ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВСЕХ СТИХИЙ

ИЛИ «15 ЛОШАДЕЙ», КОТОРЫЕ ВЕСЯТ 12 КИЛОГРАММОВ. В ассортименте отечественных двигателей внутреннего сгорания на которые могут ориентироваться при создании вездеходных машин самодеятельные конструкторы, до сих пор отсутствуют модели рабочим объемом 125 см³, имеющие достаточную удельную мощность и приемлемый удельный вес (порядка 0,8—0,9 кг на одну лошадиную силу). Попытки приспособить мотоциклетные двигатели — М1А и им подобные — связаны с трудоемкой работой по удалению коробки перемены передач и переделкой системы зажигания на более легкую и надежную. А ведь при наличии хорошего двигателя класса 125 см³ неизмеримо возросли бы возможности создания легких аэросаней, экранолетов и глиссеров.

Такой двигатель построен в любительских условиях. Инженер А. Геращенко решил эту задачу очень остроумно, использовав ряд деталей снятых с производства подвесных лодочных моторов, которые можно выписать через Посылторг (эти детали продаются сейчас по сниженным ценам).

Испытания двигателя А. Геращенко показали, что он очень близок по своим данным к лучшим на сегодняшний день зарубежным образцам.

На большинстве серийных двухтактных двигателей легкого транспорта кривошипные камеры в картере за редким исключением вместе с поршнями используются и в качестве продувочного насоса. Следовательно, технические показатели таких двигателей — литровая мощность и экономичность — прямо зависят от степени наполнения горючей смесью цилиндра двигателя (выше поршня). А наполнение цилиндров смесью в первую очередь зависит от качества работы системы впуска, основное назначение которой — обеспечивать наиболее полное наполнение кривошипной камеры, то есть объема, расположенного ниже поршня, свежей горючей смесью.

В двухтактных двигателях применяются механизмы управления впуском трех типов: поршневые, золотниковые, клапанные.

ПОРШНЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВПУСКОМ применяется на большинстве современных двухтактных двигателей широкого потребления. Поршень открывает впускное окно в цилиндре, не доходя 40—60° до верхней мертвой точки (ВМТ), а закрывает окно спустя те же 40—60° после прохождения ВМТ (при большей величине наблюдается обратный выброс горючей смеси в карбюратор). Фаза впуска относительно ВМТ симметрична и невелика (не более 130—140°). На гоночных высокооборотных двигателях применяется открытие впускного окна за 65—70 до ВМТ, что расширяет фазу впуска до 150°, но ухудшает работу двигателя на малых и средних оборотах. Изменить что-либо в лучшую сторону тут уже не удается, так как взаимное расположение кромок окна и поршня как при ходе вверх, так и при ходе вниз одинаково (рис. 1а).

Рис. 1. Симметричные (вверху) и несимметричные (внизу) фазы газораспределения двухтактного двигателя.

Рис. 2. Конструкция управления впуском смеси плоским вращающимся золотником (подвесной лодочный мотор «Нептун» отечественного производства):

1 — коленчатый вал, 2—2 — золотники, А — впускное окно в коленчатом вале, Б — впускное окно в картере; цветными стрелками показано направление потока газовой смеси.

Рис. 3. Конструкция впускной системы подвесного лодочного мотора «Ветерок»:

1 — плоская перегородка, 2 — плоские клапаны, 3 — ограничитель.

Обратный выброс горючей смеси в атмосферу, возрастающий при расширении фаз впуска, становится особенно интенсивным при отсутствии воздухофильтра, тем самым резко снижается экономичность двигателя. Уместно подчеркнуть, что исключительная простота и надежность поршневого управления впуском обеспечили этой системе широчайшее распространение на всех типах двухтактных двигателей.

ЗОЛОТНИКОВАЯ СИСТЕМА.

Для наполнения цилиндра смесью желательно начинать впуск (с учетом инерции газового потока) при ходе поршня вверх — на величину до 20е угла поворота коленвала, прежде чем поршень перекроет продувочные окна, то есть за 130—140° до ВМТ, а заканчивать при ходе поршня вниз спустя лишь 40—60° после ВМТ. Таким образом, фаза впуска становится несимметричной и широкой (180—200°), то есть оптимальной (рис. 1б). Такая фаза способствует улучшению запуска, получению наивысшей удельной мощности и экономичности двигателя. Для получения наивыгоднейшей несимметричной фазы впуска применяют золотниковые и лепестковые клапаны, которые особенно широкое распространение получили в последнее время (см. «М-К», 1974, № 11).

