страница - 9
Рис. 1.126 Для улучшения сгорания профилированная область или зона по периметру камеры сгорания "завихряет* смесь, так как показано не рисунке
Рис. 1.12в Пятиклапанная головка цилиндра, разработанная компанией Yamaha
блоков 20 градусов (см. Рис. 1.12в]. Благодаря использованию пяти клапанов (трех впускных и двух выпускных] достигается максимальное использование площади камеры сгорания, заданной ограничениями, связанными с круглой формой клапанов. В результате индикаторный КПД получается выше по сравнению с четырехклепанной головкой. Единственный недостаток этой конструкции заключается в увеличении стоимости производства гоповкииипиндрэ и механизма газораспределения.
Использование многоклапанных головок тесно сопряжено с текущей тенденцией использования короткоходных двигателей с увеличенным диаметром цилиндра с целью достижения больших частот вращения двигателя. В корот-коходном двигателе поршень должен пройти меньший путь до того, как он начнет свой следующий ребочий ход, а увеличение диаметра цилиндра приводиткувепичению камеры сгорания, в которой может разместиться больше клапанов. Рост диаметра цилиндра также приводит к увеличению поверхности днища поршня, тоесть увеличивается площадь, на которую воздействует сгорающая топли-вовоэдушная смесь. Это пре имущество можно продемонстрировать на примере: при одном и том же ветре лодка с большим парусом плывет быстрее, чем та же самая лодка с парусом меньшей площади.
13 Улучшенные конструкции четырехтактных двигателей - десмодромный привод клапанов
Возможно, внушительно названная десмо-дромная схема г азораспределения-категори-ческий ответ на сложности, связанные с вибрацией и зависанием клапанов. На всех традиционных четырехтактных двигателях клапан закрывается под воздействием одной или двух возвратных пружин. Как было упомянуто, можно изменить пружины для того,
чтобы избежать вибрации или отскока клапана, а также проблемы зависания. Но любое изменение-только компромисс, обычно любые положительные эффекты всегда сопровождаются отрицательными.
Десмодромныйприводклапановизбегаетэтих проблем за счет использования дополнительного распредвала для привода дополнительных коромысел, которые принудительно закрывают клапана точно так же, как и от-крываютих[см. рис. 1.1 За]. Клапан открывается за счет воздействия открывающего коромысла на старжень. По мере того, как кулачок проходит точку максимального подъема клапане, и коромысло начинает освобождать клепан, закрывающее коромысло заставляет клапан закрыться. На более поздних версиях системы используется один распредвал со всеми необходимыми кулачками (см, рис. 1.136]. Практически десмодромный привод клапанов достаточно экзотичен и дорог для большинства серийно производимых мотоциклов.
Он используется только комленией Ducati и приводит к хорошему эффекту, особенно в случае применения его на спортивных двигателях. Можно поспорить, нужен ли он на дорожных мэшинех - особенно с двигателями большого объема, максимальная частота вращения которых ограничена из других соображений. Что не является поводом для спора, так это эффективность, с которой десмодромный привод устраняет проблемы зависания и вибрации клапанов.
14 Системы впуска четырехтактных двигателей - альтернативы таральчатым клапанам
Из предыдущих лераграфов можно отметить, что развитие четырехтактной системы впуска шло по пути устранения, насколько это
Рис. 1.1 За Принцип действия десмодромного привода клапанов [ранней конструкции)
На ранних гоночных мотоциклах компании Ducati использовалась система из трех кулачковых валов. Наружные кулачковые валы открывали клапана, кулачковый вал. расположений в середине, закрывал их.
Рис. 1.136 Принцип действия десмо-дромного привода клапанов (лозднай конструкции]
В поздних конструкциях мотоциклов компании Ducati для управления коромыслами, открывающими и закрывающими клапана, используются кулачки одного центрального кулачкового вела.
1Открывающее (верхнее) коромысло
2Регулировочное устройство верхнего коромысла
3Полукольца
А Регулировочное устройство закрывающего коромыспа
5Закрывающее (нижнее) коромысло
6Клапан
7Возвратная пружина закрывающего коромысла
8Распреовал
возможно, поступательно движущихся узлов клапанного механизма. В то время, как схема DOHC максимально приблизилась к этой цели, сам тарельчатый клапан остается ограничивающим чЬзктором.Таральчатьй клапан успеш-но работает, но обладает очевидными недостатками. Кроме того, что он относится к
возвратно-поступательно движущимся массам, он также представляет собой значительную преграду для поступающей смеси, тем самым порождая нежелательную турбулентность и сопротивление, которые препятствуют наполнению цилиндра. При разработке современных конструкций прилагается множество усилий для компенсации этих недостатков, но основные проблемы гкнтрежнему остаются. За последние годы было предпринято бесчисленное количество попыток заменить тарельчатый клапан альтернатив ной системой клапанов, среди них наиболее обнадеживающим выглядит схема с вращающимся крестообразным клапаном [см. рис. 1.14а). Он представляет собой полый цилиндр, установленный поперек головки цилиндра в специальной камере. Цилиндр клепана вращается с частотой, вдвое меньшей частоты вращения коленчатого вала двигателя, при этомпрореэь в его стенке совпадает с впускным или выпускным отверстием в соответствующей точке цикла двигателя. Таким образом, клапанный механизм приводится в действие аналогично дисковому клапану двухтактных двигателей и обеспечивает свободное поступление газа в камеру сгорания. Компания Norton опробовала такие клапана на своих спортивных двигателях в начале 50-х годов XX века, но, столкнувшись с проблемой уплотнений, впоследствии вернулась к тарельчатым клапанам.
