Что такое продувка в лодочных моторах (8 видео)

В 39 номере сборника за 1972 г. под рубрикой «Что нужно знать о моторе» мы знакомили читателей с устройством и особенностями систем впуска двухтактных двигателей подвесных моторов. Продолжая этот цикл, помещаем статью конструктора Ульяновского моторного завода Е. И. Фишбейна о системах продувки.

В ряду прочих процессов работы двигателя внутреннего сгорания продувка занимает особое место. Правильная настройка всей системы газораспределения, а особенно выхлопной, существенно улучшает процессы газообмена, а следовательно, и параметры двигателя.

Если процессы сжатия, сгорания и расширения в двух- и четырехтактных двигателях аналогичны, то очистка цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежей смесью у них существенно различаются. В четырехтактном двигателе основная масса остаточных газов вытесняется поршнем при его ходе к верхней мертвой точке. В двухтактном двигателе очистка производится свежей смесью, предварительно сжатой в картере, при открытых продувочных и выхлопных окнах, т. е. продувка и выпуск происходят одновременно. При больших конструктивных преимуществах такая система очистки имеет и свои минусы: свежая смесь частью смешивается с остатками продуктов сгорания, а частью «вылетает» в выпускную систему. Свести к минимуму эти нежелательные явления при наилучшей очистке цилиндра от остаточных продуктов сгорания — этим определяется выбор системы продувки.

Таких систем несколько: контурная, в которой поток продувочной смеси движется по контуру цилиндра, прямоточная с движением смеси от одного конца цилиндра к другому и др.

8 настоящее время в двухтактных двигателях подвесных лодочных моторов повсеместно применяется возвратно-петлевая схема продувки. Здесь рабочая смесь направляется из нижней части цилиндра в верхнюю, описывает петлю и выталкивает отработавшие газы. Петлевая схема продувки конструктивно проста — это и определило ее выбор для лодочных и мотоциклетных двигателей, хотя она и характеризуется наличием непродутых зон в цилиндре в большей степени, чем прямоточная и контурная.

Как же протекает процесс продувки? Свежая смесь из кривошипной камеры (рис. 1) через продувочные каналы устремляется в цилиндр. Вначале потоки поступающей смеси поднимаются вверх, направляясь по стенке цилиндра к головке. По мере движения поршня вниз струи продувочной смеси отклоняются от стенки и направляются к противоположной стороне цилиндра. Далее продувочные струи сталкиваются и ударяются в стенку, противоположную выпускному окну, поток обтекает камеру сгорания и спускается вдоль стенки к выпускному окну.

Для хорошей очистки необходимо, чтобы восходящая часть потока заняла одну половину вертикального сечения цилиндра, а нисходящая — другую. Практически осуществить это очень трудно. Неустановившийся продувочный поток имеет различную скорость по своему сечению; максимальное ее значение у стенки, противоположной выпускному окну, снижается в слоях, лежащих ближе к центру. В центральной части цилиндра могут остаться непродутыми застойные и вихревые зоны (рис. 2).

Вид продувочного потока в цилиндре зависит от ширины и высоты окон и от продолжительности их открытия (так называемое «время — сечение» окна), от формы продувочных каналов, определяющих углы входа продувочных струй в цилиндр, от формы днища поршня и камеры сгорания. Чтобы вытеснить отработавшие газы с минимальным перемешиванием с ними, продувочные струи должны быть компактными и обладать достаточной энергией. Эта энергия обуславливается разностью давлений в кривошипной камере и цилиндре во время открытия продувочных окон, т. е. степенью сжатия в картере и потерями в продувочных каналах. При малой энергии продувочный поток не вытесняет массу остаточных газов, а растекается по стенкам цилиндра, часть его уносится в выпускную систему, а внутри цилиндра остаются непродутые зоны с остаточными газами.

В настоящее время в двухтактных двигателях мотоциклов и лодочных моторов наиболее распространенным видом петлевой продувки является двухканальная. Продувочный канал (рис. 3) образован наружной 4, внутренней 5 и боковыми 1 и 2 стенками. По результатам многочисленных экспериментальных работ выбраны оптимальные углы наклона этих стенок. В большинстве случаев боковая стенка 2 расположена под углом 55-60″ к оси симметрии горизонтального сечения, а боковая стенка 1 под несколько меньшим углом или параллельно ей. Наклон стенки 3 составляет 10-15° и близок к направлению касательной к сфере днища поршня у его кромки. В том случае, если углы входа продувочных каналов выполнены неправильно (рис. 2а), количество остаточных газов увеличивается, а струи свежей смеси, прижимаясь к стенкам цилиндра, попадают в выпускное окно — так называемый прямой выброс свежей смеси. Это приводит к увеличению расхода топлива и уменьшению мощности. Не меньшее значение имеет симметричность продувочных окон и углов входа продувочных каналов относительно выпускного окна. Несимметричность входящих в цилиндр потоков приводит к появлению завихрений и нежелательному перемешиванию свежей смеси с .отработавшими газами (рис. 4).

