Необычные двигатели

Раздел: Техника

Двигатель с механизмом Чебышева, о котором рассказано выше, предназначается для мотоциклов. И это не единственная новинка в копилке изобретателей. В' вышедшей не так давно книге «Мотоцикл» (С. В. Иваницкий и др., 1971), написанной группой ведущих сотрудников ВНИИмотопрома, указывается, что «малая эффективность смазки стала сдерживать прогресс двухтактных двигателей». Один из путей решения проблемы — внесение различных конструктивных изменений в классическую схему смазки.

Преимущества раздельных систем смазки двухтактных двигателей с масляными насосами — лучшая смазка деталей кривошипно-шатунного механизма; снижение нагарообразования, закоксовывания колец и дымления двигателей; раздельная заправка масла и топлива — вобрала в себя система смазки, созданная севастопольским изобретателем. В. И. Кузьминым (а. с. № 339633). У нее есть по меньшей мере еще два положительных качества: отсутствие сложного маслопода- ющего насоса, что определяет простоту и повышенную, надежность системы, и частичная циркуляция масла по контуру цилиндр—масляный бачок, благодаря чему улучшается охлаждение и снижается тепловая напряженность двигателя.

Основные элементы системы смазки ( 11, а) — этд двухлитровый бачок /, умещающийся в боковом ящике мотоцикла, маслопроводы 2 и изогнутые канавки 6 на зеркале цилиндра, связанные с маслопроводами отверстиями. В цилиндр масло подсасывается за счет разряжения (насос не нужен!). В нижнюю канавку масло поступает через три отверстия 7 диаметром I мм ( 11, б) при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) до момента открытия всасываю

щего окна, т. е. только в момент наибольшего разряжения в картере. В верхнюю канавку масло увлекается из нижней канавки фрикционным воздействием Лоршня. При воспламенении смеси часть газов, прорвавшихся через замки поршневых колец в зазор между цилиндром и поршнем, выдавит масло из верхней канавки обратно в бачок. При этом давление в бачке возрастет и в нижнюю канавку поступит новая порция масла.

При ходе поршня к НМТ вязкое масло увлекается вдоль наклонных частей нижней канавки, благодаря чему в зоне поршневого пальца создается обилие масла. По пазам, выполненным в бобышках поршня (под палец), часть масла поступает к верхней, а под действием гравитационных сил и к нижней головке шатуна. Другая часть увлекается юбкой поршня в район масляных какалов подшипников коленчатого вала. Поступление масла происходит до Момента увеличения давления в картере. Таким образом, ко всем важнейшим узлам кривошипно-шатунного механизма циклически поступают порции свежего масла.

Количество поступающего масла автоматически (!) увязывается с числом оборотов и нагрузкой двигателя: чем больше разряжение в картере, тем больше масла подсасывается в нижнюю канавку. Для дополнительной регулировки на линии подачи масла установлен игольчатый клапан 3, управляемый вращающейся ручкой дросселя (газа). Еще один маслопровод 4, которым масляный бачок соединен с всасывающим патрубком за карбюратором, служит для выравнивания давления в бачке. В этой линии установлен небольшой дроссельный винт. Изменяя его положение, можно в широких пределах варьировать подачу масла в цилиндр.

Очень многие двигатели мотоциклов изрядно дымят. Отчасти это объясняется особенностями классической системы смазки, где масло добавляется в пропорции 1 к 20—25 частям бензина, отчасти неграмотностью водителей, которые, считая, что «кашу маслом не испортишь», увеличивают долю масла. Мало кто из водителей знает, что от холостого хода до средних оборотов (дроссель открыт наполовину) для смазки двигателя достаточно пропорции от 1 :200 до 1 :60. И только при полной нагрузке требуется состав 1 :20. Естественно, что классическая система смазки не отвечает этим требованиям. Избыток масла при малых нагрузках как раз и приводит к дымлению.

Через несколько лет повысившиеся требования к чистоте выхлопа поставят перед этой схемой непреодолимый заслон. ГАИ ужЬ сейчас начинает снимать номера с особо дымящих мотоциклов, а с учетом претензий к классической схеме по качеству смазки в ближайшие годы следует ожидать широкого распространения двухтактных двигателей с раздельными системами смазки.

