Принцип конструкции двухтактного двигателя

Чтобы разбираться в работе велосипедного двига­теля, осуществлять уход за ним и уметь устранять неис­правности, возникающие при его эксплуатации, необ­ходимо хотя бы вкратце ознакомиться с принципами его конструкции и работы.

Двигатели, работающие по принципу сгорания рабо­чей смеси внутри цилиндра, носят название двигателей внутреннего сгорания. Сжатое горючее (смесь из паров бензина или какого-нибудь другого вещества и возду­ха), находящееся в цилиндре двигателя, взрывается, причем очень значительно повышаются его температура и объем. Благодаря давлению раскаленных газов пор­шень, являющийся подвижным дном цилиндра, отходит назад. При помощи шатуна и кривошипа поступатель­ная энергия поршня преобразуется во вращательное движение движителя (колеса автомобиля, винт тепло­хода или пропеллер самолета), а поршень в силу инер­ции вращательной системы опять вдвигается внутрь цилиндра.

Двигатели внутреннего сгорания по принципу своей работы делятся на двухтактные и четырехтактные.

Советские велодвигатели работают по двухтактному циклу, т. е всасывание и сжатие горючей смеси, рабо­чий ход и выпуск отработанных газов совершаются за два хода поршня.

Двухтактный бензиновый одноцилиндровый двига­тель (рис. 53) состоит из цилиндра 3, внутри которого находится поршень 2, соединенный при помощи шату­на 4 с коленчатым валом 5. В левой части цилиндра, называемой камерой сжатия, находится запальная све­ча /; правая часть цилиндра герметически соединена с картером 6. В картере находится коленчатый вал 5 (на нашей схеме изображен перпендикулярно к плоскости чертежа и поэтому видно только его сечение), преобра-

Принцип конструкции двухтактного двигателя

Рис. 53. Схематический разрез и принцип работы двух­тактного одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания:

I — запальная свеча; 2 — поршень; 3 — гильза цилиндра: 4 — шатун; 5—коленчатый вал; 6 картер; 7~ впускное окно; 8 — камера сжатия; 9 ~ продувочное окно; 10 — выпускное окно.

зующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное. Кроме того, в цилиндре имеются гри отверстия, или окна: впускное 7, продувочное 9 и вы­пускное 10.

Работа двигателя происходит в следующем порядке. При движении поршня влево в передней части цилинд­ра происходит сжатие горючей смеси и одновременно разрежение в картере. При дальнейшем движении вле­во (рис. 53, а) поршень открывает впускное окно 7, и в него из карбюратора засасывается (за счет понижен­ного давления в картере) горючая смесь. При подходе поршня к крайнему левому своему положению происхо­дит воспламенение сжатой (в камере сжатия) горючей смеси от проскакивающей между электродами свечи искры (рис. 53,6).

При сгорании смеси происходит большое выделение тепла, раскаленные газы, стремящиеся увеличить свой объем, давят на головку поршня и заставляют поршень двигаться вправо. Эта чаёть цикла носит название ра­бочего хода.

Поршень, двигаясь вправо, открывает выпускное ок­но 10, через которое начинают выходить отработанные газы, и одновременно сжимает горючую смесь, находя­щуюся в картере (рис. 53, в). Вслед за выпускным ок­ном открывается продувочное 9, через которое устрем­ляется из картера в камеру сжатия горючая смесь и вытесняет остатки отработанных газов (рис. 53,г). Поршень, дойдя до крайнего правого положения, за счет инерции системы начнет двигаться обратно и пере­кроет продувочное и выпускное окна, затем откроет впускное окно, и весь цикл повторится.

Расположение, количество окон в цилиндре и способ его продувки конструктивно варьируются в различных моделях двигателей.

Карбюратор. Существенной частью двигателя является карбюратор, преобразующий жидкое топливо в газообразное. На велодвигателях применяются кар­бюраторы поплавкового типа.

