Устройство системы впуска 2т лодочных моторов
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
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
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.
Устройство лодочного мотора
Рассмотрим устройство подвесного лодочного мотора на примере четырехтактного Honda BF5, изображение которого мы взяли с официального сайта «Honda». Мотор на картинке предстает перед нами в полураздетом состоянии и на ней наглядно можно разглядеть основные узлы ПЛМ.
Сразу скажем, что это одноцилиндровый, 4-х тактный мотор. На 2-х тактном основные узлы ничем не различаются, в нем только нет клапанной системы газораспределения (нет распредвала, клапанов, масляного картера). У двухтактников вместо этого есть специальные отверстия в стенках цилиндров, через которые в них поступает топливная смесь и выходят отработанные газы.
Что примечательно, то в этом, казалось бы маломощном, 5-ти лошадном лодочном моторе, уже есть термостат и это одноцилиндровый двигатель, на секундочку. Привод у Хонды немного другой, по сравнению с большинством аналогичных моторов. Вертикальный вал составной, части его соединяются прямо под редуктором. Так что устанавливать сапог после ремонта системы охлаждения будет не сложно.
Кроме того у Honda BF5 нет встроенного бензобака, да и вообще Хонда их не ставит на свои моторы. Ручной стартер здесь тоже не стандартного типа, как мы привыкли, с верхним расположением на маховике. Но зато у Хонды он надежнее, т.к. ваши мышечные усилия передаются на маховик не лепестковой, а зубчатой передачей с передаточным отношением. Такое конструкторское решение японских инженеров уменьшило усилие при заводке мотора, так что лодочные моторы Хонда заводить может и женщина и ребенок. Но это не уникальное решение, Evinrude и Johnson давно уже его практикуют.
Рычаг КПП здесь расположился сбоку, хотя последние мировые тренды (и мировые бренды) говорят о том, что в передней части мотора будет удобнее.
Карбюратора здесь не видно, но поверьте он есть.
У большинства маломощных лодочным моторов топливный насос крепится на паре болтов. Шток топливного насоса, через отверстия в блоке цилиндров, взаимодействует с кулачками распредвала. Аналогичные кулачки предназначены для толкателей клапанов. Все эти кулачки на распредвале расположены так, чтобы кулачки и топливный насос работал в строго определенном режиме. Распредвал напрямую связан с коленвалом лодочного мотора через зубчатую передачу. Но всё это относится исключительно к 4-х тактным моторам.
Чем Хонда 5 ничем не отличается от других ПЛМ так это системой охлаждения с крыльчаткой, редуктором и самим механизмом переключения передач. А вот выхлоп тут не через ступицу, а над гребным винтом, точно также как и у четырехтактной Ямахи 5. Многие спорят о плюсах и минусах такого решения, но на наш взгляд — все равно, и та и та система выполняет свои функции. Противники выхлопа над винтом говорят, что он громче, но как это можно замерить на фоне шума самого двигателя. Почему японцы пошли на такой шаг не известно, но явно тут не при чем влияние выхлопа на гидродинамику винта, мотор то всего 5 л.с., не те тут скорости. Да и у всех более мощных лодочных моторов выхлоп идет через ступицу винта.
Надеемся, что после такого разбора устройства типичного лодочного мотора, вопросов у вас осталось меньше. Если остались — пишите, постараемся ответить.
Б/у лодочные моторы и регулировка зазора клапанов.
Четырехтактные лодочные моторы, после длительной эксплуатации, могут иметь уплывший тепловой зазор в клапанном механизме системы газораспределения.
Зазор клапанов, который не соответствует требованиям производителя, может привнести в работу лодочного мотора разные нарушения и сбои, вплоть до серьезных поломок.
К счастью, это, на качественных лодочных моторах, случается редко. Но, раз такая неисправность имеет место быть, мы не можем не вторгнуться в эту тему.
Регулировка клапанов лодочного мотора сводится к тому, что бы вернуть двигателю нормальный режим газораспределения. Ведь сильно увеличенный зазор клапанов, который, как многие знают, можно определить по металлическому стуку высокой частоты в районе клапанной крышки, нарушает подачу топлива и выпуск отработавших газов, в связи с тем, что клапана над своими седлами, находятся открытыми меньший период времени.
