Двигатель от скутера развивает полезную мощность
На сегодняшний день мощность сама по себе не имеет конкретного понятия если мы говорим о скутере и мощности его двигателя. Если вы возьмете любою модель скутера и посмотрите его технические характеристики по мотору, то увидите что максимальная мощность скутера указывается с привязкой к крутящему моменту который способен выдать двигатель скутера.
Вот вам самый простой пример. Все мы хоть рас катаюсь на скутере видели такую картину. конь едет в упряжке и тащит телегу.
Какую мощность развивает конь когда в упряжке? Как не странно, но средняя лошадь выдает при длительной работе только 0,8 л.с., и именно такой показатель закладывали (и закладывают) обычно в инженерные и экономические расчеты по гужевому транспорту и пр.
Считается также, что мужчина средних лет и обычной физической подготовки развивает (опять же при длительной работе) около 0,1 л.с. Немного, но и человек, и лошадь способны напрячься и несколько секунд выдавать гораздо больше – в разы.
Именно поэтому Конь способен вытащить телегу, застрявшую в разбитой колее, а любой скутер с моторчиком внутреннего сгорания с заявленной мощностью в 6-12 лошадиных сил, просто стоит не месте, палит сцепление ремень вариатора ну и глохнет в конце концов. А все потому что крутящего момента не хватило…
Так вот всю заявленную мощность скутера мы может только ощутить на определенном диапазоне оборотов двигателя, что и называется крутящий момент, это промежуток в котором мотор скутера наиболее эффективен и имеет наибольший КПД.
Хотя сама мощность ДВС скутера всегда зависит от максимальных оборотов двигателя скутера, а также диаметра и хода поршня.
Но в силу своих конструкционных нюансов, скутер не может выдавать постоянный максимальный крутящий момент на всем диапазоне оборотов.
Число оборотов коленчатого вала скутера, соответствующие максимальному крутящему моменту и максимальной мощности двигателя, не совпадают. Если максимальную мощность двигатель скутера развивает обычно при 90000-10000 об/мин, то максимальный крутящий момент он развивает примерно при 6500-7500 об/мин. При 5000 — 6000 об/мин, если ручка газа карбюратора открыта полностью, происходит наибольшая подача воздушно топливной смеси в цилиндр, среднее индикаторное давление газов достигает максимальной величины, а поэтому и крутящий момент оказывается наибольшим.
Здесь я могу привести еще один пример из личного опыта.
Так как уже долгое время из всех приборов на руле скутера ямаха джог у меня только тахометр, так вот заметил я такую особенность. Стандартная новая поршневая группа на ямахе объемом 50сс на ножке при подвешенном заднем колесе и полностью открытой ручке газа выдает 10000 об/мин., но при езде по прямой достичь этого показателя очень не просто и выйти на те же 10000 об/мин, практически не возможно, нужна идеально ровная дорога, попутный ветер и длинное расстояние.
Когда же я сам поменял фары впуска и выпуске на цилиндре(расточил правильно окна), уменьшил вес поршня, то скутер стал на лапке выдавать 10200 об/мин на лапке и с первых метров 10000-10100 при разгоне на полную ручку газа. таким способом я немного поднял мощность двигатель и расширил диапазон крутящего момента с сдвигом к максимальным оборотам двигателя.
Нужно также сказать что эффективная мощность скутера, т.е. мощность, развиваемая на коленчатом валу скутера, в зависимости от режима работы двигателя будет меньше расчетной мощности на 10-20%, потому что часть мощности выработанная скутером тратится на преодоление трения в самом двигателе (между коренными подшипниками коленвала скутера и шейками самого коленчатого вала, поршнями и площадью стенками цилиндров, сопротивлением воздуха на впуске и т.д.) и привод вспомогательных механизмов(привод насосов систем охлаждения и смазки, приборов электрооборудования и т.д.).
