2ストロークエンジンのガス分配。 内燃機関の可燃性混合気のパージの種類、船舶のボート エンジンの設計と操作の基本、スポーツ ボートのしくみ、ボートの修理、ボートの修理、ボートの作り方

2ストロークエンジンのガス分配。 内燃機関の可燃性混合気のパージの種類、船舶のボート エンジンの設計と操作の基本、スポーツ ボートのしくみ、ボートの修理、ボートの修理、ボートの作り方

02.07.2020

自動車の内燃エンジンの品質は、出力、効率、シリンダー容量など、多くの要因に左右されます。

ガス分配フェーズはエンジンにとって非常に重要であり、内燃エンジンの効率、スロットル応答、およびアイドリングの安定性は、バルブがどのようにオーバーラップするかに依存します。
標準の単純なエンジンでは、タイミングの変更は提供されず、そのようなモーターはあまり効率的ではありません。 しかし最近では、ホンダ、メルセデス、トヨタ、アウディなどの主要企業の車で、内燃エンジンの回転数がますます頻繁に変化するにつれて、カムシャフトの排気量を変更できるパワーユニットがますます頻繁に使用されています。

2ストロークエンジンのバルブタイミング図

2 ストローク エンジンは、デューティ サイクルがクランクシャフトの 1 回転で発生するのに対し、4 ストローク内燃エンジンでは 2 回転で発生するという点で 4 ストローク エンジンとは異なります。 内燃機関のガス分配フェーズは、バルブの開放時間(排気と吸気)によって決まります。バルブのオーバーラップ角度は、to / inの位置の角度で示されます。

4 ストローク エンジンでは、作動混合気の充填サイクルは、ピストンが上死点に到達する 10 ~ 20 度前に発生し、45 ~ 65 度の後に終了します。ピストンがボトムポイントを通過しました。 4 ストローク エンジンの吸気の合計持続時間は 240 ~ 300 度続く可能性があり、これによりシリンダーに作動混合物が十分に充填されます。

2 ストローク エンジンでは、混合気の吸入の持続時間は、クランクシャフトの約 120 ~ 150 度の回転で持続し、パージも持続時間が短くなるため、作動混合気の充填と 2 ストローク内部での排気ガスの浄化が行われます。燃焼エンジンは、4 ストローク パワー ユニットよりも常に劣ります。 下の図は、K-175 エンジンの 2 サイクル オートバイ エンジンのバルブタイミング図です。

2 ストローク エンジンは、効率が低く、効率が悪く、有害な不純物による排気ガスの浄化が不十分なため、自動車で使用されることはめったにありません。 最後の要素は特に重要です。環境基準の強化に関連して、エンジンの排気ガスに含まれる CO の量を最小限に抑えることが重要です。

それでも、2 ストローク内燃エンジン、特にディーゼル モデルには利点があります。

  • パワーユニットはよりコンパクトで軽量です。
  • 彼らは安いです。
  • 2ストロークモーターは加速が速い。

前世紀の70年代と80年代の多くの車には、主に「トラブラー」点火システムを備えたキャブレターエンジンが装備されていましたが、多くの主要な自動車メーカーは、モーターに電子エンジン制御システムを装備し始めました。単一のブロック (ECU) によって制御されます。 現在、ほとんどすべての現代車にECMが搭載されています。電子システムは、ガソリンだけでなくディーゼルICEにも使用されています。

最新の電子機器には、エンジンの動作を制御するさまざまなセンサーがあり、パワーユニットの状態に関する信号をユニットに送信します。 センサーからのすべてのデータに基づいて、ECU は特定の負荷 (回転数) でシリンダーに供給する必要がある燃料の量と、設定する点火時期を決定します。

バルブタイミングセンサーには別の名前があります-カムシャフトポジションセンサー(DPRV)は、クランクシャフトに対するタイミングの位置を決定します。 それは、回転数と点火時期に応じて、シリンダーに燃料が供給される割合の読み取り値に依存します。 DPRV が機能しない場合は、タイミング フェーズが制御されていないことを意味し、ECU はシリンダーに燃料を供給する必要があるシーケンスを「認識」していません。 その結果、ガソリン(ディーゼル油)がすべてのシリンダーに同時に供給されるため、燃料消費量が増加し、エンジンがランダムに作動し、一部の車種では内燃エンジンがまったく始動しません。

バルブタイミングレギュレーター

20 世紀の 90 年代初頭に、自動タイミング変更を備えた最初のエンジンが製造され始めましたが、ここではクランクシャフトの位置を制御するのはもはやセンサーではなく、位相自体が直接シフトしました。 このようなシステムの動作原理は次のとおりです。

  • カムシャフトは油圧クラッチに接続されています。
  • また、このクラッチには接続とタイミングギアがあります。
  • アイドリングおよび低速では、カムシャフト付きのカムシャフトは、マークに従って設定されているため、標準位置に固定されています。
  • 油圧の影響で速度が上がると、クラッチがスプロケット(カムシャフト)に対してカムシャフトを回転させ、タイミングフェーズがシフトします-カムシャフトカムがバルブを早く開きます。

このような最初の開発 (VANOS) の 1 つは BMW の M50 エンジンに適用され、可変バルブ タイミングを備えた最初のエンジンは 1992 年に登場しました。 最初、VANOSは吸気カムシャフトにのみ取り付けられていました(M50エンジンには2シャフトタイミングシステムがあります)。1996年から、排気と吸気rの位置が異なるダブルVANOSシステムが使用され始めたことに注意してください。 /シャフトはすでに規制されていました。

タイミングベルトレギュレーターのメリットは? アイドリング時には、バルブタイミングのオーバーラップは実質的に必要ありません。この場合、カムシャフトがシフトすると、排気ガスが吸気マニホールドに入り、燃料の一部が排気システムに入ることがなく、エンジンに害を及ぼすことさえあります。完全に燃え尽きる。 しかし、エンジンが最大出力で動作している場合、フェーズはできるだけ広くする必要があり、速度が高いほど、より多くのバルブ オーバーラップが必要になります。 タイミング変更のクラッチにより、シリンダーを作動混合物で効果的に満たすことができます。これは、モーターの効率を高め、その出力を高めることを意味します。 同時に、アイドル状態では、クラッチ付きのr /シャフトは元の状態にあり、混合気の燃焼は完全です。 フェーズレギュレーターは内燃エンジンのダイナミクスとパワーを向上させますが、燃料は非常に経済的に消費されます。

可変バルブ タイミング システム (CVG) は、燃料消費を抑え、排気ガス中の CO のレベルを下げ、内燃エンジンのパワーをより効率的に使用できるようにします。 さまざまな世界の自動車メーカーが独自の SIFG を開発しており、カムシャフトの位置を変更するだけでなく、シリンダー ヘッドのバルブ リフトのレベルも使用されています。 たとえば、日産は、可変バルブタイミング (電磁弁) によって制御される CVTCS システムを使用しています。 アイドリング時はこのバルブが開いていて圧力がかからないので、カムシャフトは元の状態です。 バルブを開くとシステム内の圧力が上昇し、圧力が高いほど、カムシャフトがシフトする角度が大きくなります。

SIFGは主に2つのカムシャフトを備えたエンジンで使用され、シリンダーには4つのバルブ(2つの吸気と2つの排気)が取り付けられていることに注意してください。

バルブタイミング設定装置

エンジンが中断することなく動作するためには、タイミングフェーズを正しく設定し、カムシャフトをクランクシャフトに対して適切な位置に取り付けることが重要です。 すべてのエンジンで、シャフトはマークに従って設定されており、取り付けの精度に大きく依存します。 シャフトが正しく設定されていないと、さまざまな問題が発生します。

