Устройство лодочного мотора

Лодочные моторы, на сегодняшний день, для наших уважаемых читателей, являются одной из главных тем. А что бы никто не испытывал трудностей в представлении об устройстве ПЛМ, мы посетили сайт Хонды и позаимствовали у них отличную картинку с изображением полураздетого лодочного мотора Honda BF 5.

После некоторых скрытых доработок, с помощью этой картинки, мы можем наглядно увидеть основные детали ПЛМ. Конечно же, это четырехтактный одноцилиндровый лодочный мотор. На двухтактном, основные узлы будут такими же, только, как вы знаете, будет отсутствовать клапанная система газораспределения.

То есть, не будет распредвала, клапанов и масляного картера. Вместо всего этого, в стенках цилиндра, просто будут присутствовать отверстия, «окна», для поступления топливной смеси и для выброса сгоревших газов. И не сгоревших тоже.

 картинка любезно позаимствована с сайта  world.honda.com  

Стоит заметить, что этот движок от Хонды, имеет термостат! И это при одном цилиндре и пяти лошадях.  Клапанная система газораспределения  будет абсолютно идентична на других маломощных четырехтактных лодочных моторах.

В устройстве привода, Honda немного отличилась от основной массы. Вертикальный вал состоит из двух частей, соединение которых, находится прямо над редуктором. Значит, установка сапога, после, к примеру, замены крыльчатки, не вызовет вообще никаких сложностей.

На картинке нет встроенного бензобака. У Хонды вообще его нет. Потому что, много места занимает механизм ручного стартера. Он немного не похож на другой вид, более популярный, который имеет крепление прямо сверху маховика, но гораздо надежней. Ведь передача усилия мышц на маховик, осуществляется за счет зубчатой передачи, а не лепестковой.

Кроме того, такое конструкторское решение, за счет передаточных отношений, требует меньше усилий при заводке. Лодочный мотор заведет даже ребенок.

Впрочем, это давно уже использовали и Эвинруд и Джонсон.

Рычаг переключения передач здесь находится сбоку. Последние модели мировых брендов, уже имеют его в передней части ПЛМ. Это, несомненно, гораздо удобней. Даже и сравнивать нечего.

Карбюратор здесь вырезан. Хотели сами его дорисовать, но решили, что фотография вполне достойно сможет заменить наше высокое творчество.

Тут же виден и топливный насос. Почти у всех лодочных моторов небольшой мощности, он имеет крепеж на двух болтах. В блоке цилиндра (цилиндров), под ним имеется отверстие, и шток топливного насоса напрямую взаимодействует с распределительным валом, на котором имеются наплывы-кулачки эксцентричной формы.

Такие же кулачки предназначены и для толкателей клапанов. Кулачки расположены особым образом. При вращении распредвала, они взаимодействуют с толкателями и с топливным насосом в строго определенное время. Конечно же, распредвал связан напрямую с коленчатым валом лодочного мотора. В данном случае, через зубчатую передачу. Это все, разумеется, относилось к четырехтактным лодочным моторам.

Помпа системы охлаждения с крыльчаткой, устройство редуктора и механизм переключения, ничем не отличаются от остальных ПЛМ.  А вот выхлопная система,  имеет выход над гребным винтом, а не через ступицу. Как и  у  Yamaha 5F тоже.

Часто слышали споры, хорошо это или плохо. Наше мнение — без разницы. Обе системы работают прекрасно. Возможно, что выхлоп над винтом чуть громче. Но и как тут замерить, на фоне шума двигателя.  Так что, оставим эту сторону вопроса конструкторам. Тем более, что моторчики всего по пять лошадей, и вписывать сюда еще гидродинамику винта в связке с  системой выхлопа, неуместно.  В более мощных ПЛМ, уже идет стандартный выхлоп, через гребной винт.

Надеемся, что у наших читателей, особенно, у тех, кто только пришел в удивительный мир лодок и катеров, осталось меньше вопросов по устройству лодочных моторов. В других публикациях, мы рассмотрим не менее интересные вещи.

