100 Коней з літра на іж-планета

Значення з таблиці дуже близькі до параметрів GP двигуна Honda RS125 [2], але не дуже відповідає кросовому Kawasaki KX500 (з ходом поршня 85 мм, як у Планети) [5]. За діаграмою в паспорті Планети, випуск 155 градусів, продування 116. Впуск з ЛК, не менше 200 градусів [9]. Інші варіанти впуску не розглядалися. Вимірювання заводського циліндра дало тривалість випуску 160 градусів при висоті вікна 30 мм. Тривалість продувки 119 градусів при висоті продувочного вікна 17 мм. Відмінність від паспорта дала велика товщина прокладки під циліндр.

Розгортка заводського циліндра

Таким чином, фаза випуску приблизно відповідає оборотів близько 6000 об / хв, продування ні чого не відповідає, але буде забезпечувати потрібну тривалість продувки при висоті всього на 0.5 мм більше або 17.5 мм. Якщо взяти до уваги допуск ± 2 градуси, то все чудово. Таким чином, зміна висоти випускних і продувних вікон не потрібно. Висновок - Іж-Планета 3 по фазах - швидкохідний двигун, майже GP.

Визначивши фази, перевіримо, достатність прохідного перетину вікон [9]. За розрахунками час-перетин планетовского випуску близько 14 з * мм 2 / л, що більш ніж достатньо для будь-якої розумної ступеня форсування. З продувкою все гірше. Якщо враховувати вертикальні і горизонтальні кути входу каналів, фактор час-перетин складе всього близько 5 умовних одиниць при 6000 об / хв, проти необхідних 8-10 (8-10 с * мм 2 / л). При цьому потрібно більше значення, якщо потрібен двигун з широким робочим діапазоном оборотів, пам'ятаючи про все 4-х ступенях в коробці передач. Для вирішення цієї проблеми збільшуємо перетин вікон, зробивши їх більш прямокутними і розпилявши їх вгору і вниз. Вниз пиляємо для того щоб в НМТ поршня розтин не обмежувалося нижньої кромкою вікна. Підйом верхньої кромки вікна крім збільшення площі вікна веде до певного зростання моменту на середніх оборотах за рахунок зниження пікової потужності, що можна вважати позитивним ефектом. Для довідки, KX500 має продування висотою 20 мм. Змінивши форму вікон, треба пом'якшити умови роботи поршневих кілець, зробивши фаски на кромках і зберегти, хоча б, 5-мм радіуси в кутах вікна.

Варіант зміни продувки.

Менш очевидним і найбільш засудженим заходом буде зміна кута входу продувних каналів в циліндр. Для зразка розглянемо схему продувки RS125 [2].

Крім дуже великої площі продувних вікон, звернемо увагу на вертикальний кут входу основних продувних каналів. Фактично кут дорівнює нулю або дуже близький до нього. У KX500 цей кут також вельми не великий. Зменшивши цей кут за допомогою бормашини, отримаємо деяке збільшення ефективної площі вікна, додамо до цього поліпшення заміщення відпрацьованих газів свіжою сумішшю [3] і, думається, охолодження купола поршня. Останнє допоможе знизити ймовірність детонації. Також до збільшення ефективної площі продувки призведе обробка далекої від випуску стінки продувочного каналу. На малюнку видно, що в GP двигуні вона спрямована практично на центр циліндра. Загальний принцип, вище обороти - більше поворот в сторону вихлопу. При цьому напрямок потоку продувки змінитися не так помітно. Головне обмеження накладає розтин стінки каналу назовні. Умови роботи кілець не погіршаться, тому що ширина вікон не перевищить 30 мм. Це дасть до наших 5 умовних одиниць фактора час-перетин надбавку від 0.5 до 0.8. Поліпшити якість продувки дозволить збільшення підвідних каналів в поєднанні з усуненням перешкод (спідниця поршня) і сходинок (картер - циліндр). Для зниження втрат енергії продувки потрібно закруглення всіх крайок по ходу газових потоків.