  • アイドリング時のモーターが不安定。
  • ICEは力を発達させません。
  • マフラーにショットがあり、インテークマニホールドにポップがあります。

刻みを数歯間違えると、バルブが曲がりエンジンが始動しなくなる可能性があります。

パワーユニットの一部のモデルでは、バルブタイミングを設定するための特別なデバイスが開発されています。 特に、ZMZ-406/406/409 ファミリーのエンジンには、カムシャフトの位置角度を測定するための特別なテンプレートがあります。 テンプレートを使用して既存の角度を確認できます。角度が正しく設定されていない場合は、シャフトを再取り付けする必要があります。 406 モーターの固定具は、次の 3 つの要素で構成されるセットです。

  • 2 つのゴニオメーター (左右のシャフトの場合、それらは異なります);
  • 分度器。

クランクシャフトが第1シリンダーのTDCに設定されている場合、カムシャフトカムはシリンダーヘッドの上面から19〜20°の角度で±2.4°の誤差で突き出ている必要があり、さらにインテークローラーカムはわずかに高くなければなりません排気カムシャフトカムより。

BMW M56 / M54 / M52 エンジンにカムシャフトを取り付けるための専用ツールもあります。 内燃エンジン BVM のガス分配フェーズ用の取り付けキットには、以下が含まれます。

可変バルブタイミングシステムの不具合

バルブタイミングの変更方法はいろいろあり、最近ではP/シャフトの回転が主流ですが、バルブリフトを変更する方法、つまりカムを改造したカムシャフトを使う方法もよく使われます。 定期的に、ガス分配メカニズムでさまざまな誤動作が発生します。これにより、モーターが断続的に作動し始め、「鈍くなる」、場合によってはまったく始動しないことがあります。 問題の原因はさまざまです。

  • ソレノイドバルブの不良。
  • 相変化クラッチが汚れで詰まっています。
  • タイミングチェーンが伸びています。
  • チェーンテンショナー不良。

多くの場合、このシステムで誤動作が発生した場合:

  • アイドリング速度が低下し、場合によっては内燃エンジンが失速します。
  • 燃料消費量が大幅に増加します。
  • エンジンの速度が上がらず、時速 100 km まで加速しないこともあります。
  • エンジンがうまく始動せず、スターターで数回駆動する必要があります。
  • SIFG カップリングからチャープ音が聞こえます。

すべての兆候によって、エンジンの問題の主な原因は SIFG バルブの故障であり、通常はコンピューター診断でこのデバイスのエラーが明らかになります。 チェックエンジンの診断ランプは常に点灯するとは限らないため、電子機器で故障が発生したことを理解するのは難しいことに注意してください。

多くの場合、油圧の目詰まりが原因でタイミングの問題が発生します-研磨粒子を含む悪いオイルがクラッチのチャネルを詰まらせ、メカニズムがいずれかの位置で詰まります。 クラッチが初期位置で「ウェッジ」すると、内燃エンジンはアイドル時に静かに動作しますが、速度はまったく発生しません。 メカニズムが最大バルブオーバーラップの位置にある場合、エンジンがうまく始動しない場合があります。

残念ながら、SIFGはロシア製エンジンには搭載されていませんが、多くのドライバーが内燃エンジンをチューニングして、パワーユニットの性能を向上させようとしています。 エンジンの近代化の古典的なバージョンは、カムがシフトされ、プロファイルが変更される「スポーツ」カムシャフトの取り付けです。

この r / シャフトには利点があります。

  • モーターはトルクがかかり、アクセルペダルを踏むとはっきりと反応します。
  • 車の動的特性が改善され、車は文字通り下から吐き出します。

しかし、このようなチューニングには欠点もあります。

  • アイドリング速度が不安定になるため、1100-1200 rpm 以内に設定する必要があります。
  • 燃料消費量が増加します。
  • バルブを調整するのは非常に難しく、内燃機関は慎重に調整する必要があります。

多くの場合、モデル 21213、21214、2106 の VAZ エンジンはチューニングを受けますが、チェーン ドライブを備えた VAZ エンジンの問題は、「ディーゼル」ノイズの発生であり、多くの場合、テンショナーの故障が原因で発生します。 VAZ内燃エンジンの近代化は、標準の工場出荷時のテンショナーの代わりに自動テンショナーを取り付けることから成ります。

多くの場合、VAZ-2101-07 および 21213-21214 エンジン モデルには単列チェーンが取り付けられています。モーターはより静かに動作し、チェーンの摩耗は少なくなります。平均寿命は 15 万 km です。

それで、それは何であり、なぜそれが必要なのですか。 誰もが知っているので、2Tエンジンの操作の基本については説明しませんが、ガス分配フェーズが何であるか、そしてなぜそれらが他のフェーズとまったく同じであるかを理解しているわけではありません。
バルブタイミングは、ピストンが上下に動いたときにシリンダーの窓が開閉する時間です。 それらは、エンジンシャフトの膝の回転角度で考慮されます。 たとえば、180 度の排気フェーズは、エンジン クランクシャフトの半回転 (360 度中 180 度) で排気ポートが開き始め、開いてから閉じることを意味します。 ピストンが下がると窓が開くとも言われなければなりません。 下死点(BDC)で最大に開きます。 次に、ピストンが上に移動すると、それらは閉じます。 この 2T エンジンの設計上の特徴により、バルブ タイミングはデッド ポイントに対して対称になります。

ガス分配プロセスの全体像を完成させるには、窓の面積についても言及する必要があります。 すでに書いたように、フェーズはウィンドウが開閉する時間ですが、ウィンドウ領域も同様に重要な役割を果たします。 結局、窓の開閉時間が同じであれば、混合物 (パージ) は、面積が大きい窓をより多く通過し、その逆も同様です。 同じことが排気にも当てはまり、窓の面積が大きいほど、排気ガスはシリンダーからより多く排出されます。
窓を通るガスの流れのプロセス全体を特徴付ける一般的な用語は、時間セクションと呼ばれます。
そして、大きいほどエンジン出力が高くなり、その逆も同様です。 そのため、最新の高度に強制された 2T エンジンで、このような巨大な断面積のパージ、吸気および排気チャネル、および高いバルブ タイミングが見られます。

