Як виміряти фази газорозподілу у двотактному двигуні. Механізм газорозподілу двотактних двигунів

Пристрій у роботу

У двотактних двигунів з кривошипно-камерною продувкою немає спеціального механізму газорозподілу. Газорозподіл здійснюється за допомогою циліндра, поршня та картера, при цьому корпусом продувного насоса служить кривошипна камера.

У циліндрі є вікна, які відкриваються і закриваються поршнем, що рухається. Через вікна в циліндр надходить горюча суміш з картера і виходять з циліндра гази, що відпрацювали.

У двотактних двигунах застосовують петльові та прямоточні схеми продування. Петльові схеми характеризуються поворотом горючої суміші при її русі всередині циліндра таким чином, що вона обра-вуетлетлю. Розрізняють поворотну та поперечну петльові схеми.

При прямоточній схемі горюча суміш зазвичай входить з одного кінця циліндра, а продукти згоряння виходять з іншого кінця.

Нижче описано двигуни з різними видами систем газорозподілу.

На рис. 54 а показаний циліндр з продувним вікном, розташованим навпроти випускного вікна. При продуванні, коли поршень знаходиться поблизу зв. м. т., горюча суміш, попередньо стиснута в картері, надходить через продувне вікно в циліндр і направляється дефлектором, що є на поршні, вгору до камери згоряння. Потім горюча суміш опускається вниз, витісняючи гази, що відпрацювали, через випускне вікно, яке до кінця продування закривається. При витісненні з циліндра через випускне вікно відпрацьованих газів відбувається незначний витік горючої суміші.

Описана поперечна продування майже не застосовується. Більш досконалою є зворотно-петльова продування, що здійснюється при звичайному поршні з плоскою або злегка опуклою головкою. Такі поршні дають можливість застосовувати камеру згоряння, близьку за формою до напівсферичної камери.

При зворотно-петльової продування в циліндрі двигуна є два продувних вікна (рис. 54, б), що направляють два струмені горючої суміші під кутом один до одного на стінку циліндра, розташовану проти випускного вікна. Струмені горючої суміші піднімаються до камери згоряння і, роблячи петлю, опускаються вниз, до випускного вікна. Таким чином відбувається витіснення відпрацьованих газів та заповнення циліндра свіжою сумішшю.

Найбільшого поширення має зворотна двоканальна продування. Вона застосовується як у двигунах вітчизняних, так і зарубіжних мотоциклів (М-104, «Килимок-175А», «Килимівець-175Б» та «Килимок-175В», ІЖ «Юпітер», Ява, «Панонія», та ін. ).

Триканальне продування (рис. 54, е) застосовується, наприклад, у двигунів Цюндап, чотириканальне продування (рис. 54, г) - у двигунів мотоциклів ІЖ-56, хрестоподібне двоканальне продування (рис. 54, д) - у двигунів Арді, чотириканальне (Мал. 54, е) -_.у двигунів Вільєрс.

При всіх описаних способах продування однопоршневий двигун має симетричну діаграму фаз газорозподілу (рис. 55). Це означає, що якщо фаза впуску починається до приходу поршня в ст. м. т. (наприклад, за 67,5 °), то закінчення її настає через 67,5 ° кута повороту колінчастого валу після ст. м. т. Також починаються та закінчуються щодо н. м. т. фази випуску та продування. Фаза випуску більша за фазу продування. Заповнення циліндра горючою сумішшю відбувається постійно при відкритому випускному вікні. Ця особливість газорозподілу із симетричними фазами обмежує можливість збільшення літрової потужності двигуна. Крім того, у стиснутій робочій суміші міститься відносно багато залишкових газів. Щоб зменшити кількість залишкових газів та покращити наповнення циліндра горючою сумішшю, удосконалюють продування. Для цього іноді змінюють конструкцію двигуна, хоча доцільніше домагатися підвищення потужності у звичайного двотактного двигуна, не ускладнюючи його конструкцію. У двигуна Дунелт (рис. 56, а) для збільшення кількості паливної суміші, що надходить, застосований ступінчастий поршень. Об'єм, що описується нижньою частиною поршня збільшеного діаметра, приблизно на 50% більше обсягу верхньої частини циліндра.

У двигуна Бекамо (рис. 56 б) встановлений додатковий циліндр великого діаметру з поршнем, що має невеликий хід. Поршень рухається шатуном від додаткового кривошипа на колінчастому валу. Такі двигуни, на відміну від двигунів з нагнітачами, називають двигунами з «підпором» (двигуни зазначеного типу встановлювали, зокрема, на деяких вітчизняних спортивних мотоциклах). У цих двигунів газорозподіл із симетричними фазами здійснюється одним поршнем. Однак випускне вікно закривається пізніше продувного. Поршень подає додаткову кількість суміші при відкритому випускному вікні, внаслідок чого циліндр не наповнюється стиснутою горючою сумішшю, як це спостерігається в двигуні з нагнітачем, у якого частково впуск відбувається при закритому випускному вікні або клапані.

Для збільшення наповнення двигуна горючою сумішшю застосовують золотникові пристрої, за допомогою яких збільшується фаза впуску. Можливими варіантами золотникового пристрою є встановлення золотника на циліндрі замість патрубка для карбюратора (рис. 57 а) або на картері (рис. 57 б), а також запропонований автором золотник в порожній корінній шийці колінчастого валу. В останньому випадку можна змінювати фази газорозподілу під час роботи двигуна (рис. 57, в) і використовувати для утворення та зупинки струменів горючої суміші вихровий рух її в картері. Така конструкція, але без пристрою зміни фаз газорозподілу, застосована, зокрема, на велосипедному двигуні Д-4.

Рекордні результати показують виготовляються в НДР двигуни для мотоцикла MZ, в яких горюча суміш подається в центральну частину картера через розташований в ньому пристрій з пружинним золотником, що обертається (рис. 57, г), зробленим з листової сталі.

Великою потужністю відрізняються двигуни з прямоточною продуванням, що мають два поршні у двох циліндрах із загальною камерою згоряння (так звані двопоршневі двигуни).

Двигун Юнкерс з прямоточним продуванням має наступний пристрій (рис. 58, а). У циліндрі вміщено два поршні, що рухаються назустріч один одному. Середня частина циліндра між днищами поршнів при положенні їх у ст. м. т. служить камерою згоряння. У ній вміщено свічку запалювання. Горюча суміш надходить через вікна в правій частині циліндра і витісняє відпрацьовані гази у випускні вікна, розташовані в лівій частині циліндра. При цьому горюча суміш майже не змішується з газами, що відпрацювали.

Живлення циліндра може здійснюватися звичайним способом за допомогою кривошипно-камерної продування або окремого компресора, що подає суміш золотниковим пристроєм. Кожен поршень з'єднаний шатуном з окремим колінчастим валом. Колінчасті вали з'єднані між собою шестернями так, що при наближенні до н. м. т. лівий поршень відкриває випускні вікна приблизно на 19 ° раніше, ніж правий поршень відкриє продувні вікна. Випуск відпрацьованих газів починається раніше, ніж у однопоршневому двигуні, і відповідно тиск у циліндрі до початку продування нижче. При русі поршня від н. м. т. кв. м. т., на відміну від однопоршневих двигунів, випускні вікна закриваються раніше продувних і наповнення циліндра відбувається при закритих випускних вікнах приблизно протягом часу, що відповідає повороту колінчастого валу на 29*. Несиметрична діаграма фаз продування та випуску при прямоточному продуванні дає можливість ефективно застосувати нагнітач для отримання високої потужності.

Аналогічно влаштований вітчизняний двигун гоночного мотоцикла ГК-1.

Двигуни подібної конструкції складні та дорогі у виробництві, не. відповідають прийнятої в мотоциклобудуванні компонуванні і тому масового поширення не отримали.

Існують двигуни з прямоточним продуванням, які зручніші для розташування на мотоциклі. У двигунах з прямоточним продуванням за схемою Цоллера в П-подібному циліндрі рухаються два поршні. Камера згоряння розташована посередині. Горюча суміш надходить через вікно в правій частині циліндра, а гази, що відпрацювали, виходять через вікно в лівій його частині. Рух поршнів, що забезпечує несиметричні фази продування та випуску, здійснюється за допомогою різних кривошипних механізмів. У двигунів ДКВ (рис. 58 б) один поршень встановлений на головному шатуні, а інший - на причіпному. У двигуна Пух (рис. 58, в) застосовано вільчастий шатун. У двигунів Тріумф, що мають схему Цоллера, колінчастий вал складається з двох зміщених один щодо одного кривошипів і двох шатунів (рис. 58 г).

При прямоточному продуванні циліндри можна розташовувати під гострим кутом з камерою згоряння у вершині кута (рис. 58, д). В цьому випадку камера згоряння виходить менш розтягнутою, ніж при П-подібному циліндрі. В іншому такий двигун подібний до двигуна системи Юнкере.

Прямоточне продування і розташовані під кутом частини циліндра мають вітчизняні двигуни з нагнітачами мотоциклів гоночних С-1Б, С-2Б і С-ЗБ, що відрізняються високою літровою потужністю.

Обслуговування

Газорозподіл у двотактному двигуні порушується найчастіше при проникненні в нього зайвого повітря та при збільшенні опору випускного тракту. Необхідно стежити за герметичністю картера, своєчасно підтягувати з'єднання, змінювати пошкоджені прокладки та сальники, а також очищати від нагару випускні вікна циліндра, трубу та глушник.

Фази газорозподілу чотиритактних двигунів.
Дайджест від Михайла Сорокіна (aka Sharoka)

Випускний клапан починає відкриватися наприкінці процесу розширення з випередженням щодо НМТ на кут Фо.в ~30 -75 град. І закривається після ВМТ із запізненням на кут Фз., коли поршень рухається в такті наповнення до НМТ. Початок відкриття та закриття впускного клапана також зрушені щодо мертвих точок: відкриття починається до ВМТ з випередженням на кут Фо.вп, а закриття відбувається після НМТ із запізненням на кут Фз.вп на початку такту стиснення. Більшість процесів випуску та наповнення протікає окремо, але біля ВМТ впускний і випускний клапани відкриті одночасно. Тривалість перекриття клапанів невелика у поршневих двигунів. Загальна тривалість газообміну становить 400-520 град. , У високооборотних двигунів вона більша.