Разумеется, при этом, наполнение цилиндра будет не полным, а выпуск отработавших газов так же происходит с нарушениями.
Наконец, это одна из причин снижения мощности подвесного лодочного мотора и плохого пуска двигателя, да и вообще, разрушения клапанов из-за постоянно повышенных ударных нагрузок.
Обратная сторона – зазор меньше нормы. Наиболее частые последствия этого – подгорание седел клапанов и прогорание самих тарелок клапана. Ситуация с тарелками происходит в основном, потому, что неплотное прилегание клапанов к седлам, не позволяет эффективно отводить тепло от тарелки. А прорыв газов, помимо уменьшения компрессии (и, как следствие, мощности двигателя), только постоянно усугубляет ситуацию из-за разрастания области разрушения.
Сам процесс регулировки зазоров клапанов лодочного мотора, не представляет из себя никаких сложностей. Вскоре мы разместим требуемые зазоры для самых популярных четырехтактных лодочных моторов.
Тепловой зазор двигателя внутреннего сгорания, представляет из себя совсем малый промежуток, между коромыслом и клапаном. При работе лодочного мотора, происходит нагрев двигателя и его деталей, который приводит к их расширению. Зазор клапанов призван это расширение компенсировать.
Измерения и регулировка, в большинстве случаев, проводятся на холодном двигателе, при комнатной температуре, если быть совсем точным, +18 С.
Приносим извинения за фотографии, сделанные на телефон, но, перед публикацией этой статьи, фотоаппарат бесследно исчез в водах Финского залива.
В начале процесса, нам необходимо снять клапанную крышку на нашем лодочном моторе.
Находится она всегда со стороны свечей зажигания.
При отсутствии новой прокладки, снимать крышку, после откручивания болтов, следует очень осторожно, что бы прокладка осталась целой. Но, конечно же, по нормальным правилам, ее следует потом заменить.
На некоторых моделях, как, например, на Suzuki 9.9, нам для доступа к ней, потребуется сначала снять кожух двигателя и топливный насос. Это не сложно. На Mercury F5M, доступ к клапанам еще проще. Достаточно открутить четыре болта клапанной крышки. Свечи зажигания так же необходимо выкрутить, что бы облегчить проворачивание коленвала. К тому же это прекрасный повод измерить компрессию.
Выставление требуемого зазора производится с помощью щупа. Коленвал следует прокрутить до положения поршня в верхней мертвой точке, на такте сжатия, когда оба клапана будут закрыты. На большинстве маховиков или на распредвалах лодочных моторов есть соответствующие риски, которые необходимо совместить с отметкой на картере.
Если на вашей модели ПЛМ рисок нет, то положение поршня в ВМТ можно узнать через свечное отверстие с помощью самодельной линейки из, к примеру, карандаша. Но это измерение должно быть очень точным. Необходимо следить, что бы кулачки распределительного вала не начали поднимать коромысло. Как впускного клапана, так и выпускного.
В этом положении на холодном моторе легко чувствуется люфт коромысел. В зазор между коромыслом и клапаном (толкателем) вставляется щуп соответствующий по толщине конкретно для вашего лодочного мотора.
В случае несоответствия величины зазора, достаточно просто отпустить контргайку и изменить его до требуемого. После затягивания контргайки, обязательно нужно проверить зазор еще раз, он может сбиться. Тогда необходимо повторить процедуру.
Следует помнить, что, как правило, впускные и выпускные клапана имеют разные зазоры. К примеру, подвесной лодочный мотор Honda BF 2.3, имеет зазор впускного клапана 0,06-0,10 мм, а выпускного 0,09-0,13 мм. А на Mercury F40-50-60 впускной 0.15-0.25, выпускной 0.25-0.35 мм.
Вот так просто производится регулировка зазора клапанов подвесного лодочного мотора.
Внимательно осмотрите прокладку клапанной крышки и, если она все-таки повреждена, замените ее на новую.
Данную регулировку рекомендуется производить каждые сто моточасов. Но, если вам неохота возиться с подобными регулировками, обратите внимание на двухтактные впрысковики или на четырехтактный, рядный Mercury F150, объемом 3.0 литра, который, в регулировке клапанов, не нуждается.