Ілюстрація до необхідності заокруглення крайок на вході продувних каналів для зниження гідравлічних втрат [10]. Видно, що чим більше швидкість потоку в каналі, тим важливіше плавний вхід. При обмеженому перетині - дуже дієвий спосіб збільшити пропускну здатність.

Доопрацювання кришки для усунення сходинки між картером і циліндром.

Прокладка товщиною 4 мм для збільшення перетину продувочного каналу. Попутно трохи знижується нагрів паливно-повітряної суміші від кришки.

Заходи ці хоча і корисні, але недостатні. Значно збільшити ефективність продувки допоможе організація додаткового продувочного каналу [9]. Якщо в сучасному двигуні непарний продувочний порт використовується для стабілізації потоків з широких основних вікон, то в нашому випадку потрібна більша його участь в продувці. Для цього задню стінку каналу направляємо в точку між верхнім переднім краєм циліндра і центром камери згоряння. Напрямок вибрано, як найбільш характерне для такого типу продувки. Щоб забезпечити таке розташування каналу і достатню його перетин доведеться заварити пару ребер над впускним фланцем і запив навареними метал врівень з привалочной поверхнею під патрубок впуску.

Заварені ребра і додаткова пластина.

На отриману площину за допомогою подовжених шпильок кріпиться 10 міліметрова алюмінієва пластина. У тілі пластини буде проходити частина продувочного каналу шириною 23-25 ​​мм. Відкриття його відбувається на 1-1.5 мм раніше основних продувних вікон. Проведена операція додасть ще близько 1.8 одиниць часу-перетину. І це в сумі вже дає деяку надію на гідний результат.

Напрямок та форма третього каналу.

Наступний крок - підвищення ступеня стиснення і отримання правильного кільцевого зазору між поршнем і головкою циліндра [1]. Головне - отримати зазор рівний 1.6-1.8 мм. Зазор розрахований для 6000 об / хв і швидкості горіння паливного заряду 30 м / с [1]. Дійсна ступінь стиснення не повинна перевищувати 6.5 одиниць, що дозволить використовувати в якості палива АІ-92 (замість А-72). При необхідності змінити ступеня стиснення розмір кільцевого зазору повинен бути збережений.

Для впуску вибираємо карбюратор К65І, який має плоский золотник і максимальну пропускну здатність (більше ніж карбюратор з циліндричним золотником) [8]. Крім карбюратора, впускний тракт містить пластинчастий клапан від «Сови» і паперовий фільтруючий елемент від Москвича-2141. Частина корпусу зворотного клапана з текстоліту знижує теплопередачу від циліндра до карбюратора.

Аеродинамічні втрати на ділянці впускний вікно - поршень - кривошипна камера можуть досягати 60 ... 85%, проти 8 ... 30% для патрубка з клапаном і 7 ​​... 10% для воздухоочистителя з карбюратором [9]. Втрати, знижуємо там, де їх найбільше. Для експерименту поршень був доопрацьований з метою виключити його з процесу газорозподілу при впуску. Тобто наблизитися, наскільки можливо, до прямого впуску в кривошипну камеру. На фото сумнівний, з точки зору механіки і міцності, але цілком робочий варіант. Додатковим бонусом буде зниження маси поршня, поліпшення його охолодження, зниження втрат на тертя за рахунок меншої площі спідниці. Додамо до цього кращу мастило та охолодження верхньої головки шатуна. У витратах, - перекіс поршня від прагнення повернутися поблизу мертвих точок в сторону або від більш важкої частини спідниці, в залежності від знака прискорення. Щоб полегшити умови роботи поршня треба постаратися зберегти симетрію мас поршня щодо осі пальця. З цієї точки зору спідницю поршня чіпати не слід зовсім, а допрацьовувати впускний вікно. У будь-якому випадку всі гострі кромки на шляху газових потоків максимально закругляются. Це збільшить пропускну спроможність каналів на самому початку відкриття вікон.

