WagnerLand.ru

Двухколесное => Про "Д" 4/5/6/8 => Тема начата: ЯСВ от Январь 19, 2014, 12:01:05

Название: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 12:01:05

С давних-давних пор раздумываю над системой ГРМ, обеспечивающей максимальное наполнение цилиндров. В большинстве случаев конструкции таких систем - сложные и высокоточные, мне же хотелось простую, доступную вплоть до любительского изготовления. В итоге появилась простая конструкция, настолько простая, что давно известна. Но почему-топочти не применяется. Вот я и думаю - а может всё же стоит применить?
 Конструкция разрабатывалась для четырёхтактного ДВС, продвигаясь, так сказать, в направлении от сложного к простому. В итоге она оказалась больше подходящей к двухтактному двигателю. И давно применяется на них. А потому "рассказ" начну с конца, если можно так выразиться.
 1. Классическая система газораспределения поршнем для простых 2-х тактных двигателей с симметричными фазами газораспределения (см. рис.1). Недостатки: - небольшой эффективный (по крутящему моменту и удельному расходу топлива) диапазон работы двигателя. Он связан со значительной зависимостью наполнения цилиндра топливной смесью от оборотов двигателя: хорошее наполнение имеется в небольшой зоне оборотов (приблизительно в зоне максимального крутящего момента), вне этой зоны наполнение падает, и чем дальше от зоны, тем сильнее падает (см. рис.1.3). Связь наполнения цилиндров с фазами газораспределения такова: чем шире фазы газораспределения (сумма углов открытия и закрытия впускных окон), тем на больших оборотах достигается наилучшее наполнение и Мкр. В связи с этим существует разделение: 1 - тихоходные моторы с небольшими фазами: у них первоочередное требование к высокой "тяге" в зоне низких-средних оборотов; 2 - быстроходные с большими фазами: для получения максимально возможной мощности за счёт максимально возможных оборотов;  3 - так называемые универсальные "среднеходные" со "средними"  фазами - как компромисс между первыми и вторыми: "достаточный момент" в сочетании с "достаточной мощностью".
 2. Система газораспределения с несимметричными фазами (см. рис.2). В качестве примера возьмём многоизвестный велодвигатель Д-4 (5;...8), он же "Дешка", он же "газулька", с оригинальной системой газораспределения - с помощью цилиндрического вращающегося золотника (рис.2). Конструктивно он оригинален тем, что золотник одновременно является элементом коленвала (цапфой). Данная схема позволяет получить так называемые несимметричные фазы газораспределения, что для данного двигателя (без КПП) является насущной необходимостью, т.к. позволяет получить хорошую тягу на "низах" и приемлемую мощность на "верхах". Однако, как любая система с фиксированными фазами газораспределения, данная также имеет удовлетворительные характеристики (Мкр., низкий удельный расход, ...) в "типовом" небольшом диапазоне оборотов, что связано с плохим наполнением  цилиндра топливо-воздушной смесью вне "хорошего" диапазона. Однако несложная доработка устройства позволит улучшить наполнение. Нужно только для каждого режима найти фазы газораспределения с максимальным наполнением цилиндра и ввести устройство для изменения этих фаз в зависимости от оборотов (и нагрузки). Устройство может быть как с ручным, так и с автоматическим управлением (что, разумеется, предпочтительнее).
 Теперь по конкретной (принципиально) конструкции. В конструкцию типа Д-4,... ввести автоматическое устройство практически не реально: и места нет, и - главное - требуемые мизерные зазоры не обеспечить. Остаётся вынести устройство отдельным узлом, в котором и автоматическое устройство не трудно разместить.
 Что в итоге получаем.
На малых оборотах должны быть фазы, при которых впуск заканчивается близко к НМТ - как на тихоходных двигателях; при больших оборотах впуск заканчивается значительно позже НМТ (как на быстроходных), во всех случаях имеем высокий, а точнее - максимально возможный коэффициент наполнения (Кнап.). В "переводе" на Д-4,... получаем ещё большую тягу на "низах" - вплоть до оборотов холостого хода, и увеличенную мощность на "верхах"; такой двигатель однозначно подойдёт как идеальная "газулька" для мопедов/мотовелосипедов. Кстати, улучшение конструкции применительно к "Дешке" будет и вот ещё в чём: вход воздуха в отверстие золотника в Д-4 имеет плохую аэродинамику (рис.2.4), в предлагаемой конструкции - гораздо лучше (рис.2.5).
 3. Второй вариант конструкции для двухтактника (рис.3): оставить распределение поршнем и добавить распределение цилиндрическим золотником. Это чем-то напоминает использование обратного клапана на впуске (обычно пластинчатого, или - как чаще его называют - лепесткового), без его недостатков вроде увеличенного сопротивления движению воздушного потока. Фазы распределения поршнем, как и при лепестковом клапане, необходимо увеличить, фазы распределения золотником подбираются по максимальному наполнению.
 Данная конструкция наиболее подходящая как для доработки существующих моделей (минимум переделок в самом двигателе: добавить отдельно изготовленный блок с золотником и привод золотника от коленвала (зубчатым ремнём, скорее всего)), так и для нового проектирования.
 4. Другой вариант конструкции для двухтактника (рис.4): исключить распределение поршнем и использовать только распределение цилиндрическим золотником. Золотник при этом должен иметь минимальные зазоры, исключающие прорыв воздуха обратно во впускной канал. Гидравлические (в смысле - аэродинамические) потери здесь будут меньше за счёт исключения окна, перекрываемого поршнем.
 5. Основной недостаток: чем больше цилиндров в двигателе, тем сложнее сделать золотник с приемлемым по сопротивлению трактом. Потому наиболее подходящие конструкции - 1-но и 2-х цилиндровые, наиболее удачная - оппозитный 2-х цилиндровый 2-х тактный, у которого один золотник работает на впуск в общую кривошипную камеру (по схеме на рис.3).
 6. Вместо вращающегося золотника можно использовать качающийся. Привод для него сделать сложнее.