Видео:⚙️🔩🔧Хитрая неисправность лодочного мотораСкачать

О качестве продувки в двигателе и, в частности, о симметричности выполнения продувочных каналов, можно судить по следам от продувочных струй и нагару в местах, неомываемых продувочной смесью на днище поршня и камеры сгорания.

Гидравлические потери в продувочных каналах стремятся свести к минимуму, поэтому поперечное сечение продувочных каналов и окон должно быть как можно большим. Так как увеличение высоты продувочных, а следовательно, и выхлопных окон связано с уменьшением полезного объема цилиндра, сечение продувочного окна увеличивают за счет его ширины. Увеличение же ширины ограничено величиной, равной 0,45 диаметра цилиндра (далее возникает опасность выдавливания поршневого кольца в окна). При большей ширине в окне делается перемычка.

Читайте также: Фрезер из мотора от стиралки

При выборе фаз продувки, т. е., в конечном счете, высоты выхлопных и продувочных окон, принимается в расчет величина перемещения поршня от открытия выхлопных окон до начала открытия продувочных — так называемое предварение выпуска (величина «е» на рис. 12).

По данным исследований, проведенных на мотоциклетных двигателях «Ямаха», более раннее открытие продувочных окон (увеличение их высоты) сдвигает максимальное значение крутящего момента в сторону меньших скоростей вращения коленчатого вала. При слишком малом предварении выпуска давление в цилиндре может оказаться выше, чем давление в картере, и при открытии продувочных каналов выхлопные газы попадут по ним в картер, вызвав его дополнительный нагрев и ухудшив наполнение.

Величина оптимальной фазы продувки в двухтактных двигателях различных лодочных моторов неодинакова и находится в пределах 110-120° («Салют» — 112°, «Ветерок-8» — 110°, «Ветерок-12» — 114°, «Нептун» — 121°, «Москва-25» — 119°). Для гоночных лодочных моторов, работающих на высоких оборотах, величина фазы продувки возрастает до 125-135°.

Влияние фазы продувки на мощность и экономичность двигателя хорошо заметно на характеристиках, снятых при исследовании экспериментального 25-сильного мотора (рис. 5). При одной и той же фазе выпуска изменение фазы продувки повлекло за собой увеличение мощности и снижение удельного расхода топлива.

Говоря о видах продувки, применяемых в конструкциях лодочных моторов, следует отметить отличие петлевой дефлекторной продувки (рис. 6), где направление потоку смеси задается козырьком на поршне (дефлектором), от продувки, в которой направление струй определяется формой и наклоном продувочных каналов.

Первый вид продувки использован на лодочных моторах «Ветерок-8» и «-12», «Москва-М», «Москва-25», «Прибой» и на большинстве американских моделей. Второй — на моторах «Нептун», «Салют», «Вихрь-М», «Ветерок-14», на шведских и японских моделях.

К преимуществам дефлекторной продувки можно отнести простоту конструкции и технологичность, так как продувочные и выхлопные окна выполняются простым сверлением. К недостаткам — менее благоприятную в отношении смесеобразования форму камеры сгорания, которая хуже продувается из-за сложной конфигурации, большой вес и повышенную температуру днища поршня из-за наличия дефлектора.

Видео:⚠️Про охлаждение для новичковСкачать

При направлении смеси продувочными каналами очистка камеры сгорания получается более эффективной. Этому способствует простая плоская или несколько выпуклая форма днища поршня и сферическая форма камеры сгорания, позволяющая производить ее механическую обработку, в результате чего более точно выдерживается необходимая степень сжатия. Технологические трудности выполнения совпадения продувочных каналов и окон в гильзе окупаются получением более высоких показателей мощности и экономичности. На рис. 7 показана трехканальная петлевая продувка американского подвесного лодочного мотора фирмы ОМС «Триумф» мощностью 60 л. с. Не случайно, несмотря на исключительную отработанность и технологичность дефлекторной продувки на большинстве выпускаемых ею моторов, эта крупнейшая американская фирма сочла целесообразным перейти на ряде моделей на петлевую.