Резонатор випуску. Взятий за основу глушник П-3 ранніх випусків, в розрізі виглядає тепер так. У резонаторі заново виготовлені тільки зворотний конус і Стінгер внутрішнім діаметром 22 мм, при цьому Стінгер розміщений всередині конуса.

Так економиться місце для глушить частини і знижується рівень шуму, оскільки вхід стінгера без воронки має більшу акустичний опір і розміщений в області з меншою амплітудою акустичних хвиль. Крім цього, плоский зріз працює як рестриктор. При включенні останнього в розрахункову модель виявляється збільшення потужності в районі 6 тис. Об / хв. Конус кріпитися на відстані 1200 мм від випускного вікна на саморезах, що дозволяє отримати розбірну і регульовану конструкцію. Хвостовик глушника притягнутий до корпусу водопровідної муфтою з відповідною різьбою. Довжина конуса і стінгера 300 мм, випускний патрубок приварений на відстані 60 мм від конуса трьома відрізками товстого дроту. Набивання в глушнику немає, що знижує трудомісткість обслуговування, при збереженні прийнятного рівня шуму. Повної герметичності між зворотним конусом і зовнішньої трубою не потрібно. Знижена через це добротність резонатора зменшує локальні резонанси і сплески-провали на зовнішній швидкісній характеристиці і розширює робочий діапазон [12]. Можливо, найкращий результат дасть перфорація, виконана по всій поверхні конуса.
Розміри резонатора були розраховані в програмі-симуляторі [6] для отримання максимального моменту в діапазоні від 4000 до 6500 об / хв. Глушник в модель включено не був для економії часу розрахунку, але при перевірці, сильного впливу на хід графіка не чинив. Зрозуміло, реальні результати можуть відрізнятися від віртуальних, як з-за відмінності схеми продувки від прийнятої в розрахунковій моделі, так і від складу робочої суміші приготовленої карбюратором. Максимальне наближення до розрахунку могли б дати електронна система уприскування палива і інший бюджет [2].

Результати розрахунку. Повний дросель, потужність в кіловатах.

Та ж програма показала, що розмір пелюсткової клапана від «Сови», як і діаметр дифузора карбюратора 32 мм, цілком достатні для Хмельніцкійого двигуна. Їх збільшення, всупереч очікуванням, помітного результату не дає. Обмежувачем потужності, таким чином, є інші елементи конструкції. Зокрема, підтвердилося наявність вузького місця, в прямому і переносному сенсі, в основних продувних каналах заводського виконання.
Установка паперового фільтра і розширена фаза сильно знижують розрядження в дифузорі карбюратора на всіх режимах [10]. Тому карбюратор зажадає деякої переробки і майже тотальної налаштування. Так було збільшено жиклер холостого ходу, оскільки карбюратор готував обедненную суміш на холостих обертах. Головний паливний жиклер на 330 не забезпечував необхідного збагачення паливної суміші без екрану або первинної заслінки на розпилювачі [8]. Спочатку був зроблений Т-подібний екран з шматочка тонкого стеклотекстолита, який просто вставлявся в повітряний зазор розпилювача ближче до повітряного фільтру. Експеримент виявився вдалим і пластик був замінений екраном з латуні, припаяним до зовнішньої поверхні розпилювача. Також довелося заново погоджувати весь робочий діапазон від холостого ходу до повного газу. В ході налаштування довелося підібрати висоту вирізу на дроселі, перетин головного повітряного жиклера і заново виготовити голку.

На працюючому двигуні з'явився цікавий ефект. Так момент запалювання, виставлений для досягнення високих робочих оборотів (більше 5000 об / хв), абсолютно «вбивав» тягу на середніх і низьких оборотах, але дозволяв двигуну крутитися до 8000 об / хв. Більш раннє запалення забезпечувало відмінний крутний момент від неодружених до помірних оборотів, але приводило до вібрації і перегріву на високих і віддачі під час пуску. Проблему вирішила система безконтактного запалювання зі спеціальним графіком іскроутворення. У зарубіжних джерелах подібний алгоритм не новина [2, 11]. Після ряду проб графік випередження запалювання став приблизно таким.