Для чего пишу: хотелось бы проверить данную конструкцию в деле.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 12:10:18

+

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 12:10:34

+

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 12:10:50

+

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: Android от Январь 19, 2014, 12:42:57

Такая система используется в советских авиамодельных двигателях КМД - 2.5, РАДУГА и др. Роль карбюратора там как раз осуществляет вращающийся золотник. Он и обеспечивает наполнение цилиндра смесью. Но есть и недостатки: большой расход топлива и трудность регулировки.

Жаль схемы и фоток потрохов нет. Там все наглядно.

(http://imagizer.imageshack.us/v2/800x600q90/819/drt8.jpg) (https://imageshack.com/i/mrdrt8j)

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: Android от Январь 19, 2014, 13:24:29

Цитата: stoneracer от Январь 19, 2014, 12:57:31

А в чем принципиальное отличие варианта 4 от 2, только в переносе золотника с коленвала в другое место? Фазы то взависимости от оборотов остались неизменяемыми.

Во 2-ом случае, как и в моторе КМД - золотник сидит на коленвале. Углы, зазоры и фазы там не изменяются. Там поможет только напильник и крепкие нервы. Чуть ошибся - выкинул золотник.

4-ый случай дает больший диапазон регулировок. Если привод от коленвала к золотнику будет, например, цепной, то можно менять ведомые и ведущие звезды, крутить сам золотник относительно звезды. Такой подход гораздо лучше. Уж я то знаю. В авиамодельных чахотках такого нет, и это плохо. Все регулировки заключаются в подкручиванию иглы топлива и винта компрессии. Двигатель получается капризный.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 19, 2014, 13:32:24

А вот про менять звезды, по подробней. Как это Вы собираетесь менять скорость вращения "распредвала" относительно колена?
КМД работает на одних оборотах, завел настроил и полетел, ему диапазон оборотов не нужен. в отличии от мопеда/мотоцикла.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: Squish от Январь 19, 2014, 16:31:41

Ну примерно так делают. http://wimlex.no-ip.com/forumpics/wegraceforum/fotoalbum/Retro/Dutch%20TT%20Assen%202008/slides/100_0075.jpg

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 19:59:33

Цитата: stoneracer от Январь 19, 2014, 12:57:31

А в чем принципиальное отличие варианта 4 от 2, только в переносе золотника с коленвала в другое место? Фазы то взависимости от оборотов остались неизменяемыми.