したがって、ガス分配機能は、シリンダー ウィンドウと、それらを開閉するピストンによって実行されることがわかります。 ただし、このため、ピストンが有効な作業を行う時間が失われます。 実際、エンジン出力は、排気ポートが開く前にのみ形成され、ピストンがさらに下に移動すると、トルクがまったく発生しないか、ほとんど発生しません。 一般的に、2T は 4T とは異なり、エンジンの能力が十分に発揮されていません。 したがって、設計者の主なタスクは、時間、つまり最小フェーズでの断面積を増やすことです。 これにより、同じ時間セクションよりも高いトルクと経済曲線が得られますが、フェーズが高くなります。
しかし、シリンダーの直径が制限され、ウィンドウの幅も制限されるため、エンジンに高レベルの強制力を達成するには、バルブタイミングを大きくする必要があります。
より多くのパワーを達成したい多くの人々は、ランダムに、または誰かのアドバイスに基づいて、またはどこかでアドバイスを差し引いて、シリンダー内のウィンドウを増やし始めますが、最終的に何が得られるのか、そして正しくやっています。 それとも、彼らは何か他のものを必要としていますか?
ある種のエンジンがあり、それをさらに活用したいとしましょう。 フェーズをどうするか? 多くの人にとって最初に頭に浮かぶのは、排気窓を上に切断するか、シリンダーをガスケットで持ち上げ、吸気側を下に切断するか、ピストンを吸気側から切断することです。 はい、このようにして、フェーズの増加を達成し、時間の結果として断面を達成しますが、どのくらいの費用がかかりますか。 ピストンが有用な作業を行う時間を短縮しました。 一般に、位相が増加すると電力が増加し、減少しないのはなぜですか? 時間が増えています - あなたは断面積を言います、そうです。 ただし、これが2Tエンジンであり、その動作原理全体が共振圧力と放電波に基づいていることを忘れないでください。 そして、ほとんどの場合、排気システムがここで重要な役割を果たします。 排気の開始時にシリンダー内に真空を作成し、排気ガスを引き出し、その後パージチャネルから混合物を引き出して、パージ時間セクションを増やすのは彼女です。 また、シリンダーから流れ出た混合気をシリンダーに戻します。 その結果、段階が進むにつれて電力が増加します。 しかし、排気システムが特定の速度に設定されていることも忘れてはなりません。これを超えると、シリンダーから流れ出した混合気が戻らず、フェーズが高いために有効なピストンストロークが減少します。 そのため、非共振エンジン周波数では停電と過剰な燃料消費が発生します。
では、同じパワーを得て、ディップと燃料消費を減らすことは可能ですか? はい、同じ時間を達成すれば、バルブタイミングを上げずに断面を確認できます。
しかし、これは実際には何を意味するのでしょうか? ウィンドウの幅とチャネルの断面の増加は、リングの動作によるチャネルの壁の厚さとウィンドウの幅の制限値によって制限されます。 ただし、予備がある限り、それを使用する必要があり、その場合にのみフェーズを増やす必要があります。
したがって、自分が何を望んでいるのかよくわからず、多くの人が言うように、パワーが欲しいだけでなく、ボトムが消えないようにする場合は、フェーズを上げずにチャネルとウィンドウの帯域幅を増やしてください。 これで十分でない場合は、フェーズを徐々に増やしてください。 たとえば、10 度の排気、5 度のパージに最適です。
少し戻って、摂取段階について個別にお話ししたいと思います。 ここで人々が逆止板弁、一般の人々ではリード弁 (LK) を思いついたとき、私たちは非常に幸運でした。 そのプラスは、吸気フェーズと吸気エリアを自動的に変更することです。 したがって、その特定の瞬間のエンジンのニーズに応じて、吸気時間セクションを変更します。 主なことは、最初に正しく選択してインストールすることです。 バルブの面積は、混合気の流れに不必要な抵抗を生じさせないように、キャブレターの断面積の 1.3 倍にする必要があります。

吸気ウィンドウ自体はさらに大きくする必要があり、吸気フェーズはできるだけ大きくして、LC ができるだけ早く機能し始めるようにする必要があります。 理想的には、ピストンの動きの最初から上向きです。
最大摂取フェーズを達成する方法の例は、以下の摂取変更の写真です (Java ではありませんが、本質は変わりません)。

これは、摂取量を確定するための最良のオプションの 1 つです。 実際、ここでの吸気口は、シリンダーへの吸気口とクランクケースへの吸気口を組み合わせたものです (吸気路は常にクランク チャンバー (CSC) に接続されています)。 また、新鮮な混合物でのブローが改善されるため、NGSH の寿命が延びます。

入口チャネルとクランクケースを接続するこのチャネルを形成するために、可能な限り最大量の金属が選択され、スリーブの近くの入口側に配置されます。

スリーブ自体では、メインのウィンドウの下に追加のウィンドウが作成されます。

シリンダージャケットはスリーブ付近もメタルをセレクト。
適切に取り付けられた LC により、吸気フェーズの選択に関する問題を完全に解決できます。
それにもかかわらず、より多くのパワーを達成することを決定し、彼が何を目指しているかを知っている人は、トップでの爆発的なピックアップのために下位クラスを犠牲にする準備ができており、ガス分配フェーズを安全に増やすことができます. 最善の解決策は、この問題で他の誰かの経験を利用することです。
たとえば、外国の文学では、そのような推奨事項が示されています。

ロード レースのオプションは除外します。フェーズが非常に極端で、ロード リング レース用に設計されており、通常の道路を走行する場合は実用的ではないからです。 はい、そしておそらくパワーバルブ用に設計されており、低速および中速での排気フェーズを許容レベルまで減らします。 いずれにせよ、リリースフェーズを 190 度以上にする価値はありません。 私にとって最良の選択肢は、175〜185度です。

パージに関して...ここでは、すべてが多かれ少なかれ最適に示されています。 しかし、エンジンがどれだけ回転するかを理解するにはどうすればよいでしょうか? 人々の改善点を探して、そこから見つけることもできますし、単に平均値を取ることもできます。 120~130度くらいです。 最適な 125 度。 数値が大きいほど、エンジンの容積が小さいことを示します。
それでも、パージフェーズの増加に伴い、圧力を上げる必要もあります。 クランクケースの圧縮。 これを行うには、不要な空隙を取り除いてクランク室の容積を最小限に抑える必要があります。 たとえば、クランクシャフトのバランス穴を塞ぐことから始めます。 HF のバランスに影響を与えないように、プラグは可能な限り軽い素材で作成する必要があります。 通常、それらはワイン コルク (コルク材) からカットされ、バランス ホールに打ち込まれます。その後、両面がエポキシでコーティングされます。

摂取量に関しては、フェーズの選択に頭を悩ますのではなく、LCを配置する方が良いと上記で書きました。

では、エンジンをどのように改良するか、どのバルブ タイミングにするかを決定したとしましょう。 では、mm でどれくらいになるかを計算する最も簡単な方法は何ですか? とてもシンプルです。 私たちの目的に適合させることができるピストンのストロークを決定するための数式があります。 Excel プログラムに式を入力すると、パージと排気のガス分配段階を計算するためのプログラムを受け取りました ( 記事の最後にあるダウンロードリンク).
コネクティング ロッドの長さ (Java 140mm、IZH Jupiter、Sunrise、Minsk 125mm、IZH ps 150mm。必要に応じて、インターネット上でほぼすべてのコネクティング ロッドの長さを見つけることができます) とピストン ストロークのみを知る必要があります。
プログラムは、ウィンドウの上端からスリーブの端までの距離を決定するように作成されています。 窓の高さだけでなく、なぜそうなのでしょうか。 これがフェーズの最も正確な定義だからです。 上死点ピストンクラウン しなければならないスキッシュ(ノックフリー運転のための燃焼室の形状の特徴)によりスリーブのエッジと同じレベルになり、突然同じレベルにない場合は、シリンダーを調整する必要があります高さ (たとえば、シリンダーの下のガスケットの厚さを選択することによって)。 しかし、下死点では、ピストンの底は、原則として、ウィンドウの端と同じ高さではなく、少し高くなっています。 ピストンで窓が完全に開かない! そのような設計機能は、何もできません。 ただし、これはウィンドウが完全な高さまで機能しないことを意味するため、ウィンドウからフェーズを決定することはできません!