Михаил Сафронов, для журнала GoodBoating.ru

goodboating.ru

Устройство лодочного мотора

Прежде чем рассматривать конструкцию двух-, или четырехтактного лодочного мотора, стоит отметить, что несмотря на использование все более современных технологий и материалов для их изготовления, эти механизмы создаются на основе схемы, предложенной еще в 1906 году известным изобретателем Олом Эвинрудом. Особенностью этой схемы является вертикальная компоновка узлов, что является наиболее оптимальным решением с точки зрения эргономики, компактности и других соображений, которые так важны для механизма такого типа.

В целом, лодочный мотор состоит из набора составляющих, каждая из которых выполняет определенный набор функций:

1. Двигатель внутреннего сгорания находится в верхней части дейдвуда и соединен с редуктором посредством вертикально вала, связывающего коленвал с редуктором.
2. Редуктор обеспечивает вращение гребного винта и может иметь механизм реверса, объединенный в реверс-муфту с муфтой сцепления.
3. Гребной винт – пожалуй один из наиболее важных элементов мотора, соединен с валом редуктора через предохранитель, обеспечивающий защиту мотора от поломки в случае ударов о подводные препятствия.

При этом, стоит отметить, что устройство двухтактного лодочного мотора отличается от четырехтактного лишь конструкцией двигателя внутреннего сгорания и принципом его функционирования, что обеспечивает различную эффективность и производительность.

Рассматривая устройство четырехтактного лодочного мотора, или его двухтактного аналога, стоит также отметить такую их особенность, как способ крепления к транцу лодки, что производится с использованием подвески, обеспечивающей несколько степеней свободы. в зависимости отчего различаются подвески нескольких разновидностей:

• Жесткая, предназначенная для неподвижной фиксации мотора;
• Поворотная – для поворота двигателя вокруг вертикальной оси;
• Откидная, для поворота мотора по горизонтали;
• Поворотно откидная, сочетающая свойства откидной и поворотной подвесок.

Если Вы хотите купить лодочный мотор, отличающийся высоким качеством и эффективностью функционирования – наш интернет-каталог к Вашим услугам, ведь в его ассортименте представлена исключительно оригинальная техника от известных производителей, а у наших менеджеров можно получить детальную консультацию относительно интересующих вопросов.

am-nvkz.ru

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ф1 = 180° — 120°/2 + 15° = 135°.

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

ф = 135°+45° = 180°.

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

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

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

ф = 65° + 65° = 130°.

т. е. меньше оптимальной на 50°.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

motorka.org

Ой учебный вопрос. Устройство и технические характеристики лодочных моторов

Рис.9.

Рис. 8

Рис.7.

Рис. 6. Диаграмма двигателя с поршневым управлением впуском

Рис.5.

Рис.3.

Рис.2.

Рис. 1. Схема работы двухтактного двигателя

I — впуск горючей смеси в картер; II — сжатие в цилиндре; III — сжатие в картере; IV — рабочий ход; V — выпуск и продувка в цилинд­ре; VI — окончание сжатия в картере

ся (рис. 1, III), т. к. к этому моменту впускное окно уже перекрыто (механизм управления впуском описан ниже). Когда верхняя кромка поршня дойдет до выпускного окна, камера сгорания соединится с атмосферой (однако выпуска не произойдет, потому что воспламенения смеси еще не было). Двигаясь дальше, верхняя кромка поршня открывает проду­вочное окно и смесь, предварительно сжатая в картере, ус­тремляется в камеру сгорания.

После прохождения НМТ поршень снова движется вверх. В картере под поршнем начинается процесс формирования но­вого заряда для продувки, а в камере сгорания смесь в это вре­мя сжимается. Поршень, двигаясь вверх, перекрывает сначала продувочные окна, а затем выпускные окна — продувка закан­чивается и начинается сжатие (рис. 1, II). В момент подхода поршня к ВМТ в запальной свече возникает искра, топливо воспламеняется и возросшее давление толкает поршень вниз — происходит рабочий ход (рис. 1, IV). Выпускные окна откры­ваются — начинается выпуск, давление в камере сгорания па­дает. Отработанные газы улетают через выпускное окно в ат­мосферу, а после открытия продувочных окон поступающая через них свежая смесь выталкивает остатки отработанных га­зов — происходит продувка.