Повторю:
...
Что в итоге получаем.
На малых оборотах должны быть фазы, при которых впуск заканчивается близко к НМТ - как на тихоходных двигателях; при больших оборотах впуск заканчивается значительно позже НМТ (как на быстроходных), во всех случаях имеем высокий, а точнее - максимально возможный коэффициент наполнения (Кнап.). В "переводе" на Д-4,... получаем ещё большую тягу на "низах" - вплоть до оборотов холостого хода, и увеличенную мощность на "верхах"; такой двигатель однозначно подойдёт как идеальная "газулька" для мопедов/мотовелосипедов. Кстати, улучшение конструкции применительно к "Дешке" будет и вот ещё в чём: вход воздуха в отверстие золотника в Д-4 имеет плохую аэродинамику (рис.2.4), в предлагаемой конструкции - гораздо лучше (рис.2.5).
 Т.е. золотник РЕГУЛИРУЕМЫЙ по углу г/распределения и на любом режиме позволяет получить МАКСИМАЛЬНО возможное наполнение, Мкр. и N. См. рис.3.2, верхняя (розовая) кривая, а также см. остальные графики по наполнению цилиндров.

Цитата: Человек-в-Тапке от Январь 19, 2014, 16:13:02

А что мешает сделать поворот золотника на коленчатом валу? Это не сложнее изменения шага автационного винта. Например, сделать втулку золотника Д6 с зазором относительно картера, добавив фторопластовые уплотнительные кольца, регулировку смещения фазы червяком. Единственное преимущество отдельного - большее проходное сечение по сравнению с цапфой и возможность сделать более прямые каналы.

Умнейший человек.
Я не пишу и не прикладываю рисунки/чертежи, пока разговор про идею, если есть смысл, если кто-то захочет что-то сделать, тогда с ним и имеет смысл разговаривать.
Повторю ещё и вторую мысль: двигатель с таким золотником будет идеальным как "газулька", т.е. без КПП. Тянуть будет почти с ноля.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 20:24:44

Цитата: stoneracer от Январь 19, 2014, 20:04:31

А чем он регулируется? Кроме диаграм ничего не видно.

 Два варианта.

1. Поворачивается втулка с впускным окном. Это просто, даже очень просто. Представьте Дешку, в которой между цапфой (с впускным окном) и корпусом стоит втулка, поворачивающаяся, например вручную. На малых оборотах впуск заканчивается вблизи НМТ, тяга - ломовая. Увеличиваются обороты - втулка поворачивается и впуск заканчивается уже на десяток градусов позже, чем на малых оборотах. А уж на больших оборотах впуск может заканчиваться и на страшно поздних углах, как на гоночных моторах.

2. В приводе золотника ставится промежуточный элемент, типа фазовращателя в автомобильном двигателе. Скорее всего это будет центробежный автомат.

Вот пример для двухцилиндрового 2-х тактного оппозита, который мне больше всего нравится:

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 19, 2014, 21:04:03

Идея-то понятно и не нова

Цитата: stoneracer от Декабрь 28, 2013, 14:13:05

А это  Дедушке - Давняя мысль об изменяемом впуске, ну понятно, что это "принципиальная" схема диска золотника.
(http://img-fotki.yandex.ru/get/9749/10085080.b/0_e2b30_332b0b6f_XXL.jpg)

А вот как это исполнить  в металле, вот в чем вопрос.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 19, 2014, 21:08:00

 У дискового золотника имеются свои проблемы - по осевым зазорам, толщине и пр. (можно найти в истории двигателя мотоцикла MZ с таким золотником). У цил-го золотника зазоры можно сделать мизерными, что считаю большим плюсом.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 19, 2014, 21:17:58

Весь вопрос в том, что называется "центробежный автомат" , понятно, что это что-то типа трамблерной центробежки, но если бы нашел способ её туда вживить, давно бы это сделал, а пока только так
(http://img-fotki.yandex.ru/get/5007/10085080.b/0_e1fcd_aa65e923_L.jpg)

Есть ещё вариант развернуть на золотнике фазы по максимуму, а перед ним поставить мягкий лепесток, который будет работать на малых оборотах, а на верхах зависнет открытым.
И в чем проблема сделать минимальный зазор между дисковым золотником и картером, в дешку дисковый золотник Дедушка ставил, только на фотографии не колется.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: Кургузов Роман от Январь 19, 2014, 23:32:47

Спасибо.

Мою загогулину вы наверно видели - двух этажный золотник . Чем её вертеть под низкие или высокие я не думал.

