Принцип действия и конструкция двигателей подвесных моторов
Рабочий цикл двухтактного ДВС
Практически все отечественные подвесные моторы снабжены двигателями, работающими по двухтактной схеме. Проследим, как совершается рабочий цикл в двухтактном двигателе.
При движении поршня вверх от НМТ (нижней мертвой точки) в картере двигателя увеличивается разрежение и через впускное окно, расположенное в средней части картера, всасывается бензовоздушная смесь — происходит впуск (рис. 1, I). Достигнув верхней мертвой точки (ВМТ), поршень направляется вниз. Смесь в картере начинает сжиматься (рис. 1, III), т. к. к этому моменту впускное окно уже перекрыто (механизм управления впуском описан ниже). Когда верхняя кромка поршня дойдет до выпускного окна, камера сгорания соединится с атмосферой (однако выпуска не произойдет, потому что воспламенения смеси еще не было). Двигаясь дальше, верхняя кромка поршня открывает продувочное окно и смесь, предварительно сжатая в картере, устремляется в камеру сгорания.
После прохождения НМТ поршень снова движется вверх. В картере под поршнем начинается процесс формирования нового заряда для продувки, а в камере сгорания смесь в это время сжимается. Поршень, двигаясь вверх, перекрывает сначала продувочные окна, а затем выпускные окна — продувка заканчивается и начинается сжатие (рис. 1, II). В момент подхода поршня к ВМТ в запальной свече возникает искра, топливо воспламеняется и возросшее давление толкает поршень вниз — происходит рабочий ход (рис. 1, IV). Выпускные окна открываются — начинается выпуск, давление в камере сгорания падает. Отработанные газы улетают через выпускное окно в атмосферу, а после открытия продувочных окон поступающая через них свежая смесь выталкивает остатки отработанных газов — происходит продувка.
Система продувки
Если процессы сжатия, сгорания и расширения в двух и четырехтактных двигателях аналогичны, то очистка цилиндра от остаточных газов и наполнение его свежей смесью у них существенно различаются. В четырехтактном двигателе основная масса остаточных газов вытесняется поршнем при его ходе к ВМТ (верхней мертвой точке). В двухтактном двигателе отработанные газы вытесняются свежей смесью, предварительно сжатой в картере, при открытых продувочных и выхлопных окнах, т. е. продувка и выпуск происходят одновременно. При больших конструктивных преимуществах такая система очистки имеет и свои минусы: свежая смесь частью смешивается с остатками продуктов сгорания, а частью вылетает в атмосферу через выпускную систему. Чтобы свести к минимуму эти нежелательные явления при наилучшей очистке цилиндра от остаточных продуктов сгорания, конструкторами двухтактных двигателей разработаны различные системы продувки цилиндра.
Таких систем несколько: контурная, в которой поток продувочной смеси движется по контуру цилиндра, прямоточная с движением смеси от одного конца цилиндра к другому и др.
В настоящее время в двухтактных двигателях подвесных лодочных моторов повсеместно применяется возвратно-петлевая схема продувки. Здесь рабочая смесь направляется из нижней части цилиндра в верхнюю, описывает петлю и выталкивает отработавшие газы. Петлевая схема продувки конструктивно проста — это и определило ее выбор для лодочных и мотоциклетных двигателей, хотя она и характеризуется наличием не продутых зон в цилиндре в большей степени, чем прямоточная и контурная.
Конструкция двигателя
Конструктивно двигатель подвесного мотора (рис. 11) состоит из неподвижных деталей — цилиндров, головок, картера и подвижных — коленвала, поршней, шатунов, маховика (рис. 12).
Цилиндры двигателей выполняются из алюминиевого сплава в виде блока («Ветерок», «Нептун», «Вихрь», «Москва») либо каждый отдельно («Салют», «Привет-22») с залитыми или запрессованными гильзами из серого чугуна. Цилиндры со стороны ВМТ закрываются головкой, отливаемой из алюминиевого сплава в одном блоке или отдельно на каждый цилиндр.
Картеры двигателей отливаются из алюминиевого сплава и конструктивно выполняются с одним или несколькими разъемами в плоскости, перпендикулярной к оси коленвала («Салют», «Вихрь», «Нептун», «Привет-22»), по оси коленвала («Москва») или туннельного типа без разъемов («Ветерок»). В средней части картера («Вихрь», «Нептун», «Привет-22») расположен впускной канал, расходящийся на верхнюю и нижнюю кривошипные камеры, впуск смеси в которые производится через золотниковые шайбы, вращающиеся вместе с коленвалом (см. рис. 9). На двигателях с клапанным впуском («Ветерок», «Москва», «Прибой») к картеру крепится клапанная перегородка с пластинчатыми клапанами, открывающимися при образовании достаточного разрежения в кривошипной камере.