1.2. СИСТЕМА ПРОДУВКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОДВЕСНЫХ МОТОРОВЕсли процессы сжатия, сгорания и расширения в двух-и четырехтактных двигателях аналогичны, то очистка ци­линдра от остаточных газов и наполнение его свежей смесью у них существенно различаются. В четырехтактном двига­теле основная масса остаточных газов вытесняется порш­нем при его ходе к ВМТ (верхней мертвой точке). В двух­тактном двигателе отработанные газы вытесняются свежей смесью, предварительно сжатой в картере, при открытых продувочных и выхлопных окнах, т. е. продувка и выпуск происходят одновременно. При больших конструктивных преимуществах такая система очистки имеет и свои минусы: свежая смесь частью смешивается с остатками продуктов сгорания, а частью вылетает в атмосферу через выпускную систему. Чтобы свести к минимуму эти нежелательные явления при наилучшей очистке цилиндра от остаточных продуктов сгорания, конструкторами двухтактных дви­гателей разработаны различные системы продувки ци­линдра.

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

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

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

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

Вид продувочного потока в цилиндре зависит от ширины и высоты окон и от продолжительности их открытия (так называемое «время—сечение» окна), от формы продувочных каналов, определяющих углы входа продувочных струй в ци­линдр, от формы днища поршня и камеры сгорания. Чтобы вытеснить отработавшие газы, не перемешиваясь с ними, продувочные струи должны быть компактными и обладать достаточной энергией. Эта энергия тем выше, чем больше разность давлений в кривошипной камере и цилиндре во вре­мя открытия продувочных окон (т. е. степень сжатия в карте­ре), и чем меньше потери в продувочных каналах. Если энергия лодочных моторов наиболее распространенным видом петле­вой продувки является двухканальная.

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

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

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

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

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

Величина оптимальной фазы продувки в двухтактных двигателях различных лодочных моторов неодинакова и находится в пределах 110—120° («Салют» — 112°, «Вете­рок-8» — 110°, «Ветерок-12» — 114°, «Нептун» — 121°, «Моск­ва-25» — 119°).

Для гоночных лодочных мо­торов, работающих на высоких оборотах, величина фазы продув­ки возрастает до 125—135°.

Говоря о видах продувки, применяемых в конструкциях лодочных моторов, следует отме­тить отличие петлевой дефлекторной продувки (см. рис. 2, а), где направление потока смеси задается козырьком на поршне (дефлектором), от продувки, в ко­торой направление струй опреде­ляется формой и наклоном про­дувочных каналов. Первый вид продувки использован на лодоч­ных моторах «Ветерок», «Москва-М», «Москва-25», «Прибой» и на большинстве американских мо­делей. Второй — на моторах «Не­птун», «Салют», «Вихрь-М», «Ве­терок-14», на шведских и япон­ских моделях.

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

При направлении смеси продувочными каналами очистка камеры сгорания получается более эффективной. Этому способствует простая плоская или несколько выпуклая фор­ма днища поршня и сферическая форма камеры сгорания, позволяющая производить ее механическую обработку, в результате чего более точно взддерживается необходимая степень сжатия. Технологические трудности выполнения совпадения продувочных каналов и окон в гильзе окупаются получением более высоких показателей мощности и экономичности. На рис. 2, б показана трехканальная петлевая продувка мотора «Вихрь-30».