Трохи про призначення ділянок графіка. Незначне випередження на початку графіка дає зниження шуму від перекладки поршня в ВМТ на малих обертах холостого ходу і зменшує віддачу під час пуску. Наступний горизонтальну ділянку забезпечує максимальний момент на середніх оборотах. Лінійний спад допомагає боротися з раніше зазначеними явищами перегріву і вібрації і, крім цього, дозволяє кілька підвищувати температуру вихлопних газів у міру зростання оборотів. Що відповідно збільшує частоту настройки випуску і розширює діапазон його ефективної роботи. По дії це подібно вихлопній трубі з автоматичним підстроюванням довжини. Спад графіка повинен починатися, стосовно даної доопрацювання Планети, в момент включення в роботу резонатора випуску (близько 4000 об / хв) і знижується приблизно на 15 градусів до 6000 об / хв. Заключний відрізок підтримує потужність за межами настройки випуску і дозволяє при розгоні довше розкручувати двигун. Можна обійтися і постійним кутом запалювання, що дозволить отримати прийнятні показники тільки в частині робочого діапазону і знизить надійність.
Результати розрахунку оцінив іншою програмою [7]. Звичайно це авантюра, але така оцінка може допомогти, як з вибором параметрів головної передачі, так і в зіставленні розрахункових і реальних результатів переробки.

Показники ІЖ Планета, макс. швидкість при старті з місця
Зміна з 1 на 2 передачу при 6500 об / хв /51.01кмч /2.21с
Зміна з 2 на 3 передачу при 6368 об / хв /84.66кмч /5.49с
Зміна з 3 на 4 передачу при 6101 об / хв /114.81кмч /10.81с
Подолання чверть милі 16.09с, 129 км / год, 4 передача
0-60 миль / год: 7.61 с, 3 передача
0-100 км / год: 8.09 с, 3 передача
За 35.51 з: 1.148 км, 140.7 км / ч, 4 передача

Дані пораховані для малої зірки головної передачі 17 зубів і колеса з радіусом кочення 0.334 м, ряд коробки 3.17-1.81-1.26-1, час перемикання передач 0.5 секунди. Аеродинаміка, - без обважування, положення сидячи. В реалі довелося вкоротити пружини зчеплення на третину для усунення проковзування при спробах дати повний газ. Тобто, з упевненістю можна стверджувати, що розвивається двигуном момент виріс проти первісного і перекрив розрахункові параметри зчеплення.
Що стосується надійності, вона, зрозуміло, аж ніяк не збільшилася. З іншого боку, глобальних поломок поки не відмічено. Можливо тому, що запас потужності не вимагає постійно викручувати двигун.
Отже, що отримано поєднанням комп'ютерного моделювання і грубого напилка. За оцінкою потужність підросла, як мінімум, на третину або трохи вище. На низьких оборотах перероблена «Планета» зовсім не поступається звичайній і більш чуйна на газ, від 4 тисяч об / хв. і до 6 тисяч їхати можна досить бадьоро. Середня витрата палива, схоже, нижче паспортних значень. За співвідношенням «ціна - потужність» досить древня конструкція тепер досить конкурентоспроможна. Ясно, що використовуючи більш продуманий і ретельний підхід, можна досягти помітно кращих результатів, як в плані віддачі, так і надійності. Крім того, в запасі залишилося кілька варіантів доробок, які вимагають перевірки своєї життєздатності. В результаті були визначені і випробувані на практиці шляхи доопрацювання даного двигуна в кустарних умовах. З мінусів відзначу досить високу чутливість до погодних умов і ступеня прогріву двигуна. Що вимагає підстроювання карбюратора по погоді (температура, вологість, тиск). Втім, для карбюраторного двотактного двигуна це абсолютно звичайне явище [10].

Повернутись до початку