Типы нагнетателей двигателей мотоциклов, устройство и принцип работы центробежных и объемных нагнетателей, установка на двигатели мотоциклов ГК-1, М-60К, М-35К, Комета-2, ЭКЭ-1

Устройство и принцип работы центробежных и объемных нагнетателей

На транспортных двигателях внутреннего сгорания применяются центробежные и объемные нагнетатели. Центробежный нагнетатель двигателя (рис. 1) в основном состоит из корпуса и крыльчатки. Воздух через впускной патрубок 1 попадает на лопатки крыльчатки 2, которые с силой отбрасывают его от центра в кольцевое пространство 3, называемое диффузором. Вследствие этого воздух уплотняется, и давление его с прохождением через диффузор повышается. Из диффузора воздух попадает в сборник 4 центробежного нагнетателя и дальше в смесительную камеру карбюратора, откуда в составе горючей смеси через трубопровод в цилиндр двигателя. Недостатком центробежных нагнетателей является небольшое давление, создаваемое ими на средних и малых оборотах коленвала двигателя, а также необходимость использования высококачественных материалов для крыльчатки, у которой окружная скорость лопаток может превышать скорость звука.

Рис. 1. Устройство центробежного нагнетателя: 1 — впускной патрубок; 2 — крыльчатка; 3 — диффузор; 4 — сборник.

На двигателях мотоциклов в основном применяются нагнетатели объемного типа. Они бывают с двумя фигурными роторами или с одним ротором, размещенным эксцентрично по отношению к корпусу и снабженным лопатками. Первый тип объемного нагнетателя устанавливался некоторыми спортсменами на мотоцикле М-75. Второй тип объемного нагнетателя устанавливался на гоночных мотоциклах С1Б, С2Б, С3В, М-35К, ГК-1 и др.

Рис. 2. Устройство нагнетателя объемного типа с двумя роторами, устанавливаемого на мотоциклах: 1 — корпус нагнетателя; 2 — ротор; 3 — карбюратор; 4 — впускной трубопровод; 5 — ребра охлаждения; 6 — ось ротора; 7 — нагнетательный трубопровод.

Устройство объемного нагнетателя с двумя роторами, устанавливаемого на советских мотоциклах, показано на рис. 2. Роторы 2 представляют собой стальные барабаны с фигурным профилем, напоминающим восьмерку. Оси их 6 расположены параллельно и соединены между собой шестернями. Роторы вместе с осями вращаются в противоположные стороны внутри овального корпуса 1. Между лопастями роторов в любом положении всегда имеется небольшой зазор. Такой же зазор имеется между роторами и корпусом. При вращении роторов горючая смесь из карбюратора 3 через впускной трубопровод 4 попадает в корпус нагнетателя двигателя мотоцикла; в то же время горючая смесь, находящаяся в корпусе нагнетателя по другую сторону роторов, выталкивается в нагнетательный трубопровод 7 нижним ротором (рис. 3, а). При дальнейшем вращении роторов из карбюратора мотоцикла в корпус нагнетателя начнет поступать вторая порция горючей смеси (рис. 3, б). При положении роторов, показанном на рис. 3, в, верхний ротор уже будет выталкивать в нагнетательный трубопровод подведенную им порцию горючей смеси, а со стороны впускного трубопровода смесь будет продолжать поступать в нагнетатель.

При дальнейшем вращении (рис. 3, г) в нагнетатель двигателя мотоцикла будет поступать третья порция горючей смеси, а верхний ротор будет продолжать выталкивать вторую порцию горючей смеси.

Рис. 3. Принцип действия нагнетателя объемного типа с двумя роторами, устанавливаемого на мотоциклах: 1 — нагнетающее окно; 2 — верхний ротор; 3 — впускное окно; 4 — корпус нагнетателя; 5 — нижний ротор.

Таким образом, за пол оборота роторов две порции горючей смеси окажутся вытолкнутыми в нагнетательный трубопровод. За вторые пол-оборота опять будут вытолкнуты две порции смеси, т. е. смесь подается в цилиндр двигателя мотоцикла не непрерывным потоком, а отдельными порциями. За каждый оборот роторов в цилиндр попадает четыре таких порции, по две от каждого ротора.