Источник
Сравнение преимуществ двухтактных и четырехтактных двигателей
Преимущества четырёхтактных двигателей
— Б́ольшая экономичность
— Более чистый выхлоп (экологически чище)
— Не требуется сложная выхлопная система
— Меньший шум, вибрация
— Отсутствие необходимости постоянного контроля уровня масла
Преимущества двухтактных двигателей
— Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения
— Б́ольшая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма
— Проще и дешевле в изготовлении
— Меньший вес
Четырёхтактный двигатель
Рабочий цикл четырёхтактного двигателя состоит из четырёх основных этапов — тактов.
Поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, соединение с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Впуск — четырёхтактный двигатель
В процессе впуска поршень четырёхтактного двигателя идёт из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ). Одновременно кулачком распредвала открывается впускной клапан, — в цилиндр четырёхтактного двигателя затягивается свежая топливно-воздушная смесь.
Сжатие — четырёхтактный двигатель
Поршень четырёхтактного двигателя поднимается из НМТ в ВМТ, сжимая рабочую топливную смесь. Одновременно и значительно поднимается температура горючей смеси. Отношение рабочего объёма цилиндра в НМТ и объёма камеры сгорания в ВМТ называется степенью сжатия (не путать с компрессией). Степень сжатия — очень важный параметр, обычно, чем она больше, тем больше топливная экономичность двигателя. Но, для четырёхтактного двигателя с б́ольшей степенью сжатия требуется топливо с б́ольшим октановым числом, которое дороже.
Сгорание и расширение (рабочий ход поршня) — четырёхтактный двигатель
Незадолго до окончания такта сжатия горючая смесь воспламеняется искрой от свечи зажигания. Во время следования поршня из ВМТ в НМТ топливо сгорает, и под действием тепла сгоревшего топлива рабочая смесь расширяется, толкая поршень. Степень «недоворота» коленчатого вала двигателя до ВМТ при поджигании смеси именуется углом опережения зажигания. Опережение зажигания необходимо для того, чтобы давление газов достигло максимальной величины когда поршень будет находиться в ВМТ. Тогда использование энергии сгоревшего топлива будет максимальным. Скорость горения топлива практически не меняется, то есть занимает фиксированное время, следовательно чтобы достичь максимальной производительности двигателя нужно увеличивать угол опережения зажигания пропорционально уровню оборотов коленвала. В старых двигателях эта регулировка производилась механическим устройством (центробежным и вакуумным регулятором воздействующим на прерыватель). В более современных двигателях для регулировки угла используется электронное опережение зажигания.
Выпускная система — четырёхтактный двигатель
После НМТ такта рабочего хода поршня четырёхтактного двигателя открывается выпускной клапан, и поднимающийся поршень вытесняет отработанные газы из цилиндра двигателя. При достижении поршнем ВМТ выпускной клапан закрывается и четырёхтактный цикл начинается сначала.
Необходимо также помнить, что следующий процесс (например, впуск), необязательно должен начинаться в тот момент, когда закончится предыдущий (например, выпуск). Такое положение, когда открыты сразу оба клапана (впускной и выпускной), называется перекрытием клапанов. Перекрытие клапанов необходимо для лучшего наполнения цилиндра/-ов горючей смесью, а также для лучшей очистки цилиндра/-ов четырёхтактного двигателя от отработанных газов.
Четырехтактный двигатель скутера:
1 — цилиндр с головкой
2 — крышка головки цилиндра
3 — карбюратор
4 — впускной патрубок
5 — электростартер.
Для ещё большей наглядности посмотрите видеоролик, наглядно показывающий работу четырёхтактного двигателя. На этом видео демонстрируется автомобильный четырёхцилиндровый шестнадцатиклапанный (то есть, в каждом цилиндре по два впускных и выпускных клапана, для лучшей продувки) двигатель, однако сути это не меняет.
Двухтактный двигатель
В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала (а не двух, как в четырёхтактных) за два (а не четыре) основных такта. У двухтактных двигателей отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет сам поршень, который в процессе перемещения то закрывает, то открывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому двухтактный двигатель более прост в конструкции.