Коленвалы двигателей подвесных лодочных моторов изготовляются цельными при разъемных нижних головках шатунов («Ветерок», «Прибой», «Москва») или составными при неразъемных головках («Вихрь» «Нептун», «Привет-22», «Салют»). Разборные коленвалы двухцилиндровых двигателей состоят из двух кривошипов, соединяемых между собой с помощью оси («Нептун»), торцевых шлиц («Вихрь») или цанговым соединением («Привет-22»). На верхнем клапане коленвала предусматривается конус со шпонкой для посадки маховика. Нижний конец для соединения с вертикальным валом имеет отверстие со шлицами («Ветерок», «Москва», «Прибой», «Нептун») или квадратный хвостовик («Вихрь», «Привет-22», «Салют»). Коленвалы штампуются из легированной хромоникелевой стали.
Маховики двигателей подвесных лодочных моторов помимо основного назначения — уменьшения неравномерности вращения коленвала — используются для размещения магнитной системы магнето. В обод маховика заливаются («Ветерок», «Москва») или крепятся с помощью винтов («Вихрь», «Нептун», «Привет-22») постоянные магниты с полюсными наконечниками.
Шатуны штампуются из легированной стали. Их стержни выполняются двутаврового сечения, хорошо противостоящего изгибу. Разъемная кривошипная головка шатуна имеет крышку с фиксирующим изломом, соединяющуюся с телом шатуна двумя шатунными болтами. Неразъемная конструкция головки обеспечивает более высокие жесткость и надежность кривошипно-шатунного механизма, но вызывает необходимость замены всего узла (коленвала с шатуном) при износе или повреждении одной из деталей. Шатунные подшипники в двигателях подвесных лодочных моторов выполняются роликовыми или игольчатыми со свободными иглами («Ветерок», «Салют») или с сепаратором («Нептун», «Привет-22», «Вихрь», «Москва-25»). В поршневую (верхнюю) головку шатуна запрессовывается бронзовая втулка, служащая подшипником скольжения для поршневого пальца (кроме мотора «Привет-22» с игольчатым подшипником верхней головки шатуна).
Поршни отливаются из алюминиевых сплавов. Днище поршня в зависимости от типа продувки может быть выпукло-сферической формы или со специальным козырьком (дефлектором). Уплотнение зазора между цилиндром и поршнем производится двумя — тремя поршневыми кольцами, изготовляемыми из высокопрочного мелкозернистого чугуна. Для исключения проворачивания колец и поломок из-за попадания их замков в просветы окон кольца фиксируются общим или индивидуальными для каждого кольца стопорами.
Поршневые пальцы, как правило, плавающей конструкции — вращаются не только в верхней головке шатуна, но и в бобышках поршня. От перемещений в осевом направлении палец фиксируется двумя пружинными стопорными кольцами, устанавливаемыми по его концам в канавки бобышек поршня. Изготовляются поршневые пальцы из цементируемой низкоуглеродистой стали.
В систему питания и смесеобразования двигателей подвесных лодочных моторов входят топливный бак, гибкий соединительный топливный шланг с ручной подкачивающей грушей, топливный насос, карбюратор и соединительные шланги (рис. 13). Более просто устроена система питания маломощных одноцилиндровых подвесных лодочных моторов («Салют», «Стрела») со встроенным бензобаком и поступлением топлива самотеком. Карбюраторы поплавкового типа оборудованы системами и устройствами, обеспечивающими обогащение топливной смеси при пуске двигателя, работу в эксплуатационном диапазоне нагрузок и быстрый переход от малой нагрузки к полной, стабильность качественного состава смеси при полной нагрузке и экономичность. Карбюратор мотора «Салют-М» — с центральной поплавковой камерой и цилиндрическим золотником. Карбюраторы КЗЗБ («Ветерок-8Э») и КЗЗВ («Ветерок-123») — горизонтального типа, с боковым расположением поплавковой камеры — максимально унифицированы между собой и отличаются только размерами диффузора.