Недостатком этого типа нагнетателей является сильный шум, вызываемый неравномерной подачей горючей смеси, а также незначительное увеличение давления на больших оборотах двигателя мотоцикла. На малых же и средних оборотах давление повышается значительно, вследствие чего на этих режимах быстро увеличивается наполнение цилиндра. Это обеспечивает мотоциклам, оборудованным объемным нагнетателем с двумя роторами, хорошую приемистость, т. е. хороший разгон — качество, весьма ценное при заездах на дистанцию 1 км со стартом с места. Не случайно поэтому, что на мотоцикле М-75, снабженном таким нагнетателем, было установлено несколько рекордов на этой именно дистанции. Для уменьшения шума иногда на нагнетателях применяются трехлопастные (рис. 4, а) и даже четырехлопастные роторы. Для этой же цели лопасти роторов нагнетателей делают с винтовой поверхностью (рис. 4, б).

Рис. 4. Трехлопастной ротор нагнетателя: а — с цилиндрической поверхностью, б — с винтовой поверхностью.

Второй недостаток таких нагнетателей заключается в большой затрате мощности на вращение роторов при большом давлении наддува. Поэтому их устанавливают на двигатели мотоциклов при давлении наддува не более 1–1,5 атм. Если же необходимо достичь большее давление наддува, то применяются объемные нагнетатели с одним ротором. На рис. 5 показана схема такого нагнетателя двигателя мотоцикла. В корпусе 1, имеющем цилиндрическую форму, вращается эксцентрично установленный цилиндрический барабан.

Рис. 5. Схема объемного нагнетателя с одним ротором и лопатками: 1 — корпус нагнетателя; 2 — шарикоподшипник оси лопаток; 3 — лопатка; 4 — впускной патрубок; 5 — уплотнительный стержень; 6 — нагнетающий патрубок; 7 — ротор.

Вместе с барабаном вращаются лопатки 3 нагнетателя, которые установлены на шарикоподшипниках 2 на валу, расположенном внутри барабана. Ось этого вала совпадает с осью корпуса 1. В барабане по его окружности имеются продольные прорези, в которые вставлены фибровые уплотнительные стержни 5, через которые проходят лопатки 3. Таким образом, полость между корпусом нагнетателя и барабаном при помощи лопаток разделена на отсеки. Самый большой отсек между лопатками находится со стороны всасывания. При вращении барабана, увлекающего лопатки, объем этого отсека все время сокращается, а следовательно, горючая смесь, поступившая из карбюратора мотоцикла, непрерывно сжимается в течение того времени, пока она перемещается с одной стороны корпуса нагнетателя на противоположную. На противоположной стороне к патрубку 6 корпуса подведен нагнетающий трубопровод, в который лопатки выталкивают сжатую горючую смесь.

Недостаток этого типа нагнетателей — очень высокие напряжения в лопатках при больших числах оборотов. Поэтому часто между коленчатым валом двигателя мотоцикла, приводящим во вращение нагнетатель, и внутренним барабаном устанавливается передача, понижающая обороты. Вторым недостатком является недостаточное повышение давления на малых оборотах, вследствие чего удлиняется путь разгона мотоцикла.

Установка нагнетателя на двигателе мотоцикла

Сжатие рабочей смеси в нагнетателе неизбежно вызывает ее нагрев, что неблагоприятно отражается на работе двигателя мотоцикла. Перегрев нагнетателя может привести к заеданию. Поэтому корпуса нагнетателей снабжаются ребрами 5 (рис. 2) для лучшего отвода тепла. По этой же причине на большинстве гоночных мотоциклов нагнетатель устанавливается в передней части двигателя, где он хорошо охлаждается встречным потоком воздуха.

Однако в некоторых конструкциях его устанавливают и сзади двигателя. На рис. 6, 7, 8, 9 и 10 показана различная установка нагнетателя на двигателе мотоцикла.

Рис. 6. Установка нагнетателя сверху двигателя мотоцикла ГК-1: 1 — двигатель; 2 — нагнетатель; 3 — карбюратор.

Рис. 7. Установка-нагнетателя сверху двигателя мотоцикла М-60К: 1 — двигатель; 2 — нагнетатель; 3 — карбюратор.

Рис. 8. Установка нагнетателя впереди двигателя мотоцикла М-35К: 1 — двигатель; 2 — нагнетатель; 3 — карбюратор.

Рис. 9. Установка нагнетателя впереди двигателя мотоцикла «Комета-2»: 1 — двигатель; 2 — нагнетатель.

Рис. 10. Установка нагнетателя сзади двигателя мотоцикла ЭКЭ-1: 1 — нагнетатель; 2 — двигатель.