Золотниковый клапан двухтактного двигателя (6 видео)

На подавляющем большинстве двухтактных мотоциклетных двигателей впуском смеси в картер управляет поршень. Он обычно открывает окно не доходя 60-—65 градусов до верхней мертвой точки (ВМТ),а закрывает спустя те же 60—65 градусов после нее. Продолжительность фазы впуска относительно ВМТ симметрична, и тут уж ничего не поделаешь — взаимное положение кромок окна и поршня как при ходе последнего вверх, так и при ходе вниз одинаково Хотелось бы (в интересах улучшения наполнения цилиндра смесью), чтобы впуск начинался за 130—140 градусов до ВМТ, а закапчивался спустя 40—50 градусов после ВМТ. Но для этого надо, чтобы открытием и закрытием впускного окна управлял не поршень, а какое-то другое устройство, которое позволяло бы получать наивыгоднейшие фазы.

Такие устройства — дисковый золотник и лепестковый клапан. Оба получили распространение лишь; в последнее время, хотя известны были давно. Первый Применялся еще — в 1920 г. на мотоциклах «Цпро» и«Сан», второй увидел свет пятью годами позже на машинах «Титан». Но по-настоящему оценил возможности дисковых золотников инженер Д. Циммерман из Германии, с помощью которого на заводе, называемом ныне МЦ, в 1953 г. были построены первые гоночные мотоциклы с таким распределением. Их успехи в последующие годы на соревнованиях заставили приглядеться ко вновь родившейся новинке многих конструкторов. Опробовав ее на своих гоночных машинах, они вскоре начали применять ее и на серийных дорожных мотоциклах. В результате сегодня распределение с помощью вращающегося дискового золотника применяется на отдельных моделях «Бриджстон», «Майко», «Сузуки», «Кавасаки», ЯВА, «Ямаха», у которых удельная мощность составляет 110—130 л. с. с литра рабочего объема двигателя. Дисковый золотник представляет собой изготовленный из пружинной стали толщиной 0,4—> 0,6 мм диск с вырезом. Насаженный на шейку коленчатого вала, он вращается в узкой полости, которая образована между картером двигателя и круглой боковой крышкой картера В крышке и картере сделаны впускные отверстия, а к фланцу крышки крепится карбюратор. При вращении золотник своим вырезом открывает доступ смеси из карбюратора в картер. Продолжительность впуска, которая определяется шириной выреза в диске, может быть сделана очень большой и на гоночных моторах она составляет 200—210 градусов против 140—160, возможных при управления впуска поршнем. Одновременно дисковый золотник позволяет ‘ получить несимметричные фазы газораспределения.

Дисковый золотник

Этой же цели служит лепестковый клапан, который завод «Ямаха» широко применял сначала на гоночных моделях, а теперь и на дорожных. Корпус клапана установлен между фланцем карбюратора и впускным окном так, чтобы его лепестки, сделанные из пружинной стали и одним концом приклепанные к корпусу, были обращены к цилиндру. На двигателе, оснащенном лепестковым клапаном, начало фазы впуска задается почти таким же, как при золотниковом распределении. При ходе поршня вверх он открывает своей нижней кромкой впускное окно, и под действием разрежения в картере лепестки открывают отверстия в корпусе клапана — смесь поступает в картер. При ходе поршня вниз когда надо сравнительно рано закрыть впускное окно, лепестки под действием давления в картере прижимаются к своим седлам, прекращая доступ смеси в картер. Таким образом, это нехитрое устройство позволяет получить несимметричные фазы газораспределения. Его применение на серийных мотоциклах «Ямаха» позволило достичь удельной мощности 110—120 л. с. с литра. Совершенно неверным было бы считать, что, установив на мотор, скажем, только лишь лепестковый клапан, можно получить высокие показатели. Совсем нет. Ведь невозможно благодаря лишь одному прекрасному музыканту преобразить весь оркестр. Даже заменив всех оркестрантов на людей более способных, чем их предшественники, не удастся добиться желаемого результата. Нужно потратить немало времени и труда, чтобы, как говорят, «заставить их сыграться», образовать единое целое. Двухтактный двигатель тоже представляет собой систему, подобную оркестру, в которой фазы газораспределения, форма; камеры: сгорания, размеры окон, глушителя, впускной и выпускной труб, параметры устройств, регулирующих впуск, должны быть гармонично подобраны, чтобы получить нужное совместное «звучание», Лейтмотивом может быть достижение либо наибольшей мощности, либо максимальной экономичности, либо наивысшей «тяговитости» двигателя, либо определенной комбинации этих характеристик. Естественно, что такая сложная и вместе с тем топкая работа не может быть совершена «кустарем-одиночкой», она по силам лишь искушенным специалистам конструкторско-экспериментальных бюро на мотоциклетных заводах.

