Лодочные моторы "Ветерок". Устройство, эксплуатация и ремонт: Справочник.

2. Двигатель подвесного лодочного мотора «Ветерок»

Общие сведения о работе.

Моторы «Ветерок» имеют двухцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели с кривошипно-камерной дефлекторной продувкой и впуском смеси при помощи автоматических лепестковых клапанов.

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из последовательно сменяющих друг друга химико-термодинамических процессов: всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска. Цикл полностью завершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, после чего все процессы повторяются в той же последовательности.

Кривошипно-камерная продувка характеризуется тем, что в тепловом процессе двигателя участвует не только рабочий объем над поршнем в цилиндре, но и подпоршневой объем картера.

Цилиндр двухтактного двигателя с дефлекторной продувкой (рис. 4) имеет две группы окон. Окна служат для выпуска из цилиндра продуктов сгорания, окна 4, сообщающиеся каналом с полостью картера 3, являются продувочными. Они используются для очистки цилиндра от продуктов сгорания и зарядки его свежей горючей смесью. При ходе поршня от нижней мертвой точки (н. м. т.) к верхней мертвой точке (в. м. т.) объем кривошипной камеры 3 увеличивается, под действием разрежения пластинчатые клапаны 2 открываются и в полость картера засасывается горючая смесь из карбюратора (рис. 4, а). Впуск смеси в кривошипную камеру начинается после того, как поршень перекроет продувочные окна.



При ходе поршня от в. м. т. к н. м. т. клапаны автоматически закрываются и происходит сжатие смеси в кривошипной камере (рис. 4, б). При дальнейшем движении поршня к н. м. т. после открытия выпускных и продувочных окон сжатая в картере смесь по продувочным каналам направляется в цилиндр, вытесняя из него продукты сгорания (рис. 4, г). Происходят продувка цилиндра и наполнение его свежей смесью.

Пройдя н. м. т., поршень начинает двигаться вверх. При этом некоторое время продолжается процесс продувки цилиндра. Как только поршень закроет продувочные и выпускные окна, начинается процесс сжатия горючей смеси в цилиндре (см. рис. 4, а). В конце хода поршня — близ в. м. т. — смесь воспламеняется от запальной свечи. Далее следует процесс сгорания смеси, а затем рабочий ход, при котором поршень под давлением газов перемещается к н. м. т. (см. рис. 4,б).

При дальнейшем движении поршня вниз с открытием выпускных окон происходит выпуск отработавших газов (рис.4, в). Давление газов в цилиндре резко падает и становится меньше, чем давление свежей смеси в полости картера. Вследствие этого при последующем открытии продувочных окон выпуск сопровождается продувкой цилиндра свежей смесью (см. рис. 4, г). Продувка цилиндра продолжается до полного закрытия продувочных окон движущимся к в. м. т. поршнем.

При каждом обороте коленчатого вала все эти процессы повторяются. Процессы в надпоршневом и подпоршневом пространствах совершаются одновременно: если в рабочей камере происходит рабочий ход, то в картере — сжатие, если в картере — впуск, то в рабочей камере — продувка и сжатие.

Впуск смеси в картер, продувка камеры сгорания и выпуск отработавших газов осуществляются не мгновенно: окна остаются открытыми на протяжении определенного времени, называемого фазой газораспределения. Процессы в цилиндрах двигателя принято изображать графически в виде фазовых диаграмм газораспределения. Круговая диаграмма газораспределения двухтактного двигателя содержит 360°, т.е. охватывает весь рабочий цикл за один оборот коленчатого вала. На большой окружности наносят продолжительность процессов, происходящих в цилиндре над поршнем, на малой окружности — процессов, происходящих под поршнем в картере. У двигателей «Ветерков» процессы продувки и выпуска симметричны относительно вертикальной оси (положения поршня в в. м. т. и н. м. т.) диаграмм (рис. 5). Это вызвано тем, что поршень, управляющий началом и окончанием этих процессов, открывает и закрывает своей верхней кромкой соответствующие окна при одинаковых углах поворота коленчатого вала до и после н. м. т. или в. м. т. При подборе этих фаз их симметричность создает определенные трудности.