При двух- и трехканальной петлевой продувке очень важ­но точно направить продувочные струи при выходе из окон в камеру сгорания. На направление струи влияют в основном длина участка 3 (рис. 39) и величины радиусов канала, осо­бенно у внутренней стенки. Длина прямого участка стенки 3 должна быть не меньшей, чем ширина продувочного окна. Внутренней стенкой продувочного канала 5 в большинстве случаев служит сама гильза. Стремясь увеличить внутренний радиус канала и создать направляющую часть у входа в ци­линдр прибегают к так называемой «отдаленной» продувке. Так выполнены продувочные каналы «Ветерков» и ряда гоночных моделей мотоциклетных двигателей. В таких каналах, благодаря большим радиусам внутренней и наружной стенок, создается большая длина направляющей части и становится возможной настройка про­дувочных каналов на высокое число оборотов коленвала .

Из двух каналов с одинаковыми поперечными сечениями входа и выхода канал с большим радиусом поворота будет оказывать значительно меньшее аэродинамическое сопротивление пото­ку продувочной смеси. Как пока­зали испытания, более плавные повороты каналов мало влияют на максимальную мощность, но зна­чительно повышают ее в диапазо­не средних и низких скоростей вращения двигателя. При отработ­ке продувочного канала необходи­мо также бороться с любым отры­вом потока от стенок (чаще всего от внутренней стенки канала).

В последнее время получает все большее распространение петлевая продувка с одним или несколькими дополнительными каналами, располагаемыми напротив выпускного окна (рис. 3). Добавочные каналы рас­полагаются обычно под углом 45—60° к вертикали. Проду­вочные струи этих каналов отжимают поток газов в верхней части к центру цилиндра и способствуют очистке централь­ных непродутых зон. По резуль­татам исследований, проведенных на мотоциклетных двигателях, применение третьего продувочно­го канала позволяет увеличить мощность двигателя на 7—12 %. Увеличение мощности с 20 до 23 л. с. на отечественном подвесном моторе «Нептун-23» было также

достигнуто в основном за счет замены двухканальной продувки на трехканальную. Прохождение сме­си в добавочный канал через пор­шень улучшает к тому же смазку верхней головки шатуна и охлаж­дение поршня.

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

На процесс продувки определенное влияние оказывает и форма камеры сгорания. Полусферическая камера сгорания, применяющаяся на большинстве двухтактных двигателей, не является лучшим решением. Она обеспечивает ровное про­текание свежей смеси и тем самым не препятствует ее «вылетанию» в выпускное окно. Усложненная же форма камеры сгорания, обусловленная применением дефлекторной про­дувки, способствует образованию застойных, непродуваемых зон. Наилучшие результаты были получены при смещении полусферы в головке цилиндров. Такая конструкция была использована при разработке мотора «Ветерок-14» (рис. 45).

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

Дело в том, что при изготовлении картеров, блоков ци­линдров, вставок продувочных каналов применяются не­сколько комплектов кокилей или пресс-форм и возможны некоторые несовпадения по контурам деталей, отлитых на разной литейной оснастке. К этому же могут привести и тех­нологические отклонения при механической обработке дета­лей.

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

Не следует, однако, увлекаться излишней полировкой про­дувочных каналов. Спортсменам-водномоторникам известны, например, случаи уменьшения мощности гоночных двигате­лей «Кениг» после полировки продувочных каналов, имевших довольно-таки грубую поверхность после литья (возможно, при этом была нарушена форма канала). Более подробно с реко­мендациями по доводке продувочных каналов можно ознако­миться в статье А. С. Шикина «Повышение мощности двига­телей «Ветерков» в журнале «Катера и яхты», № 6 за 1972 г.

1.2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВПУСКОМ В ДВУХТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ

На большинстве подвесных лодочных моторов в качестве продувочного насоса используется кривошипная камера двига­теля. Основные технические показатели такого двигателя — литровая мощность и экономичность — находятся в прямой зависимости от степени наполнения камеры сгорания горю­чей смесью.