Видео:Stihl (штиль) Наглядный пример работы 2-х тактного двигателя.Скачать

Читайте также: Притирка клапанов своими руками днепр

Устройство и работа лепесткового клапана

Но вернемся к конструкции современных двухтактных двигателей. Для получения высокой мощности в их цилиндры вводят, как мы только что убедились, любыми возможными средствами как можно большее количество рабочей смеси. Сгорая, она совершает не только работу, оцениваемую цифрами «л. с.» в характеристике, но и выделяет большое количество тепла. Кстати говоря, отдельные детали именно двухтактного двигателя работают с очень высокими тепловыми нагрузками. А это приводит и к прогарам поршней, быстрому износу цилиндров и потере мощности при продолжительной работе на «максимуме». Словом, двухтактным двигателям нужны «жаропонижающие средства». . И действительно, на многих высокофорсированных моторах мы видим просто чудовищных размеров ребра охлаждения. Глядя, например, на двигатель «Ямаха yz125», трудно отделаться от мысли, что его рабочий объем не 250 см 3 , а в 2 раза меньше. Для того чтобы обеспечить отвод тепла от цилиндра и головки такого двигателя с удельной мощностью 110л. с. с литра, действительно нужны ребра с длиной, почтя равной диаметру цилиндра, У многих дорожных (именно дорожных!) ма шин ширина цилиндра по рёбрам в 3,5—-4,0 раза больше диаметра цилиндра, а на двигателе «YAMAHA KT 100 SC» даже в 4,5 раза. Столь развитые ребра обеспечивают хороший отвод тепла, но склонны к вибрации, которая способствует усилению шумности двигателя. Для борьбы с этим неприятным побочным эффектом в ребрах, недалеко от их наружного края сверлят отверстия, куда выставляют амортизирующие стержни из теплостойкой резины. Так, в частности, сделано на мотоциклах ЯВА. Основной поток тепла отводится через головку цилиндра. Применявшиеся прежде продольные вертикальные ребра не обеспечивали равномерного охлаждения. Переход на веерное расположение ребер позволил устранить этот недостаток. | Радикально решили проблему охлаждения двигателя для некоторых моделей заводы «Сузуки» и «Ямаха». Они применили водяную систему охлаждения— первый на машине класса 750 см 3 , а второй. — на 50- кубовом мокике. На «Сузуки-ГТ750» конструктивно она подобна автомобильной с радиатором, развитой водяной рубашкой вокруг цилиндров, насосом и термостатом. Ее емкость — 4,5 л. Водяное охлаждение обеспечивает двигателю постоянный температурный, режим независимо от дорожных и погодных условий и стабильность мощности. Так, оно дает возможность поддерживать зазор между поршнями и цилиндрами, равный 0,05 мм, в то время как при воздушном охлаждении зазор составляет 0,38 мм (во избежание заклинивания поршня при значительном нагреве двигателя).. При водяном охлаждении меньше и тепловые деформации цилиндров. Особенно они опасны для трехцилиндровых двигателей (каким оснащен «Сузуки-GT750»), где средний цилиндр работает в невыгодных (с точки зрения_; хорошего охлаждения) условиях, Само по себе водяное охлаждение — не такая уж новинка —- еще до первой мировой войны выпускались в Англии «водяные» мотоциклы «Скотт». В последние годы водяное охлаждение широко применялось на гоночных мотоциклах. В этой связи достаточна назвать такие всемирно известные заводы, «Кавасаки» «Ямаха» (Япония). Как видно из приведенных примеров, мотоциклетный снорт постоянно играл роль опытного полигона для проверки многих конструктивных новшеств, впоследствии нашедших применение на серийных моделях, особенно на снабженных двухтактными двигателями. Среди них важное место занимают так называемые Г-образ- ные поршневые кольца впервые появившиеся лет 45—-47 назад. Они обеспечивали значительно лучшее уплотнение стыка поршень-цилиндр, чем кольца обычного типа. Это достигалось в результате того, что давление газов на вертикальную часть кольца деформировало его, дополнительно прижимая кольцо к цилиндру.