モーターは、ガソリン、ガス、アルコール、またはディーゼル燃料で 2 ストロークまたは 4 ストローク サイクルで作動します。 いずれにせよ、それらの特性は、いわゆるバルブタイミングに大きく依存しています。 それで、彼らは何を食べますか? なぜフェーズを調整する必要があるのですか? 見てみましょう。

ガス交換

私たちの生活の多くは、呼吸の仕方に依存しています。 はい、そして人生そのものです。 AVの世界で ほぼ同じ。 1.5リットルのVAZ 16バルブを見てみましょう。 600 min -1 で V を引きたいですか? 楽しみのために。 バルブタイミングを選択する問題:上死点後約24°(クランクシャフトの回転角度による)で吸気が始まるように、吸気カムシャフトカムのプロファイルを選択しましょう。 カムを非常に「鈍く」して、バルブが3 mmしか上昇せず、入口がN.M.T.の6°のどこかで終了します。

リリースの開始は12°BCまで調整可能で、BTだけでも排気バルブが閉じられます。 「状態に応じて」彼らの上昇を残します。 バルブ リフトの度数とミリメートルはまさにそれらの段階です: 早い、遅い。

4ストロークエンジンのタイミング円図

実験的に確認してください。点火と燃料噴射を正しく設定すると、修正された「4」は75〜80 Nmの最大値を示します-600回転のどこかです! 最大出力 - 10 ~ 12 馬力 1500 分で -1 ; 判断しないでください。 ただし、モーターは実際には、(小型の) 蒸気エンジンのように、まさに「底」から引っ張ります。 唯一の残念なことは、スピードもパワーも発達しないことです。

完全な吸気(排気)図: クランク角度によるバルブ リフトのミリメートル

私はそれが好きではありません...反対側から行きましょう:カムプロファイルは、吸気が90°BTDCで始まり、108°AFBで終わるようなものです。 上昇 - 最大14 mm。 違いがあります? そしてリリースも: BC 102° から始まり、BT 後 96° で終了します。 専門家が言うように、排気と吸気の重なりはクランクシャフトの回転角度で186°です! そして何? 参照:点火と噴射の正しい設定で [また、特大のバルブヘッド、退屈で磨かれた吸気ポートと排気ポート…]あなたの1.5リットルのVAZは、185 Nmのようなトルクを発生します-11千回転未満です! そして 13500 min -1 で約 330 馬力を発生します。 -ブーストなし。 もちろん、タイミングとクランク機構が生き残っていれば(ほとんど)。 約40年前、優れた3リッターのフォーミュラ1エンジンがそのようなパワーを示しました...確かに、6000 min -1を下回ると、強制VAZは完全に機能しなくなります [アイドル回転数は 3500 min -1 のどこかに設定する必要があります ...]; その動作範囲は9〜14千回転です。

それどころか、「トップ」では、広いバルブタイミングにより、入口と出口でのガス流の共鳴を100%動員できます。これは、彼らが言うように、音響ブーストです。 (個々の)入口パイプと出口パイプの長さとセクションを正しく選択すると、シリンダーの充填率は、11,000回転のゾーンで1.25〜1.35のレベルに達します。 目的の 185 Nm を取得します。

それがバルブタイミングです。A.V.S.のガス交換を設定します。 - 入口 - 出口。 そして、ガス交換が他のすべてを決定します。トルクの流れ、エンジン速度、最大出力、弾力性... いくつかの例は、同じモーターの特性がフェーズによってどれだけ変化するかを示しています。 すぐに考えが浮かびます:ガス分配フェーズを調整する必要があります-外出先で。 そして、あなたの車のボンネットの下には、単一のエンジンはありません - すべての場合に対応しますが、多くの異なるエンジンがあります!

自動車運転者の親友が教えたように、「幹部がすべてを決定する」。 有名な表現を言い換えると、すべてはフェーズ(ガス分布)によって決まると仮定します。 大元帥は人事問題を規制する方法を知っており、エンジン製造業者は常にフェーズを制御しようと努めてきました。

相回転

言うは易く行うは難し。 4 ストローク エンジンでは、バルブ タイミングはカム (高強度硬化鋼製) のプロファイルによって設定されます。 途中で変更するのは簡単なことではありません。 ただし、たとえば、クランクシャフトの回転角度に沿ってカムシャフトをシフトするなど、同じプロファイルでも何かを行うことができます。 行ったり来たり; つまり、入口の持続時間は変更されません (2 番目の例では - 378 °) が、開始と終了の両方が早くなります。 吸気バルブが 120° BTDC 開いているとします。 78° a.s.l. で閉じます。 いわば「早々」に。 またはその逆-「後で-後で」:吸気は、最上位の自重の78°前から始まります。 そして、n.m.t. の後 120° で終了します。

変更されていないインテーク ダイアグラムを「later-later」に移動します。位相回転

このソリューション (吸気用) は、アルファ ロメオが 2 リッター 8 バルブ「フォー」ツイン スパークで最初に使用したものです。 [明らかに、吸気バルブと排気バルブが 2 つの別々のカムシャフトによって駆動される場合、位相が適用されます。 80 年代半ば、ツイン スパークは珍しい DOHC デザインの 1 つでした。 それ以来、シリンダー ヘッドの 2 つのシャフトが普及するようになりました - 正確には位相回転のためです。]— 1985年にさかのぼります。 これは相回転と呼ばれ、(入口および/または出口で) 非常に広く使用されています。 そして、それは何を与えますか? それほど多くはありませんが、何もないよりはましです。 そのため、触媒コンバーターを備えたエンジンのコールドスタート中、排気カムシャフトはカーブよりも先に回転します。 放出は早期に開始され、高温の排気ガスがコンバーターに送られます。 それはより速く暖まります。 大気中に排出される有害物質が少なくなります。

または、時速 90 km の速度で均等に運転している場合、モーターから必要とされるのは最大出力の 10% のみです。 これは、スロットルバルブがしっかりと覆われていることを意味します。 ポンピング損失の増加、過剰な燃料消費。 そして、吸気カムシャフトを「後で」に強くシフトすると、圧縮中に混合気の一部(たとえば、1/3)が吸気マニホールドに排出されます [心配しないで、彼女はどこにも行かない。 いわゆる「5ストローク」サイクル。. エンジン出力は、過度の吸気スロットルなしで (運転条件で必要なレベルまで) 低下します。 つまり、スロットルバルブは閉じていますが、それほど多くはありませんが、ポンピング損失ははるかに少なくなっています。 ガソリンの節約 - そして何か他のもの。 それは価値がないですか?

VTEC

位相回転の可能性は、彼らが言うように、「尾が引き出され、鼻が動かなくなった」という事実によって制限されます。 バルブの開きの進みを減らすと、閉じの遅れはまったく同じ量だけ増加します。

ときどき簡単になることはありません。 ここで、何らかの方法で吸排気時間を変更すると...たとえば、2番目の例では、必要に応じて378°から225°に減らします。 エンジンは「下」でも正常に動作することができます - 「上」のパワーを失うことはありません。

夢が叶う:位相回転を備えたツインスパークの導入から4年が経過し、ホンダは革新的なVTECを備えた1.6リッター16バルブB16Aを展示した. エンジンには、歴史上初めて、2モードバルブ機構(入口と出口)が装備されていました。 プロセスが開始されました。 ただし、聞く必要がある場合もあります。考えてみてください、VTEC - 2 つのモードのみです。 そして、私のカローラのモーターでは、位相は無段階に調整されています - モードの連続です。 ええ、そうです-2つの大きな違いが見られない場合...

古典的なホンダ VTEC メカニズム: バルブのペアごとに 3 つのカム。 中央のカムは「ワイド」、2 つのサイドカム (対称用) は「ナロー」です。 ピストンでロッカーアームをブロックすることで、広い吸気(排気)フェーズを実現

私たちの日当たりの良い国では、何らかの理由で、年に2回、1時間手を動かして人々を拷問するのが通例です-春には「早起き」、秋には「遅遅」に。 神は彼らの裁判官であり、それは何か他のことについてです. 半年ごとに 1 時間だけでなく、毎日 1 分でも矢印を切り替えることは、技術的には簡単です。 いわば無段階。 位相回転は時計を動かすようなもので、効果はほぼ同じです。

日照時間を変えてみましたか? 無段階ではなく、9 時間と 12 時間の 2 つのモードだけにしましょう。 そのため、ホンダのエンジニアはこのクラスの問題に対する解決策を見つけました。 違いを感じます。 「下」モードでは、吸気の持続時間が186°(クランクシャフトの回転角度による)であり、「上」モードでは252°であるとします。 ガス交換の条件の根本的な変化:ボンネットの下で、いわば、2つの等しくないモーター。 1つは「ボトム」で弾力性があり高トルクであり、もう1つは「トップ」で「鋭く」ねじれ、強力です。 25年前には考えられなかった。 ちなみに、ホンダがi-VTEC設計で行ったVTECに位相回転を追加するのに費用はかかりません。 それどころか、VTEC を位相回転に与えることは機能しません。 独自のメカニズムはそれほど単純ではなく、特許の対象となります。