Источник
В настоящее время двухтактные двигатели все реже устанавливают на скутеры и мопеды, они практически не используются в мотоциклах, за исключением некоторых эндуро. Почему еще несколько лет назад это был основной тип двигателей на скутерах, и внедрение четырехтактников не было такой необходимостью?
Этому есть ряд причин, основой из которых можно выделить стремление к уменьшению выброса вредных веществ в развитых странах, где все уже помешались на стандартах и прочих запретах. В тех же странах, а это в основном европейские государства, присутствует мода на экономию топлива, а четырехтактные двигатели, как известно, экономичнее. Ну и стремление внедрять что-то новое пробудило моду на четырехтактники по всему миру.
Безусловно, это хорошо, но не на полтинниках. Мощность такого двигателя при пятидесяти кубах ничтожна, по сравнению с двухтактным. Набор скорости происходит крайне вяло, скутер не реагирует должным образом на ручку газа и все происходит с опозданием. Этим можно обьяснить, почему китайские производители, скрывая кубатуру своей четырехтактной техники, выдают их за полтинники, оснащая при этом скутеры двигателем 65сс или 82сс. Все очевидно, так они хоть как-то компенсируют ту нехватку мощности, причем абсолютно без лишних затрат. Японские производители идут иным путем, объем цилиндра у них всегда указывается правильно, а из ситуации они выходят путем применения дорогостоящих технологий, таким образом четырехтактные японские скутеры объемом 50сс имеют сносную динамику и скоростные характеристики.
Очевидно, что в данном случае использование двухтактного двигателя более рационально, экономичнее и проще.
Так как большинство скутеров, которые эксплуатируются у нас, представляют собой модели японского производителя прошлых лет, они в основном двухтактные. Для примера можно выделить всем известные скутеры Yamaha Jog, Honda Dio, Honda Lead, Suzuki Sepia, Suzuki Address.
Любой владелец такой техники должен знать, как работает его двигатель, что из себя представляет. Рассмотрим основной принцип работы двухтактного двигателя и его строение. Никакого отличия в принципе работы между моделями нет, поэтому углубляться в недра каждой модели мы не будем, отличий там практически нет.
Устройство двухтактного двигателя
Устройство двухтактного двигателя чрезвычайно простое.
1 — масляный бак; 2 — карбюратор; 3 -разделитель троса «газа»; 4 — ручка «газа»; 5 — трос управления подачей масла; 6 — плунжерный насос-дозатор; 7 — шланг, подводящий масло во впускной патрубок.
Приведенная выше схема используется на скутерах Honda. Видно, что ручка газа управляет также и маслонасосом. Для подачи бензина используется бензонасос, так как бензобак обычно находится под ногами водителя, в отличие от моделей скутеров Yamaha и Suzuki. Поршень помещается внутрь цилиндра, непосредственно сверху в головке цилиндра находится свеча. Воспламеняясь смесь взрывается и толкает поршень вниз, он в свою очередь, через шатун крутит коленвал. Такие аппараты просты в ремонте и обслуживании.
Рабочий процесс двухтактного двигателя
Рассмотрим рабочий процесс двухтактного двигателя
а — впуск в кривошипную камеру, сжатие в цилиндре; б — воспламенение (до ВМТ) и последующее сгорание в цилиндре; в — выпуск отработавших газов из цилиндра и продувка горючей смесью из картера; 1 — продувочный канал; 2 — выпускной канал; 3 — свеча зажигания; 4 — лепестковый клапан во впускном канале; 5 — впускной канал; 6 — кривошипная камера
Он состоит из двух тактов — такт сжатия и такт рабочего хода. Во время такта сжатия, смесь сжимается, создавая большое давление в камере сгорания, затем происходит воспламенение и так рабочего хода, который и является основой двигательной силы.