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

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

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

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

На рис. 4 показана иллюстрирующая сказанное теорети­ческая круговая диаграмма газораспределения. На ней схе­матически показано протекание во времени процессов вса­сывания (собственно впуск), выхлопа (выпуск) и продувки за один полный оборот коленвала. Понятно, что продолжитель­ность и моменты начала и конца этих процессов обусловле­ны расположением и размером (по высоте цилиндра) проду­вочных и выхлопных окон и выбором момента открытия впускных окон. В этой связи необходимо подчеркнуть, что картина газораспределения, показанная на рис. 4, условна, так как не учитывает инерции движущейся с большой ско­ростью (до 100 м/сек) горючей смеси. Если построить двига­тель по такой теоретической диаграмме, работать он, конеч­но, будет, но его литровая мощность, т. е. мощность в л. с. на 1000 см³ рабочего объема, будет значительно ниже обычно достигаемого уровня.

Рис. 4. Диаграмма газораспределения без учета кинетической энер­гии потока движущейся смеси

Для обеспечения эффективности работы кривошипной камеры как насоса на практике, с учетом инерции потока, впускные окна открывают несколько раньше (обычно на ве­личину, не превышающую 20° угла поворота коленвала, называемую углом предварения впуска), чем поршень перекро­ет продувочные окна, и закрывают не в тот момент, когда поршень дошел до ВМТ, а позже — на величину до 60—70° угла поворота коленвала за ВМТ, называемую углом запаз­дывания закрытия. Первая из этих мер обеспечивает подса-сывание свежей смеси из карбюратора за счет кинетической энергии потока смеси, поступающей в цилиндр при еще про­должающейся продувке. Благодаря второй происходит допол­нительная «дозарядка» кривошипной камеры за счет кинети­ческой энергии установившегося потока смеси в канале от

карбюратора к кри­вошипной камере. Диаграмма такого вида (рис. 5) опти­мальна с точки зре­ния получения наи­высшей литровой мощности и эконо­мичности.

Продолжитель­ность продувки обычно равна 110— 130° поворота коленвала. Если при­нять, что в среднем продолжительность продувки равна120°, а всасывающее окно открывается на 15° раньше окончания продувки, угол предварения впуска (р1 равен примерно 135°.

Угол запаздывания закрытия (р2 обычно на нефорсиро­ванных моторах принимается равным 40—50° (при большей его величине наблюдается обратный выброс смеси в карбю­ратор) и доходит до 65—70° на гоночных высокооборотных двигателях. Если принять его равным 45°, общий угол (р(т. е. оптимальная продолжительность всасывания) получается рав­ным 180°.

Итак, мы установили оптимальные характеристики газо­распределения. Посмотрим теперь, как они реализуются практически, как работает управляющий механизм системы впуска.

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

Поршневое управление впуском. Само название механиз­ма показывает, что управление впуском, точно так же, как и продувкой и выхлопом, выполняется непосредственно самим

поршнем. Поршень при движении нижней кромкой перио­дически перекрывает впускное окно, прорезанное в зеркале цилиндра. При поршневом управлении диаграмма (см. рис. 6) всегда симметрична относительно ВМТ в силу того, что пор­шень открывает и закрывает впускное окно на одинаковых расстояниях до и после ВМТ. Угол запаздывания закрытия, как мы уже отмечали, невыгодно делать больше 60—70°, поэто­му и угол предварения открытия также будет равным 60—70°. Продолжительность всасывания получается 130°, т. е. мень­ше оптимальной на 50°.

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

Благодаря исключительной простоте и надежности пор­шневое управление впуском широко используется на транс­портных двигателях — в первую очередь для мотоциклов и мотороллеров.

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

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

Обратимся к круговой диаграмме (рис. 7).