При двух- и трехканальной петлевой продувке очень важно точно направить продувочные струи при выходе из окон в камеру сгорания. На направление струи влияют в основном длина участка 3 (рис. 3) и величины радиусов канала, особенно у внутренней стенки. Длина прямого участка стенки 3 должна быть не меньшей, чем ширина продувочного окна. Внутренней стенкой продувочного канала 5 (рис. 3) в большинстве случаев служит сама гильза. Стремясь увеличить внутренний радиус канала и создать направляющую часть у входа в цилиндр прибегают к так называемой «отдаленной» продувке (рис. 3, пунктирная линия). Так выполнены продувочные каналы «Ветерков» и ряда гоночных моделей мотоциклетных двигателей. В таких каналах, благодаря большим радиусам внутренней и наружной стенок, создается большая длина направляющей части и становится возможной настройка продувочных каналов на высокое число оборотов коленчатого вала (рис. 9).

Из двух каналов с одинаковыми поперечными сечениями входа и выхода канал с большим радиусом поворота (канал «б», рис. 9) будет оказывать значительно меньшее аэродинамическое сопротивление потоку продувочной смеси. Как показали испытания на двигателях Ямаха, более плавные повороты каналов мало влияют на максимальную мощность, но значительно повышают ее в диапазоне средних и низких скоростей вращения двигателя. При отработке продувочного канала необходимо также бороться с любым отрывом потока от стенок (чаще всего от внутренней стенки канала). Конструктивно это достигается уменьшением сечения канала по мере приближения к выходу, как это сделано, к примеру, в продувочном канале двухтактного двигателя «Вартбург» (рис. За).

Значительное повышение мощности было достигнуто за счет совершенствования продувки в двухтактном двигателе «Р60» автомобиля «Трабант» (ГДР). Из девяти исследованных вариантов продувочных каналов был выбран оптимальный — с углом подъема канала к вертикали на входе в цилиндр, равным 5°, и углом между стенками канала в горизонтальной плоскости — 110°. Изменение формы и размеров продувочных каналов позволило увеличить мощность с 23 до 26 л. с. (двигатель «Р63»).

Читайте также: Дизельный мотор д 245

За последнее время начинает получать все большее распространение петлевая продувка с одним или несколькими дополнительными каналами, располагаемыми напротив выпускного окна (рис. 11). Добавочные каналы располагаются обычно под углом 45—60° к вертикали. Продувочные струи этих каналов отжимают продувочный поток в верхней части к центру цилиндра и способствуют очистке центральных непродутых зон. По результатам исследований, проведенных на мотоциклетных двигателях, применение . третьего продувочного канала позволяет увеличить мощность двигателя на 7—12%. Увеличение мощности с 20 до 23 л. с. на отечественном подвесном моторе «Нептун-23» было также достигнуто в основном за счет замены двухканальной продувки на трехканальную. Прохождение смеси в добавочный канал через поршень улучшает к тому же смазку верхней головки шатуна и охлаждение поршня.

Размещение дополнительных продувочных каналов на зеркале цилиндра связано с определенными конструктивными трудностями, особенно при поршневом управлении впуском. При золотниковом управлении подвод топливной смеси производится сбоку картера и это намного упрощает размещение добавочных продувочных каналов.

На процесс продувки определенное влияние оказывает и форма камеры сгорания. Полусферическая камера сгорания, применяющаяся на большинстве двухтактных двигателей, не является лучшим решением. Она обеспечивает ровное протекание свежей смеси и тем самым не препятствует ее «вылетанию» в выпускное окно. Усложненная же форма камеры сгорания, обусловленная применением дефлекторной продувки, способствует образованию застойных, не-продуваемых зон. Наилучшие результаты были получены при смещении полусферы в головке цилиндров. Такая конструкция использована на лодочном моторе «Ветерок-14» (рис. 12).

Отработка системы продувки является одним из важнейших путей повышения мощности и снижения расхода топлива двухтактного двигателя. Работа эта кропотливая и длительная— изготавливается несколько цилиндров с различными углами стенок продувочных каналов или специальный опытный цилиндр со вставками, позволяющими получить каналы различной формы. При исследовании различных сочетаний фаз продувки и выхлопа для нахождения оптимальных фаз газораспределения продувочные и выхлопные окна постепенно распиливают или устанавливают прокладки между блоком цилиндров и картером с последующей проверкой результатов.