Теперь рассмотрим каждый процесс в деталях. На рис. 1 обозначен рабочий процесс двухтактного двигателя. Желтым цветом выделено топливо, в нашем случае уже в смеси с двухтактным маслом. Обозначены:
- цилиндр (крепится к картеру, служит основой для работы двигателя);
- поршень (работает внутри цилиндра, благодаря поршневым кольцам не пропускает газы в кривошипную камеру);
- свеча ( в нужным момент воспламеняет топливную смесь);
- выпускной коллектор (является выходом для отработанных газов и соединяет цилиндр скутера с выхлопной трубой);
- впускной коллектор (соединяет карбюратор скутера с цилиндром, внутри впускного коллектора расположен обратный клапан);
- обратный клапан (не позволяет выходить рабочей смеси и газам во время рабочего такта обратно во впускной коллектор, и соответственно в карбюратор);
- кривошипная камера (область картера, где происходит смазка всех движущихся частей двигателя скутера топливной смесью)
Дело в том, что в таких двигателях смазка всех рабочих частей происходит непосредственно топливной смесью, поэтому в бензин добавляется масло. В скутерах для масла предусмотрен отдельный бачок, а маслонасос подает его в нужном количестве. Эта смесь, перед тем, как попасть в камеру сгорания, смазывает основные движущие части двигателя, а отдельного масла в картере, как в четырехтактном моторе, не предусмотрено.
Так как масло сгорает вместе с бензином, оно должно соответствовать жестким требованиям:
- хорошо гореть
- должным образом смазывать все части
- после горения не оставлять нагара в камере сгорания.
Последний момент очень важен, и зачастую именно некачественное двухтактное масло может привести к образованию чрезмерного нагара в двигателе и снижению мощности.
На рисунке 2 можно наблюдать расположение поршня в «нижней мертвой точке». В этом положении клапан открыт, а давления в цилиндре нет. Затем, поршень поршень поднимается вверх и перекрывает сначала впускное окно, а затем выпускное. После перекрытия выпускного коллектора, при достижении «верхней мертвой точки», обозначенной на рисунке 2, в цилиндре создается повышенное давление в смеси горючей смеси и воздуха.
Задача свечи, именно в этот момент воспламенить эту смесь, которая взрываясь, толкает поршень вниз с очень большой силой. Стоит заметить, что когда поршень закрывает впускной коллектор, в кривошипной камере под поршнем образуется разряжение. Именно в этот момент под действием этой силы открывается лепестковый клапан, и в камеру попадает новая доза топлива.
Затем, под действием взрыва, поршень уходя вниз, открывает выпускное окно цилиндра, в это время происходит выхлоп в глушителе. Этот процесс можно наблюдать на рисунке 3. Клапан в этот момент закрывается по действием давления, которое образуется при движении поршня вниз, и при достижении впускного окна, в камеру сгорания под давлением попадает топливная смесь.
При этом происходит постоянная смазка двигателя горючей смесью бензина и масла. Как видите, двухтактный двигатель очень прост в работе, обслуживании и ремонте.
Теперь рассмотрим основные плюсы и минусы двухтактных двигателей.
Преимущества двухтактного двигателя:
- простота изготовления;
- двухтактный двигатель очень прост в ремонте;
- значительная дешивизна, по сравнению с четырехтактным двигателем;
- меньше масса и габариты;
- меньше рабочих деталей;
- мощность двухтактного двигателя почти в два раза превышает четырехтактного.
Недостатки двухтактного двигателя:
- увеличенный расход топлива;
- двухтактный двигатель менее тяговит, и любит высокие обороты;
- выбросы вредных веществ больше, что актуально в Европе;
- менее долговечен, чем четырехтактный.
Как видите, есть преимущества и недостатки, можно услышать много откликов и критики, и но факт остается фактом, и как бы ни внедряли производители мототехники четырехтактные двигатели в свои скутеры, рабочим объемом двигателя меньше 50 кубов, они идут на шаг удорожания своей продукции и, пытаясь идти в ногу со временем, лишают покупателей тех динамических показателей и возможностей, которые они получают от мощной двухтактной техники.