同じモーターの 2 つの等しくない吸気図

注意: VTEC は吸気 (および排気) パターンを変えることができます! ただ「早々」「後々」に動かすのではなく、プロファイルを変更。 平凡な相回転に対する定性的な進歩 - モードは 2 つしかありません (後のバージョンでは - 3 つまで)。 ホンダには、三菱 MIVEC、ポルシェ VarioCam Plus、トヨタ VVTL-i など、多くの模倣者と支持者がいます。 すべての場合において、不等プロファイルのカムがバルブ駆動のブロックと共に使用されます。 それが機能すると想像してください。

バルブトロニック

2002 年、バイエルンのデザイナーが有名なバルブトロニック タイミングを発表しました。 そして、VTECが「モンタナ」なら、バルブトロニックは「フル…」。 このメカニズムは 5 年間大規模に運用されていますが、自動レビュー担当者はまだその意味と動作原理を理解していません。 はい、ジャーナリスト、BMWのプレスサービスなら...見てください:ブランドのプレスリリースでは、バルブトロニックはバルブリフトを変更するためのメカニズムとして解釈されています! 考えてみたらどうですか? リフトの調整ほど簡単なことはありません。位相回転ほど難しいことはありません。 ただし、Valvetronic は洗練されたデバイスです。 おそらくそれ以上のものがあります。

無限可変インテーク パターン (ベース幅の変更): バイエルン バルブトロニック。 注意: メカニズムの図が正しく表示されていないため、機能しません。 企業プレスサービス… 最大 = 9.5 mm; 最小 = 0.2 mm

珍しいメカニズムについては別に話しましょう。 それまでの間、バイエルンのバルブトロニック モーターが最初のオットー エンジンであり、その出力は吸気スロットルなしで調整されていることを認めます。 ディーゼルのように。 それらは、火花点火エンジンの構造における最も有害な部分なしで行います。 キャブレターの発明に匹敵します。 またはマグネトー。 2002年、誰にも気づかれずに世界は変わった...

電磁石

BMW のエンジニアには脱帽ですが、バルブトロニックはオットー エンジン開発のほんの一例にすぎません。 中間的な解決策は根本的な解決策を見込んでいます。 そして、それはすでに限界に達しています。電磁弁駆動によるカムレス タイミングです。 ドライブ、プッシャー、ロッカーアーム、油圧式ギャップコンペンセイターなどを備えたカムシャフトはありません。バルブステムだけが強力な電磁石に入ります。 【弁軸にかかる力で80~100kgまで! そうしないと、バルブが位相についていけなくなります。 そして、電子磁気タイミングを作成する際の主な困難であるコンパクトなメカニズムでそのような努力を提供することは容易ではありません.]、CPUの制御下で供給される電圧。 それだけです。クランクシャフトが回転するたびに、CPUはバルブの開閉の開始の瞬間と上昇の高さを制御します。 プロファイルが変更されていないカムはなく、一度だけ設定されたバルブタイミングはありません。

ソレノイド バルブ トレイン (Valeo): 無限の可能性 1 - ワッシャー。 2 - 電磁石; 3 - プレート; 4 - バルブ; 5 - スプリング; 6 - 圧縮; 7 - ストレッチ

吸気と排気のダイアグラムは自由に調整でき、広い範囲内で調整できます (プロセスの物理学によってのみ制限されます)。 シリンダーごとに、サイクルごとに個別に - 噴射の瞬間と供給される燃料の量として。 または点火。 本質的に、オットーエンジンは歴史上初めてそれ自体になります。 そして、ディーゼルにチャンスを残しません。 マイクロ「チップ」の出現により、コンピューターがどのように自分自身を発見したか、ポケット電卓が電気機械式加算器に即座に取って代わりました。 一方、1940 年代後半には、コンピューターは真空管と電磁リレーで構築されていました。 火花点火エンジンはまだまさにその段階にあると考えてください。 まあ、多分バルブトロニック...

自動車の内燃エンジンの品質は、出力、効率、シリンダー容量など、多くの要因に左右されます。

ガス分配フェーズはエンジンにとって非常に重要であり、内燃エンジンの効率、スロットル応答、およびアイドリングの安定性は、バルブがどのようにオーバーラップするかに依存します。
標準の単純なエンジンでは、タイミングの変更は提供されず、そのようなモーターはあまり効率的ではありません。 しかし最近では、ホンダ、メルセデス、トヨタ、アウディなどの主要企業の車で、内燃エンジンの回転数がますます頻繁に変化するにつれて、カムシャフトの排気量を変更できるパワーユニットがますます頻繁に使用されています。

2ストロークエンジンのバルブタイミング図

2 ストローク エンジンは、デューティ サイクルがクランクシャフトの 1 回転で発生するのに対し、4 ストローク内燃エンジンでは 2 回転で発生するという点で 4 ストローク エンジンとは異なります。 内燃機関のガス分配フェーズは、バルブの開放時間(排気と吸気)によって決まります。バルブのオーバーラップ角度は、to / inの位置の角度で示されます。

4 ストローク エンジンでは、作動混合気の充填サイクルは、ピストンが上死点に到達する 10 ~ 20 度前に発生し、45 ~ 65 度の後に終了します。ピストンがボトムポイントを通過しました。 4 ストローク エンジンの吸気の合計持続時間は 240 ~ 300 度続く可能性があり、これによりシリンダーに作動混合物が十分に充填されます。

2 ストローク エンジンでは、混合気の吸入の持続時間は、クランクシャフトの約 120 ~ 150 度の回転で持続し、パージも持続時間が短くなるため、作動混合気の充填と 2 ストローク内部での排気ガスの浄化が行われます。燃焼エンジンは、4 ストローク パワー ユニットよりも常に劣ります。 下の図は、K-175 エンジンの 2 サイクル オートバイ エンジンのバルブタイミング図です。

2 ストローク エンジンは、効率が低く、効率が悪く、有害な不純物による排気ガスの浄化が不十分なため、自動車で使用されることはめったにありません。 最後の要素は特に重要です。環境基準の強化に関連して、エンジンの排気ガスに含まれる CO の量を最小限に抑えることが重要です。

それでも、2 ストローク内燃エンジン、特にディーゼル モデルには利点があります。

  • パワーユニットはよりコンパクトで軽量です。
  • 彼らは安いです。
  • 2ストロークモーターは加速が速い。

前世紀の70年代と80年代の多くの車には、主に「トラブラー」点火システムを備えたキャブレターエンジンが装備されていましたが、多くの主要な自動車メーカーは、モーターに電子エンジン制御システムを装備し始めました。単一のブロック (ECU) によって制御されます。 現在、ほとんどすべての現代車にECMが搭載されています。電子システムは、ガソリンだけでなくディーゼルICEにも使用されています。

最新の電子機器には、エンジンの動作を制御するさまざまなセンサーがあり、パワーユニットの状態に関する信号をユニットに送信します。 センサーからのすべてのデータに基づいて、ECU は特定の負荷 (回転数) でシリンダーに供給する必要がある燃料の量と、設定する点火時期を決定します。

バルブタイミングセンサーには別の名前があります-カムシャフトポジションセンサー(DPRV)は、クランクシャフトに対するタイミングの位置を決定します。 それは、回転数と点火時期に応じて、シリンダーに燃料が供給される割合の読み取り値に依存します。 DPRV が機能しない場合は、タイミング フェーズが制御されていないことを意味し、ECU はシリンダーに燃料を供給する必要があるシーケンスを「認識」していません。 その結果、ガソリン(ディーゼル油)がすべてのシリンダーに同時に供給されるため、燃料消費量が増加し、エンジンがランダムに作動し、一部の車種では内燃エンジンがまったく始動しません。