Поэтому работа Кузьмина может заинтересовать нашу мотопромышленность. Оригинальная система смазки могла бы обеспечить беспрепятственный сбыт ИЖей и «Ковровцев» за рубежом. Возможно, что придется подумать лишь над увеличением эффективности смазки коренного подшипника шатуна. Обилие масла, поступающего на подшипники коленчатого вала, указывает на возможность применения устройства, подобного описанному в книге «Мотоцикл», в котором удачно использованы центробежные силы. Во всех остальных отношениях система советского изобретателя превосходит зарубежные.

Кузьмин установил свою систему смазки на «Ковровце». И вот позади уже 50 тыс. км, а поршень и цилиндр имеют абсолютно чистую поверхность, без малейших следов задиров. Мотоцикл не дымит, лучше тянет (сгорает лишь чистый бензин и все детали прекрасно смазываются). Существенного износа нет ни на поршневом пальце, ни в подшипниках шатуна и коленчатого вала, хотя обычно при таком пробеге шатунно- поршневая группа уже требует замены.

Надежная система смазки позволила повысить мощность двигателя. Причем для этого В. Кузьмин вместе с Г. Ивановым применил оригинальное решение, на которое их натолкнула статья о смерчах, появившаяся в популярном журнале. Смерч закручивает, перемешивает воздух. В двигателях более полное перемешивание смеси увеличивает полноту сгорания топлива, что приводит к росту мощности. Изменив форму камеры сгорания путем заварки и выточив в ней два вихреобразую- щих углубления, Кузьмин и Иванов попытались повысить мощность двигателя. После нескольких неудачных попыток рациональная форма вихреобразующих углублений была найдена и мощность двигателя «Ковровца» стала близка к 20 л. е.!

Эффективность работы двигателя определяется многими показателями, среди которых не на последнем месте стоят тепловые потери в камере сгорания. Минимальны они у шатровых (сферических) камер сгорания и их поверхность — это тот предел, к которому стремятся конструкторы. Любые отклонения от сферы увеличивают поверхность и приводят к росту тепловых потерь. В нашем случае выигрыш от повышенной эффективности сгорания, по-видимому, существенно превышает вред, вносимый некоторым увеличением поверхности.

Термически наиболее нагружено днище поршня. При резком увеличении мощности и, следовательно, тепловой напряженности днище поршня может прогореть. Чтобы этого не произошло, на картере описываемого двигателя (в камере предварительного сжатия) размещена деталь сложной конфигурации — подпоршневой вытеснитель, удаляющий нагретую смесь из-под поршня. Этим изобретатели добились интенсивного охлаждения днища поршня; турбулизировали смесь в кривошипной камгре и уменьшили объем кривошипной камеры, тем самым увеличив степень предварительного сжатия. И теперь на «Ковровце» можно смело пускаться в любые путешествия.

Автономная система смазки гарантирует надежную и продолжительную работу наиболее слабого звена — кривошипно-шатунного механизма.' Камера и вытеснитель улучшают смесеобразование и эффективность сгорания, снижают удельный расход топлива и обеспечивают высокую мощность — залог отличных ходовых качеств мотоцикла. А они действительно высокие. Удел обычных «Ковровцев» 70—90 км/ч, усовершенствованная машина легко развивает 100—110 км/ч. Пришлось даже отбалансировать колеса, так как при высокой средней скорости тряска от небаланса, обычно незаметная, стала надоедать. Добившись прекрасных результатов сравнительно простыми средствами, севастопольские изобретатели мечтают о внедрении своего изобретения. Они готовы предоставить любую информацию, в том числе и сам мотоцикл, заинтересованным организациям.

Развив и доработав их идеи, можно сконструировать машины, превосходящие мотоциклы лучших зарубежных фирм. Ну и, конечно, решения севастопольцев могут найти применение не только на мотоциклах, но и на любых других двигателях. Так, например, недавно выяснилось, что максимальная степень сжатия бензиновых двигателей может составлять не 12, как было принято, а 14,5—17,5. Термический КПД двигателя возрастает при этом почти на 15% 1 Но чтобы реализовать этот выигрыш, не повышая октанового числа топлива выше 100, в первую очередь следует применять вытеснители, сильно турбулизирующие смесь. Вытеснитель и камера «Ковровца» как раз и являются образцами такого устройства.