Продувка цилиндра
Подбор соответствующих фаз газораспределения в двухтактном двигателе играет огромное значение для удаления отработавших газов из цилиндра и наполнения его свежей смесью. Кроме того, надо так направить струи смеси, идущие из перепускных окон, чтобы они проходили через все закутки цилиндра и камеры сгорания, выдувая из них остатки отработавших газов и направляя их к выпускному окну.
Для увеличения ЧВ двигателя и, как следствие, его мощности, необходимо значительно расширить фазу выпуска, а точнее, увеличить разность между фазами выпуска и продувки. В результате этого увеличивается время, в течение которого отработавшие газы, расширяясь, выходят из цилиндра. В этом случае в момент открытия перепускных окон цилиндр уже пуст, поступающий в него свежий заряд лишь незначительно смешивается с остатками отработавших газов.
Фаза выпуска увеличивается за счет смещения (спиливания) верхней кромки окна. Фаза выпуска в гоночных двигателях достигает 190° по сравнению со 130—140° в серийных двигателях. Это значит, что верхнюю кромку можно спилить на несколько миллиметров. Надо, однако, учитывать, что в результате увеличения высоты выпускного окна уменьшается ход поршня, на котором выполняется работа. Поэтому увеличение высоты выпускного окна окупается только в том случае, если потери в работе поршня компенсируются улучшением продувки цилиндра.
В связи с целесообразностью достижения максимальной разности между фазами выпуска и продувки угол открытия продувочных окон обычно остается неизменным.
Существенное влияние на качество продувки имеют размер и форма перепускных каналов и окон. Направление впуска смеси в цилиндр из перепускного канала должно соответствовать принятой системе продувки (см. п. 9.2.4, рис. 9.10). В двух-и четырехканальной системах продувки струи поступающей в цилиндр горючей смеси направляются над поршнем к стенке цилиндра, противоположной выпускному окну, причем в четырехканальной системе струи, исходящие из окон, расположенных ближе к выпускному окну, обычно направлены к оси цилиндра. В системах с тремя или пятью перепускными окнами одно окно должно быть расположено напротив выпускного окна, канал этого окна должен направлять струю горючей смеси вверх под минимальным углом к стенке цилиндра (рис. 9.19). Это необходимое условие эффективного действия этой дополнительной струи, получаемое обычно уменьшением ее сечения, а также более позднего открытия этого окна.
Изготовление дополнительного (третьего или пятого) канала является правилом, для двигателей с вращающимся золотником или мембранным клапаном. В двигателях, в которых наполнением кривошипной камеры управляет поршень, на месте классического третьего (или пятого) перепускного канала находится впускное окно. В таких двигателях могут быть дополнительные перепускные каналы, причем впускное окно должно иметь соответствующую форму; подобное решение показано на рис. 9.20. В этом двигателе сделаны три дополнительных перепускных окна небольшого размера, соединенных общим перепускным каналом, вход в который находится над впускным окном. Необходимая фаза впуска обеспечивается здесь соответствующей формой впускного окна.
При установке на обычный двигатель вращающегося золотника в цилиндре появляется возможность сделать перепускной канал напротив выпускного окна. Здесь удобно сделать сильно изогнутый короткий канал (рис. 9.21, а), поступление смеси в который на некоторое время закрывается юбкой поршня.
Недостаток этого решения заключается в том, что движение поршня нарушает нормальный ток горючей смеси, но оно имеет два важных достоинства: маленький объем канала лишь незначительно увеличивает объем кривошипной камеры, а горючая смесь, проходя через поршень, прекрасно его охлаждает. Практически такой канал легко сделать следующим образом. В цилиндре делаются два отверстия (перепускное окно и вход в канал), в этом месте вырезаются ребра и прикручивается накладка с проточенным в ней каналом (рис. 9.21,6). Можно также попробовать вырезать вертикальную канавку в зеркале цилиндра между входом в канал и окном, ширина канавки равна ширине канала. Однако в этом случае движение поршня вниз будет вызывать некоторую турбулизацию горючей смеси в канале (рис. 9.21, в).
Перепускные каналы должны сужаться к окнам в цилиндре.
Вход в перепускной канал должен иметь площадь на 50 % больше, чем площадь перепускного окна. Очевидно, что изменение сечения канала должно быть выполнено по всей его длине. Углы окон и сечений каналов должны быть скруглены радиусом 5 мм для повышения ламинарности потока.
Недопустимы какие-либо погрешности при стыковке частей каналов, находящихся в разных деталях двигателя. Это замечание прежде всего касается места соединения цилиндра с картером двигателя, где источником дополнительных завихрений смеси может стать прокладка, и стыков впускного и выпускного патрубков с цилиндром. Вихри в потоке смеси могут возникать также в месте стыка литой рубашки цилиндра с залитой или запрессованной гильзой (рис. 9.22). Несовпадения размеров в этих местах должны быть безусловно исправлены.
В некоторых двигателях окна цилиндра разделены ребром. Это прежде всего касается впускных и выпускных окон. Не рекомендуется уменьшать толщину этих ребер и, уж тем более, удалять их при увеличении площади окна. Такие ребра предохраняют поршневые кольца от попадания в широкие окна и, следовательно, от поломки. Допустимо лишь придать обтекаемую форму ребру впускного окна, но только с внешней стороны цилиндра.
Надо также подчеркнуть огромное значение геометрической симметрии всех окон и каналов в цилиндре. Даже небольшое отклонение от симметричности окажет отрицательное влияние на движение газов в цилиндре. Незначительная разница в высоте перепускных окон с обеих сторон цилиндра (рис. 9.25) вызовет несимметричное движение смеси и нарушит действие всей системы продувки. Отличным показателем, позволяющим непосредственно оценить правильность направления потоков смеси, поступающих из перепускных окон, являются следы на днище поршня. Спустя некоторое время работы двигателя часть днища поршня покрывается слоем сажи. Та же часть днища, которую омывают струи свежей горючей смеси, поступающей в цилиндр, остается блестящей, словно ее вымыли.
