем цилиндре с некоторым отставанием или опережением один относительно другого. Когда впускной поршень подходит к нижней мертвой точке, он находится выше выпускного и продувочное окно 2 открыто частично, в то время как выпускное окно 1 открыто полностью. После прохождения нижней мертвой точки выпускной поршень начинает опережать впускной. Как видно из рисунка, при закрытом выпускном окне продувочное окно еще остается открытым, т. е. в отличие от двигателей с симметричными фазами распределения выпуск оканчивается раньше продувки и наполнение цилиндра горючей смесью продолжается после закрытия выпускного окна.

Такая схема продувки при прочих равных условиях обеспечивает лучшую экономичность и большую мощность двигателя, чем симметричные фазы распределения двухтактного двигателя.

Применение вильчатого шатуна в данном случае необязательно. Смещение фаз распределения в двигателях подобного типа может быть достигнуто применением двух несколько смещенных один относительно другого кривошипов (рис. 49), установкой одного основного шатуна со вторым прицепным, двух сцепленных между собой коленчатых валов со смещенными кривошипами и другими способами.

Рис. 49. Схема установки золотника впуска .

С целью дальнейшего улучшения рабочего процесса двухтактных двигателей несимметричные фазы выпуска и продувки в дорожных мотоциклах обычно сочетаются с несимметричной фазой впуска, а в двигателях гоночных мотоциклов иногда устанавливается нагнетатель.

Наиболее распространенным способом получения несимметричной фазы впуска является установка золотника. На рис. 49 показана схема устройства золотника впуска одного из двухтактных двигателей.

Карбюратор соединяется с внутренней полостью золотника, вращающегося с помощью шестерни, приводимой во вращение другой шестерней, непосредственно сидящей на коленчатом валу двигателя. В боковой поверхности золотника сделано окно, которое во время вращения может сообщаться с внутренней полостью картера двигателя. Золотник устанавливается таким образом, что впуск начинается вскоре после окончания продувки и заканчивается после верхней мертвой точки, т. е. впуск заканчивается так же, как у двигателя с симметричной фазой впуска.

На рис. 48, а приведены фазы распределения П-образного двигателя с золотником впуска. Сравнивая протяженность фазы впуска данного двигателя и двигателя с симметричной диаграммой распределения (рис. 47), видим, что протяженность фазы впуска двигателя с золотником больше на 35° и впуск начинается при большей скорости движения поршня, а это также способствует улучшению наполнения цилиндра двигателя горючей смесью.

Следует отметить, что, несмотря на лучшую экономичность и большую литровую мощность, двухтактные двигатели с несимметричными фазами распределения не получили на дорожных мотоциклах такого широкого распространения, как обычные двухтактные двигатели с щелевым распределением с симметричными фазами распределения. Причиной этого является значительная сложность их конструкции, вызываемая применением сдвоенных цилиндров и золотника.

Надежность четырехтактных двигателей вследствие их меньшей термической напряженности является более высокой, чем надежность двухтактных.

На рис. 50 представлен двухтактный двигатель мотоцикла С2Б с объемом 250 см 3; двумя парами сдвоенных цилиндров и с двумя коленчатыми валами, соединенными между собой с помощью шестерен.

Рис. 50. Двигатель С2Б .

Подача горючей смеси в этом двигателе происходит с помощью нагнетателя. Нагнетатель в сочетании с несимметричной фазой распределения обеспечивает получение весьма высокой литровой мощности двигателя (более 150 л. с. на один литр рабочего объема). Однако поршень выпускного цилиндра этого двигателя находится в весьма тяжелых температурных условиях. Двигатели такого типа находят ограниченное применение; они применяются только на рекордных мотоциклах, не рассчитанных на длительную работу.

Система выпуска служит для отвода отработавших газов из цилиндров двигателя наружу и для уменьшения шума, возникающего при выходе газов.

Во время работы двигателя отработавшие газы к моменту своего выхода из цилиндра имеют давление до 4–5 кг/см 2и среднюю температуру 1000–1200 °C. За счет раннего открытия выпускного клапана давление в цилиндре двигателя к моменту перехода поршня к нижней мертвой точке понижается до 1,2 кг/см 2. Следовательно, за короткий промежуток времена, от момента начала выпуска до подхода поршня к нижней мертвой точке, т. е. за 50–80° поворота коленчатого вала, из цилиндра двигателя должно выйти примерно 75 % всего количества отработавших газов. И только после этого начинается принудительное выталкивание поршнем оставшихся в цилиндре газов, уже находящихся под более низким давлением, чем в начале выпуска.