Періоди газообміну.

Періоди газообміну розрізняють, керуючись величиною напряму та швидкості у впускних або випускних клапанах та напрямом руху поршня.

Вільний випуск Від початку відкриття випускного клапана до НМТ продовжується вільний випуск. Закінчення газів з циліндра зі збільшенням його обсягу відбувається через те, що тиск на початку випуску і до НМТ вище, ніж у випускному патрубку. Температура газів у циліндрі на початку такту випуску 1300 -700 град. Швидкість витікання газів 720 -550 м/сек. У НМТ температура і швидкість знижуються до значень, притаманних примусового випуску.

Примусовий випуск. Триває від НМТ до ВМТ.
Середня швидкість клапанної щілини 80 –250 м/с. Тиск в циліндрі на початку відкриття впускного клапана вище тиску у впускному трубопроводі, продукти згоряння витікають одночасно через випускний клапан і впускний клапан, що відкривається, відбувається так званий закид продуктів згоряння у впускний трубопровід. Закидання продовжується і після ВМТ. Тому наповнення починається із запізненням.

Наповнення. Від ВМТ до НМТ відбувається наповнення. Швидкість клапанної щілини 80 –200 м/с.

Дозаряджання. Поле НМТ – при переміщенні поршня у напрямку ВМТ у такті стиснення – тиск у циліндрі залишається деякий час менше тиску перед впускним клапаном, незважаючи на зменшення об'єму циліндра

Процеси займання та горіння

Окислювальні процеси є процесами переміщення електронів з орбіт атомів або іонів речовини, що окислюється, на орбіти атомів або іонів окислювача. Для такого переміщення електронів необхідна енергія, яка підводиться до молекул на початку реакції у вигляді кінетичної енергії при зіткненнях. Число зіткнень та їх енергія залежать від концентрації реагентів у суміші та температури і можуть бути визначені для гомогенних та гетерогенних сумішей із законів молекулярної фізики.

Розвитку теорії окислення вуглеводнів започаткувала перекисна теорія окислення, запропонована А. Н. Бахом в 1897 р. за якою окислення відбувається через проміжні утворення перекисів, що мають більшу окислювальну здатність, ніж молекулярний кисень.

Запропонована 1903 р. гідроскіляційна теорія була помітним початком у пізнанні послідовності проміжних реакцій. Відповідно до цієї теорії, на певній стадії відбувається розпад молекул кисню на атоми та впровадження останніх між атомами вуглецю та водню вуглеводнів з утворенням молекул, що містять групу ВІН та прискорюють окислювальні процеси.

Н. Н. Семеновим у 1927 р. була висловлена ​​ідея про можливість ланцюгових реакцій (існування яких було виявлено В. Нернстом у 1919 р.) при окисленні вуглеводнів. Ця ідея була розвинена згодом у струнку теорію ланцюгових окислювальних процесів, що пояснює процеси займання і згоряння палив і що об'єднала в собі перекисну і гндроксиляцнонну теорії.

Згідно з цією теорією, окислення йде через послідовність проміжних реакцій утворення проміжних продуктів, що здійснюють перехід реагуючої системи від вихідного стану до кінцевих продуктів. Такими проміжними продуктами можуть бути перекиси, молекули та їх «уламки» з групою ОН, атоми водню та кисню, вільні радикали ОН, СН, СН2. Найбільш хімічно активні з них (атоми, радикали) відіграють дуже важливу роль активних центрів реакцій: поява одного з них може спричинити за собою лавиноподібну масу перетворень в реагуючій системі, в яких беруть участь кінцеві продукти окислення і менш активні насичені молекули вуглеводневих кислот. , амінокислоти), що сприяють утворенню нових активних центрів.

Залежно від умов у зоні реакції може розвиватися нерозгалужена або розгалужена ланцюгова реакція. У першому випадку замість одного активного центру утворюється один новий, і реакція йде до тих пір, поки не витратяться реагенти або реакція не обірветься в результаті місцевих несприятливих умов (мала кількість зіткнень активних частинок проміжних продуктів через малу концентрацію реагентів або знижену температуру, що уповільнює каталітичну дію деяких реагентів, стінок камери згоряння).

У другому випадку в результаті реакції в одному активному центрі можуть утворитися два або більше нових активних центрів; як наслідок, реакція окислення саморозганяється, незважаючи на те, що концентрації реагентів вже почали зменшуватися. Процес прискорюється, оскільки зростають енергія зіткнень й у результаті дроблення молекул – число центрів реакцій. При розгалуженій ланцюговій реакції швидкість згоряння могла швидко збільшитися до нескінченності. Однак цього не відбувається, оскільки частина відгалужень реакції обривається (головним чином біля стінок камери згоряння), а кількість частинок, що вступають в реакцію, зменшується в міру витрачання суміші. Досягши максимальної величини швидкість реакції почне зменшуватися.

Після того як в реакцію вступить досить багато молекул, відведення теплоти від заряду в стінки і на випаровування палива компенсуватиметься теплотою окислення, що виділяється (момент теплової рівноваги) і в камері встановиться так звана критична температура Гкр, або температура займання суміші, після досягнення якої починається швидке загальне підвищення температури та тиску. Момент теплової рівноваги можна помітити, якщо індикатором тиску записати спочатку зміну тиску в камері без упорскування палива, а потім при впорскуванні.

При запису тисків досить чутливим датчикомможна помітити, що після точки, в якій почався упорскування палива, лінія тисків спочатку піде нижче лінії стиснення без упорскування палива, а потім у точці 2 перетне лінію стиснення і швидко почне підніматися. Відставання лінії тиску на початку упорскування пояснюється витратою теплоти на прогрів та випаровування крапель упорсненого палива; якщо датчик тиску не дуже чутливий, то різницю тиску в камері при впорскуванні палива і без нього можна не помітити, оскільки вони зіллються в одну лінію. Однак у певний час відповідний точці 2 . лінії розійдуться. Можна, отже, відзначити існування прихованого періоду окислювальних процесів між точками 1 і 2 коли згоряння як би відсутня або запізнюється в порівнянні з подачею палива. Цей період називають періодом індукції або періодом затримки займання палива та позначають Ті (у секундах) або Фi (у градусах).

Виміряний за індикаторною діаграмою кут Фi буде залежати від чутливості датчика тисків: чим він чутливіший і чим точніше записувальна частина індикатора зафіксує сигнал датчика, тим менше виявиться кут Фi і тим точніше він буде визначений. Зрозуміло, що кут Фi залежить від фізико-хімічних властивостей палива та умов розвитку окислювальних процесів у камері. Більш глибоке вивчення процесів у період самозаймання палива з використанням хімічних, оптичних та іонних методів дозволило встановити, що в ланцюжково-тепловій теорії запалення за різних умов можуть переважати ланцюгові або теплові процеси, внаслідок чого А. С. Соколиком були висунуті гіпотези низькотемпературного багатостадійного до високотемпературного. одностадійного займання.

Відповідно до теорії низькотемпературного займання спочатку в камері розвиваються передполум'яні окислювальні процеси з утворенням проміжних продуктів у досить великому обсязі суміші. Теплоти у своїй виділяється недостатньо для різкого прискорення реакцій окислення; крім того, перетворення йдуть у багатостадійному процесі з накопиченням в результаті місцевого нестачі кисню спочатку спиртів, альдегідів (формальдегід НСНО, акролеїн СН2 СНСНО, ацеталь-альдегід або оцтовий альдегід СНзСНО), окису вуглецю, а потім перекису. Внаслідок таких процесів у камері згоряння виникає так зване холодне полум'я – блакитне свічення, що є результатом оптичного збудження молекул формальдегіду та радикалу НСО. У цей час TI ( Мал. 54 , крива 1) тиск у камері не збільшується або навіть знижується; температура, коли він починається і закінчується світіння, становить 440 –670 До, мало змінюючись.

У другому періоді т3 йде процес окислення альдегідів н утворення перекисів нового типу, хімічно активніших; стає помітним збільшення тиску на дельта Р хол полум'я в результаті підвищення температури холодного полум'я (від декількох десятків до сотень градусів) .

Надалі з'являється вторинне, інтенсивніше світіння; накопичення активних перекисів, радикалів і атомів призводить до теплового місцевого вибуху наприкінці періоду утворення вогнища згоряння. Такі процеси в період затримки самозаймання палива з характерною перевагою в них ланцюгових багатостадійних хімічних перетворень мають місце за відносно низьких температур і мало залежать від температури; при цьому період TI з підвищенням температури скорочується і мало залежить від тиску, а період Т2 навпаки збільшується з підвищенням температури і зменшується зі зростанням тиску.

Низькотемпературне багатостадійне займання властиве для парафінів і нафтенів і має місце в дизелях, причому, чим вище цетанове число палива, тим коротше період т,. Таких вогнищ може утворитися в камері і навіть в одному смолоскипі дещо в точках де створюються найбільш сприятливі для цього умови поєднання температури, тиску і суміші, що змінюється в процесі утворення вогнища згоряння суміші (від а«0,1 на початку до а=1 в кінці) зазвичай під поверхнею факела, на деякому віддаленні від сопла форсунки в зоні підвищених температур (з боку випускних каналів, над нагрітими поверхнями).

Тривалість та і кількість утворюються вогнищ згоряння, як показують експерименти, мало залежать від тонкощі розпилювання палива, так як навіть при дуже грубому розпилюванні виявляється достатня для займання кількість дрібних крапель. Збільшення кута випередження упорскування палива подовжує період затримки займання для всіх сортів палива, так як процеси прогріву, випаровування палива та розгону хімічних реакцій починаються за більш низьких температур; інтенсифікація турбулентності збільшує період Тi внаслідок зниження температури та концентрації парів палива у ймовірній точці утворення вогнища згоряння.