Наряду с золотниковым клаленом и клапаном типа Aspin [см. рис. 1.146], вращающийся крестооб разный кл алан был отвергнут, главным образом, из-за свойственных ему проблем герметизации, а тарельчатый клапан занимал достаточно прочные позиции для того, чтобы заставить изготовителей отказаться от дальнейших исследований. Однако концепция вращающегося клапана не
забыта, и уже существует четырехтактный двигатель, в котором не используются тарельчатые клапана. Он представляет собой вращающийся цилиндр с окнами. Привод цилиндра осуществляется от коленчатого в ала при помощи шестеренчатой перед ачи. ч астата вращения цилиндра ниже скорости колен-чатоговала вдвое. Существенная особенность этого двигателя - поршень, поступательно движущийся в томже самом цилиндре, то есть герметизацию обеспечивает стандартный по ршеньи его кольца.По сути, это совмещение конструкций вращающихся клапанов, помянутых выше, и системы каналов, используемой на двухтактном двигателе.
15 Фазы газораспределения четырехтактных двигателей
Естественно, что впускной клапан должен быть открыт во время такта впуска, выпускной - во время такта выпуска. Но на самом деле двигатель с такими фазами газораспределения будет обладать очень скромными характеристиками.
Моменты открытия и закрытия впускного клапане
Механизм газораспределения спроектирован так, что впускной клапан открывается до того, как поршень окажется в ВМТ (а конце такта выпуска), а закрывается после прохождения поршнем НМТ [в начале такта сжатия) - см. рис. 1.15а, стр. 1.24. Для этого существуют очень серьезные основания. Во-первых, клапан на может открыться мгновенно. Так, если бы впускной клапан начал открываться в ВМТ. то он не был бы полностью открыт до тех пор, пока
Рис. 1.14а Вращающийся крестообразный клапан
Рис. 1.146 Клапан типа "Aapin"
поршень не сместился бы в цилиндре на некоторое расстояние от ВМТ. и. если бы он полностьюзакрывался ктому моменту врамени, когда поршень окажется в НМТ, то сокращалось бы фактическое время полного открытия клапана: при этомвеличина подъема (величина, на которую клапан выступит в цилиндр при полном открытии) будет невелика из-за времени, потраченного на открытие и закрытие. Это снизило бы количество смеси, поданной в цилиндр, а следовательно, и индикаторный КПД двигателя. Во-вторых, поступающая смесь обладает массой, и она по инерции стремится продолжать перемещение по мере поступления в цилиндр. Если впускной клапан остается открытым после НМТ. то импульс смеси способствует большему наполнению даже тогда, когда поршень начинает двигаться вверх. Угол, который коленчатый валпройдетот НМТ до момента закрытия впускного клапана, называется "запаздыванием закрытия впускного клапана".
Моменты открытия и закрытия выпускного клапана
По аналогии с впускными клапанами в конструкцию заложено, чтобы выпускной клапан открывался до достижения поршнем НМТ (к кошу рабочего хода), а закрывался после прохождения поршнам ВМТ, (в начале такта впуска) - см. рис. 1.15а. Кроме гарантии полного открытия клапана в начале такта выпуска (по причинам, описанным ранее], опережение открытия клапана предотвращает формирование демпфирующего воздействия отработавших газов (находящихся под высоким давлением), препятствующего подъему поршня в цилиндре.
Закрытие клапане после ВМТ обеспечивает полную очистку цилиндра, так как впускной
клапан открывается до ВМТ на такте впуска (что означает, что оба клапана открыты одновременно], а вырывающиеся наружу отработавшие газы создают разрежение во впускном тракте, что способствует проникновению свежей смеси в цилиндр. Наполнение цилиндра свежей смесью способствует вытеснению отработавших газов. Угол, который пройдет коленчатый вал после открытия выпускного клапана до НМТ, называется "опережением открытия выпускного
клапана". Угол, который коленчатый вал проходит за время, когда вблизи ВМТ одновременно открыты впускной и выпускной клапана, называется "перекрытием". Угол, в течение которого открыт клапан, называется "продолжительностью".
Опережение, запаздывание и перекрытие
Величина опережения, запаздывания и перекрытия определяет рабочие характерис-
Напрзвпение вращений
НМТ
Рис. 1.156 Типичная диаграмма фаз газораспределения низкооборотного двигателя
Направление вращения
ВМТ
НМТ
Рис. 1.15в Типичная диаграмма фаз газораспределения высокооборотного двигателя
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74]