По-настоящему оценил возможности дисковых золотников инженер Д. Циммерман из ГДР, который стал с успехом применять их начиная с 1953 года на гоночных мотоциклах МЦ и подвесных лодочных моторах, завоевавших мировую известность. Успехи гонщиков, выступавших на этих машинах, заставили обратить пристальное внимание многих двигателистов на дисковую систему всасывания. Сегодня вращающиеся дисковые золотники применяются на многих серийных зарубежных дорожных мотоциклах и лодочных моторах, обеспечивая им литровую мощность порядка 110—130 л. с., что было недостижимо при «традиционных» кривошипно-камерных продувках.

В СССР золотниковое газораспределение с успехом применяется на серийно выпускаемых лодочных моторах «Вихрь» (золотники из текстолита), «Нептун» (золотник из капрона, рис. 2), «Ветерок» (золотник из пружинной стали) и «Салют» (золотник из текстолита, размещен в специальном приливе картера).

НАКОНЕЦ, КЛАПАННАЯ СИСТЕМА, применяемая для получения несимметричной и близкой к оптимальной фазе впуска. Лепестковые клапаны устанавливаются на пути потока смеси от карбюратора к кривошипной камере и автоматизируют систему впуска, обеспечивая стабильность поступления смеси на всем рабочем диапазоне оборотов. Клапаны представляют собой упругие лепестки или пластинки, которые под действием разрежения в картере (при движении поршня к БМТ) открываются, а при обратном ходе поршня закрываются.

Известны два способа установки автоматических лепестковых клапанов: первый — наиболее распространенный, когда клапан устанавливается непосредственно в картере двигателя между кривошипной камерой и карбюратором, применяемый на большинстве подвесных лодочных моторов, Чаще всего это — пластинчатые лепестковые клапаны с ограничителями отгиба, расположенными на перегородке из алюминиевого сплава или пластмассы, крепящейся к передней части картера. Перегородка делается плоской (отечественные моторы «Ветерок», «Москва-10», «Прибой») или конической («Москва-25»). Сами пластинки клапана изготовляются из пружинной стали или бериллиевой бронзы одинарными («Ветерок», рис. 3), двухлепестковыми («Прибой»), трехлгпестковыми («Москва-10») и даже многолепестковыми (американский мотор «Меркурий», рис. 4).

Рис. 4. Многолепестковый всасывающий клапан американского подвесного лодочного мотора «Меркурий»:

1 — клапанная перегородка, 2 — клапан, 3 — ограничитель.

Рис. 5 Устройство и работа лепесткового золотника (клапана) в двигателе японской фирмы «Ямаха»:

1 — карбюратор, 2 — промежуточный патрубок, 3 — корпус клапанов, 4 — лепестковый клапан.

Рис. 6. Мембранные впускные клапаны двигателя «ямаха»:

А — схема устройства клапанов: 1 — ограничитель, 2 — клапан; Б — начало наполнения картера, В — подсос горючей смеси через клапаны непосред ствеино в цилиндр.

При применяемой сейчас конструкции впускных пластинчатых клапанов получение больших литровых мощностей (особенно — в двигателях с малыми рабочими объемами) затруднительно.

Второй способ размещения лепесткового клапана, менее распространенный и сравнительно мало известный, заключается в установке клапана между карбюратором и впускным окном цилиндра в сочетании с поршневым распределением. В последнее время этот способ стали очень широко применять на японских мотоциклах «ямаха» (сначала на гоночных, а затем и на дорожных моделях, рис. 5). На двигателе, оснащенном таким лепестковым клапаном, начало открытия впускного окна поршнем задается почти таким же, что и при золотниковом распределении. При ходе поршня вверх он открывает нижней кромкой впускное окно, и под действием разрежения в картере лепестки открывают отверстия в корпусе клапана. Смесь поступает в картер. При ходе поршня вниз, когда надо сравнительно рано закрыть впускное окно, лепестки под действием давления в картере прижимаются к седлам, прекращая доступ смеси в картер. Для предотвращения поломки клапанов при отклонении в конструкции предусмотрены ограничители. При средних оборотах клапаны достаточно быстро закрываются, чтобы предупредить обратный выброс горючей смеси, что улучшает характеристику крутящего момента двигателя.

В двигателях с подобными клапанами для улучшения наполнения целесообразно поддерживать сообщение между впускным канатом при положении поршня вблизи НМТ. Для этого в стенке поршня со стороны впуска предусматривают соответствующие окна (рис. 6б). Лепестковые клапаны обеспечивают дополнительный подсос горючей смеси, когда во время продувки в цилиндрах и картере образуется разрежение (рис. 6в). Конструкция лепестковых клапанов, примененная на мотоциклах «ямаха», обладает малым сопротивлением и не увеличивает объем кривошипной камеры, что позволило достичь удельной мощности 110— 120 л. с. на литр, улучшило запуск и приемистость двигателя на средних оборотах.

А. ГЕРАЩЕНКО, инженер-конструктор