Високотемпературне займання (крива 2 ) має місце при високих початкових температурах (800 - 1200 К) і є безперервним процесом ланцюгових хімічних самоприскорюючих в результаті виділення теплоти перетворень. Потужний тепловий поштовх, що викликає прискорення процесів, що призводять до утворення вогнища згоряння, можна здійснити електричним розрядом між електродами свічки запалювання при напрузі (8 –15 )103 В. . Це означає, що в даному обсязі процеси прогріву, розпаду, іонізації молекул палива та кисню та займання відбуваються настільки швидко (через стан плазми), що укладаються в період розряду, тривалість якого не перевищує (1 –2 ) 10 ~5 с. Природно припустити, що це можливо в гомогенній, досить однорідній суміші.

Якщо обсяг вогнища, що утворився згоряння досить великий, а часу його існування достатньо для прогріву і займання навколишніх шарів суміші, то процес згоряння починає поширюватися, і через деякий час т; (період затримки займання) на індикаторній діаграмі тисків можна буде помітити відрив лінії тиску в процесі його поранення від лінії тиску стиснення, яку можна ед-писати при вимкненому запаленні. Якщо ж обсяг вогнища згоряння та тривалість його підтримки розрядом виявилися недостатніми, то вогнище згасає до згоряння не розвивається.

Досвідами встановлено, що період затримки займання залежить від сорту палива, складу суміші, температури та тиску суміші в кінці стиснення, я також від потужності електричного розряду. Чим нижча температура займання палива та його термічна стабільність тим коротший період затримки займання; період затримки скорочується зі збагаченням суміші (до а = 0,4 -0,6 і нижче), підвищення температури і тиску суміші знижує Тi, підвищення потужності розряду знижує Тi тим сильніше, чим несприятливіші інші умови самозаймання.

Високотемпературне запалення характерне для всіх двигунів з електричним запаленням, а також для дизелів при використанні палива з великим вмістом ароматиків.

У двигунах з електричним запалюванням утворення вогнища згоряння в результаті дії іскри супроводжується насиченням його об'єму продуктами згоряння і утворенням шару - розділу між сумішшю, що не горить, і продуктами згоряння, що утворилися. У цей шар з боку суміші в результаті дифузії надходять молекули палива та окислювача, а з боку осередку згоряння – продукти згоряння та теплота. Утворюється так званий ламінарний фронт полум'я ( Мал. 55 , а) товщиною 6 кілька десятих міліметра і площею кілька квадратних міліметрів. Температура цьому шарі різко змінюється від Тсм до Гвс. що сприяє прискоренню дифузійних процесів н утворенню зони прогріву товщиною бп і,зони хімічних реакцій товщиною б», в якій концентрації молекул палива Ст і кисню, поступово зменшуються. Полум'я починає переміщатися у бік горючої суміші перпендикулярно поверхні фронту з так званої нормальної швидкістю Uі.

Досвідами в бомбах встановлено, що поширення згоряння за обсягом можливе лише за певних складах горючих сумішей, обмежених як мінімальними, і максимальними значеннями а, різними щодо різних умов згоряння (температура, тиск, кількість інертних газів), У табл. 7дано концентраційні межі поширення полум'я в повітряних сумішах палив за атмосферних умов під час випробувань у бомбі.

Нормальні швидкості Uі знаходяться у великій залежності від складу сумішей ( рис.56) і мають максимальні значення в сумішах з повітрям при а от0,5 (для окису вуглецю) до 1,1 (для метану). Для бензино і спиртоповітряних сумішей Uі має місце при а = 0,85 -0,95 При підвищених температурах і тисках концентраційні межі горючості розширюються, а швидкості Uі підвищуються, зі збільшенням залишкових газів у суміші концентраційні межі звужуються, а швидкості Uі зменшуються.

Прискоренню поширення згоряння за обсягом камери сприяють дрібномасштабні пульсації, що виникають, масштаб яких не перевищує товщини 6 (дрібномаштабна або мікротурбулентність), і великомасштабні пульсації - макротурбулентність, виникнення якої пов'язане з вихреобразованием під час наповнення і стиснення.

Мікротурбулентність сприяє збільшенню Uі в результаті інтенсифікації дифузії та заміни кондуктивної теплопровідності в зоні турбулентної прогріву; макротурбулентність викривляє фронт полум'я в міру його розвитку, а потім і розриває його ( див. рис. 55 , б). Поверхня та товщина фронту збільшуються (остання до 25 мм); об'єми реагуючих компонентів впроваджуються в зони прогріву і в суміш, що не піднімається, яка внаслідок нагрівання підтискається. В результаті швидкість переміщення фронту полум'я у бік суміші підвищується до 15 -80 м/с; її називають турбулентною швидкістю Uт. Кількість суміші, що згоряє в одиницю часу, зростає. В результаті збільшення швидкості тепловиділення зростають швидкості підвищення температури та тиску в циліндрі двигуна ( див. рис. 53).

Після того, як полум'я пошириться по всьому об'єму згоряючої камери, кількість суміші, що вступає в реакцію, зменшується. Знижується і швидкість реакцій, оскільки концентрації палива та окислювача у зонах згоряння зменшуються, а концентрація продуктів згоряння збільшується. Разом із зростаючим відведенням теплоти в стінки камери згоряння та об'ємом циліндра з початком переміщення поршня від ст. м. т. це призводить до того, що тиск, досягнувши максимального значення при положенні поршня, що відповідає куту Фi починає знижуватися.

Надійно записаних діаграм зміни температур у процесі згоряння ще недостатньо для кількісної характеристики процесів згоряння та узагальнень. Однак встановлено, що температури, отримані з рівняння стану газів у різні моменти згоряння та розширення при використанні тисків з індикаторних діаграм н відомих конструктивних об'ємів камери згоряння н циліндра, також зростають у процесі згоряння і досягають максимальних значень в момент Фі ( див. рис. 53), пізніше моменту досягнення максимальних тисків. Остання обставина пояснюється спільним впливом збільшення обсягу газу внаслідок переміщення поршня від ВМТ і підведенням теплоти до газу.

За деяких умов описаний нормальний процес згоряння може порушуватися, що відбивається на потужності та економічності роботи двигуна, шумності, токсичності відпрацьованих газів, надійності та термін роботи двигуна. До таких порушень згоряння належать такі.

1 . Пропуски спалахів у циліндрах, що з'являються внаслідок перезбіднення суміші, пропусків у іскроутворенні або внаслідок малої потужності іскри; двигун при цьому не запускається чи не розвиває потужності.

2 . Спалах у впускній системі; можуть мати місце в результаті малої швидкості згоряння в циліндрах, головним чином через перезбіднення суміші або пізнього запалення; суміш у цих випадках продовжує горіти навіть у такті випуску і при значному перекритті фаз дії випускних та впускних клапанів може запалити суміш у впускній системі, що сприймається як бавовна у карбюраторі.

3 . Передчасне, до появи іскор, самозаймання суміші в циліндрах, яке можливе при місцевому перегріві поверхонь камери згоряння (випускні клапани, свічки запалювання, окремі ділянки головки циліндра або поршня) або перегріву нагару на цих поверхнях (запальнення); зниження потужності двигуна через надмірне протитиск в кінці ходу поршня до ВМТ, його перегрів, неясно виражені на загальному шумовому тлі глухі стуки, що виникають внаслідок великих швидкостей підвищення тиску і збільшення їх максимальних значень, - ознаки калільного запалювання.

4 . Детонація - складний хіміко-тепловий процес, що розвивається в горючій суміші за особливих умов; зовнішніми ознаками детонації є поява дзвінких металевих звуків у циліндрах двигуна, зниження потужності та перегрів двигуна, викид із випускної системи чорного диму; у темряві помічається зелене забарвлення полум'я, що викидається з коротких випускних патрубків двигунів, що мають поршні з легких сплавів; на індикаторній діаграмі, записаній при детонації, в зоні максимальних тисків відзначається їхнє різке коливання у вигляді гострих піків.

Виникненню детонації та її інтенсифікації сприяють нестійкі щодо детонації палива з малими октановими числами; збагачені (а = 0.9) склади суміші; високий рівень стиснення; великі навантаження на двигун; зниження частоти обертання валу двигуна; надмірно великий кут випередження запалення; високі температури та тиск на впуску у двигун; перегрів камери згоряння; збільшення розмірів циліндрів.

Детонаційне згоряння виникає в найбільш віддаленому від свічки запалювання місці, розташованому біля гарячих стінок. Суміш до приходу фронту полум'я нормального згоряння встигає в таких місцях сильно перегрітися і піддається інтенсивному стиску при поширенні фронту полум'я, що сприяє швидкому розвитку в ній передполум'яних реакцій з утворенням і накопиченням хімічно активних проміжних продуктів (радикали, перекису, атоми). В результаті таких процесів виникає самозаймання суміші з процесами, що самоприскорюються. Згоряння набуває вибухового характеру з різким місцевим підвищенням температури та утворенням ударної хвилі тиску; швидкість її переміщення у камері може сягнути 1000 –2300 м/с. Відбиваючись від стінок камери згоряння, ударна хвиля утворює нові хвилі та нові вогнища займання, що призводять до розвитку дисоціації з утворенням окису вуглецю, атомарного вуглецю, водню, кисню та поглинання великої кількості теплоти. Продукти дисоціації та незгоріла частина палива догоряють у процесі розширення неповністю і з меншою ефективністю, потужність та економічність знижуються, а перегрів двигуна та димлення на випуску збільшуються тим сильніше, чим у більшому обсязі суміші розвивається детонація. Ударні хвилі, діючи локально і короткочасно, не підвищують роботу газів, але різко збільшують тепловіддачу в стінки, механічні та теплові навантаження на деталі, газову корозію поверхонь, особливо днищ поршнів. Тривала робота двигунів із детонацією неприпустима.