Устройство системы впуска 2т лодочных моторов

На всех двухтактных подвесных лодочных моторах, зприменяются работающие на легком топливе двигатели, кривошипная камера которых используется и в качестве продувочного насоса. Основные технические показатели такого двигателя — литровая мощность и экономичность — находятся в прямой зависимости от степени наполнения горючей смесью рабочей камеры (камеры сгорания).

Рассмотрим зависимость наполнения рабочей камеры от качества работы системы впуска, основное назначение которой — обеспечивать наиболее полное заполнение кривошипной камеры, т. е. объема ниже поршня, свежей горючей смесью.

Не касаясь процессов, происходящих в рабочей камере, т. е. выше поршня (сжатие горючей смеси, воспламенение ее и расширение), посмотрим, что происходит в кривошипной камере — картере, в чем заключается принцип действия системы впуска и каковы ее наивыгоднейшие, оптимальные характеристики.

Видео:ЗОЛОТНИКОВЫЙ И ЛЕПЕСТКОВЫЙ КЛАПАН НА 2 ТАКТНЫЙ МОТОРСкачать

При движении поршня в цилиндре двигателя вверх от нижней мертвой точки (НМТ) после закрытия продувочных окон в пространстве под поршнем возникает все увеличивающееся разрежение. Если в этот момент открыть канал, соединяющий кривошипную камеру с карбюратором, в нее будет засасываться горючая смесь. Когда, миновав верхнюю мертвую точку (ВМТ), поршень начнет двигаться вниз, поступившая смесь будет сжиматься (чтобы при этом не произошло ее обратного выброса, впускной канал после прохождения поршнем ВМТ должен быть перекрыт).

Читайте также: Датчик положения распредвала приора 16 клапанов артикул

Иными словами, кривошипная камера и поршень служат насосом, всасывающим смесь из карбюратора и подающим ее под давлением в камеру сгорания.

На рис. 1 показана иллюстрирующая сказанное теоретическая круговая диаграмма газораспределения. На ней схематически показано протекание во времени процессов всасывания (собственно впуск), выхлопа (выпуск) и продувки за один полный оборот коленчатого вала. Понятно, что продолжительность и моменты начала и конца этих процессов обусловлены расположением и размером (по высоте цилиндра) продувочных и выхлопных окон и выбором момента открытия впускных окон. В этой связи необходимо подчеркнуть, что картина газораспределения, показанная на рис. 1, условна, так как не учитывает инерции движущейся с большой скоростью (до 100 м/сек) горючей смеси. Если построить двигатель по такой теоретической диаграмме, работать он, конечно, будет, но его литровая мощность, т. е. мощность в л. с. на 1000 см3 рабочего объема, будет значительно ниже обычно достигаемого уровня.

Для обеспечения эффективности работы кривошипной камеры как насоса на практике, с учетом инерции потока (см. рис. 2), всасывающие окна открывают несколько раньше — на величину до 20° угла поворота коленвала, чем поршень перекроет продувочные окна, и закрывают не в тот момент, когда поршень дошел до ВМТ, а позже — на величину до 60-70° угла поворота коленвала за ВМТ. Первая из этих мер обеспечивает подсасывание свежей смеси из карбюратора за счет кинетической энергии потока смеси, поступающей в цилиндр при еще продолжающейся продувке. Благодаря второй — происходит дополнительная дозарядка кривошипной камеры за счет кинетической энергии установившегося потока смеси в канале от карбюратора к кривошипной камере. Диаграмма такого вида (рис. 2) оптимальна с точки зрения получения наивысшей литровой мощности и экономичности.