(http://img-fotki.yandex.ru/get/4134/126075847.3c/0_7efd4_1e7a793_XL)

(http://img-fotki.yandex.ru/get/6434/126075847.3c/0_7efcf_e3e1a6b6_XL)

Смысл 2 этажа - дополнительная пропускная способность через подшипник.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 21, 2014, 14:26:30

Разбираясь в Дедушкиных мануалах, вспомнил про существование разборного вала Д-4 и...
Кроме изменения фазы впуска с увеличением оборотов двухтактники, так же любят увеличение фазы выпуска.
Существуют так называемые мощностные клапана, открывающие дополнительные окна расположенные выше штатных выпускных, при увеличении оборотов. Если неподвижные груза на коленвалу заменить на центробежные раздвигающиеся ими можно управлять этим клапаном.

(http://img-fotki.yandex.ru/get/9895/10085080.c/0_e5090_bf8af68c_XL.jpg)
 
А с другой стороны (правой) вместо груза изготовить аналог трамблерной центробежки, вращающей дисковый золотник.
При ювелирном исполнении места в дешке может и хватить. И внешний облик мотора при этом сохранится.


Вот бы ещё кто-нибудь, из пиливших окна со смещением фаз, высказался про желаемые углы и обороты.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 22, 2014, 21:21:54

Цитата: Кургузов Роман от Январь 19, 2014, 23:32:47

Спасибо.

Мою загогулину вы наверно видели - двух этажный золотник . Чем её вертеть под низкие или высокие я не думал.
...
Смысл 2 этажа - дополнительная пропускная способность через подшипник.

Самое простое - ручное управление. Добавить к этой втулке штифтик, в корпусе прорезать паз под этот штифт и тросиком передвигать втулку в две-три позиции. Будет вместо переключения скоростей.
Основная проблема - сделать минимальные зазоры для исключения прорыва газа. И при этом чтобы втулка была поворотной. Очень большая проблема. А по мере износа подшипников она возрастёт в разы.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 23, 2014, 18:39:19

Цитата: stoneracer от Январь 22, 2014, 21:42:03

А Вы можете выложить хоть сколько нибудь реальный в применении чертеж рисунок такого управления втулкой применительно к Д-6/5/8?

Предварительно могу сказать следующее: в Д6 всё ужато до невозможности, разместить что-либо новое - малореально.
Насколько помню (а откуда это знаю - вспомнить не могу), отверстие под втулку имеет плохую соосность с осью к/вала, а в самой втулке отверстие расточено ТОЧНО (соосно с к/валом). Таким образом, первая задача - точно выполнить отверстие под втулку.
 Затем нужно обеспечить осевую фиксацию втулки. Если не получится сделать буртики или что-то вместо буртиков (а это скорее всего), то для фиксации можно использовать штифт, за который втулку будем тянуть при вращении. Как сделать паз? Не понятно. Т.е. проблема и с местом, и с инструментом/станком, и с герметизацией.
 Можно попытаться. Присылайте подробные эскизы и фото деталей. (Фото делать издалека, перпендикулярно к плоскостям и с максимальным зумом - чтобы искажения размеров были минимальные.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 23, 2014, 19:12:24

Я скоро в 3D Вам проект подвижного золотника покажу, правда дискового, автоматического, Почти доделал со всеми маштабами и размерами. А в месте родной втулки, совершенно верно, места НЕТ, СОВСЕМ НЕТ. и даже если поворотную втулку туда вставить, она ничего не даст, потому как к ней подходит, сквозь картер узенький канал 10мм, и крути втулку, не крути, фазу впуска не измените, а только сократите. Я туда еле-еле сальник вживил, а Вы говорите поворотную втулку, да ещё с приводом управления, про углы впуска и сдвига впуска лучше напишите.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Январь 23, 2014, 19:31:47