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

Чаще всего в подвесных моторах применяют пластинча­тые лепестковые клапаны с ограничителями отгиба, распо­ложенными на перегородке из алюминиевого сплава или пласт­массы, крепящейся к передней части картера. Перегородка эта делается плоской (моторы «Ветерок», «Москва-12,5», «Прибой») или конической («Москва-25)»). Сами пластинки клапана изготовляются из стали или бериллиевой бронзы одинарными («Ветерок», см. рис. 8), двухлепестковыми («Прибой»), трехлепестковыми («Москва-12,5») или даже многолепестковыми (американские моторы фирмы «Эвинруд»). Полу­чение больших литровых мощнос­тей в двигателях с впускными плас­тинчатыми клапанами, особенно при малых рабочих объемах, затруд­нительно, поскольку сами клапаны создают большое аэродинамиче­ское сопротивление, а увеличение размеров впускных окон ведет к увеличению объема кривошипной камеры. Применение же обладаю­щих меньшим сопротивлением ме­нее жестких клапанов ограничива­ется необходимостью обеспечить прочность и надежность клапана и перегородки.

Золотниковый механизм управления впуском. При таком механизме управление впуском смеси производится золотни­ком, жестко связанным с коленвалом и вращающимся вместе с ним. Регулировкой положения на оси и угла сектора золот­ника можно обеспечить открытие и закрытие впускного окна в любой момент, независимо от положения поршня и степени разрежения в картере. Наиболее часто применяется дисковый золотник из пластмассы или стали, размещаемый непосред­ственно в картере (и скрепляемый со щечкой коленвала, как показано на рис. 9) либо в специальном приливе картера. В боковой стенке картера прорезано впускное окно. Золотник, вращаясь вместе с коленвалом, то открывает это окно, то сно­ва закрывает его: пока вырез в диске золотника проходит пе­ред окном, происходит впуск; как только сплошная часть зо­лотника закрывает окно, начинается сжатие. Золотник смазы­вается маслом, растворенным в горючей смеси; благодаря этому трение о стенки картера незначительно. Управление впуском с дисковыми золотниками, расположенными в картере, при­меняется на моторах «Вихрь» (золотники из текстолита) и «Нептун» (из капрона). На моторе «Са­лют» диско­вый золотник также выпол­нен из тек­столита, но размещен в специальном приливе кар­тера. Золот­никовое уп­равление вса­сыванием, по сравнению с поршневым и клапанным, обеспечивает наилучшее наполнение кривошипной камеры; это делает пер­спективным применение золотниковых механизмов в двух­тактных двигателях лодочных моторов с высокой литровой мощностью и особенно — в двигателях гоночных моделей.

Более подробное описание работы впускной системы двухтактного двигателя желающие могут найти в книгах:

Орлин А. С., Круглов М. Г. «Двухтактные двигатели», Маш-гиз, 1960 г. и Иваницкий С. Ю., Карманов Б. С., Рогожин В. В., Волков А. Г. «Мотоцикл. Теория, конструкция, расчет». Ма­шиностроение, 1971 г.

САЛЮТ 2Э Переносной мотор.

СРЕДНЯЯ ЦЕНА ПО МОСКВЕ: $150

ОБЩИЕ ДАННЫЕ:

макс. мощность 2 л.с. (1,5 кВт) при 5000 об/мин. Диаметр винта х шаг: 140х118 мм, двухлопастной. Топливный бак 2 л, встроенный. Выхлоп над винтом в воду. ДВИГАТЕЛЬ: 2-тактный. Количество цилиндров — 1. Рабочий объем 45 куб. см. Диаметр цилиндра 38 мм. Ход поршня 40 мм. Степень сжатия 7,8. Продувка петлевая. Карбю­ратор поплавковый. Зажигание электронное (бескон­тактное). Охлаждение водяное. Передаточное отно­шение редуктора 12:22 (0,545)

УПРАВЛЕНИЕ: румпельное. Длина вала (ноги):короткая. Запуск ручной с автовозвратом. Подъем дейдвуда ручной.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ВЫСОТА ТРАНЦА: 380 мм.

ВЕС: 11,5 кг.