Угол ф1 от момента открытия всасывающего канала до ВМТ называется углом предварения впуска, а угол ф2 от ВМТ до момента закрытия всасывающего канала — углом запаздывания закрытия.

Видео:Как работает двухтактный двигатель скутера | АнимацияСкачать

Продолжительность продувки по углу поворота коленчатого вала обычно равна 110-130°. Если принять, что в среднем продолжительность продувки равна 120°, а всасывающее окно открывается на 15° раньше окончания продувки, угол предварения впуска

Угол запаздывания закрытия обычно на нефорсированных моторах принимается равным 40-50° (при большей его величине наблюдается обратный выброс смеси в карбюратор) и доходит до 65-70° на гоночных высокооборотных двигателях. Если принять ф2 равным 45°, общий угол ф = ф1+ф2, т. е. оптимальная продолжительность всасывания, получается

Итак, мы установили оптимальные характеристики газораспределения и в частности — всасывания. Посмотрим теперь, как они реализуются практически, как работает управляющий механизм системы впуска.

В двигателях подвесных моторов применяются механизмы управления всасыванием трех типов: поршневые, клапанные и золотниковые.

Поршневое управление впуском. Само название механизма показывает, что управление впуском, точно так же, как и продувкой и выхлопом, выполняется непосредственно самим поршнем. Поршень при движении нижней кромкой периодически перекрывает впускное окно, прорезанное в зеркале цилиндра. При поршневом управлении диграмма всасывания (см. рис, 3) всегда симметрична относительно ВМТ в силу того, что поршень открывает и закрывает впускное окно на одинаковых расстояниях до и после ВМТ. Угол запаздывания закрытия, как мы уже отмечали, невыгодно делать больше 60-70°; поэтому и угол предварения открытия также будет равным 60-70°. Продолжительность всасывания получается

т. е. меньше оптимальной на 50°.

Из круговой диаграммы виден и основной недостаток поршневого управления всасыванием: значительная часть хода поршня — от момента закрытия продувочных окон и до открытия всасывающих — при всасывании не используется. По этой причине такая система распространения не получила, хотя и применялась на наших одноцилиндровых подвесных моторах «ЛМ-1», «ЛМР-6», «ЗИФ-5», «Стреле» и некоторых других. В то же время шведская фирма «Монарк-Кресчент» уже много лет применяет поршневой впуск на моторах различной кубатуры; высокие литровая мощность (до 90 л.с./л) и экономичность моторов «Кресчент», несмотря на ограниченные возможности симметричной диаграммы, — результат длительной отработки конструкции и специальной настройки системы газораспределения.

Видео:Лепестковый клапан 2Т.Скачать

Читайте также: Дез салфетки трилокс пакет с клапаном 120 шт

В принципе следует отметить, что настройка системы газораспределения вообще является одним из эффективных средств повышения мощности любых двухтактных двигателей. В частности, при настройке системы впуска приходится подбирать длину и сечение впускного патрубка, диаметр диффузора карбюратора, характеристики глушителя всасывания, оптимальную степень сжатия в картере и т. п. Выполнение этих довольно трудоемких работ по настройке и позволяет получать высокие технико-экономические показатели даже при поршневом управлении впуском.

Уместно подчеркнуть, что благодаря исключительной простоте и надежности поршневое управление впуском широко используется на транспортных двигателях — в первую очередь для мотоциклов и мотороллеров.

Клапанный механизм впуска. Известны две конструкции клапанного механизма — с автоматическим и принудительным открытием и закрытием. Будем рассматривать только первый вариант, так как второй применяется крайне редко — буквально в единичных конструкциях.

