Мотоциклы

Мощность, развиваемая газами в цилиндре двигателя, носит название индикаторной мощности. Зная среднее индикаторное давление, легко подсчитать индикаторную мощность. Для этого следует помножить величину среднего индикаторного давления (в кг/см²) на площадь поршня (в см²). Произведение будет равно силе (в кг), действующей на поршень во время всего его хода.

Произведение силы на путь поршня, проходимый им от одной мертвой точки до другой, равно работе (в кгм), совершаемой газами за рабочий цикл.

Для определения индикаторной мощности необходимо знать число рабочих циклов, совершаемых в цилиндре двигателя в одну секунду. Поскольку обычно известно число оборотов двигателя в одну минуту, то, разделив это число на 60, подсчитаем число оборотов в одну секунду. Так как при четырехтактном процессе один цикл совершается за два оборота коленчатого вала, то разделив на два число оборотов коленчатого вала за одну секунду, узнаем число рабочих циклов в одну секунду.

Если работа, совершаемая за один цикл (в кгм), известна, то, помножив ее величину на число рабочих циклов в одну секунду, подсчитаем мощность (в кгм/сек), развиваемую двигателем. Обычно мощность двигателя исчисляется в лошадиных силах, а одна лошадиная сила равна 75 кгм/сек. Следовательно, разделив полученную мощность двигателя в кгм/сек на 75 кгм/сек, получим мощность двигателя в лошадиных силах.

5. Двухтактный цикл двигателя222.

Схема работы мотоциклетного двухтактного двигателя представлена на рис. 12.

Рис. 12. Схема работы двухтактного двигателя: а — сжатие рабочей смеси в цилиндре двигателя и впуск горючей смеси в кривошипную камеру; б — расширение в цилиндре двигателя и сжатие горючей смеси в кривошипной камере; в — продувка цилиндра горючей смесью; г — начало сжатия рабочей смеси в цилиндре двигателя.

Цилиндр двигателя укреплен на кривошипной камере. На боковых стенках цилиндра внизу расположены три окна: продувочное окно, сообщающее каналом цилиндр с кривошипной камерой, выпускное окно, сообщающее цилиндр с внешней средой, и впускное окно, сообщающее кривошипную камеру с карбюратором. Верхняя кромка выпускного окна находится несколько выше верхней кромки продувочного окна. Нижняя кромка выпускного и продувочного окон расположены на уровне днища поршня при его положении в нижней мертвой точке.

Рассмотрим рабочий процесс двухтактного двигателя. Предположим, что за предыдущий рабочий цикл произошло сжатие рабочей смеси в кривошипной камере и цилиндр двигателя в основном заполнен свежей горючей смесью, поступившей через продувочное окно из кривошипной камеры.

При перемещении от нижней мертвой точки к верхней поршень вначале перекрывает своей боковой стенкой продувочное окно, а затем открывает впускное окно. Так как при перемещении поршня к верхней мертвой точке объем кривошипной камеры увеличивается, в камере создается разрежение. Атмосферный воздух, проходя через смесительную камеру карбюратора, под действием разрежения подхватывает капельки горючего, выходящего из распылителя карбюратора, обдувая их, тем самым способствует испарению.

Образующаяся горючая смесь поступает в кривошипную камеру. Испарение оставшихся в горючей смеси капелек горючего будет продолжаться в кривошипной камере за счет отбора тепла от горячих стенок цилиндра, поршня и кривошипной камеры. Когда поршень дойдет до верхней мертвой точки, давление горючей смеси в кривошипной камере достигнет 0,8 кг/см².

В дальнейшем, при перемещении поршня от верхней мертвой точки к нижней, объем кривошипной камеры начинает уменьшаться, но на некотором участке хода поршня горючая смесь продолжает поступать из карбюратора в кривошипную камеру, так как в этот период давление в камере ниже, чем внешнее. Впускное окно закрывается в момент выравнивания внешнего давления и давления в кривошипной камере. После закрытия впускного окна давление горючей смеси продолжает повышаться за счет ее сжатия и нагревания от стенок поршня и цилиндра.

При подходе к нижней мертвой точке поршень сначала откроет выпускное, а затем и продувочное окно. К моменту открытия продувочного окна давление в кривошипной камере достигнет 1,3 кг/см². После открытия продувочного окна горючая смесь из кривошипной камеры поступает на продувку цилиндра и при положении поршня в нижней мертвой точке давление в кривошипной камере упадет до 1,02—1,05 кг/см². Температура рабочей смеси равна при этом 100–150 °C.

Окончание впуска и сжатие рабочей смеси

При положении поршня в нижней мертвой точке продолжается поступление горючей смеси из кривошипной камеры в цилиндр двигателя (рис. 12, в).

Поскольку давление рабочей смеси в картере двигателя несколько больше, чем в цилиндре, то в начале перемещения поршня от нижней мертвой точки к верхней продолжается продувка цилиндра горючей смесью. При этом горючая смесь перемешивается с остаточными газами. Продувка закончится в момент перекрытия поршнем продувочного окна.

При дальнейшем перемещении поршня вверх некоторая часть рабочей смеси выталкивается поршнем в выпускное окно и только после перекрытия поршнем выпускного окна начинается сжатие рабочей смеси в цилиндре двигателя. Поэтому перемещение поршня от нижней мертвой точки до момента перекрытия поршнем выпускного окна называется потерянным ходом.

Остальная часть хода до верхней мертвой точки называется полезным ходом.

В процессе сжатия рабочая смесь в цилиндре двигателя нагревается, и к концу сжатия давление в цилиндре достигает 5–7 кг/см², а температура 350–400 °C.

На рис. 13 показано изменение давления в цилиндре двигателя в такте сжатия.

Рис. 13. Процесс сжатия в двухтактном двигателе: V_c —объем камеры сгорания; рабочий объем цилиндра; а' — начало сжатия; с'' — конец сжатия; Z — конец видимого горения; е — начало выпуска.

На линии ОР отложено в масштабе давление (Р, кг/см²) в цилиндре двигателя, на линии OV — объем цилиндра. Расстояние V_c соответствует объему камеры сгорания, V_h— рабочему объему цилиндра.

Отложим на линии ОР расстояние ОР₀, соответствующее давлению в 1 кг/см², и проведем через точку Р₀ линию, параллельную линии OV. Линия Р₀а, называемая атмосферной линией, соответствует давлению внешнего воздуха. Линия a'с'' показывает изменение давления в цилиндре в такте сжатия.

Давление и температура рабочей смеси в конце сжатия в цилиндре двухтактного двигателя будут меньше, чем у подобного четырехтактного двигателя. Это в основном вызывается утечкой рабочей смеси из цилиндра за счет запаздывания закрытия выпускного окна и повышенным содержанием в рабочей смеси отработавших газов.