5 . Спалахи у випускній системі, що супроводжуються звуками, схожими на постріли; такі спалахи є наслідком запалення горючої суміші, що накопичилася там при пропусках спалахів в циліндрах або сажі, що зривається з нагрітих стінок при раптовому навантаженні двигуна. У дизелях після утворення камери згоряння вогнищ згоряння навколо них формується фронт полум'я; виділення теплоти та розширення продуктів згоряння призводить до утворення теплової хвилі та підтискання суміші. Це прискорює передполум'яні реакції та утворення нових вогнищ згоряння. Підтримка згоряння в осередках та утворення нових вогнищ у неоднорідній суміші починає лімітуватися не швидкістю хімічних реакцій окиснення, а швидкістю утворення суміші горючих складів. Тому при температурах вище 1000 К факторами, що визначають швидкість вигоряння палива, стає дифузійні процеси та вихрові рух заряду.

Якщо під час затримки займання впорснуто багато палива, виникає і більше вогнищ. Внаслідок цього різко прискорюються хімічні реакції та утворення нової суміші; швидкості тепловиділення та наростання тисків можуть виявитися занадто великими, а згоряння характеризуватиметься як «жорстке».

Зниження температури і тиску заряду в кінці стиснення може бути наслідком засмічення повітряного фільтра, закоксовування клапанів і щілин газорозподільних органів, втрати щільності клапанів і поршневих кілець, зміни фаз газорозподілу, попадання олії в повітря.

Проектування карток - Форсування двигунів

Тут не буде готових рецептів щодо форсування конкретних типів двигунів. Всі двигуни різні, на різних шасі змінюватимуться розміри окремих елементів (наприклад, випускної системи), змінюватимуться і характеристики. Тому, якісь конкретні рецепти, в яких залишиться чимало білих плям, можуть призвести лише до марної роботи.

Будуть розглянуті, зокрема, основи теорії процесів, що відбуваються в двигуні, з особливим акцентом на питання, які є основними при форсуванні двигуна. Звичайно, в запропонованому розділі розглядаються тільки ті розділи теорії, знання яких необхідно, щоб шанувальник початківця картингу не зіпсував двигун в прагненні вичавити з нього максимальну потужність. Наведено також загальні рекомендації про те, в яких напрямках слід проводити доробки двигуна, щоб досягти позитивних результатів. Загальні вказівки ілюструються прикладами із практичних робіт із форсування картингових двигунів. Крім того, наводиться низка зауважень і практичних рекомендацій щодо, здавалося б, дрібних змін, внесення яких покращить роботу двигуна, підвищить його надійність, позбавить нас часом дорогого навчання на власних помилках.

Фази газорозподілу

Фази газорозподілу виражаються кутами повороту колінчастого валу, при яких відкриваються та закриваються відповідні вікна циліндра. У двотактному двигуні розглянемо три фази: відкриття впускного вікна, відкриття випускного вікна та відкриття перепускних вікон (рис. 9.3).

Фазою відкриття вікна, наприклад, випускного, назвемо кут повороту колінчастого валу, який вимірюється з моменту, коли верхній край поршня відкриє випускне вікно, до моменту, коли поршень, рухаючись назад, закриє вікно. Аналогічно можна визначити фази відкриття решти вікон.

Мал. 9.3. Діаграми фаз газорозподілу:

a-симетрична; б-несиметрична; OD та ZD - відкриття та закриття впуску. ОР і ZP-відкриття та закриття перепуску; OW та ZW -відкриття та закриття випуску; a,у- кути відкриття відповідно впускного та випускного вікон; B – кут відкриття перепускних вікон

Мал. 9.4. Порівняння час-перетинів (площа під кривими) для вікон різної форми

У звичайному поршневому двигуні всі вікна відчиняються і закриваються поршнем, тому діаграма фаз газорозподілу симетрична (або майже симетрична) щодо вертикальної осі (рис. 9.3, а).У картингових двигунах, в яких наповнення кривошипної камери горючою сумішшю здійснюється за допомогою золотника, що обертається, фаза впуску може не залежати від руху поршня, тому діаграма фаз газорозподілу має зазвичай несиметричний вигляд (рис. 9.3, б).

Фази газорозподілу є порівнянними величинами двигунів з різним ходом поршня, т. е. вони є універсальними характеристиками. При порівнянні двигунів, мають однаковий хід поршня, фази газорозподілу можна замінити відстанями від вікон, наприклад, до верхньої площини циліндра.

Крім фаз газорозподілу важливим параметром є так званий час-перетин. При поршньому вікні, що поступово відкривається, від форми каналу залежить, як збільшується відкрита поверхня вікна в залежності від кута повороту колінчастого валу (або часу). Чим ширше вікно, тим більша поверхня відкриватиметься при зміщенні поршня вниз. За один і той же час через вікно проходитиме більша кількість горючої суміші. Доцільно, щоб при відкритті вікна поршнем його площа була відразу якомога більшою. У багатьох двигунах для цього вікно стає розширеним догори. Завдяки цьому досягається ефект швидкого відкриття вікна без збільшення поверхні.

Діаграма зростання відкритої поверхні вікон різної форми залежно від часу за постійної ЧВ двигуна показана на рис. 9.4. Загальна площа вікон у обох випадках однакова. Площа під кривими діаграми характеризує значення час-перетину. Для вікна неправильної форми час-перетин більше.

Системи продування циліндра

Мал. 9.10. Схема систем продування циліндра та відповідні їм розгортки дзеркала циліндра:

а – двоканальна система; б – триканальна система; в - чотириканальна система; г - п'ятиканальна система

Продувки циліндра, що застосовуються в картингових двигунах системи схематично представлені на рис. 9.10. Поруч показано розташування перепускних вікон на розгортці дзеркала циліндра для кожної із систем: двох-, трьох-, чотири- та п'ятиканальної. У тих двигунах, де наповнення картера регулюється поршнем, криє і закриває впускне вікно. В цьому випадку впускний патрубок зроблений не в циліндрі, і з'являється можливість розмістити додатковий канал перепуску.

Роль випускної системи

У двотактному двигуні величезну роль грає випускна система, що складається з випускного патрубка (у циліндрі та за циліндром), розширювальної камери та глушника. У момент відкриття випускного вікна у циліндрі є деякий тиск, який знижується у випускній системі. Газ розширюється, з'являються ударні хвилі, які відбиваються від стін розширювальної камери. Відбиті ударні хвилі викликають нове зростання тиску біля випускного вікна, внаслідок чого деяка частина газів, що відпрацювали, знову потрапляє в циліндр (рис. 9.11).

Мал. 9.11. Схематичне подання послідовних фаз виходу відпрацьованих газів:

а – відкриття випускного вікна; б – повне відкриття вікна; в - закриття вікна

Здається, що вигідніше було б отримати розрідження біля випускного вікна, коли воно повністю відчинене. Це викличе відкачування газів із циліндра і, тим самим, наповнення циліндра свіжою сумішшю. Однак у такому разі частина цієї суміші разом із відпрацьованими газами потрапить у випускний патрубок. Тому треба добиватися підвищеного тиску біля випускного вікна, коли воно закривається. У цьому випадку горюча суміш, що потрапила разом з газами, що відпрацювали, у випускний патрубок, буде повернута в циліндр, помітно покращуючи його наповнення. Відбувається це після закриття поршнем перепускних вікон. Як і у впускній системі, хвильові явища у випускній системі дають позитивний ефект лише поблизу резонансної ПВ. Змінюючи розміри, а особливо довжину випускної системи, можна формувати швидкісні характеристики двигуна. Вплив змін розмірів випускної системи на характеристики двигуна значніший, ніж зміна розмірів впускної системи.

Основи процесу згоряння

Для кращого розуміння роботи двигуна необхідно сказати кілька слів про процеси, що відбуваються в камері згоряння двигуна. Від протікання процесу згоряння залежить зростання тиску в циліндрі, що визначає потужність двигуна.

Результати згоряння палива, що сприймаються у вигляді роботи кривошипно-шатунного механізму, в першу чергу залежать від складу паливної суміші. Теоретично ідеальним складом горючої суміші є так званий стехіометричний склад, тобто такий, при якому в суміші міститься стільки палива та кисню, що після згоряння у газах, що відпрацювали, немає ні палива, ні кисню. Іншими словами, згорить все паливо, що знаходиться в камері згоряння, а для його згоряння буде витрачено весь кисень, що міститься в горючій суміші.

Якби в камері згоряння був надлишок повітря (брак палива), то надлишок цей не зміг би допомогти процесу горіння. Однак він став би додатковою масою газу, яку треба прокачати через двигун і нагріти, використовуючи для цього теплоту, яка без цієї додаткової маси підвищила б температуру і, отже, тиск в циліндрі. Горюча суміш із надлишком повітря називається бідною.

Настільки ж несприятливий недолік повітря (або надлишок палива). Це призвело б до неповного згоряння палива і, як наслідок, отримання меншої енергії. Надлишок палива буде пропущений через двигун і випарується. Горюча суміш із нестачею повітря називається багатою.

Насправді для отримання найбільшої потужності доцільно використовувати злегка збагачену суміш. Це пояснюється тим, що в камері згоряння завжди утворюються локальні неоднорідності складу горючої суміші, що виникають через те, що неможливо досягти ідеального перемішування палива з повітрям. Оптимальний склад суміші може бути визначений лише дослідним шляхом.

Об'єм горючої суміші, що засмоктується щоразу в циліндр, визначається робочим об'ємом цього циліндра. А ось маса повітря, що знаходиться в цьому обсязі, залежить від температури повітря: чим вища температура, тим менша щільність повітря. Таким чином, склад займистої суміші залежить від температури повітря. Через це необхідно "налаштовувати" двигун залежно від погоди. У спекотний день двигун надходить тепле повітря, тому для збереження відповідного складу горючої суміші необхідно зменшити подачу палива. У холодний день маса повітря, що надходить, зростає, тому треба подавати більше палива. Слід зазначити, що у складі горючої суміші впливає також вологість повітря.