Возможна ли некоторая доводка системы продувки двигателя своими силами? Безусловно.

Видео:⚙️🔩🔧Что происходит с маховиками на китайских лодочных моторах?Скачать

Дело в том, что при изготовлении картеров, блоков цилиндров, вставок продувочных каналов применяются несколько комплектов кокилей или пресс-форм и возможны некоторые несовпадения по контурам деталей, отлитых на разной литейной оснастке. К этому же могут привести и технологические отклонения при механической обработке деталей. Обеспечение полного совпадения контуров деталей на заводе потребовало бы применения очень трудоемких или ручных операций, что существенно повлияло бы на увеличение стоимости деталей.

Довести детали, образующие продувочный канал, до полного совпадения контуров можно собственными силами. Следует стремиться к тому, чтобы в продувочном канале не было уступов и неровностей более 0,5 мм, чтобы контур продувочного окна в гильзе совпадал с контуром окна в отливке блока цилиндров. Можно улучшить вход смеси в продувочный канал снятием фаски с гильзы цилиндра в этом районе. Очень тщательно следует подогнать вставку в продувочном канале моторов «Ветерок», «Москва», «Прибой» для обеспечения правильного направления продувочной струи при выходе из канала.

Не следует, однако, увлекаться излишней полировкой продувочных каналов. Спортсменам-водномоторникам известны, например, случаи уменьшения мощности гоночных двигателей «Кениг» после полировки продувочных каналов, имевших довольно-таки грубую поверхность после литья (возможно, при этом была нарушена форма канала). Более подробно с рекомендациями по доводке продувочных каналов можно ознакомиться в статье А. С. Шикина «Повышение мощности двигателей «Ветерков» (сборник №40, 1972 г.).

Что такое продувка в лодочных моторах

Пособие для водителей катеров, яхт, лодок, судов, водного транспорта

22.05.2015 22:13
дата обновления страницы

Типы продувки горючей смеси двигателя внутреннего сгорания.

Существует два основных типа продувки: дефлекторная (поперечная) и бездефлекторная (возвратная или петлевая).

Дефлектором называется специальный выступ — козырек — на днище поршня, который служит для того, чтобы обеспечить правильное направление потока горючей смеси, поступающей в цилиндр через продувочное окно. На рис. 44 показана схема дефлекторной продувки.

Сжатая в картере смесь через продувочные канал и окно поступает в цилиндр, встречая на своем пути дефлектор. Поток смеси отклоняется вверх, в камеру сгорания, а оттуда идет вниз, к выхлопному окну, вытесняя через него из цилиндра отработавшие газы. При такой системе продувки выхлопное окно располагается против продувочного, что до некоторой степени способствует увеличению потерь рабочей смеси через выхлопное окно во время продувки цилиндра. Двигатели с дефлекторной продувкой имеют повышенный расход топлива. Наличие на днище поршня дефлектора увеличивает его вес и ухудшает форму камеры сгорания. Тем не менее, по ряду конструктивных соображений дефлекторная продувка широко применяется для подвесных моторов: так, например, устроен мотор «Москва» мощностью 10 л. с.

Видео:Как спасти утопленный лодочный мотор и какие могут быть последствияСкачать

Читайте также: Atmega8 управление двумя моторами схема

Несколько большая экономичность достигается применением бездефлекторной продувки. Схема возвратной, двухканальной продувки показана на рис. 45.

В этом случае поршень делается с плоским или слегка выпуклым днищем. Продувочные потоки сталкиваются и поднимаются вверх вдоль стенки цилиндра, вытесняя в выпускное окно отработавшие газы. По числу продувочных каналов и характеру движения смеси этот тип продувки называется двухканальной, петлевой.

Возвратная петлевая продувка может быть трех- и четырех-канальной; в последнем случае продувочные каналы располагаются рядом, попарно или крестообразно.

Рис. 45. Схема возвратной (петлевой) бездефлекторной продувки

Возвратная, двухканальная продувка распространена больше. Такую продувку имеют подвесные лодочные моторы ЗИФ-5М и «Стрела».

Применение бездефлекторной продувки позволяет получить высокие степени сжатия при наивыгоднейшей форме камеры сгорания, что дает возможность снять с двигателя большую литровую мощность. Гоночные двухтактные моторы с кривошипно-камерной продувкой, как правило, имеют двух- или трехканальную возвратную петлевую продувку.