Карбюратор типа К36 — поплавкового типа с горизонтально расположенной камерой — используется на моторах «Нептун-23» (К36Л) и «Москва-25», «Москва-30» (К36Н). Карбюраторы моторов семейства «Вихрь» и мотора «Привет-22» — поплавкового типа с горизонтальным расположением поплавковой камеры. Они отличаются диаметром проходного сечения главного жиклера и диффузора, мм:
| «Вихрь» | «Вихрь-М» | «Вихрь-30» | «Привет-22» | |
|---|---|---|---|---|
| Главный жиклер | 1,2 | 1,25 | 1,5 | 1,2 |
| Воздушный жиклер | 0,52 | 0,52 | 0,52 | 0,52 |
| Диффузор | 25 | 25 | 26,5 | 25 |
В двигателях подвесных лодочных моторов системы питания и смазки совмещены — масло добавляется непосредственно в топливо и подается в двигатель по общей топливной системе. Смесь бензина с маслом распыливается в карбюраторе, смешивается и засасывается в картер, где масло оседает на поверхности деталей, покрывая их тонкой пленкой. Масляный туман, образующийся в картере при вращении кривошипа, смазывает шатунные и коренные шейки коленвала, подшипники верхних головок шатуна, поршневые пальцы, зеркало цилиндра.
Прочие агрегаты и системы подвесного мотора
Пусковое устройство подвесных лодочных моторов оборудуется механизмом с самоубирающимся шнуром. Можно выделить два конструктивных решения пускового устройства лодочных моторов: механизм верхнего расположения, в котором зацепление с маховиком производится посредством собачки или собачек, расположенных на шкиве-блоке («Вихрь», «Нептун», «Москва» (см. рис. 14), «Салют»), и механизм нижнего расположения, пусковая шестерня которого входит в зацепление с зубчатым ободом маховика («Ветерок» (см. рис. 15), «Привет-22», «Прибой»). В качестве аварийного на всех моторах предусмотрен запуск с помощью шнура, наматываемого на верхнюю часть маховика. Лодочные моторы «Вихрь-30» и «Москва-25АЭ» («Москва-ЗОЭ») снабжены электрозапуском. В моторе с электрозапуском «Вихрь-30» система электропитания дополнена аккумуляторной батареей 6СТ42 (6СТ45), выпрямителем для подзарядки аккумуляторной батареи и электростартером.
Система охлаждения отечественных подвесных лодочных моторов — водяная, проточная, состоящая из водозаборника, насоса и трубопроводов (рис. 16). Охлаждающая вода подается в двигатель насосом, в качестве которого используется преимущественно помпа коловратного типа. Коловратная помпа состоит из корпуса и резиновой крыльчатки, в ступицу которой залита латунная втулка («Ветерок», «Москва», «Нептун», «Вихрь»). На моторах «Привет-22» и «Салют-М» установлен водяной насос бесконтактного вихревого типа.
Подвеска мотора
Подвеска обеспечивает крепление мотора к транцу лодки, поворот относительно вертикальной оси для изменения направления движения и откидывание при задевании подводной части за препятствия (рис.4). Для удержания мотора в откинутом состоянии при длительных остановках и движении на веслах в подвеске имеется подпружиненный упор. Для установки мотора под нужным углом относительно транца в зависимости от загрузки лодки и угла наклона транца подвеска снабжена устройством, позволяющим ступенчато регулировать этот угол. У моторов с реверс-редукторами имеются устройства, исключающие откидывание мотора при работе на задний ход.
Подвеска служит для легкосъемного крепления подвесного мотора на транце мотолодки в вертикальном положении. Она обеспечивает поворот мотора вокруг вертикальной оси при маневрировании и поворот вокруг горизонтальной оси для откидывания его на стоянке или при ударе на ходу о препятствие.
Подвеска состоит из двух кронштейнов — правого и левого, соединенных двумя шпильками. При помощи двух зажимных резьбовых болтов, на концах которых установлены опорные шайбы, кронштейны жестко закрепляют на транце. Мотор соединен с кронштейнами резиновыми амортизаторами, чем достигается значительное снижение передачи вибрации и шума мотора на корпус лодки.
Подвеска позволяет устанавливать мотор на лодках, имеющих различные углы наклона транца. Поэтому упорная пластина для дейдвуда, крепящаяся к низу кронштейнов, может переставляться в пять фиксированных положений.
На подвеске размещено специальное запорное устройство — защелка, удерживающая мотор от откидывания при запуске или движения на заднем ходу. Усиление пружин защелки регулируется так, чтобы она расцеплялась с пластиной кронштейнов и позволяла откинуться мотору при наезде на препятствие. Тем самым мотор и транец лодки предохраняются от серьезных поломок. Защелка может быть выключена вручную при нажатии на рычаг, расположенный спереди межцу кронштейнами, и мотор может быть легко откинут и зафиксирован на подставке в этом положении. Подвеска всех подвесных моторов имеет сходную конструкцию (см., например, рис. 4). У всех моторов семейства «Вихрь» подвеска полностью идентична и взаимозаменяема в узлах и деталях.