Для чего окна в цилиндре
В этой статье будут рассмотрено основные принципы расположения окон в цилиндре а также их влияние на мощность скутера.
Время работы выпускного окна (ВРВО)
— это расстояние в градусах между открытием выпускного окна и открытием перепускных окон. ВРВО в градусах определяет то время, которое есть у
цилиндра скутера на удаление отработанных газов до того момента, когда откроются перепускные окна и произойдет наполнение цилиндра свежей воздушно-топливной смесью которая поступает во топливному тракту.
Для того, чтобы смесь начала перемещаться в цилиндр, давление в цилиндре должно упасть ниже давления в под поршневом пространстве (КШК). Для примера — форсированый двигатель может иметь давление в цилиндре ок.50атм. и это давление падает в процессе движения поршня вниз. На 15,000об. у цилиндра есть только 0.000244 секунды на вывод отработанных газов и понижений давления для начала поступления свежей смеси в цилиндр при открытии продувочных окон.
С ростом оборотов уменьшающееся ВРВО сокращает возможности выхлопа на получение необходимого времени для отвода отработанных газов до открытия
окон и увеличивает вероятность того, что в цилиндре будут смешиваться отработанные газы и свежая смесь, что будет приводить к потере мощности.
Увеличение ВРВО раскрывает потенциал двигателя к набиранию оборотов, давая дольше времени отработанным газам и давлению покинуть цилиндр до того, как в него начнет поступать свежая смесь. Можно подумать, что увеличение ВРВО это простейший путь к увеличению мощности.
Полученная мощность сильно влияет на такт расширения подожженных газов (power stroke — это дистанция от ВМТ (макс. давление) до открытия выпускного окно, давление расширяющихся газов толкает вниз поршень, создавая крутящий момент, передаваемый при помощи кривошипа на вариатор и т.д.) из-за поднятия выпускного окна.
Каждое малейшее изменение подлежит тестированию (стенд крайне рекомендован, если же доступа к стенду нет, то можно симулировать его при помощи старого обода с колесом, набитого свинцовыми шариками и песком, весящее около 40-50кг, что примерно соответствует сопротивлению на дороге), даже малейшая доработка может привести к серьезным изменениям.
Места влияющие на/подверженные влиянию ВРВО:
— открытие выпускного окна
— открытие перепускных окон
— такт расширения подожженных газов (power stroke)
— компрессия в подпоршневом пространстве КШК
— тип выхлопной системы
В целом ВРВО имеет некую власть над тем, какой тип мощности будет производить цилиндр. Низкое ВРВО дает больше крутящего момента и имеет большую отдачу на низких оборотах. Высокое ВРВО наоборот дает больше лошадей и позволяет раскручивать двигатель до более высоких оборотов. Уменьшение такта расширения подожженных газов (power stroke) на небольшое значение может дать прибавку к мощности. На двигателях, выдающих очень мало мощности, даже малые изменение ВРВО могут дать серьезные последствия. Уменьши ВРВО чуть больше, чем надо — и можно потерять на низких оборотах. Увеличение выпускного окна еще дальше может привести к потере мощности на всем диапазоне оборотов.
Степень сжатия в кривошипной камере (ССК)
Никогда не думали, что в вашем байке будет столько компрессий?)) У всего есть своя причина, ССК выполняет работу по открытию лепесткового клапана, всасывания воздушно-топливной смеси и направлению ее к перепусным окнам в тот момент, когда поршень достигает НМТ. ССК всегда разная (особенно если вы меняете сток на спорт/рэйс киты) и в зависимости от модификаций цилиндра изменяется и ССК. В зависимости от степени сжатия, ВРВО и выпускного окна давление, созданное поршнем, может превысить давление в КШК. В таком случае это приводит к задержке при продувке цилиндра.
Обычным средством решения будет увеличение ССК, ВРВО и тайминга выпускного окна. Однако там всегда есть компромисс, т.к. слишком большая ССК помешает впуску воздушно-топливной смеси от карбюратора к перепускным окнам из-за того, что скорость потока смеси у окон не может преодолеть обратную тягу от возрастания давления в КШК при движении поршня к ВМТ. Также такое может возникнуть если вы переборщили с таймингами продувочных окон.
— размер поршня
— длинна хода шатуна
— тип коленвала
— объем КШК
ССК
высчитывается отношением объема подпоршневого пространства в момент нахождения поршня в ВМТ к объему подпоршневого пространства при поршне в
НМТ.