Внаслідок цього температура навіть ідеального в даних умовах складу суміші значно впливає на ступінь наповнення кривошипної камери. У постійному обсязі картера при вищій температурі маса горючої суміші буде меншою і, тим самим, після її згоряння в циліндрі буде нижчий тиск. Через це явища елементам двигуна намагаються надати таку форму, особливо картеру (ребріблення), щоб добитися їх максимального охолодження.

Горіння суміші в камері згоряння відбувається з певною швидкістю, під час горіння колінчастий вал повертається певний кут. Тиск у циліндрі наростає у міру горіння суміші. Доцільно отримання найбільшого тиску на той час, коли вже почався робочий хід поршня. Щоб цього досягти, суміш треба запалювати трохи раніше, з певним випередженням. Це випередження, що вимірюється кутом повороту колінчастого валу, називається кутом випередження запалення. Часто випередження запалення зручніше вимірювати відстанню, яка залишилася пройти поршню до верхньої мертвої точки.

Діапазон доробок

Перш ніж розпочати роботу над двигуном, треба вирішити, який показник ми хочемо досягти. У п'яти-, шестиступінчастих двигунах гоночної категорії ми можемо прагнути до збільшення ЧВ, хоча відомо, що в результаті цього ЧВ максимального моменту наближається до ЧВ максимальної потужності; ми зменшуємо діапазон робочих оборотів, домагаючись замість більшої потужності.

У двигунах популярної категорії, а це двигуни «Демба» об'ємом 125 см 3 з триступінчастою коробкою передач, не слід прагнути досягнення надто великої ЧВ, треба добиватися найбільшого діапазону робочих ЧВ. У таких двигунах (використовуючи його власні вузли та агрегати) можна досягти потужності понад 10 кВт при частоті обертання близько 7000-8000 об/хв.

Необхідно також визначити діапазон доробок, які ми збираємось виконати. Треба заздалегідь знати, буде це внесення удосконалень у двигун, що допрацьовується, або діапазон доробок буде настільки широкий, що в результаті отримаємо практично новий двигун зі збереженням декількох оригінальних (але доопрацьованих) вузлів, як того вимагають правила.

Передбачаючи доопрацювання двигуна, перевагу слід надавати тим операціям, які значно підвищать показники двигуна. Однак не варто (принаймні на цьому етапі робіт) передбачати виконання таких операцій, які потребують значної праці та про які наперед відомо, що вони дадуть незначні результати. До таких операцій відноситься полірування всіх каналів циліндра двигуна, незважаючи на те, що існує загальне переконання ефективності цієї операції. Стендові випробування багатьох двигунів показали, що полірування каналів циліндра підвищує потужність двигуна на 015-05 кВт. Як бачите, зусилля, витрачені виконання цієї роботи, абсолютно непорівнянні з результатами.

Ось операції, які, безсумнівно, вплинуть на збільшення показників двигуна: збільшення ступеня стиснення; зміна фаз газорозподілу; зміна форми та розмірів каналів та вікон циліндра; правильний підбір параметрів впускної та випускної систем; оптимізація випередження запалення.

Зміна ступеня стиснення

Збільшення ступеня стиснення, що отримується шляхом зменшення об'єму камери згоряння, веде до збільшення потужності двигуна. Збільшення ступеня стиснення веде до зростання тиску згоряння в циліндрі за рахунок збільшення тиску стиснення, покращення циркуляції суміші в камері згоряння та збільшення швидкості згоряння.

Ступінь стиснення не можна збільшувати до будь-якої довільної величини. Вона обмежена якістю палива, що використовується, а також тепловою і механічною міцністю вузлів двигуна. Досить сказати, що при збільшенні ефективного ступеня стиснення з 6 до 10 сили, що діють на поршень, зростають майже вдвічі; тобто вдвічі зростає навантаження, наприклад, на кривошипний механізм.

З урахуванням міцності деталей двигуна та детонаційних властивостей доступних палив не рекомендується застосовувати геометричний ступінь стиснення більше 14. Збільшення ступеня стиснення до цього значення вимагає не тільки видалення прокладки (якщо вона була), а й надання відповідної форми головці циліндра, а іноді й циліндру. Для полегшення розрахунку об'єму камери згоряння для різних ступенів можна використовувати діаграму, показану на рис. 9.17. Кожна з кривих відноситься до певного робочого об'єму циліндра.

Мал. 9.17. Діаграма залежності ступеня стиснення від обсягів камери згоряння V 1 = 125 см 3 і V 2 -50 см 3

У деяких двигунах із відносно невеликим ступенем стиснення її значне збільшення можливе лише шляхом механічної обробки. У цьому випадку заплавляють камеру згоряння та знову обробляють її. Це також дозволяє змінити форму камери. Більшість сучасних двигунів, які застосовуються в картинзі, мають камеру згоряння у вигляді капелюха. Цю форму не слід змінювати при доробках двигуна.

Єдиний метод точного визначення об'єму камери згоряння - заповнення її моторним маслом через отвір для запальної свічки (рис. 9.18) при положенні поршня у верхній мертвій точці. При такому методі вимірювання від об'єму налитої олії треба відібрати об'єм свічкового отвору. Об'єм свічкового отвору для свічки з коротким різьбленням дорівнює 1 -1,1 см '1, для свічки з довгим різьбленням - 1,7-1,8 см 3 .

Прокладки під головку циліндра в гоночних двигунах або взагалі не застосовуються, або замінюють їх тонкі мідні кільця. В обох випадках поверхні стику циліндра та головки повинні бути притерті. Застосування прокладок з матеріалу з низьким коефіцієнтом теплопровідності протипоказано, тому що це утруднить відтік теплоти від верхньої частини гільзи циліндра, що несе значне теплове навантаження, до голівки та її охолоджувальним ребрам. Прокладка головки циліндра в жодному разі повинна виступати в камеру згоряння. Кромка прокладки, що виступає, буде розжарюватися і стане джерелом калільного запалювання.

Мал. 9.18. Визначення об'єму камери згоряння

Октанове число бензину, що застосовується, повинно відповідати ступеню стиснення. Однак треба враховувати, що ступінь стиснення є не єдиним фактором, що визначає можливу детонацію палива.

Детонація залежить від протікання процесу згоряння, від руху суміші в камері згоряння, від способу запалювання тощо. Вид палива для конкретного двигуна підбирається досвідченим шляхом. Однак використовувати високооктанне паливо для двигуна з низьким ступенем стиснення немає сенсу, тому що робота двигуна не покращується.

Продування циліндра

Підбір відповідних фаз газорозподілу в двотактному двигуні відіграє величезне значення для видалення газів, що відпрацювали, з циліндра і наповнення його свіжою сумішшю. Крім того, треба так направити струмені суміші, що йдуть з перепускних вікон, щоб вони проходили через усі закутки циліндра і камери згоряння, видуючи з них залишки газів, що відпрацювали, і направляючи їх до випускного вікна.

Для збільшення ЧВ двигуна і, як наслідок, його потужності необхідно значно розширити фазу випуску, а точніше, збільшити різницю між фазами випуску і продування. В результаті цього збільшується час, протягом якого гази, що відпрацювали, розширюючись, виходять з циліндра. У цьому випадку в момент відкриття перепускних вікон циліндр вже порожній, свіжий заряд, що надходить до нього, лише трохи змішується з залишками відпрацьованих газів.

Фаза випуску збільшується за рахунок усунення (спилювання) верхньої кромки вікна. Фаза випуску в гоночних двигунах досягає 190 ° порівняно зі 130-140 ° в серійних двигунах. Це означає, що верхню кромку можна спиляти на кілька міліметрів. Треба, однак, враховувати, що в результаті збільшення висоти випускного вікна зменшується перебіг поршня, на якому виконується робота. Тому збільшення висоти випускного вікна окупається тільки в тому випадку, якщо втрати роботи поршня компенсуються поліпшенням продування циліндра.

У зв'язку з доцільністю досягнення максимальної різниці між фазами випуску та продування кут відкриття продувних вікон зазвичай залишається незмінним.

Істотний вплив на якість продування мають розмір та форма перепускних каналів та вікон. Напрямок впуску суміші в циліндр із перепускного каналу має відповідати прийнятій системі продування (див. п. 9.2.4, рис. 9.10). У дво- і чотириканальній системі продування струменя надходить в циліндр горючої суміші направляються над поршнем до стінки циліндра, протилежної випускному вікну, причому в чотириканальній системі струменя, що виходять з вікон, розташованих ближче до випускного вікна, зазвичай спрямовані до осі циліндра. У системах з трьома чи п'ятьма перепускними вікнами одне вікно має бути розташоване навпроти випускного вікна, канал цього вікна повинен спрямовувати струмінь горючої суміші вгору під мінімальним кутом до стінки циліндра (рис. 9.19). Це необхідна умова ефективної дії цього додаткового струменя, що отримується зазвичай зменшенням його перерізу, а також пізнішого відкриття цього вікна.

Виготовлення додаткового (третього або п'ятого) каналу є правилом, для двигунів з золотником, що обертається, або мембранним клапаном. У двигунах, в яких наповненням кривошипної камери управляє поршень, на місці класичного третього (або п'ятого) перепускного каналу знаходиться вікно впуску. У таких двигунах можуть бути додаткові канали перепуску, причому впускне вікно повинно мати відповідну форму; подібне рішення показано на рис. 9.20. У цьому двигуні зроблено три додаткові перепускні вікна невеликого розміру, з'єднаних загальним перепускним каналом, вхід в який знаходиться над впускним вікном. Необхідна фаза впуску забезпечується відповідною формою впускного вікна.

Мал. 9.19. Вплив форми третього перепускного каналу на рух заряду в циліндрі:

a – неправильна форма; б-правильна форма

При встановленні на звичайний двигун золотника, що обертається, в циліндрі з'являється можливість зробити перепускний канал навпроти випускного вікна. Тут зручно зробити сильно вигнутий короткий канал (рис. 9.21, а),надходження суміші в який на деякий час закривається спідницею поршня.