 Не про этот ли примерно золотник речь идёт:  http://roker.kiev.ua/techinfo/docs/gazoraspredelenie-dvuhtaktnyh-dvigatelei/grs-dvukhtaktnyh-motorov.html
За 13 лет мощность гоночного двигателя МЦ 125 см3 выросла с 8 до 30 л. с.; уже в 1962 году была достигнута литровая мощность 200 л. с./л. Одним из существенных элементов двигателя является дисковый вращающийся золотник, предложенный Д. Циммерманом. Он позволяет получить несимметричные фазы впуска и выгодную форму впускного тракта: благодаря этому возрастает коэффициент наполнения картера. Дисковый золотник изготовляют из тонкой (около 0,5 мм) листовой пружинной стали. Оптимальная толщина диска найдена опытным путем. Дисковый золотник работает как мебранный клапан, прижимаясь к отверстию впускного канала, когда в картере происходит сжатие горючей смеси. При увеличенной или уменьшенной толщине золотника наблюдается ускоренный износ диска. Слишком тонкий диск прогибается в сторону впускного канала, что влечет за собой увеличение силы трения между диском и крышкой картера; увеличенная толщина диска также ведет к увеличенным потерям на трение. В результате доводки конструкции срок службы дискового золотника был увеличен с 3 до 2000 часов.
Дисковый золотник не вносит особого усложнения в устройство двигателя. Золотник устанавливается на валу посредством скользящего шпоночного или шлицевого соединения, чтобы диск мог занимать свободное положение и не защемляться в узком пространстве между стенкой картера и крышкой. По сравнению с классической системой управления впускным окном нижней кромкой поршня золотник дает возможность раньше открыть впускное окно и долго держать его открытым, что способствует повышению мощности как на высоких, так и на средних частотах вращения.
 Как видим, у этой конструкции есть особенности и потому требуется длительная (по времени) доводка.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 23, 2014, 19:44:14

Я там в разделе Библиотека в самом начале пару своих любимых с детства книжечек выложил, да, всё уже давно изобретено ,и Цимерманом в том числе, и золотники, и лепестковые и мощностные клапана. Сложность как это вживить в готовый двигатель, особенно в такой миниатюрный.
А картер дешки просто создан для дискового золотника.
(http://img-fotki.yandex.ru/get/9749/10085080.c/0_e5613_2851f9ff_L.bmp)

Вот такая конструкция центробежного механизма, собранного на коленвалу вместо неподвижного груза с правой стороны, позволит проворачивать диск золотника  из фторопласта между картером и коленвалом на угол до 20^о. Соответственно нужно будет прорезать окно из картера в топливный канал к карбюратору, штатный золотник можно не глушить.
(http://img-fotki.yandex.ru/get/9250/10085080.c/0_e567d_946f8d73_XXXL.jpg) (http://img-fotki.yandex.ru/get/9250/10085080.c/0_e567d_946f8d73_XXXL.jpg)

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: stoneracer от Январь 31, 2014, 14:55:25

А вот принцип действия мощностных клапанов на выпуске

(http://3.bp.blogspot.com/-korzmKr7niM/UaHf0MgDO_I/AAAAAAAAGzI/Cp_ihuZxkMA/s640/TheTRXproject_NSR125_JC20_EngineTopEnd_12b.jpg) (http://thetrxproject.blogspot.ru/2013/05/honda-nsr-125-jc20-3d-engine-top-end.html)

Картинка кликается.

Что в Саратове, что в Латвии, что в Японии, на верстаках один джентельменский набор инструмента :D

Скрытый текст

(http://1.bp.blogspot.com/-IM51la-24_8/UaIETqzT8PI/AAAAAAAAG2Q/MhQiv9jZ8AI/s1600/TheTRXproject_My_NSR125_JC20_UpDate_May2013_037.jpg)

Особенно впечатляет "татуировка" на столешнице под отверткой с оранжевой ручкой :D

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: Squish от Февраль 13, 2014, 00:47:10

Теперь дисковый золотник  делают так.

Скрытый текст

(http://i49.tinypic.com/2vx4vub.jpg)
Есть и привод через шестерёнки. Чтобы диск неприлипал, делается специальная неровнвя поверхность там где можно позволить зто.

Название: Re: Вращающийся золотник на впуске.
Отправлено: ЯСВ от Февраль 13, 2014, 21:55:54

 Вот товарищи нашли СТАРИННЫЕ конструкции с вращающимся золотником.
http://img-fotki.yandex.ru/get/3312/kvadrat67.1c/0_23346_4acdebe9_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/3112/kvadrat67.1c/0_23347_6fe2273b_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/2714/kvadrat67.1c/0_23348_63e11592_orig
http://img-fotki.yandex.ru/get/6607/30732269.82/0_67593_6bae9a0d_orig
http://www.youtube.com/watch?v=8-ib1kOXnGQ

Если бы в них добавить "мою" автоматику по изменению фаз газораспределения....