Время давления в КШК (ВДК)
ВДК — это время в градусах, необходимое двигателю для создания достаточного давления, чтобы отправить свежую воздушно-топливную смесь через перепускные окна в цилиндр когда окна открыты. ВДК измеряется от »точки закрытия впуска» (ТЗВ) до «открытия перепускных окон» (ОПО). В зависимости от портмаппинга и хода шатуна, скутера менее 100сс могут иметь небольшие 30°, а с кубатурой больше 100сс могут иметь до 65°, для того, чтобы нарастить давление, необходимое для направления потока смеси через открытые перепускные окна. Наши двигатели имеют симметричный тайминг для перепускных окон и впуска. Увеличение тайминга как перепускных окон, так и впуска, уменьшает ВДК. Например, если обрезать юбку впуска или установить шатун с увеличенным ходом, то ВДК уменьшится.
Нормальным считается ВДК от 38° до 48°, меньшие значения дают большую пиковую мощность, большие — крутящий момент.
— длительность впуска
— длительность перепускных окон
— компрессия КШК
Продолжительность открытия выпускного окна (ПОВО)
еще один фактор, влияющий на мощность двигателя. Как и перепускные окна, выпускное окно нуждается в достаточной площади, чтобы дать возможность давлению от такта подожженных газов выйти прежде, чем откроются перепускные окна. Это первая вещь, которую тюнеры дорабатывают при портинге. Выпускное окно заряженного двигателя 70/80сс на 15.000об. будет открываться и закрываться за какие-то жалкие 0.0017 секунд (это в три раза быстрее, чем Porsche 911 GT turbo. ), а при 18.00об. будет около 0.001-0.0011 секунд (двигатель класса Формулы1. ).
Форма выпускного окна и короткий цикл (просерание топлива)
Форма выпускного окна это ключевой элемент, который контролирует насколько шумный двигатель (высокий тон, низкий тон), диапазон мощности двигателя и количество полученных коротких циклов. Кроме того, в меньшей степени форма выпускного окна ответственна за мощность двигателя.
Более быстрый клиренс окна (окно открывается быстрее) дает более высокочастотный шум, соответственно, двигатель становится громче. Плюс к
этому мощностная кривая становится очень «резкой» (тот тип, который »выстреливает» вперед).
Более медленный клиренс окна дает менее отзывчивый двигатель, более приятный звук (у всех стоковых двигателей такой звук, в связи с тем, что это простейший способ сделать скутер, соответствующий ограничениям).
Очень широкие выпускные окна или опущенные к юбке поршня (НМТ) будут иметь большую склонность к короткому циклу — отправлению потока свежей воздушно-топливной смеси от перепускных окон сразу в выпускное окно.
Продолжительность работы впускного окна (ПРВО)
Продолжительность работы окна определяет мощностной и «оборотный» потенциал двигателя. Проблема, возникающая при использовании поршня как продувочного устройства, это симметричность таймингов. Чем раньше порт откроется, тем позже он закроется. Чем позднее двигатель закрывает впускное окно,
тем меньше времени (в градусах) есть у двигателя, чтобы нарастить необходимое давление для отправки смеси в цилиндр через перепускные окна. Это время давления в КШК (ВДК). Увеличение тайминга впускного окна уменьшит ВДК. У некоторых двигателей настолько малый тайминг впускного окна и высокое ВДК, что малейшие изменения тайминга впускного окна могут привести к серьезной разнице в работе двигателя. Впускное окно должно быть сбалансировано между требуемой мощностью (об/мин) и крутящим моментом, так важному на низких средних оборотах. 70
100сс портированные двигатели с временем открытия окна, скажем, 90гр. НМТ (поршень начинает движение вверх) и имеет достаточно времени, чтобы нарастить давление, необходимое для засасывания свежей смеси, будут иметь проблемы при движении поршня вниз. Это из-за того, что у двигателя есть 90гр. времени для наращивания давления внутри КШК и давление стремится наружу. При открытом впускном окне начинается обратная тяга на низких и, возможно, средних оборотах. Обратная тяга заканчивается когда скорость свежей смеси от карбюратора превышает скорость обратной тяги. Любой двигатель с таким большим таймингом впуска будет иметь серьезные проблемы на низких оборотах, вплоть до того, что двигатель может не запуститься. Если такое случится проверьте ССК, размер жиклеров, размер диффузора — это первые вещи, начинающие сбоить.
тайминг с открытием менее чем 68гр. ВМТ дает хороший крутящий момент открытие от 68 до 75гр ВМТ дает усредненный набор характеристик и открытие с 76 до 82 гр. ВМТ имеет более высокие показатели оборотов и при это имеют адекватные «низы»
Факторы, влияющие на ПРВО:
— давление в КШК
— размер и тип карбюратора
— впускной коллектор
— воздушный фильтр
Время работы перепускных окон (ВРПО)
еще одни из основных факторов, отвечающих за тип мощностной кривой и »оборотистый» потенциал двигателя. При возрастании оборотов и мощности двигателя возрастает и потребность в топливе. Время, за которое перепускные окна должны доставить свежую смесь в цилиндр, уменьшается с ростом оборотов.