Все это касается лишь скутеров с мотором 50сс, для класса 100сс и выше, конечно, более рациональным вариантом будет установка тяговитого и спокойного четырехтактного двигателя. Это было ясно уже в 80-е годы, и в то время почти вся кубатура комплектовалась четырехтактниками. Современный же мир полтинников несет за собой дефорсировку, а насладиться скоростью и динамикой можно будет только в спортивных моделях, которые как прежде комплектуются двухтактными двигателями.
Источник
По старой-доброй традиции нашего сайта — изучение устройства двигателя мы с вами будем проводить на реальном примере. С поиском жертвы для примера особо мучится мы не будем, а возьмем самый обычный четырехтактный двигатель китайского производства — распилим его и заодно изучим его внутреннее содержимое.
Тем более, что двигатели современных скутеров, имеют очень схожее устройство и единую компоновочную схему, поэтому двигатель, который мы сегодня с вами будем рассматривать по своей конструкции и устройству практически ни чем не будет отличаться от своих собратьев из Японии или Европы. За исключением незначительных мелочей.
Жертва: обычный китайский NONAME с каким-то нереально забубененным числовым индексом: JL1P39QMB-2.
В данном двигателе есть несколько важных или не очень узлов механизмов и систем без которых невозможна его полноценная работа. Каждый узел механизм или система, по ходу статьи мы с вами будем рассматривать более детально.
Система питания
Система питания данного двигателя состоит из двух основных элементов: карбюратора и воздухоочистителя, также в систему питания входят дополнительные элементы в виде патрубков, коллекторов, топливных кранов и трубок.
Расположение элементов системы питания на других моделях двигателей может существенно отличатся, а некоторые элементы могут и вовсе отсутствовать, например — карбюратор. На современных двигателях его уже и не ставят в виду несовершенства конструкции.
Принцип работы системы питания
Под действием разряжения — создаваемым поршнем в камере сгорания — атмосферный воздух сначала устремляется в впускное отверстие воздухоочистителя где он подвергается очистке от пыли и далее — уже очищенный воздух через соединительный патрубок поступает в карбюратор.
В карбюраторе воздух насыщается парами бензина до необходимой пропорции и потом в виде горючей смеси по впускному коллектору — через открытый впускной клапан — поступает прямиком в камеру сгорания где происходит процесс горения.
Система охлаждения
Система охлаждения установленная на этом двигателе — относиться к системам охлаждения воздушно-принудительного типа. Данные виды систем охлаждения очень просты, дешевы в производстве, надежны не требуют обслуживания и практически никогда не ломаются, но малоэффективны.
Устройство системы охлаждения
Система охлаждения, в нашем случае воздушно-принудительного типа — устроена не просто, а очень просто, можно даже сказать, что до безобразия просто… В основе ее конструкции находиться самый обычный вентилятор центробежного типа, или если говорить правильно: крыльчатка вентилятора, которая прикручена болтами к жестко связанному с коленчатым валом ротору генератора.
После запуска двигателя — крыльчатка вентилятора начинает вращаться — создавая поток воздуха, который для повышения эффективности работы системы охлаждения с помощью специальных кожухов движется в нужном направлении для обдува наиболее нагреваемых деталей двигателя: головки блока цилиндров и самого цилиндра.
Крыльчатка вентилятора спрятана за кожухом охлаждения, расположенным с правой стороны двигателя.
Кожухи охлаждения по которым нагнетаемый вентилятором воздух движется вдоль охлаждаемых деталей двигателя — равномерно обдувая и далее — через специальные каналы в кожухах охлаждения — горячий воздух отводится наружу.
Наиболее нагреваемые детали двигателя: головка блока цилиндров и цилиндр — имеют развитое оребрение, что позволяет увеличить в несколько раз площадь охлаждения и тем самым улучшить эффективность работы системы охлаждения.