Протекание процесса продувки и заполнения картера двухтактного двигателя свежей рабочей смесью зависит в большой степени от размеров окон и продолжительности их открытия поршнем. Начало открытия и закрытия впускного, продувочного и выпускного окон цилиндра, а также продолжительность впуска, продувки и выпуска, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, можно видеть на диаграмме газораспределения двигателя (рис. 46).

Период, соответствующий углу поворота коленчатого вала, когда через открытое впускное окно происходит заполнение картера свежей рабочей смесью, называется фазой впуска. Периоды, соответствующие углам поворота коленчатого вала при открытии продувочного и выхлопного окон, называются фазами продувки и выпуска.

На рис. 46 приведена диаграмма газораспределения двигателя «Стрела». У этого двигателя фазы газораспределения, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, составляют: фаза впуска в картер — 120°, продувка- 110° и выпуск — 140°.

Видео:⚙️🔩🔧Настройка карбюратора. Некоторые моменты и особенности.Скачать

Из диаграммы видно, что относительно оси, проходящей через мертвые точки, правая и левая части диаграммы симметричны. Это значит, что если впускное окно начинает открываться поршнем за 60° до ВМТ, то закроется оно через 60° после ВМТ. Открытие и закрытие вхлопного и продувочного окон происходит аналогичным образом. Продолжительность фазы выпуска обычно на 30-35° больше продолжительности фазы продувки. Описанный двигатель носит название трехоконного.

Симметричные фазы газораспределения двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой отрицательно сказываются на его литровой мощности и экономичности.

» alt=»Рис. 46. Диаграмма газораспределения двигателей подвесных лодочных моторов ЗИФ-5М и «>

Рис. 46. Диаграмма газораспределения двигателей подвесных лодочных моторов ЗИФ-5М и «Стрела»

Малая продолжительность фазы впуска снижает наполнение картера и, следовательно, мощность двигателя. Увеличение высоты впускного окна имеет свой предел: оно повышает количество смеси, засасываемой в картер во время восходящего хода поршня, но зато приводит к потерям его за счет выбрасывания смеси обратно в карбюратор через открытое окно при движении, поршня вниз. Продолжительность фазы впуска зависит от числа оборотов двигателя. Если двигатель делает не более 3000-4000 об/мин, фаза впуска не превышает обычно 110- 120° угла поворота кривошипа. У гоночных двигателей, развивающих 6000 об/мин и более, она доходит до 130-140°, но при работе на малых оборотах у такого двигателя наблюдается выбрасывание смеси обратно в карбюратор.

Фаза выпуска у высокооборотных двигателей также увеличена и составляет 150-160°. При этом выхлопное окно по высоте больше продувочного на 7-«8 мм. Необходимость расширения фаз для гоночных многооборотных двигателей объясняется тем, то на больших оборотах время (продолжительность) открытия окон уменьшается, вследствие чего наполнение цилиндров рабочей смесью и мощность двигателя падают.

Рис. 47. Схема двухтактных двигателей с золотниковым газораспределением: а- с дисковым золотником на коленчатому; б- с приводным цилиндрическим золотником,(краном)

Повысить наполнение картера двухтактного двигателя можно путем применения системы впуска через вращающийся золотник или пластинчатые клапаны.

В первом случае на шейке коленчатого вала, внутри картера, устанавливается диск с отверстием для пропуска всасываемой в картер рабочей смеси. Второе отверстие имеется в верхней стенке картера, к которой золотник прижимается пружиной. Во время вращения коленчатого вала золотник вращается вместе с ним; при совпадении отверстия в золотнике с впускным окном в стенке картера смесь заполняет внутренний объем картера. Схемы двигателя со всасыванием через вращающийся золотник показаны на рис. 47.

Видео:Пробуем раздушить лодочный мотор 5 л.сСкачать

Преимуществом такого устройства является возможность полностью использовать восходящий ход поршня и довести величину фазы впуска до 180-200° угла поворота коленчатого вала. Впуск смеси в картер начинается, как только верхняя кромка поршня закроет продувочное окно. Заканчивается впуск через 40-50°, пройдя ВМТ (рис. 48).

Диаграмма фазы впуска такого двигателя несимметрична.

Рис. 48. Диаграмма газораспределения двухтактного двигателя с золотниковым управлением выпуском горючей смеси в картер

источники:

https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-produvka-v-lodochnyh-motorah