Продувочное окно всегда открывается позднее выпускного, разница во времени на диаграмме изображается как угол φ₁ называемый углом предварения выпуска. За этот период происходит свободный выпуск газов из цилиндра, давление в нем резко падает. К моменту открытия продувочных окон давление в цилиндре должно оказаться ниже давления в картере — иначе произойдет заброс отработавших газов в картер. Явление это нежелательно, так как оно приводит к загрязнению свежей смеси отработавшими газами и повышению температуры в картере. Для улучшения очистки цилиндра перед началом продувки целесообразно увеличить угол φ. Однако полностью устранить опасность заброса оказывается трудно, так как соответствующее увеличение периода предварения выпуска приводит или к уменьшению периода продувки при неизменной фазе выпуска, или к увеличению фазы выпуска при неизменной фазе продувки, т. е. к уже значительной потере полезного объема цилиндра.

С момента закрытия поршнем продувочного окна начинается процесс сжатия смеси в цилиндре, но прежде чем будет перекрыто выпускное окно, некоторая часть свежей рабочей смеси через него теряется. Для уменьшения потери смеси было бы желательно уменьшить разницу во времени закрытия окон (на диаграмме это угол запаздывания выпуска φ₂), однако, как мы уже знаем, фазы симметричны: угол запаздывания выпуска, который хотелось бы уменьшить, равен углу предварения выпуска, который хотелось бы увеличить.

Процессы в картере, отраженные на малой окружности диаграммы, проходят несимметрично. Впускное окно открывается после прохождения поршнем н. м. т., когда разрежение в картере становится достаточным для преодоления упругости пластинчатых клапанов. После прохождения поршнем в. м. т. объем кривошипной камеры начинает уменьшаться и происходит сжатие горючей смеси, но автоматический клапан еще некоторое время остается открытым под напором установившегося движения потока смеси, и впуск продолжается. Несимметричная фаза всасывания при использовании клапанного или золотникового распределения, в отличие от поршневого управления впуском, позволяет повысить мощность и экономичность двигателя.

Технико-экономические показатели двигателя в значительной мере зависят от качества продувки. Чем лучше цилиндр очистится от продуктов сгорания и чем меньше будут потери заряда свежей горючей смеси через выпускное окно, тем выше будет удельная мощность двигателя и меньше удельный расход топлива.

Чтобы смесь из продувочных окон не проходила сразу в выпускные, на головке поршня двигателей «Ветерок» имеется гребень, называемый дефлектором. Он отклоняет поток смеси к головке цилиндров, способствуя очистке внутренней полости цилиндра от продуктов сгорания и исключая излишнюю потерю смеси.

Дефлекторная продувка проста по конструкции и технологична, так как продувочные и выпускные окна выполняются обычным сверлением. Но в отличие от продувок возвратно-петлевого типа в данном случае камера сгорания имеет более сложную конфигурацию, вследствие чего процессы смесеобразования и продувки ухудшаются, поршни имеют большую массу и повышенную температуру днища из-за наличия дефлектора.

Процессы наполнения, продувки и расширения в двухтактном двигателе тесно связаны между собой, и параметры мотора зависят от правильной настройки всей системы газораспределения.


Картер и клапанная перегородка «Ветерков».

Картер выполняет две функции: он является корпусной деталью двигателя, в которой размещаются коренные опоры коленчатого вала, а его внутренняя полость, образующая две кривошипные камеры, используется в качестве продувочного насоса.

Картер на двигателях «Ветерков» — туннельного типа, т. е. не имеет разъема в плоскости, проходящей через ось коленчатого вала; он отлит из алюминиевого сплава (рис. 6). Сверху четырьмя винтами М6 к картеру крепится крышка из алюминиевого сплава с шариковым (№ 204) и игольчатым подшипниками и сальником. Наружная цилиндрическая поверхность крышки служит посадочным местом для основания магдино. На этой поверхности проточена канавка с уступом. В эту канавку входит винт, ограничивающий угол поворота основания магдино.

В нижней части картера установлены два сальника 20 и шарикоподшипник 5 (№ 204). Полости верхней и нижней частей картера разделяются средней опорой 24, в которой выполнены лабиринтные канавки и смонтирован игольчатый подшипник средней шейки коленвала.



Обойма средней опоры 23 состоит из двух половин. Средняя опора также состоит из двух половин, соединенных на двух штифтах и стягиваемых между собой двумя винтами (рис. 7). От проворачивания в картере средняя опора фиксируется установочным винтом, входящим в паз А. Игольчатый подшипник верхней опоры коленвала состоит из обоймы и двух шайб (рис. 8).





Материал обоймы — Ст. ШХ6. Твердость HRC = 584÷64. Биение относительно поверхности ø Б — не более 0,01 мм; торцов П и Т— не более 0,05 мм. Материал шайбы — Ст. 65Г. Твердость HRC=48÷58. Биение поверхности ø 32 относительно поверхности ø 20,3 — не более 0,3 мм. Неплоскостность — не более 0,2 мм





В верхней и средней опорах коленвала установлены игольчатые ролики 2.5x12.6 (по 28 шт.).