バルブタイミングレギュレーター

20 世紀の 90 年代初頭に、自動タイミング変更を備えた最初のエンジンが製造され始めましたが、ここではクランクシャフトの位置を制御するのはもはやセンサーではなく、位相自体が直接シフトしました。 このようなシステムの動作原理は次のとおりです。

  • カムシャフトは油圧クラッチに接続されています。
  • また、このクラッチには接続とタイミングギアがあります。
  • アイドリングおよび低速では、カムシャフト付きのカムシャフトは、マークに従って設定されているため、標準位置に固定されています。
  • 油圧の影響で速度が上がると、クラッチがスプロケット(カムシャフト)に対してカムシャフトを回転させ、タイミングフェーズがシフトします-カムシャフトカムがバルブを早く開きます。

このような最初の開発 (VANOS) の 1 つは BMW の M50 エンジンに適用され、可変バルブ タイミングを備えた最初のエンジンは 1992 年に登場しました。 最初、VANOSは吸気カムシャフトにのみ取り付けられていました(M50エンジンには2シャフトタイミングシステムがあります)。1996年から、排気と吸気rの位置が異なるダブルVANOSシステムが使用され始めたことに注意してください。 /シャフトはすでに規制されていました。

タイミングベルトレギュレーターのメリットは? アイドリング時には、バルブタイミングのオーバーラップは実質的に必要ありません。この場合、カムシャフトがシフトすると、排気ガスが吸気マニホールドに入り、燃料の一部が排気システムに入ることがなく、エンジンに害を及ぼすことさえあります。完全に燃え尽きる。 しかし、エンジンが最大出力で動作している場合、フェーズはできるだけ広くする必要があり、速度が高いほど、より多くのバルブ オーバーラップが必要になります。 タイミング変更のクラッチにより、シリンダーを作動混合物で効果的に満たすことができます。これは、モーターの効率を高め、その出力を高めることを意味します。 同時に、アイドル状態では、クラッチ付きのr /シャフトは元の状態にあり、混合気の燃焼は完全です。 フェーズレギュレーターは内燃エンジンのダイナミクスとパワーを向上させますが、燃料は非常に経済的に消費されます。

可変バルブ タイミング システム (CVG) は、燃料消費を抑え、排気ガス中の CO のレベルを下げ、内燃エンジンのパワーをより効率的に使用できるようにします。 さまざまな世界の自動車メーカーが独自の SIFG を開発しており、カムシャフトの位置を変更するだけでなく、シリンダー ヘッドのバルブ リフトのレベルも使用されています。 たとえば、日産は、可変バルブタイミング (電磁弁) によって制御される CVTCS システムを使用しています。 アイドリング時はこのバルブが開いていて圧力がかからないので、カムシャフトは元の状態です。 バルブを開くとシステム内の圧力が上昇し、圧力が高いほど、カムシャフトがシフトする角度が大きくなります。

SIFGは主に2つのカムシャフトを備えたエンジンで使用され、シリンダーには4つのバルブ(2つの吸気と2つの排気)が取り付けられていることに注意してください。

バルブタイミング設定装置

エンジンが中断することなく動作するためには、タイミングフェーズを正しく設定し、カムシャフトをクランクシャフトに対して適切な位置に取り付けることが重要です。 すべてのエンジンで、シャフトはマークに従って設定されており、取り付けの精度に大きく依存します。 シャフトが正しく設定されていないと、さまざまな問題が発生します。

  • アイドリング時のモーターが不安定。
  • ICEは力を発達させません。
  • マフラーにショットがあり、インテークマニホールドにポップがあります。

刻みを数歯間違えると、バルブが曲がりエンジンが始動しなくなる可能性があります。

パワーユニットの一部のモデルでは、バルブタイミングを設定するための特別なデバイスが開発されています。 特に、ZMZ-406/406/409 ファミリーのエンジンには、カムシャフトの位置角度を測定するための特別なテンプレートがあります。 テンプレートを使用して既存の角度を確認できます。角度が正しく設定されていない場合は、シャフトを再取り付けする必要があります。 406 モーターの固定具は、次の 3 つの要素で構成されるセットです。

  • 2 つのゴニオメーター (左右のシャフトの場合、それらは異なります);
  • 分度器。

クランクシャフトが第1シリンダーのTDCに設定されている場合、カムシャフトカムはシリンダーヘッドの上面から19〜20°の角度で±2.4°の誤差で突き出ている必要があり、さらにインテークローラーカムはわずかに高くなければなりません排気カムシャフトカムより。

BMW M56 / M54 / M52 エンジンにカムシャフトを取り付けるための専用ツールもあります。 内燃エンジン BVM のガス分配フェーズ用の取り付けキットには、以下が含まれます。

可変バルブタイミングシステムの不具合

バルブタイミングの変更方法はいろいろあり、最近ではP/シャフトの回転が主流ですが、バルブリフトを変更する方法、つまりカムを改造したカムシャフトを使う方法もよく使われます。 定期的に、ガス分配メカニズムでさまざまな誤動作が発生します。これにより、モーターが断続的に作動し始め、「鈍くなる」、場合によってはまったく始動しないことがあります。 問題の原因はさまざまです。

  • ソレノイドバルブの不良。
  • 相変化クラッチが汚れで詰まっています。
  • タイミングチェーンが伸びています。
  • チェーンテンショナー不良。

多くの場合、このシステムで誤動作が発生した場合:

  • アイドリング速度が低下し、場合によっては内燃エンジンが失速します。
  • 燃料消費量が大幅に増加します。
  • エンジンの速度が上がらず、時速 100 km まで加速しないこともあります。
  • エンジンがうまく始動せず、スターターで数回駆動する必要があります。
  • SIFG カップリングからチャープ音が聞こえます。

すべての兆候によって、エンジンの問題の主な原因は SIFG バルブの故障であり、通常はコンピューター診断でこのデバイスのエラーが明らかになります。 チェックエンジンの診断ランプは常に点灯するとは限らないため、電子機器で故障が発生したことを理解するのは難しいことに注意してください。

多くの場合、油圧の目詰まりが原因でタイミングの問題が発生します-研磨粒子を含む悪いオイルがクラッチのチャネルを詰まらせ、メカニズムがいずれかの位置で詰まります。 クラッチが初期位置で「ウェッジ」すると、内燃エンジンはアイドル時に静かに動作しますが、速度はまったく発生しません。 メカニズムが最大バルブオーバーラップの位置にある場合、エンジンがうまく始動しない場合があります。

残念ながら、SIFGはロシア製エンジンには搭載されていませんが、多くのドライバーが内燃エンジンをチューニングして、パワーユニットの性能を向上させようとしています。 エンジンの近代化の古典的なバージョンは、カムがシフトされ、プロファイルが変更される「スポーツ」カムシャフトの取り付けです。

この r / シャフトには利点があります。

  • モーターはトルクがかかり、アクセルペダルを踏むとはっきりと反応します。
  • 車の動的特性が改善され、車は文字通り下から吐き出します。

しかし、このようなチューニングには欠点もあります。

  • アイドリング速度が不安定になるため、1100-1200 rpm 以内に設定する必要があります。
  • 燃料消費量が増加します。
  • バルブを調整するのは非常に難しく、内燃機関は慎重に調整する必要があります。

多くの場合、モデル 21213、21214、2106 の VAZ エンジンはチューニングを受けますが、チェーン ドライブを備えた VAZ エンジンの問題は、「ディーゼル」ノイズの発生であり、多くの場合、テンショナーの故障が原因で発生します。 VAZ内燃エンジンの近代化は、標準の工場出荷時のテンショナーの代わりに自動テンショナーを取り付けることから成ります。