Популярный мотор, пользующийся хорошей репутацией не только среди владельцев малых лодок (эксплуатируемых в водоизмещающем ре­жиме), но и в среде любителей байдарочных по­ходов (против течения этот малыш способен утянуть две сильно нагруженные байдарки). Распространено его использование и в качестве резервного двигателя-дублера на случай отказа основного или при проходе по мелководью (да­же при загрузке 240 кг «Салют» способен обес­печить скорость 8…10 км/час). При запуске и на ходу сравнительно надежен благодаря элек­тронной системе зажигания, но шумность не­сколько выше обычной. Система подъема дейдвуда обеспечивает 4 фиксированных положения наклона для правильной установки на транце. Задний ход (как и у остальных маломощных дви­гателей) осуществляется поворотом на 360 гра­дусов. Мотор может эксплуатироваться только в пресной воде.

ВЕТЕРОК 8(8Р)/12(12Р) Переносные моторы.

СРЕДНЯЯ ЦЕНА ПО МО­СКВЕ: $210 ($230) $220 ($250)

ОБЩИЕ ДАННЫЕ: макс. мощность 8 л.с. (5,9 кВт) /12 л.с. (8,8 кВт) (на носке коленвала при 5000 об./мин.). Генератор 12В, 30 Вт. Диаметр винта х шаг: 190 х 202 мм (216 х 210 мм) / 210 х 225 мм (222 х 240 мм). Топливный бак 14 л. Выхлоп над вин­том в воду.

ДВИГАТЕАЬ: 2-тактный. Количество цилиндров — 2. Рабочий объем 173 / 249 куб. см. Диаметр цилиндра 50 / 60 мм. Ход поршня 44 / 44 мм. Степень сжатия 7/6. Продувка дефлекторная. Карбюратор — 1. Зажигание электронное (бесконтактное). Охлаждение водяное. Передаточное отношение редуктора 13:21 (13:25) /13:21 (13:25). Передачи: передний ход — нейтраль (пе­редний ход — нейтраль — задний ход у 8Р и 12Р).

УПРАВЛЕНИЕ: румпельное. Длина вала (ноги): ко­роткая (8, 8Р и 12, 12Р) и длинная (8У, 8РУ и 12У, 12РУ). Запуск ручной с автовозвратом. Подъем дейдвуда ручной.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ВЫСОТА ТРАНЦА: 380 мм и 510 мм.

ВЕС: 24,5 кг (26 кг) / 25,5 кг (27 кг).

Компактные моторы, которые наиболее подхо­дят для установки на малогабаритные суда, перево­зимые на багажнике автомобиля, деревянные водоизмешающие лодки, надувные лодки. Бесконтакт­ная электронная система зажигания МБЭ-3 обеспе­чивает сравнительно надежный запуск новых моди­фикаций. Представленные моторы имеют и моди­фикации с удлиненной подводной частью (в марки­ровке модели — «У»), которые имеют больший вес (на 0,5 кг) и могут устанавливаться на суда с высо­той транца до 510 мм (в частности, небольшие яхты и т. п. в качестве вспомогательного привода). В мор­ском исполнении «Ветерки» могут эксплуатировать­ся и в соленой воде.

НЕПТУН 23(23Э)Переносные моторы.

СРЕДНЯЯ ЦЕНА ПО МО­СКВЕ: $220 ($265)

ОБЩИЕ ДАННЫЕ: макс. мощность 22 л. с. (16,2 кВт) при 5250-5750 об./мин. Генератор 12 В, 40 Вт. Диаметр винта х шаг: 230 х 280 мм. Топ­ливный бак 20л. Выхлоп над винтом в воду. ДВИГАТЕЛЬ: 2-тактный. Количество цилиндров -2. Рабочий объем 346куб. см. Диаметр цилиндра 61,75 мм. Ход поршня 58 мм. Степень сжатия 6,5. Продувка возвратно-петле­вая. Карбюратор -1. Зажигание бесконтактное элек­тронное (23Э) и двухискровое нагдино (23). Охлаж­дение водяное. Передаточное отношение редуктора 15:26 (0,577). Передачи: передний ход — нейтраль -задний ход.

УПРАВЛЕНИЕ: румпельное. Длина вала (ноги):короткая. Запуск ручной с автовозвратом. Подъем дейдвуда ручной.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ВЫСОТА ТРАНЦА: до 405 мм. ВЕС: 44 кг.