Недолік цього рішення полягає в тому, що рух поршня порушує нормальний струм горючої суміші, але воно має дві важливі переваги: ​​маленький об'єм каналу лише трохи збільшує об'єм кривошипної камери, а горюча суміш, проходячи через поршень, чудово його охолоджує. Фактично такий канал просто зробити так. У циліндрі робляться два отвори (перепускне вікно та вхід у канал), у цьому місці вирізуються ребра і прикручується накладка з проточеним у ній каналом (рис. 9.21,6). Можна також спробувати вирізати вертикальну канавку в дзеркалі циліндра між входом у канал і вікном, ширина канавки дорівнює ширині каналу. Однак у цьому випадку рух поршня вниз викликатиме деяку турбулізацію горючої суміші в каналі (рис. 9.21, в).

Перепускні канали повинні звужуватися до вікон у циліндрі.

Мал. 9.21. Додатковий перепускний канал із протіканням суміші через поршень:

а – принцип дії; б - частина каналу проходить у зовнішній накладці; в - канал, вирізаний у дзеркалі циліндра

Вхід до перепускного каналу повинен мати площу на 50 % більше, ніж площа перепускного вікна. Очевидно, що зміна перерізу каналу має бути виконана по всій його довжині. Кути вікон та перерізів каналів повинні бути заокруглені радіусом 5 мм для підвищення ламінарності потоку.

Неприпустимі будь-які похибки під час стикування частин каналів, що у різних деталях двигуна. Це зауваження насамперед стосується місця з'єднання циліндра з картером двигуна, де джерелом додаткових завихрень суміші може стати прокладка, і стиків впускного та випускного патрубків з циліндром. Вихори в потоці суміші можуть виникати також у місці стику литої сорочки циліндра із залитою або запресованою гільзою (рис. 9.22). Розбіжності розмірів у цих місцях мають бути безумовно виправлені.

У деяких двигунах вікна циліндра розділені ребром. Це насамперед стосується впускних та випускних вікон. Не рекомендується зменшувати товщину цих ребер і тим більше видаляти їх при збільшенні площі вікна. Такі ребра оберігають поршневі кільця від влучення у широкі вікна і, отже, від поломки. Допустимо лише надати обтічну форму ребру впускного вікна, але тільки із зовнішнього боку циліндра.

Мал. 9.22. Порушення руху заряду, спричинені неправильним

взаємним розташуванням гільзи циліндра та литої сорочки циліндра

Неможливо дати однозначний рецепт отримання певних ефектів доробок. Взагалі можна сказати, що збільшення відкриття випускного вікна збільшує потужність двигуна, збільшуючи одночасно ЧВ максимальної потужності та максимального моменту, але звужуючи діапазон робочих ЧВ. Аналогічна дія надає збільшення розмірів вікон та перерізів каналів у циліндрі.

Добре ілюструють ці тенденції зміни у швидкісних характеристиках двигуна (рис. 9.23) об'ємом 100 см (діаметр циліндра 51 мм, хід поршня 48,5 мм), отримані внаслідок зміни розмірів та фаз газорозподілу (рис. 9.24). На рис. 9.24, анаведено розміри вікон, у яких двигун розвиває найбільшу потужність (криві N Аі М дна рис. 9.23). Фаза випуску становить 160 °, продування - 122 °, впуску - 200 °. Впускне вікно відкривалося при 48 від НМТ, а закривалося при 68 від ВМТ. Діаметр дифузора карбюратора 24 см.

На рис. 9.24, бпоказані розміри вікон, у яких досягається найбільший робочий діапазон ЧВ (див. рис. 9.23, криві N Bі М в).Фаза випуску становить 155°, продування - 118° і впуску - 188°, відкриття впуску на кут 48° після НМТ та закриття на кут 56° після ВМТ. Діаметр дифузора карбюратора дорівнює 22 мм.

Слід звернути увагу, що порівняно невеликі зміни розмірів та фаз газорозподілу значно змінили характеристики двигуна. У двигуна Апотужність більша, але він практично некорисний при частоті обертання нижче 6000 об/хв. варіант Узастосовується в значно більшому діапазоні ЧВ, а це основна перевага двигуна без коробки передач.

Хоча розглянутий приклад стосується двигуна класу, що не застосовується в Польщі, він добре ілюструє залежність між формою вікон і каналів циліндра і параметрами його роботи. Однак треба пам'ятати про те, що чи привели наші доопрацювання до бажаних результатів, ми знатимемо лише після їх виконання та перевірки двигуна на стенді (або суб'єктивно під час обкатки). Підготовка гоночного двигуна є нескінченним циклом доробок та перевірок результатів цієї роботи, нових доробок та перевірок, адже на характеристики двигуна величезний вплив мають й інші агрегати двигуна (карбюратор, випускна система тощо), оптимальні параметри яких можна визначити лише досвідченим шляхом .

Потрібно також підкреслити величезне значення геометричної симетрії всіх вікон та каналів у циліндрі. Навіть невелике відхилення від симетричності вплине на рух газів у циліндрі. Незначна різниця у висоті перепускних вікон з обох боків циліндра (рис. 9.25) викличе несиметричний рух суміші та порушить дію всієї системи продування. Відмінним показником, що дозволяє безпосередньо оцінити правильність напряму потоків суміші, що надходять із перепускних вікон, є сліди на днищі поршня. Через деякий час роботи двигуна частина днища поршня покривається шаром сажі. Та ж частина днища, яку омивають струмені свіжої горючої суміші, що надходить у циліндр, залишається блискучою, наче її вимили.

Мал. 9.25. Вплив різниці у висоті перепускних вікон

з обох боків циліндра на симетрію руху заряду

Поршень та поршневі кільця

Мал. 9.28. Залежність пропускної спроможності вхідного каналу карбюратора від його перерізу

У сучасних двигунах застосовуються поршні, виготовлені з матеріалу з невеликим коефіцієнтом лінійного розширення, тому зазор між поршнем і гільзою циліндра може бути невеликим. Якщо припустити, що зазор по колу та довжині спідниці поршня в нагрітому двигуні буде скрізь однаковим, після охолодження поршень деформується. Тому поршень повинен отримувати відповідну форму ще під час механічної обробки, що робиться на практиці. На жаль, ця форма занадто складна, і її можна отримати тільки на спеціальних верстатах. З цього випливає, що форму поршня не можна змінювати слюсарними операціями, а всілякі обточування спідниці поршня напилком або точилом, які застосовуються повсюдно після заклинювання поршня, призведуть до того, що поршень втратить правильну форму. У разі гострої необхідності такий поршень може бути використаний, проте можна не сумніватися, що його взаємодія із дзеркалом циліндра буде значно гіршою.

Потрібно застерегти від використання наждакового паперу для аварійної зачистки спідниці поршня. Крупинки абразивного матеріалу впиваються в м'який матеріал поршня, після чого сполоснуть усі дзеркало циліндра. Це спричинить необхідність розточування циліндра до наступного ремонтного розміру.

Зразковий розподіл температур на поршні наведено на рис. 9.29. Найбільше теплове навантаження посідає днище і верхню частину, особливо з боку випускного вікна. Температура нижньої частини спідниці менша і залежить, перш за все, від форми поршня. Форма внутрішньої поверхні поршня повинна бути такою, щоб у перерізі поршня не було звужень, що ускладнюють теплообмін (рис. 9.30). Теплота від поршня циліндру передається через кільця поршневі і місця контакту спідниці поршня з циліндром.

Для зменшення маси поршня і, тим самим, зменшення сил, що помітно зростають при високій частоті обертання двигуна, можна видалити частину матеріалу всередині поршня, але тільки в нижній частині. Зазвичай нижній край поршня всередині закінчується буртиком, що є технологічною базою для обробки поршня. Цей буртик можна видалити, залишивши товщину спідниці тут близько 1 мм. Товщина стінки поршня повинна плавно зростати у напрямку до днища. Можна трохи збільшити вирізи у спідниці поршня під бобишками. Форма та розміри цих вирізів повинні відповідати вирізам у нижній частині гільзи циліндра (рис. 9.31). Для зміни час-перетину найлегше підрізати нижню кромку поршня з боку впускного вікна, хоча велику складність представляє підбір величини підрізу.

Для зниження теплового навантаження на верхнє поршневе кільце рекомендується зробити над ним канавку обвідною шириною 0,8-1 мм і глибиною 1-2 мм. Іноді подібна канавка (або навіть дві) робляться між кільцями. Такі надрізи направляють тепловий потік у нижню частину поршня, зменшуючи температуру поршневих кілець.

Взагалі ми не маємо можливості змінити вигляд та розташування кілець. Можемо лише контролювати зазор у замку (розрізі) кільця, який повинен перевищувати 0,5 % діаметра циліндра. Потрібно також ретельно визначити кутове положення замків так, щоб вони ніколи не потрапляли на вікна під час руху поршня (рис. 9.32). Проводячи роботи над циліндром, також треба враховувати положення замків поршневих кілець.

Іноді застосовується нескладний спосіб зменшення пружності поршневого кільця шляхом зняття фасок з внутрішніх кромок. Це забезпечує найкраще прилягання кілець до дзеркала циліндра. Такий спосіб особливо доцільний при зміні кілець без шліфування циліндра.

Кривошипний механізм

Як уже говорилося, у двигуні 501 -Z3Aдоцільно переставити щоки колінчастого валу. Після розбирання за допомогою преса над валом треба виконати наступні операції.

1. Поглибити в щоках валу гнізда для нижньої головки шатуна на товщину додаткових дисків, що прикріплюються до зовнішньої поверхні щік (рис. 9.35, розмір е).

2. Видавити півосі із щік на товщину додаткових.
дисків.