Для автоматизации системы достаточно установить на пути потока смеси от карбюратора к кривошипной камере клапан, который под напором потока открывается при ходе поршня к ВМТ и закрывается при обратном движении.

Обратимся к круговой диаграмме (рис. 4). Поршень, двигаясь вверх от НМТ, закрывает верхней кромкой продувочное окно; начинает расти разрежение; под действием разницы давлений клапан впуска открывается и горючая смесь поступает в кривошипную камеру. После прохода поршнем ВМТ объем кривошипной камеры начинает уменьшаться и происходит сжатие горючей смеси, но автоматический клапан еще некоторое время остается открытым под напором установившегося движения потока смеси и впуск продолжается. Таким образом при использовании автоматического клапана, в отличие от поршневой схемы, получается несимметричная диаграмма всасывания.

Чаще всего в подвесных моторах применяют пластинчатые лепестковые клапаны с ограничителями отгиба, расположенными на перегородке из алюминиевого сплава или пластмассы, крепящейся к передней части картера. Перегородка эта делается плоской (моторы «Ветерок», «Москва-12,5», «Прибой») или конической («Москва-25»). Сами пластинки клапана изготовляются из стали или бериллиевой бронзы одинарными («Ветерок», см. рис. 5), двухлепестковыми («Прибой»), трехлепестковыми («Москва-12,5») или даже многолепестковыми (американские «Эвинруды», см. рис 6).

Видео:РЕЗОНАТОР НА 2 ТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬСкачать

Своеобразное расположение клапана впуска — на средней опоре коленчатого вала — применено на американских моторах «Меркюри». Такое решение делает конструкцию двигателя более компактной и снижает шум впуска, но затрудняет смену клапана.

Получение больших литровых мощностей в двигателях с впускными пластинчатыми клапанами, особенно при малых рабочих объемах, затруднительно, поскольку сами клапаны создают большое аэродинамическое сопротивление, а увеличение размеров впускных окон ведет к увеличению объема кривошипной камеры. Применение же обладающих меньшим сопротивлением менее жестких клапанов ограничивается необходимостью обеспечить прочность и надежность клапана и перегородки.

Золотниковый механизм впуска. Управление впуском смеси производится вращающимся золотником, жестко связанным с коленчатым валом и повторяющим его вращение. Таким образом регулировкой положения на оси и угла сектора золотника можно обеспечить открытие и закрытие впускного окна в любой момент — независимо от положения поршня и степени разрежения в картере. Благодаря этому конструктор имеет возможность максимально приблизить круговую диаграмм двигателя к наивыгоднейшей, оптимальной.

Конструктивно золотники выполняются различно: в виде трубки, цилиндра или диска с вырезами. Первые два варианта не получили большого распространения и применялись на подвесных моторах небольшой мощности («Чайка»). Наиболее часто применяется дисковый золотник из пластмассы или стали, размещаемый непосредственно в картере (и скрепляемый со щечкой коленчатого вала) либо в специальном приливе картера.

В боковой стенке картера прорезано всасывающее окно. При совмещении выреза в диске золотника с этим окном происходит всасывание смеси; при закрытии окна сплошной частью золотника картер разобщается с карбюратором, происходит сжатие. Золотник смазывается маслом, растворенным в горючей смеси; благодаря этому трение о стенки картера незначительно.

Видео:УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ 2т ДВИГАТЕЛЯ! ВСЕ ВИДЫ ТЮНИНГАСкачать

Управление всасыванием с дисковыми золотниками, расположенными в картере, применяется на моторах «Вихрь» (золотники из текстолита) и «Нептун» (из капрона, см. рис. 9). На моторе «Салют» дисковый золотник также выполнен из текстолита, но размещен в специальном приливе картера.

Еще раз подчеркнем, что золотниковое управление всасыванием, по сравнению с поршневым и клапанным, обеспечивает наилучшее, наполнение кривошипной камеры; это делает перспективным применение золотниковых механизмов в двухтактных двигателях лодочных моторов с высокой литровой мощностью и особенно — в двигателях гоночных моделей.