Давайте воспользуемся примером: двигатель с длительностью перепускных окон в 120 градусов имеет всего 0.004 секунды на заполнение цилиндра свежей смесью на 5.000 об/мин. При 10.000 об/мин. — 0.002 секунды, а при 15.000 об/мин. всего лишь 0.00133 секунды. В тоже время перепускные окна полностью открыты всего на 0.0008 секунды при 10.000 об/мин. Цифры просто сумасшедшие .
В связи с тем, что основной проблемой является время, перепускные окна имеют определенное значение «Эффективной площади» или «Время-Площадь» для достижения заданной мощности и «оборотистости». Увеличение площади, помноженное на количество окон и их продолжительность — часть ответа на вопрос о прибавке мощности.
Углы перепускных окон
Углы перепускных окон ответственны за «тип» мощности, производимой двигателем. При угле перепускных окон, направленном в сторону выпускного окна, двигатель получается больше средне- и высокооборотным. При угле перепускных окон, направленном в сторону впускного окна, двигатель будет иметь широкий диапазон характеристик.
Источник
Форсировка 2 тактных двигателей
Форсировка 2 тактных двигателей.
Это мой первый опыт написания стати прошу строго не судить! =)
Сегодня в интернете не много статей посвященных форсировке 2т. двигателей и хотелось бы исправит эту несправедливость. Ведь 2т двигателя не на много уступают 4т двигателям а в чём то и превосходят их. Ну не будем отвлекается от темы и начнем.
Есть 3 основных способа поднятия мощности:
1. Увеличить КПД. — Здесь мы поделать почти ничего не можем кроме как поставить хорошие подшипники, следить за смазкой подшипников в колёсах, лить хорошее 2т масло в бензин и хорошее масло коробку.
2. Увеличить обём двигателя. — Здесь мы тоже почти ничего не сможем сделать так как мы ограничены в стенках гильзы и расточить больше чем она сама не сможем.
3. Увеличить количество сгораемого топлива. — Здесь мы можем сделать многое. Ведь чем больше топлива сгорит за один такт двигателя тем больше энергии мы получим а соответственно и мощности с двигателя снимем больше.
Именно про третий пункт сегодня и пойдет разговор.
Существует такое понятие как фазы газораспределения. Если по простому объяснять то это число (измеряется в градусах поворота колен-вала) которое показывает сколько время открыто окно (в 4т — открыт клапан). В 2т двигателе именно окнами в цилиндре регулируется наполнение цилиндра свежей смесью. Изменяя их высоту и ширину мы сможем добиться большей мощности от двигателя.
Рис. 1
Рассмотрим цилиндр наверное всем известного мотоцикла ИЖ Юпитер 5.
2. Основной продувочный канал
3. Дополнительный продувочный канал
Выпускное окно предназначено для очистки цилиндра от отработавших газов. Меняя его сечение (высоту или ширину) мы добиваемся лучшей очистки цилиндра.
Продувочные каналы предназначены для впуска топливно воздушной смеси из кривошипной камеры.
На данном фото не видно впускное окно но я думаю вы все его видели (то место куда крепятся штаны у иж юпитер и ява 638).
Начнем с продувки так как это для меня самая сложная часть цилиндра.
Существует много различных видов продувки но мы рассмотрим основные виды петлевой продувки.
2 канальная. (Ява 634, Юпитер 3-4)
3 канальная. (CZ 500, если честно то больше не знаю)
4 канальная. (Ява 638, Юпитер 5)
5 канальная. (ИЖ ПС, ЗИД Сова)
Теперь посмотрим на рисунок 2 и разберем как она работает. При 2 канальной продувке каналы в цилиндре располагаются напротив друг друга и направляются к стенке противоположной выпуску. Свежий поток идущий из продувочных каналов ударяется о стенку цилиндра и начинает подыматься вверх выталкивая отработавшие газы в выхлопную трубу. Огибая цилиндр по кругу часть смеси вылетает за отработавшими газами в выхлопную трубу. При 4 канальной продувке добавляется еще пара окошек также расположены напротив друг друга но направлены уже под другим углом что дает больший шанс продуть не продутые зоны. При 3 и 5 канальной продувке напротив выпуска делается дополнительное окно направлено в сторону выпуска под углом 60 градусов что еще больше увеличивает шансы продуть не продуваемые зоны. Изменять их я вам не рекомендую так как углы делаются строго для конкретного цилиндра и их изменение может только ухудшить продувку. Для увеличение продуваемой зоны можно сделать 3 (5) канал но об этом чуть позже.