3. Зменшити товщину шатуна (рис. 9.36) на шліфувальному верстаті. Ручне оброблення застосовується тільки для доведення.
Товщину можна зменшити навіть до 3,5 мм, але за умови, що шатун поліруватиметься. Кожна подряпина на шатуні є концентратором напруг, з якого може початися розвиток тріщини. Крім того, всі заокруглення мають бути зроблені дуже акуратно. Допрацьовуючи шатун, доцільно зробити прорізи у верхній та нижній головках для покращення доступу-суміші до підшипників.

4. Укоротити палець кривошипу до розміру з(рис. 9.36), що дорівнює ширині валу після перестановки щік, але до кріплення додаткових дисків. Палець треба вкорочувати по обидва боки, це дозволить залишити доріжки кочення роликів підшипника на старому місці.

5. Зважити верхню та нижню головки шатуна, як показано на рис. 9.37.

6. Зібрати колінчастий вал. Запресування пальця кривошипа може бути виконане за допомогою преса або великих лещат.

Звичайно, після такого складання важко досягти співвісності півосей валу. Похибку можна виявити, приклавши до однієї із щік сталеву пластину (рис. 9.38), яка відставатиме від іншої щоки. Це можна виправити, ударяючи по одній із щік киянкою (рис. 9.39). Точніше биття валу перевіримо при його обертанні у підшипниках. На покритій крейдою півосі штихель позначить місця, де треба зменшити биття (рис. 9.40). При складанні валу треба пам'ятати про необхідність збереження зазору між нижньою головкою шатуна та щоками валу. Цей проміжок повинен бути не менше 0,3 мм. Занадто маленький зазор у часто є причиною заклинювання підшипника шатуна.

7. Врівноважити колінчастий вал. Це стає статичним способом. Обіпрім вал на призми і, повісивши грузик у верхню головку шатуна, будемо так підбирати врівноважену масу (не плутати з масою грузика), щоб вал залишався в стані спокою за будь-якого положення. Маса грузика є частиною мас, що у поворотно-поступальном русі, яку треба врівноважити. Припустимо, що маса верхньої головки шатуна становить 170 г, а маса поршня з кільцями і поршневим пальцем - 425 г. Маса, що здійснює зворотно-поступальний рух, становить 595 г. Припускаючи, що коефіцієнт врівноваженості дорівнює 0,66, отримаємо яку необхідно врівноважити, дорівнює 595X0,66 = 392,7 р. Віднімаючи від цієї величини масу верхньої головки шатуна, отримаємо масу вантажу G, підвішеного на головці.

Стан статичної рівноваги колінчастого валу досягається шляхом висвердлювання отворів у щоках валу з того боку, що перетягує.

8. Зробити додаткові диски зі сталі та прикріпити їх до валу трьома гвинтами Мб із потаємними конічними головками. Перед кріпленням дисків доцільно площину стику з валом змастити герметиком. Гвинти закінчити керненням.

Додамо, що додаткові диски можна кріпити не до валу, а нерухомо до внутрішніх стінок картера. Однак через нещільне прилягання диска до стінки може погіршитися теплообмін. Слід зазначити, що зміщення щік колінчастого валу не виключає застосування тонкої «підкови».

Перед початком доробок циліндра треба зробити інструмент вимірювання фаз газорозподілу, використовуючи з цією метою круглий кутомір зі шкалою 360° (рис. 9.42). Кутомір встановимо на колінчастий вал двигуна, а на двигун прикріпимо дротяну стрілку.

Для однозначного визначення часу відкриття та закриття вікон можна використовувати тоненький дріт, вставлений через вікно в циліндр і притискається поршнем у верхній кромці вікна. Товщина дроту на точності вимірювань практично не позначиться, але такий спосіб полегшить роботу. Особливо він корисний щодо кута відкриття впускного вікна.

Значно полегшити роботу зі зміни фаз газорозподілу та розмірів каналів та вікон допоможе зняття відбитків із дзеркала циліндра. Такий відбиток можна отримати так:

всередину циліндра вкладаємо шматок картону та підганяємо його так, щоб він точно лежав уздовж дзеркала циліндра; його верхній край повинен збігатися з верхньою площиною циліндра;

тупим кінцем олівця видавлюємо контури всіх вікон;

на вийнятому з циліндра картоні отримуємо відбиток дзеркала циліндра; вздовж ліній відбитків вирізаємо у картоні відображені вікна.

На отриманій розгортці дзеркала циліндра можна виміряти відстань від країв вікон до верхньої площини циліндра і розрахувати відповідні фази газорозподілу (використовуючи формули, що є в кожній книзі про двигуни).

Тепер розглянемо, як зафіксувати нові фази газорозподілу в двигуні, що допрацьовується. Для цього на кутомірі по черзі встановлюємо необхідні кути, вимірюючи щоразу відстань від верхньої кромки поршня до верхньої площини циліндра. Виміряні відстані наносимо на попередньо зроблену форму.

Тепер ми можемо намітити нову форму вікон, а потім вирізати на викрійці. Залишається вкласти викрійку в циліндр і збільшити вікна так, щоб їхня форма збігалася зі спроектованими. Використання викрійки позбавить нас необхідності багаторазової перевірки кутів при збільшенні вікон.

Мал. 9.42. Нескладний кутомір для вимірювання фаз газорозподілу

Якість роботи двигуна внутрішнього згоряння автомобіля залежить від багатьох факторів, таких як потужність, коефіцієнт корисної дії, об'єм циліндрів.

Велике значення в моторі мають фази газорозподілу, і від того, як відбувається перекриття клапанів, залежить економічність ДВЗ, його прийомистість, стабільність роботи на неодружених оборотах.
У стандартних простих двигунах зміна фаз ГРМ не передбачається і такі мотори не відрізняються високою ефективністю. Але останнім часом все частіше на автомашинах передових компаній, таких як Хонда, Мерседес, Тойота, Ауді все частіше стали застосовуватися силові агрегати з можливістю зміни усунення розподільних валів у міру зміни кількості обертів ДВС.

Діаграма фаз газорозподілу двотактного двигуна

Двотактний двигун відрізняється від чотиритактного тим, що робочий цикл у нього проходить за один оберт колінвала, в той же час на 4-тактних ДВС він відбувається за два обороти. Фази газорозподілу в ДВЗ визначаються тривалістю відкриття клапанів – випускних та впускних, кут перекриття клапанів позначається у градусах положення к/в.

У 4-тактних моторах цикл наповнення робочої суміші відбувається за 10-20 градусів до того, як поршень прийде у верхню мертву точку, і закінчується через 45-65º, а в деяких ДВЗ і пізніше (до ста градусів), після того, як поршень пройде нижню точку. Загальна тривалість впуску в 4-тактних двигунах може тривати 240-300 градусів, що забезпечує хорошу наповнюваність циліндрів робочою сумішшю.

У 2-тактних двигунах тривалість впуску паливоповітряної суміші триває на повороті колінвала приблизно 120-150º, також менше триває і продування, тому наповнення робочою сумішшю та очищення вихлопних газів у двотактних ДВС завжди гірше, ніж у 4-тактних силових агрегатів. На малюнку нижче показано діаграму фаз газорозподілу двотактного мотоциклетного двигуна двигуна К-175.

Двотактні двигуни застосовуються на автомобілях нечасто, тому що вони мають нижчий ККД, найгіршу економічність і погану очищення вихлопних газів від шкідливих домішок. Особливо актуальним є останній фактор – у зв'язку з посиленням норм екології важливо, щоб у вихлопі двигуна містилася мінімальна кількість CO.

Але все ж таки у 2-хтактних ДВС є і свої переваги, особливо у дизельних моделей:

• силові агрегати компактніші та легші;
• вони дешевше коштують;
• Двотактний мотор швидше розганяється.

На багатьох автомобілях у 70-х і 80-х роках минулого століття в основному встановлювалися карбюраторні двигуни з «траблерною» системою запалювання, але багато передових компаній з виробництва автомашин вже тоді почали оснащувати мотори електронною системою керування двигуном, у якій усіма основними процесами керував єдиний блок (ЕБУ). Зараз практично всі сучасні авто мають ЕСУД - електронна система застосовується не тільки в бензинових, але і дизельних ДВС.

У сучасній електроніці присутні різні датчики, що контролюють роботу двигуна, що посилають сигнали блоку про стан силового агрегату. На підставі всіх даних від датчиків ЕБУ приймає рішення - скільки необхідно подавати палива в циліндри на тих чи інших навантаженнях (оборотах), який встановити кут випередження запалення.

Датчик фаз газорозподілу має ще одну назву - датчик положення розподільного валу (ДПРВ), він визначає положення ГРМ щодо колінвалу. Від його показань залежить, в якій пропорції подаватиметься паливо в циліндри в залежності від кількості обертів і кута випередження запалення. Якщо ДПРВ не працює, отже, фазами ГРМ не контролюються, і ЕБУ не знає, в якій послідовності необхідно подавати паливо в циліндри. В результаті зростає витрата палива, так як бензин (солярка) одночасно подається у всі циліндри, двигун працює вроздріб, на деяких моделях авто ДВЗ зовсім не запускається.

Регулятор фаз газорозподілу

На початку 90-х років 20-го століття почали випускатися перші двигуни з автоматичною зміною фаз ГРМ, але тут уже не датчик контролював положення коленвала, а безпосередньо зрушувалися самі фази. Принцип роботи такої системи наступний:

• розподільний вал з'єднується з гідравлічною муфтою;
• також з цією муфтою має з'єднання та распредшестерня;
• на неодружених і малих оборотах распредшестерня з распредвалом зафіксовані у стандартному положенні, як було встановлено за мітками;
• при збільшенні обертів під впливом гідравліки муфта повертає розподільний вал щодо зірочки (распредшестерні), і фази ГРМ зміщуються - кулачки розподільного валу раніше відкривають клапана.

Одна з перших подібних розробок (VANOS) була використана на моторах M50 компанії BMW, перші двигуни з регулятором фаз газорозподілу з'явилися в 1992 році. Слід зазначити, що спочатку VANOS встановлювався тільки на впускному розподільному валу (у моторів M50 двовальна система ГРМ), а з 1996-го почала використовуватися система Double VANOS, за допомогою якої вже регулювалося положення випускного та впускного р/валів.