С целью удаления из нижней части картера, где расположен шариковый подшипник, богатой маслом топливной смеси, предусмотрена система перекачки конденсата в полость игольчатого подшипника в крышке картера. Это способствует уменьшению замасливания свечи нижнего цилиндра и улучшению смазки игольчатого подшипника (рис. 9). Конденсат проходит через сверление в картере, пластинчатый клапан 1, выполненный в литье картера канал 2 и через сверление 3 поступает в кольцевую проточку в крышке картера, а затем через отверстие в обойме к роликам.

К передней части картера четырьмя винтами М6Х25 крепится пластмассовая перегородка со стальными пластинчатыми впускными клапанами (рис. 10). Клапаны изготавливаются из пружинной стальной ленты толщиной 0,25 мм (рис. 11). Материал пластинчатых клапанов помимо высоких упругих свойств должен обладать большим пределом усталости, поскольку каждый клапан в течение гарантийного периода работы мотора изгибается в среднем около 15-10 раз. Клапан должен плотно закрывать отверстие в перегородке под действием силы упругости и открываться автоматически при возникновении достаточного разрежения в кривошипной камере.



Каждый клапан снабжается ограничителем, не позволяющим ему изгибаться более установленного предела. В средней части перегородки имеется рассекатель, обеспечивающий равномерное распределение смеси по цилиндрам.

Клапанные перегородки и клапаны моторов «Ветерок-8» и «Ветерок-12» невзаимозаменяемы.

Картер центрируется с блоком цилиндров при помощи двух конических штифтов и крепится к нему шестью винтами М6Х25. Обработка блока цилиндров и нижней плоскости картера, которой они крепятся к промежуточному корпусу, производится совместно. Поэтому в продажу картер поступает в сборе с блоком цилиндров и замена этих деталей по отдельности недопустима.


Кривошипно-шатунный механизм лодочного мотора «Ветерок».

Коленвал двигателя — цельный, стальной, штампованный, изготавливается из хромоникелевой стали 12ХНЗА с высокими механическими свойствами.

В верхней части коленвала на шпонке устанавливается маховик. Нижняя шейка коленвала имеет внутренние шлицы для соединения с вертикальным валом. На моторах «Ветерок-8» и «Ветерок-12» с контактным магнето МЛ-10-2с на верхний конец коленвала устанавливают также кулачок зажигания, фиксируемый шпонкой. Присоединительные размеры коленвалов, диаметры коренных шеек, подшипники и сальники, коленвалов для 8- и 12-сильных моделей «Ветерка» одинаковы. Шатуны двигателя — стальные, двутаврового сечения, изготавливаются горячей штамповкой из стали. 12ХНЗА. Нижняя головка шатуна закалена и прошлифована внутри, так как является наружной обоймой нижнего шатунного подшипника. Нижняя головка шатуна разъемная; при сборке центровка шатуна с крышкой производится по выступам, образованным при изломе нижней головки перед окончательной обработкой. Обе части головки стягиваются двумя шатунными болтами М5. Их резьба при сборке покрывается бакелитом или клеем БФ-2, что препятствует отвинчиванию болтов.

В шатунном подшипнике коленвала использован специальный игольчатый ролик 2,5Х 12,6 с острыми концами (рис. 12). Этот же ролик применяется и в подшипниках средней и верхней опор коленвала. Ролики изготавливают из шарикоподшипниковой стали, подвергают термической обработке и комплектуют с очень жесткими допусками по диаметру (разбивка роликов по диаметру производится через 3 мкм).





В верхнюю головку шатуна запрессована втулка (рис. 13) из бронзы ОС-10-10. Ее внутренний диаметр окончательно обрабатывается после запрессовки. Для подвода смазки к трущимся поверхностям поршневого пальца и втулки в верхней головке шатуна предусматривается сверление, а на втулке — винтовая канавка.


Блок цилиндров и головка блока моторов «Ветерок».

В блок цилиндров из алюминиевого сплава заливаются тонкостенные чугунные гильзы (рис. 14). В каждой гильзе выполнены шесть круглых окон: три продувочных и три выпускных диаметром 13 мм на моторе «Ветерок-8» и диаметром 16 мм на моторе «Ветерке-12». В верхней части блока цилиндров имеется водяная рубашка, сообщающаяся с полостью для прохода воды в головке блока цилиндров.