多くの場合、VAZ-2101-07 および 21213-21214 エンジン モデルには単列チェーンが取り付けられています。モーターはより静かに動作し、チェーンの摩耗は少なくなります。平均寿命は 15 万 km です。

自動車やオートバイのレーシング技術に関係のある人、または単にスポーツカーの設計に興味がある人は、「レーシング カー」と「レーシング モーターサイクル」の著者であるエンジニアのヴィルヘルム ヴィルヘルモビッチ ベックマンの名前をよく知っています。 彼は「車輪の後ろ」のページで何度も話しました。

最近、書籍「Racing Motorcycles」の第 3 版 (第 2 版は 1969 年に発行) が発行され、改訂され、新しい設計ソリューションに関する情報と二輪車のさらなる開発の傾向の分析が追加されました。 読者は本の中で、オートバイの起源の歴史とオートバイ産業の発展への影響に関するエッセイを見つけ、車と競技の分類に関する情報を受け取り、エンジン、トランスミッション、シャーシの設計機能に精通します。およびレーシング バイクの点火システム、それらを改善する方法について学びます。

スポーツカーで初めて使用され、その後シリアルロードバイクに実装されたものの多く。 したがって、彼らと知り合うことで、未来を見据え、明日のオートバイを想像することができます。

現在世界中で製造されているオートバイ エンジンの大部分は 2 ストローク サイクルで動作するため、ドライバーはそれらに最大の関心を示しています。 2 ストローク エンジンの開発における最も重要な問題の 1 つに焦点を当てた V. V. ベックマンの本からの抜粋を読者の注意を引くようにします。 マイナーカットのみを行い、図の番号を付け直し、いくつかのタイトルをジャーナルで使用されているものと一致させました.

現在、2 ストローク レーシング エンジンは、50 ~ 250 cc のクラスで 4 ストロークのライバルよりも優れています。より大きな排気量クラスでは、4 ストローク エンジンは依然として競争力があります。 これらのクラスの2ストロークエンジンの高ブーストはより困難であり、2ストロークプロセスのよく知られた欠点がより顕著になるため、燃料消費量の増加、燃料タンクの容量の増加、およびより頻繁な停止が必要になります。給油。

最新の 2 ストローク レーシング エンジンのプロトタイプは、MC (GDR) によって開発された設計です。 この会社が行った 2 ストローク エンジンの改良作業は、MC の 125 および 250 cm3 クラスのレーシング バイクに高い動的品質をもたらし、その設計は、他の国の多くの会社によってある程度コピーされました。世界。

MCレーシングエンジン(図1)は、デザインも外観も従来の2ストロークエンジンと同様のシンプルなデザインです。

A - 一般的なビュー; b - ガス分配チャネルの場所

13 年間で、MC 125 cm3 レーシング エンジンの出力は 8 馬力から 30 馬力に増加しました。 と。; すでに1962年には、200リットルの容量が達成されました。 s./l. エンジンの重要な要素の 1 つは、D. Zimmerman によって提案されたディスク ロータリー バルブです。 これにより、非対称の吸気フェーズと吸気管の有利な形状を得ることができます。これにより、クランクケースの充填率が向上します。 ディスクスプールは薄い(約0.5mm)板ばね鋼で作られています。 ディスクの最適な厚さは経験的に発見されました。 ディスク スプールはダイヤフラム バルブのように機能し、クランクケース内で可燃性混合物が圧縮されると、入口ポートを押します。 スプールの厚さが増加または減少すると、ディスクの摩耗が加速されます。 薄すぎるディスクは吸気ポートに向かって曲がり、ディスクとクランクケースカバーの間の摩擦力が増加します。 ディスクの厚みが増すと、摩擦損失も増加します。 設計を微調整した結果、ディスクスプールの耐用年数が 3 時間から 2000 時間に延長されました。

ディスクスプールは、エンジンの設計をそれほど複雑にしません。 スプールはスライドキーまたはスプライン接続によってシャフトに取り付けられているため、ディスクは自由な位置を取り、クランクケースの壁とカバーの間の狭いスペースに挟まれることはありません。

従来のピストン下端によるインテークポートコントロール方式に比べ、スプールによりインテークポートの開放が早くなり、長時間の開放が可能となり、中高速域でのパワーアップに貢献。 従来のガス分配装置では、吸気窓が早く開くと、必然的にその閉鎖が大幅に遅れます。これは、最大出力を得るのに役立ちますが、中モードでの可燃性混合気の逆放出とそれに対応するエンジンのトルク特性や始動性の悪化。

並列シリンダーを備えた2気筒エンジンでは、クランクシャフトの端にディスクバルブが取り付けられており、キャブレターが左右に突き出ているため、エンジンの幅全体に大きな寸法が与えられ、前部面積が増加しますオートバイは、その外形を悪化させます。 この欠点を解消するために、2 つの単気筒エンジンを角度を付けて結合し、共通のクランクケースと空冷 (ダービー、ジャワ) を備えた設計が使用されることがありました。

Java エンジンとは異なり、ツイン エンジンのシリンダーは垂直位置を占めることができます。これには、後部のシリンダーが前部のシリンダーによって覆われているため、水冷が必要です。 このスキームに従って、125 cm3のレーシングエンジンMTの1つが作られました。

ディスクスプールを備えた3気筒スズキエンジン(50 cm3、リットル出力約400 hp / l)は、基本的に、独立したクランクシャフトを備えた1つのブロックに組み合わされた3つの単気筒エンジンで構成されていました.2つのシリンダーは水平でした。 縦に1つ。

ゴールドのインテークを備えたエンジンは、4 気筒バージョンでも設計されました。 典型的な例は、2つのツインギア並列シリンダーエンジンとして作られたヤマハエンジンです。 1組のシリンダーは水平に配置され、2番目のシリンダーは上向きの角度で配置されています。 250 cm3 エンジンは 75 馬力まで発展しました。 s.、そして125 cm3オプションのパワーは44リットルに達しました。 と。 17,800 rpmで。

2 つのツイン 2 シリンダー水冷エンジンである、インテーク スプールを備えた 4 シリンダー Java エンジン (350 cm3、48x47) は、同様のスキームに従って設計されました。 それは72馬力の力を発揮します。 と。 1300rpmで。 同じタイプの 350 cm3 クラスの 4 気筒 Morbidelli エンジンのパワーはさらに大きく、85 hp です。 と。

バルブステムはクランクシャフトの端に取り付けられているため、この吸気システムを備えた多気筒設計でのパワーテイクオフは、通常、クランクケースコンパートメント間の中間ジャーナルのギアを介して行われます。 問題のタイプのディスク スプールでは、エンジン シリンダーの数を 4 つ以上に増やすことは実際的ではありません。 4気筒バージョンであっても、エンジンは許容寸法の限界にあることが判明しました。

最近、一部のヤマハレーシングエンジンでは、キャブレターとシリンダーの間の吸気経路に自動ダイヤフラムバルブが使用されています(図2、a)。 バルブは、クランクケース内の真空の作用で曲がり、可燃性混合気の通路を解放する薄い弾性板です。 バルブの破損を避けるために、ストロークのリミッターが用意されています。 中程度の負荷サイクルでは、逆燃焼を防ぐのに十分な速さでバルブが閉じ、エンジンのトルク特性が向上します。 実際の観察によると、このようなバルブは最大 10,000 rpm の速度で正常に機能します。 高速では、パフォーマンスに問題があります。

: a - デバイス図。 b - クランクケースの充填の開始。 c - バルブを介して混合物をシリンダーに吸引する。 1 - リミッター; 2 - 膜; 3 - ピストンの窓