Яку перевагу дає регулятор фаз ГРМ? На холостому ходу перекриття фаз газорозподілу практично не потрібно, і воно в даному випадку навіть шкодить двигуну, так як при зсуві розподільних валів вихлопні гази можуть потрапити у впускний колектор, а частина палива потраплятиме вихлопну систему, повністю не згоряючи. Але коли двигун працює на максимальній потужності, фази повинні бути максимально широкими, і чим вище оберти, тим більше необхідно перекриття клапанів. Муфта зміни фаз ГРМ дає можливість ефективно наповнювати циліндри робочою сумішшю, а значить підвищити ККД мотора, збільшити його потужність. У той же час на холостому ході р/вали з муфтою знаходяться у вихідному стані, і згоряння суміші йде в повному обсязі. Виходить, що регулятор фаз підвищує динаміку та потужність ДВЗ, при цьому досить економічно витрачається паливо.

Система зміни фаз газорозподілу (СІФГ) забезпечує нижчу витрату палива, знижує рівень CO у вихлопних газах, дозволяє більш ефективно використовувати потужність ДВЗ. У різних світових автовиробників розроблено свою СІФГ, застосовується не тільки зміна положення розподільних валів, а й рівень підняття клапанів у ГБЦ. Наприклад, компанія Nissan застосовує систему CVTCS, якою керує клапан регулювання фаз газорозподілу (електромагнітний клапан). На холостих обертах цей клапан відкритий, і не створює тиск, тому розподільні вали знаходяться у вихідному стані. Клапан, що відкривається, збільшує тиск в системі, і чим він вищий, тим на більший кут зсуваються распредвалы.

Слід зазначити, що СІФГ в основному використовуються на двигунах з двома розподільчими валами, де в циліндрах встановлюється по 4 клапани – по 2 впускні та 2 випускні.

Пристосування для встановлення фаз газорозподілу

Щоб двигун працював без перебоїв, важливо правильно виставити фази ГРМ, встановити у потрібному положенні розподільні вали щодо колінвалу. На всіх двигунах вали виставляються за мітками, і від точності установки залежить дуже багато. Якщо вали виставляються неправильно, виникають різні проблеми:

• мотор нестійко працює на неодружених оборотах;
• ДВЗ не розвиває потужності;
• відбуваються постріли в глушник та бавовни у впускному колекторі.

Якщо в мітках помилитися на кілька зубів, не виключено, що можуть зігнутися клапана, і двигун при цьому не запуститься.

На деяких моделях силових агрегатів розроблені спеціальні пристрої для встановлення фаз газорозподілу. Зокрема, для двигунів сімейства ЗМЗ-406/406/409 є спеціальний шаблон, за допомогою якого вимірюються кути положення розподільних валів. Шаблоном можна перевірити існуючі кути, і якщо вони неправильно виставлені, вали слід перевстановити. Пристосування для 406-х моторів є набором, що складається з трьох елементів:

• двох кутомірів (для правого та лівого валу, вони різні);
• транспортир.

Коли колінчастий вал виставлений у ВМТ 1-го циліндра, кулачки розподільних валів повинні виступати над верхньою площиною ГБЦ під кутом 19-20 º з похибкою ± 2,4 °, причому, кулачок впускного валика повинен бути трохи вище кулачка випускного розподільного валу.

Також є спеціальні пристрої для встановлення розподільних валів на моторах BMW моделей M56/M54/M52. У комплект установки фаз газорозподілу ДВЗ БВМ входить:

Несправності системи зміни фаз газорозподілу

Змінювати фази газорозподілу можна різними способами, і останнім часом найбільш поширений поворот р/валів, хоча нерідко застосовується метод зміни величини підйому клапанів, використання розподільних валів із кулачками зміненого профілю. Періодично в газорозподільному механізмі виникають різні несправності, через які двигун починає працювати з перебоями, «тупить», в деяких випадках і зовсім не запускається. Причини виникнення неполадок можуть бути різними:

• несправний електромагнітний клапан;
• засмічена брудом муфта зміни фаз;
• витягнувся ланцюг газорозподільного механізму;
• несправний натягувач ланцюга.

Часто у разі виникнення несправностей у цій системі:

• знижуються неодружені оберти, у деяких випадках ДВЗ глухне;
• значно збільшується витрата палива;
• двигун не розвиває обертів, машина часом не розганяється навіть до 100 км/год;
• мотор погано запускається, його доводиться ганяти стартером кілька разів;
• чутний стрекот, що йде з муфти СІФГ.

За всіма ознаками основна причина проблем з двигуном - вихід із ладу клапана СІФГ, зазвичай при цьому комп'ютерна діагностика виявляє помилку цього пристрою. Слід зазначити, що лампа діагностики Check Engine спалахує при цьому не завжди, тому важко зрозуміти, що збої відбуваються саме в електроніці.

Часто проблеми ГРМ виникають через засмічення гідравліки - погана олія з частинками абразиву забиває канали в муфті і механізм заклинює в одному з положень. Якщо муфту «клинить» у вихідному положенні, ДВЗ спокійно працює на ХХ, але зовсім не розвиває обертів. Якщо механізм залишається в положенні максимального перекриття клапанів, двигун може погано запускатися.

На жаль, на двигуни російського виробництва СІФГ не встановлюється, але багато автомобілів займаються тюнінгом ДВС, намагаючись поліпшити характеристики силового агрегату. Класичний варіант модернізації мотора - це установка "спортивного" розподільного валу, у якого зміщені кулачки, змінено їх профіль.

Такий р/вал має свої переваги:

• двигун стає прийомистим, чітко реагує на натискання педалі газу;
• покращуються динамічні характеристики автомобіля, машина буквально рве з-під себе.

Але в такому тюнінгу є свої мінуси:

• неодружені обороти стає нестійкими, доводиться їх виставляти в межах 1100-1200 об/хв;
• збільшується витрата палива;
• досить складно відрегулювати клапана, ДВЗ вимагає ретельного налаштування.

Досить часто тюнінгу піддаються вазовські двигуни моделей 21213, 21214, 2106. Проблема двигунів ВАЗ з ланцюговим приводом - поява «дизельного» шуму, і часто він виникає через натягувач, що вийшов з ладу. Модернізація ДВС ВАЗ полягає у встановленні автоматичного натягувача замість штатного заводського.

Нерідко на моделі двигунів ВАЗ-2101-07 та 21213-21214 встановлюють однорядний ланцюг: мотор з ним працює тихіше, до того ж ланцюжок менше зношується – його ресурс становить у середньому 150 тис. км.

У більшості конструкцій двотактних двигунів клапанний механізм відсутній і газорозподіл здійснюється робочим поршнем через випускні, впускні та продувальні вікна. Відсутність клапанного приводу спрощує конструкцію двигуна та полегшує його експлуатацію. Істотним недоліком безклапанного газорозподілу є недостатнє очищення циліндрів від продуктів згоряння у процесі його продування.

Системи продувок поділяються на два основні види: контурні та прямоточні. Продувні, випускні вікна при контурній системі продування розташовуються внизу циліндра. Продувне повітря рухається по контуру циліндра вгору, потім у кришки робить поворот на 180 ° і прямує вниз, витісняючи продукти згоряння і заповнюючи циліндр. При прямоточних системах продування продувне повітря рухається від продувних вікон до органів випуску тільки в одному напрямку - вздовж осі циліндра. Розташування продувних та випускних вікон, нахил їх до осі циліндра мають дуже важливе значення для всіх систем продування.

На рис. 160,а-д показано різні схеми продувок. Поперечно-лужні продування (схеми а і б) найбільш прості і застосовуються в різних двигунах. У схеміб , що застосовується в дизелях великої потужності, вікна продувки мають ексцентричне розташування в горизонтальній площині і нахилені до вертикальної площини. Таке розташування вікон покращує продування. Коефіцієнт залишкових газів 0,1-0,15. Контурно-петльова продування (схема в) з променевим розташуванням продувних вікон характеризується тим, що продувне повітря надходить спочатку до днища поршня, а потім, описавши петлю по контуру, витісняє продукти згоряння у випускні вікна, які розташовані вище продувних і мають нахил на 1 15 ° до осі циліндра вниз. Коефіцієнт залишкових газів дорівнює 0,08-0,12. Контурні продувки застосовують у тихохідних та середньооборотних двигунах.

Прямоточні системи продувок бувають клапанно-щілинними (схема г) і прямоточно-щілинними (схема д).

При прямоточно-клапанпій продуванні тангенційно спрямовані вікна розташовані внизу циліндра по колу. Через випускні тарілчасті клапани (один-чотири) здійснюється випуск. Випускні клапани приводяться в дію від розподільчого валу, що дозволяє встановити найвигідніші фази газорозподілу, а також у разі необхідності забезпечити дозарядку за рахунок пізнішого закриття вікон продувки. Продувне повітря, рухаючись спіралеподібно, забезпечує гарне витіснення продуктів згоряння і добре перемішується з розпиленим паливом. Цей тип продування застосовують у потужних тихохідних дизелях Брянського заводу, фірми «Бурмайстер і Вайн», а також у високооборотних дизелях. Прямоточно-клапанна продування є однією з найбільш ефективних коефіцієнт залишкових газів 0,04-0,06.

Прямоточно-щілинне продування (рис. 160,д ) використовують у двигунах з протилежно рухомими поршнями. Продувні та випускні вікна розташовані по всьому колу циліндра: випускні вгорі, а продувні внизу. Продувні вікна мають тангенціальне розташування. Цей тип продування в даний час є найефективнішим. Якість очищення циліндра не поступається очищенню чотиритактних двигунах. Коефіцієнт залишкових газів 0,02-0,06. Прямоточно-щілинна продування знаходить застосування в двигунах фірми Доскфорд, двигунах 10Д100 та ін.