В принципе поплавковый карбюратор состоит из двух камер — поплавковой и смесительной — и воздушного фильтра, через который в карбюратор поступает воздух, очищенный от пыли. Поплавковая камера представляет собой закрытый сосуд, в который по бензопроводу поступает жидкое топливо. Внутри сосуда находится по­плавок, несущий на себе запорную иглу. При наполне­нии камеры поплавок поднимается вместе с уровнем жидкости и при определенном уровне запирает иглой отверстие бензопровода, прекращая дальнейшую подачу топлива. В поплавковой камере имеются два отверстия: одно в крышке, сообщающееся с наружным воздухом для поддержания в камере атмосферного давления, а через второе топливо по трубке вытекает из поплавковой камеры в смесительную. Конец трубки, имеющий узкое калиброванное отверстие, носит название жиклера. На­значение поплавковой камеры—поддерживать постоян­ный уровень и напор топлива, подводимого к жиклеру.

Жиклер, служащий для пропуска строго определен­ного количества топлива в смесительную камеру, поме­щается в диффузоре — трубке, имеющей сужение в средней части и плавно расширяющейся в оба конца. За диффузором расположен дроссель, который может изменять величину сечения канала смесительной каме­ры. Один конец камеры через воздухоочистительный фильтр соединен с наружным воздухом, а другой — с впускным окном цилиндра двигателя. Во время пони­жения давления в картере и при открытом впускном окне в смесительной камере создается ток воздуха. Наи­большую скорость воздушный поток имеет при про­хождении диффузора, так как давление здесь особенно сильно понижено. Вследствие разности давлений в по­плавковой камере (атмосферное) и в диффузоре (мень­ше атмосферного) топливо поднимается в канале жик­лера и вытекает из него тонкой струей. Воздушный по­ток разбивает эту струю на отдельные капли, которые, дробясь в нем, интенсивно испаряются, перемешиваются с воздухом и образуют горючую смесь.

Карбюратор, работающий по описанной схеме, мо­жет давать горючую смесь нужного состава только при условии работы двигателя на неизменном режиме. Для велодвигателя, изменяющего обороты в широком диапа­зоне, приходится несколько усложнять конструкцию кар­бюратора, хотя принципиально она остается такой же.

Зажигание. Горючая смесь в цилиндре двигателя вос­пламеняется от электрической искры. Для создания электрического тока в велодвигателях применяется ге­нератор переменного тока—магнето. Последний отли­чается от обычного генератора наличием дополнитель­ной высоковольтной обмотки. Один конец обмотки низ­кого напряжения подключен к контакту прерывателя, а второй конец замыкается на массу (корпус двигателя) так же, как и второй контакт прерывателя.

При вращении ротора генератора в низковольтной обмотке индуцируется электродвижущая сила, и при замкнутых контактах прерывателя электрический ток течет по замкнутому кругу: обмотка генератора — кон­такты прерывателя — масса двигателя — обмотка гене­ратора. Изменение электродвижущей силы перемен­ного тока происходит по синусоиде, и в момент ее максимального значения прерыватель размыкается кулачком, соединенным с механической системой дви­гателя.

Концы высоковольтной обмотки магнето включены в одну цепь с запальной свечой, имеющей искровой промежуток. При вращении ротора магнето переменный ток в низковольтной обмотке индуцирует электродви­жущую силу в высоковольтной обмотке, которая в мо­мент размыкания контактов прерывателя достигает мак­симума (порядка 7000—8000 в). Этого напряжения до­статочно для того, чтобы преодолеть зазор в свече. Поэтому в момент разрыва низковольтной цепи, осу­ществляемого прерывателем, в запальной свече, вклю­ченной в цепь высокого напряжения, проскакивает искра и воспламеняет горючую смесь в цилиндре двигателя. Момент проскакивания искры должен совпадать с кон­цом такта сжатия, о чем говорилось при описании работы двигателя.

Запальная свеча представляет собой металлический корпус, в котором находятся электроды. Центральный электрод изолирован от корпуса и другого электрода керамическим жароупорным изолятором. Нижняя часть свечи имеет нарезку для ввертывания в головку цилинд­ра. В верхней части свечи выведен центральный элект­род, оканчивающийся винтовой нарезкой для подклю­чения провода высокого напряжения от магнето. Вто­рой электрод через корпус свечи замыкается на массу, как и второй контакт высокого напряжения магнето. Между концами электродов в нижней части свечи имеется зазор, через который проскакивает искра, вызывающая воспламенение горючей смеси.

Герметичность соединения свечи с головкой цилинд­ра обеспечивается особой кольцевой прокладкой, под — кладываемой под свечу.