ダイヤフラム バルブを備えたエンジンでは、充填を改善するために、ピストンが N.M.T. これを行うために、適切な窓 3 が入口側からピストン壁に設けられています (図 2、b)。 ダイヤフラムバルブは、パージ中にシリンダーとクランクケースに真空が形成されると、可燃性混合物の追加の吸引を提供します(図2、c)。

高出力は、従来の大量生産エンジンの大部分と同様に、クランクケースへの可燃性混合気の流入プロセスがピストンによって制御される 2 ストローク エンジンによっても開発されます。 これは主に排気量 250 cm3 以上のエンジンに適用されます。 例としては、オートバイ「ヤマハ」と「ハーレーダビッドソン」 (250 cm3 - 60 hp;

350 cm3 - 70 リットル。 s.)、および 75 hp の容量を持つ 500 cm3 クラスの 2 気筒エンジンを搭載したスズキのオートバイ。 T.T.レースで優勝したs. (ツーリストトロフィー)1973年。 これらのエンジンの強制は、ディスクバルブを使用する場合と同じ方法で、ガス分配器官の慎重な設計研究と、吸気管と排気管の相互影響の研究に基づいて実行されます。

吸気制御システムに関係なく、2ストロークエンジンには整流された吸気管があり、可燃性混合物が入るピストンの下のスペースに向けられています。 シリンダーの軸に対して、吸気管は垂直にするか、下から上または上から下に傾けることができます。 この吸気管の形状は、レゾナントブーストの効果を利用するのに有利です。 吸気管内の可燃性混合気の流れは継続的に脈動し、希薄化と高圧の波が発生します。 寸法 (長さと流れセクション) を選択して吸気管を調整することで、特定の回転範囲で過圧波がクランクケースに入った瞬間に吸気ウィンドウを確実に閉じることができます。エンジンパワー。

クランクケースの充填率が 1 より大きい場合、2 ストローク エンジンは 4 ストローク エンジンの 2 倍の出力を提供する必要があります。 実際には、排気への新鮮な混合物の大幅な損失と、シリンダーに入ったチャージと前の作業サイクルからの残留ガスとの混合により、これは起こりません。 2 ストローク エンジンの動作サイクルの不完全性は、シリンダーを充填し、燃焼生成物からシリンダーをクリーニングするプロセスが同時に流れているためです。一方、4 ストローク エンジンでは、これらのプロセスは時間的に分離されています。

2 ストローク エンジンのガス交換プロセスは非常に複雑で、計算するのは依然として困難です。 したがって、エンジンの強制は、主に、キャブレターの入口パイプから排気パイプのエンドパイプまでのガス分配機構の構造要素の比率と寸法の実験的な選択によって実行されます。 時間の経過とともに、さまざまな研究で説明されているように、2 ストローク エンジンの強制に関して多くの経験が蓄積されてきました。

MC レーシング エンジンの最初の設計では、2 つのパージ チャンネルを備えた Schnyurle タイプのバックループ パージが使用されました。 排気ポートの反対側の前部に配置された 3 番目のパージ チャネル (図 1 を参照) を追加することによって、動力性能の大幅な改善が得られました。 このチャネルをバイパスするために、ピストンに特別な窓が設けられています。 追加の掃気チャネルにより、ピストン底部の下に高温のガス クッションが形成されることがなくなりました。 このチャネルのおかげで、シリンダーの充填を増やし、コネクティングロッドの上部ヘッドのニードルベアリングの新しい混合物で冷却と潤滑を改善し、ピストン底部の温度体制を促進することもできました。 その結果、エンジン出力が 10% 向上し、ピストンの焼損とコネクティング ロッドの上部ヘッドのベアリングの故障が解消されました。

パージの質は、クランクケース内の可燃性混合気の圧縮度によって異なります。 レーシング エンジンでは、このパラメーターは 1.45 ~ 1.65 の範囲内に維持されます。これには、クランク メカニズムの非常にコンパクトな設計が必要です。

広い分配フェーズと広い幅のガス分配ウィンドウにより、高いリットル容量を得ることが可能です。

レーシング エンジンのウィンドウの幅は、シリンダーの断面の中心角で測定され、80 ~ 90 度に達し、ピストン リングの動作条件が困難になります。 しかし、最新のエンジンではこのような幅の窓があるため、過熱しやすいジャンパーは不要です。 スカベンジ ポートの高さを高くすると、最大トルクが低い RPM 領域に移動しますが、排気ポートの高さを高くすると逆の効果があります。

米。 3. パージ システム: a - 3 番目のパージ ウィンドウ付き、b - 2 つの追加のパージ チャネル付き。 c - 分岐パージチャネル付き。

3 番目の追加のパージ チャネルを備えたパージ システム (図 1 を参照) は、スプールを備えたエンジンに便利です。このエンジンでは、入口ポートが側面にあり、出口ポートの反対側のシリンダー領域に自由にパージ ポートを収容できます。 後者には、図に示すように、ジャンパーがある場合があります。 3、a。 追加のパージ ウィンドウは、シリンダー キャビティの周囲に可燃性混合気の流れの形成を促進します (ループ パージ)。 パージ チャネルの入口角度は、ガス交換プロセスの効率にとって非常に重要です。 シリンダー内の混合気の流れの形状と方向はそれらに依存します。 水平角度 a は 50 ~ 60 度の範囲で、値が大きいほどエンジン ブーストが高くなります。 頂角 a2 は 45 ~ 50 度です。 追加パージ ウィンドウとメイン パージ ウィンドウのセクションの比率は約 0.4 です。

スプールのないエンジンでは、キャブレターと吸気ポートは通常、シリンダーの後ろ側にあります。 この場合、通常は別のパージ システムが使用され、2 つのサイド パージ チャネルが追加されます (図 3b)。 追加のチャネルの水平方向の入口角度 a (図 3、a を参照) は約 90 度です。 パージ ナナルの垂直方向の進入角度は、さまざまなモデルでかなり広い範囲で異なります。 モデル「ヤマハ」TD2クラス350 cm3では、それぞれ0度と45度。

分岐パージチャネルを備えたこのパージシステムの変形が使用されることがあります(図3c)。 追加のパージ ウィンドウは、出口ウィンドウの反対側に配置されているため、このようなデバイスは、考慮されている 3 つのウィンドウを備えた最初のシステムに近づきます。 追加のパージ チャネルの入口の垂直角度は 45 ~ 50 度です。 追加のパージ ウィンドウとメインのパージ ウィンドウの断面積の比率も約 0.4 です。

米。 4.シリンダー内のガスの移動のスキーム: a - 分岐チャネル付き。 b - 平行。

図上。 図4は、パージプロセス中のシリンダ内のガスの動きの図を示している。 追加のパージ チャネルの鋭角な入口角度により、それらから流入する新鮮な混合気の流れが、メイン パージ チャネルからの混合気の流れによって捕捉されない、シリンダーの中央にある排気ガスのもつれを取り除きます。 パージ ウィンドウの数に応じて、パージ システムの他のオプションがあります。

多くのエンジンでは、追加のパージウィンドウが開く期間は、メインのものより2〜3度短いことに注意してください。

一部のヤマハエンジンでは、シリンダーの内面に溝の形で追加の掃気チャネルが作成されました。 ここで、チャネルの内壁は、N.M.T. に近い位置にあるピストンの壁です。

パージ チャネルのプロファイルもパージ プロセスに影響します。 急な曲がりのない滑らかな形状により、特に中間条件での圧力降下が少なくなり、エンジン性能が向上します。

このセクションの情報は、2 ストローク エンジンがその単純さで際立っていることを示しています。

過去 10 年間のこのタイプのエンジンの出力密度の増加は、基本的な設計の大きな変更を伴いませんでした。 これは、以前に知られていた構造要素の比率と寸法を慎重に実験的に選択した結果です。

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