По своим параметрам и надежности — «Нептун-23(23Э)» можно отнести к лучшим отечественным моторам. Наличие 6-точечной подвески на резино­вых амортизаторах обеспечивает легкое управле­ние мотором, отсутствие увода румпеля в сторону, малую вибрацию судна. Мотор оборудован узлами крепления дистанционного управления газом и по­воротом судна. Кроме штатного гребного винта, для расширения тяговых возможностей мотора ре­комендуется приобрести два дополнительных (диаметр х шаг): 220 х 300 мм и 260 х 240 мм. На­иболее новая модификация мотора (23Э) оборудо­вана сравнительно надежной бесконтактной элек­тронной системой зажигания и более эффектив­ным доработанным карбюратором. Учитывая тяго­вые возможности и большую надежность, высо­кую ремонтопригодность и доступность запча­стей, мотор можно отнести к наиболее выгодным покупкам в своем классе (для установки на неболь­шие глиссирующие лодки с экипажем 3-4 человека или малые катера).

ВИХРЬ ЗО(ЗОЭ) Переносные моторы.

СРЕДНЯЯ ЦЕНА ПО МО­СКВЕ: $400($440)

ОБЩИЕ ДАННЫЕ: макс. мощность 30 л.с. (23 кВт) при 4500 об/мин. Генера­тор 12 В, 30 Вт. Диаметр винта х шаг: 240 х 300 мм. Топливный бак 22 л. Выхлоп над винтом в во­ду.

ДВИГАТЕЛЬ: 2-тактный. Количество цилиндров -2. Рабочий объем 488 куб. см. Диаметр цилиндра 72 мм. Ход поршня 60 мм. Степень сжатия 7. Про­дувка возвратно-петлевая. Карбюратор — 1. Зажи­гание электронное (бесконтактное). Охлаждение водяное. Передаточное отношение редуктора

14:24 (0,58). Передачи: передний ход — нейтраль -задний ход.

УПРАВЛЕНИЕ: рунпельное. Длина вала (ноги): ко­роткая. Запуск ручной с автовозвратом и электро­стартер (стандартно у ЗОЭ). Подъем дейдвуда ручной.

РЕКОМЕНДОВАННАЯ ВЫСОТА ТРАНЦА: до 405 мм.

ВЕС: 45,5 кг (49 кг).

Один из самых распространенных в нашей стране подвесных моторов. Наиболее подходит для установки на глиссирующие лодки или катера среднего размера (к примеру — распространенные отечественные «дюральки») с экипажем 3…5 чело­век на борту. На нем установлена достаточно на­дежная бесконтактная электронная система зажи­гания МБ-22 и применена система настроенного выхлопа для уменьшения шума. Мотор оборудо­ван и устройством для подзарядки аккумулятора в процессе работы. Неплохой вариант для тех, кому не хватает мощности «Нептуна» (или средств для покупки дорогих западных альтернатив).

Подвесной лодочный мо­тор состоит из следующих ос­новных механизмов и узлов (см. рис. 10): двигателя (называемого также моторной головкой) с обслуживающи­ми его системами; передачи на гребной винт в виде вала, заключенного в дейдвудную трубу, подвески, привода гребного винта и бензобака, как правило, расположенно­го вне двигателя.

Рис.10

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОДВЕСНОГО МОТОРА

Конструктивно двигатель подвесного мотора (рис. 11) со­стоит из неподвижных деталей — цилиндров, головок, карте­ра и подвижных — коленвала, поршней, шатунов, маховика (рис. 12).

Цилиндры двигателей выполняются из алюминиевого спла­ва в виде блока («Ветерок», «Нептун», «Вихрь», «Москва») либо каждый отдельно («Салют», «Привет-22») с залитыми или запрессованными гильзами из серого чугуна. Цилиндры со стороны ВМТ закрываются головкой, отливаемой из алю­миниевого сплава в одном блоке или отдельно на каждый цилиндр.

studopedia.ru