Выпускное окно это основной инструмент регулирования максимальных оборотов. Чем больше фаза выпуска тем более оборотистым становится мотор. Но не спешите идти прилить свои цилиндры так как без побочных эффектов не обошлось. Чем мы выше подымаем окно тем позже оно закрывается. Соответственно если мы будем ехать на низких оборотах то смесь продувшая цилиндр начнет выходить за отработавшими газами в выхлопную трубу так как ни что не регулирует ее перемещение по цилиндру. То есть если топливо воздушная смесь выйдет в трубу (какая то часть) то чему гореть. Это происходит всегда просто чем выше обороты двигателя тем меньше времени есть у смеси чтоб вылететь в трубу. И конечно же чем ниже фаза выпуска тем меньше времени выпускное окно открыто и тем меньше смеси вылетит в трубу но и хуже очистится цилиндр из-за маленького окна. Для того чтоб не меняя фазу выпуска улучшить очистку цилиндра нужно распиливать выпускное окно в ширину. Тут проблема заключается в том что чем шире окно тем в более напряженном режиме работают кольца и если окно сделать слишком широким то кольца в окне просто будут ломаться. Как же не ошибиться спросите вы. Всё просто. Ширина окна без перемычки может достигать 63% от диаметра цилиндра а с перемычкой до 80% по хорде.
У ИЖ Юпитера например ширина выпускного окна может достигать 39 мм по хорде или 42 мм по развертке. У Явы же 36,4 мм по хорде и 39 мм по развертке.
Если вы решили что будете подымать фазу и не знаете как ее вычислить то к статье я прикреплю файл с расчётами от доктор мот в котором вы сможете посчитать фазу зная ход поршня и длину шатуна.
Минск, Восход, Иж Юпитер — 125 мм.
От себя скажу что фазу выпуска не стоит подымать более 175 градусов если вы не приследуете каких то особых целей. При большей фазе мотоцикл на низких оборотах не сможет ехать совсем а разгон он начнет набирать только с средних оборотов. Если же вы хотите еще поднять фазы то вам не обойтись без ЛК, 3 (5) канала и ФУОЗа о чём поговорим чуть позже.
Впускное окно так же как и выпускное фазы считаются в углах. Посчитать фазу впуска на много сложнее чем выпуска так как в нем учитывается длинна юбок поршня и т. д. По этому о конкретных фазах впуска говорить не будем. Чем больше фаза впуска тем более мощным становится мотоцикл с средних оборотов (примерно с 3000 — 3500 оборотов) но менее мощным до средних. Опять падение мощности. да что такое спросите вы. Дело всё в том что чем больше фаза впуска тем больше обратный выброс. Это та смесь которая вылетает обратно в карбюратор при сжатии поршнем кривошипной камеры. Чем быстрее обороты двигателя тем меньше времени у смеси вылетить в карбюратор. Решением данной проблемы является Лепестковый клапан (далее ЛК.)
ЛК впускает смесь в кривошипную камеру и не дает смеси вылетит обратно что дает возможность поднять мощность мотоцикла на низких оборотах и немножко снизить ее на высоких. И тут вылазит это снижение =) Снижается Здесь мощность потому что сечение лепестка меньше сечения впускного окна. Компенсировать это можно с помощью поднятия фазы впуска (например подрезать юбку со стороны впуска на 2 мм.). При установке ЛК на мотоцикл фазу впуска можно делать любую хоть 360 градусов.
3 (5) канальная продувка делается только при наличии ЛК. Конечно можно и без него (как например на ИЖ ПС) но это намного сложнее и дает меньший прирост мощности. 3 (5) канал делается следующим образом. В цилиндре со стороны впуска делается углубление шириной 20 мм. (для юпитер и ява) и подымается на верх. Канал не должен доходить до высоты основных продувочных каналов 1-2 мм. Угол выход из канала 60 градусов. В верхней части поршня отступая 1,5 см от нижнего кольца делается дополнительное окно. Это повысит мощность на всех оборотах двигателя.
Теперь поговорим о ФУОЗе. Расшифровывается как Формирователь Угла Опережения Зажигания. Это микропроцессорное устройство которое автоматически меняет угол опережения зажигания при определенных оборотах двигателя. Так же помогает поднять мощность на всех режимах работы двигателя. Об этом устройстве написано много статей по этому повторять написано ранее много раз не буду.
Именно эти три вещи помогают поднять мощность двигателя на низких оборотах что в свою очередь дает возможность поднять фазу выпуска еще до 190 градусов. Более я считаю не целесообразно так как по дорогам общего пользования будет ездить очень тяжело без низких оборотов.
На этом первую часть стати можно закончить. В следующей части поговорим о поршнях, весе маховиков, карбюраторе, резонаторах, и т. д.
Источник
