Мотоциклы - Жигарев Федор Михайлович. Страница 24

2. Влияние режима работы и регулировки двигателя на количество отводимого тепла

Мотоциклетные двигатели воздушного охлаждения работают в условиях переменных нагрузок и переменной скорости обдува двигателя воздухом. Поэтому количество отводимого от цилиндров тепла должно быть достаточным для сохранения в пределах нормы температуры основных деталей двигателя.

При работе на холостом ходу тепло от цилиндров двигателя передается воздуху. С течением времени температура цилиндров может увеличиваться выше нормы, так как количество тепла, отводимого от ребер двигателя воздухом, будет меньше, чем количество тепла, получаемого ими от газов. Поэтому при работе двигателя на месте рекомендуется прогревать двигатель несколько ниже нормальной температуры, чтобы в начале движения, когда скорость мотоцикла мала, а нагрузка на двигатель увеличилась, часть тепла затрачивалась на подогрев двигателя и остальная часть отводилась воздухом.

В последующем, когда скорость мотоцикла будет высокой, охлаждение двигателя зависит от обдува и нагрузки двигателя. Так, например, при работе двигателя с прикрытым дроссельным золотником во время движения по хорошей дороге с большой скоростью охлаждение цилиндров двигателя будет наиболее эффективным.

Это объясняется тем, что нагрузка двигателя вследствие малого сопротивления движению невелика, количество тепла, передаваемого газами, небольшое, а скорость обдува двигателя значительна.

При дросселировании двигателя передача тепла от газов в стенки цилиндра уменьшается в большей степени, чем передача тепла от цилиндра воздуха, вследствие понижения скорости движения мотоцикла. При этом условия охлаждения улучшаются и температура стенок цилиндра понижается.

Наиболее тяжелой будет работа двигателя при полном открытии дроссельного золотника, особенно во время движения по дороге с большим сопротивлением (подъем, грязь, встречный ветер и т. д.). В этом случае двигатель сильно перегревается.

Установка более раннего зажигания вызывает повышение температуры и давления газов в цилиндре двигателя, а следовательно, и количества тепла, передаваемого стенкам цилиндра. Одновременно с этим уменьшается температура выпускных газов, так как чем раньше сгорает рабочая смесь, тем большее количество тепла передается стенкам цилиндра. Это повышение количества тепла, передаваемого стенкам, у мотоциклетных двигателей в известной степени компенсируется повышением мощности и оборотов коленчатого вала двигателя в результате увеличения угла опережения зажигания. При этом скорость движения мотоцикла увеличится, а также увеличится и передача тепла от стенок цилиндра воздуху.

Обогащение рабочей смеси до определенного предела улучшает охлаждение двигателя, так как при этом понижается средняя температура цикла и уменьшается количество тепла, передаваемого от газов стенкам цилиндра. Понижение средней температуры цикла происходит вследствие того, что при недостатке воздуха в сгорании участвует не все горючее и, кроме того, часть тепла, получаемого во время сгорания, тратится на испарение и нагрев горючего, не участвующего в сгорании из-за недостатка кислорода. В практике это часто используют для понижения температуры цилиндра двигателя при движении по тяжелым участкам дороги или с большой скоростью. Но в этом случае рабочая смесь должна обогащаться только за счет увеличения (подачи горючего, а не за счет уменьшения подачи воздуха.

Обеднение рабочей смеси до определенного предела также улучшает охлаждение двигателя, т. е. при обеднении смеси происходит уменьшение передачи тепла от газов к стенкам цилиндра двигателя. Это объясняется тем, что часть тепла затрачивается на нагревание избыточного воздуха, не принимающего участия в сгорании.

Увеличение степени сжатия несколько повышает среднюю температуру цикла, так как рабочая смесь, сжатая в камере небольшого объема, сгорает при повышенных температуре и давлении. Но при этом количество тепла, передаваемого от газов стенкам камеры сгорания, снижается вследствие того, что поверхность камеры имеет уменьшенный объем. Однако температура и давление газов в конце хода расширения у двигателей с повышенной степенью сжатия получается более низкой, чем у двигателей с обычной степенью сжатия. Объясняется это тем, что при подходе поршня к нижней мертвой точке газы в цилиндре двигателя расширяются в большей, чем обычно, степени.

Таким образом, уменьшение поверхности камеры сжатия, увеличение скорости сгорания и большое расширение отработавших газов в цилиндре двигателя приводят к тому, что при повышенной степени сжатия средняя температура стенок цилиндра и головки понижается.

Но беспредельно повышать степень сжатия нельзя. Основной причиной, ограничивающей увеличение степени сжатия, является детонация, при которой одновременно с понижением температуры выпускных газов наблюдается перегрев стенок камеры сжатия вследствие местного повышения температуры.

3. Воздушное охлаждение

У мотоциклетных двигателей воздушного охлаждения передача тепла от стенок цилиндра воздуху происходит через ребра цилиндра. Для улучшения охлаждения наибольшее количество ребер располагается обычно у головки цилиндра, так как в этой части цилиндр подвергается большему температурному воздействию. Поэтому ребра у головки цилиндра делаются с большей поверхностью, чем ребра, удаленные от нее.

В зависимости от положения цилиндра относительно направления потока воздуха расположение ребер на цилиндре может быть различным. Наиболее распространено кольцевое расположение ребер, расположение ребер отдельными выступами в шахматном порядке или в ряд и продольное расположение ребер.

В первых двух случаях плоскость ребер может быть параллельна потоку воздуха, обдувающего цилиндр, или наклонна к нему.

Наиболее часто применяется кольцевое расположение ребер. Это объясняется тем, что цилиндры с кольцевым расположением ребер просты в изготовлении. При вертикальном расположении цилиндра поток обдувающего воздуха параллелен плоскости ребер, но так как обычно у мотоциклов цилиндры расположены под углом с целью уменьшения общей высоты двигателя, то кольцевые ребра располагаются к направлению потока воздуха также под некоторым углом.

Расположение ребер отдельными выступами в шахматном порядке на поверхности цилиндра (рис. 58) увеличивает передачу тепла за счет увеличения поверхности ребер и большего завихрения между ними воздуха.

Рис. 58. Цилиндр с расположением ребер отдельными выступами (в шахматном порядке).

В результате большое количество тепла отводится от выпускного клапана и патрубка, выполненных на передней стороне цилиндра. Кроме того, при таком расположении ребер улучшается использование воздушного потока, омывающего цилиндры двигателя.

У двигателя мотоцикла М1А ребра цилиндров имеют кольцевое расположение, ширина ребер на передней и задней стороне цилиндра увеличена (рис. 59).

Рис. 59. Цилиндр двигателя М1А.

Это сделано для того, чтобы поддержать температуру цилиндра одинаковой, так как равномерный отвод тепла от стенок цилиндра по окружности обеспечивает равномерное тепловое расширение и в процессе работы исключает овализацию цилиндра за счет неравномерного нагрева. Неравномерный нагрев и овализация цилиндра приводят к повышенному износу его стенок.

На головке цилиндра обычно выполняется значительное количество ребер, так как она всегда нагрета сильнее других частей цилиндра. Так же как у цилиндров, ребра на головке могут быть расположены в направлении вдоль потока воздуха или под некоторым углом к нему. На рис. 60 показано расположение ребер на головке цилиндра двигателя М-72.