Генератор
Генератор устанавливаемый на данном двигателе относиться к генераторам маховичного типа, переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Генератор состоит из двух основных элементов: ротора и статора, также для обеспечения своевременного формирования искры на свече зажигания в генератор внедрен дополнительный модуль в виде магнитоиндукционного датчика.
Добраться до статора генератора можно будет только после снятия крыльчатки вентилятора и ротора с цапфы коленчатого вала.
Система смазки
Система смазки установленная на данном двигателе относиться к системам смазки комбинированного типа: часть деталей смазывается под давлением, а другая часть разбрызгиванием или посредством «масляного тумана», который образуется во время работы двигателя.
Система смазки является одной из самых важных систем двигателя — без которой невозможна его работа. Любые неисправности в данной системе заканчиваются для двигателя либо разрушением деталей либо полным «клином» двигателя, а чаще всего и тем и другим.
Также стоит учитывать, что система смазки является дополнительным элементом системы охлаждения двигателя.
Система смазки состоит из двух основных деталей: масляного насоса и его привода. На данном двигателе привод масляного насоса осуществляется шестерней непосредственно от коленчатого вала двигателя. На других моделях двигателей привод масляного насоса может быть осуществлен посредством цепи.
Также, для обеспечения полноценной работы системы смазки в ее конструкции существует несколько дополнительных модулей: обратные клапана, фильтры, маслопроводы, радиаторы, щупы, датчики давления и прочие устройства.
Основные элементы системы смазки
Масляный насос в снятом виде
Работа системы смазки
Во время работы масляного насоса — моторное масло находящееся внутри картера двигателя под действием разряжения — создаваемым масляным насосом начинает увлекаться в приемное отверстие масляного фильтра и далее через масляный канал поступает в приемное отверстие корпуса масляного насоса.
В корпусе масляного насоса — моторному маслу сообщается давление под действием которого оно через масляный канал устремляется в основную масляную магистраль.
Основная магистраль в свою очередь разделяется на два отдельных канала, по одному из которых — моторное масло под действием давления через канал в цилиндре поступает к головке блока цилиндров — смазывая и охлаждая детали газораспределительного механизма, а по второму каналу — моторное масло поступает в специальную полость расположенную на щеке коленчатого вала.
В полости на щеке коленчатого вала — под действием центробежной силы возникающей во время вращения коленчатого вала — моторное масло устремляется в специальный канал расположенный в пальце нижней головки шатуна — осуществляя принудительную смазку подшипника нижней головки шатуна .
Масляные каналы системы смазки деталей головки блока цилиндров
Все остальные детали двигателя смазываются посредством разбрызгивания масла либо масляным туманом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух основных деталей — поршня и коленчатого вала. Поршень воспринимает на себя энергию расширяющихся газов в камере сгорания головки блока цилиндров — совершая возвратно-поступательные движения, а коленчатый вал через жестко связанный с поршнем шатун посредством поршневого пальца — преобразует возвратно-поступательные движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Основные детали кривошипно-шатунного механизма
Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм установленный на этом двигателе имеет тип: ОНС и состоит из нескольких деталей: впускного и выпускного клапана, распределительного вала, коромысел, приводной цепи, натяжителя приводной цепи, направляющих приводной цепи и других деталей.
Газораспределительный механизм осуществляет своевременную подачу рабочей смеси в камеру сгорания и отвод из нее отработавших газов.
Работа газораспределительного механизма
Во время работы двигателя — распределительный вал приводимый во вращение цепью от коленчатого вала с помощью кулачков расположенных на его поверхности поочередно открывает впускной и выпускной клапан.
Для предотвращения соскакивания цепи газораспределительного механизма с звездочек — цепь находиться в постоянном натяжении с помощью специального натяжителя цепи, и ограничена от смещения с оси двумя направляющими: верхней и нижней.
Кулачок расположенный на рабочей поверхности распределительного вала в