С — размер замка в свободном состоянии. Материал — специальный чугун; твердость HRC= 98÷106

Со стороны продувочных окон к блоку крепится вставка с выступами, служащими для направления топливной смеси к продувочным окнам. Со стороны выхлопных окон к блоку крепятся проставка и крышка, между которыми пропускается вода.

К блоку цилиндров на армированной асбестовой прокладке десятью шпильками М6Х28 крепится головка блока, отлитая из алюминиевого сплава. В ней выполнены две камеры сгорания с отверстиями для свечей зажигания и каналы для прохода охлаждающей воды. В отверстия для свечей залиты латунные футорки для увеличения срока службы резьбы.


Поршни, поршневые кольца и поршневые пальцы.

Поршни, работающие в условиях больших механических нагрузок и высоких температур, отливаются из специального алюминиевого сплава. Поршень (рис. 15) состоит из головки, воспринимающей давление газов, и юбки, направляющей движение поршня в цилиндре. Головка поршня снабжена приливом (дефлектором), форма которого наилучшим образом обеспечивает очистку цилиндра от продуктов сгорания. Часть дефлектора, обращенная к продувочным окнам, имеет крутой профиль, способствующий отклонению потока горючей смеси при продувке вверх к головке цилиндров. Поверхности дефлектора, обращенной к выпускным окнам, придан пологий профиль, позволяющий газам беспрепятственно выходить из окна.



В головке поршня расположены три канавки для уплотняющих поршневых колец, фиксируемых от проворачивания одним стальным стопором в таком положении, чтобы замки колец не совпадали с окнами цилиндра. С целью увеличения опорных поверхностей для поршневого пальца на внутренней стороне поршня предусмотрены приливы, называемые бобышками. Осевому перемещению поршневого пальца препятствуют стопорные пружинные кольца, размещенные в канавках отверстий поршня под палец.

Поршневые кольца служат для уплотнения поршня в цилиндре, они препятствуют прорыву газов из камеры сгорания, а также передают тепло от поршня к стенкам цилиндра, охлаждаемым водой. Поршневые кольца изготавливаются из отливок специального чугуна и имеют прямоугольное сечение (рис. 16). Рабочие и торцевые поверхности кольца шлифуют, замок (разрез) кольца имеет выемку, охватывающую стопор. Зазор в замке поршневого кольца, вставленного в цилиндр, должен быть в пределах 0,15—0,45 мм.



Поршневой палец — плавающей конструкции, т. е. он соединяется с бобышками поршня без натяга; вращение пальца при работе двигателя обеспечивает равномерный износ пальца. Поршневой палец для получения необходимой прочности и износоустойчивости изготавливают из низкоуглеродистой легированной стали 15Х с поверхностной цементацией и закалкой на глубину 0,4—0,8 мм. После закалки и шлифования твердость поверхности пальца должна составлять HRC 56—65. Для уменьшения веса поршневой палец делают полым (рис. 17).



Детали двигателей моторов «Ветерок», влияющие на обеспечение параметров и срока службы моторов, выполняют с высокой точностью. Разбивку на размерные группы зеркала цилиндров, поршня, поршневого пальца, шатуна, шеек коленвала не производят.




Пусковой механизм моторов «Ветерок».

Запуск двигателя производится при помощи ручного пускового механизма с самоубирающимся шнуром (рис. 18). Нижнее расположение ручки пускового механизма на «Ветерках» уменьшает откидывание мотора при резких рывках шнура.

На шкив полого вала из алюминиевого сплава намотан плетеный капроновый шнур 12 диаметром 4 мм, один конец которого закреплен на шкиве, а другой — в резиновой ручке 13. Шкив на двух капроновых подшипниках 8 и 11 крепится двумя винтами М6Х45 к приливам впускного патрубка.

При вытягивании шнура за ручку шкив начинает вращаться в подшипниках и шестерня 6 благодаря винтовым прорезям и тормозной пружине 3 поднимается и входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. В результате коленчатый вал проворачивается и мотор запускается. При освобождении пускового шнура от натяжения шкив под действием пружины 4 начинает вращаться в противоположную сторону, шестерня расцепляется с маховиком и пусковой шнур наматывается на шкив. Спиральная пружина 4 находится внутри шкива между подвижным упором 5, связанным штифтом 7 с шестерней, и неподвижным 9, который удерживается от проворачивания штифтом 10. Оба упора центрируются между собой трубчатой осью 2.




Мотор может быть также запущен с помощью шнура, намотанного на верхнюю часть маховика.