При всех известных достоинствах двухтактного двигателя хорошо известен и его главный недостаток — более низкая экономичность, чем у четырехтактного. Над повышением экономичности двухтактных двигателей постоянно ведут работу все без исключения фирмы — изготовители подвесных моторов.
Как показали сравнительные испытания, наши "Вихри" имеют удельные параметры расхода топлива не хуже, а в ряде случаев и лучше ряда моделей зарубежных фирм. Однако это не исключает возможности индивидуальной работы каждого владельца по повышению экономичности своего мотора, тем более, что пути достижения этой цели вполне реальны даже без переделок деталей ПМ.
Не будем касаться теоретических основ этой работы, а предложим любителям вполне конкретные и проверенные практические рекомендации.
Первая и главная из них — всем известна: необходимо содержание мотора в хорошем техническом состоянии, без каких бы то ни было подтеканий топлива в шлангах, соединениях и агрегатах топливной системы. Нельзя добиться хороших результатов, если, например, топливная смесь пузырится в стыке крышек картера и т.д. Можно применять только рекомендуемое заводом масло, чтобы не снизить температуру сгорания и не увеличить вредное нагарообразоваиие.
Поскольку выполнение ряда работ требует переборки двигателя, желательно совместить их с регулярным профилактическим осмотром. Естественно, любые работы можно вести только не на "гарантийных" моторах.
Не следует наивно надеяться, что, как пишут некоторые владельцы, стоит заменить какую-то одну деталь или что-то отполировать, как сразу увеличится мощность.
Конструкция современного двухтактного мотора и рабочие процессы в его двигателе весьма совершенны, повышение его мощности и экономичности — дело кропотливое, ведется оно буквально путем сбора "крупиц" с каждого узла и агрегата.
Руководствуясь многолетним опытом работ с двухтактными двигателями "Вихря", могу сказать, что на повышение или понижение мощности и расхода топлива уже изготовленного двигателя, в основном, влияют: узел блока цилиндров, поршни, поршневые кольца, гребной винт. Индивидуальной доработке этих узлов и деталей и будут посвящены приводимые рекомендации.
Блок цилиндров
Особенностью этого узла является наличие в нем перепускных каналов — воздушных, подачи топливной смеси и выброса отработавших газов.
Поскольку скорости воздушной смеси близки к сверхзвуковым, естественно. поверхность каналов должна быть гладкой, без наплывов, шероховатостей, уступов и особенно — встречных уступов "реданов". Желательно каналы отполировать без изменения их геометрии, т.е. убрать все шероховатости, риски, забоины. Наибольшая мощность может быть получена, если будет полное совпадение кромок в месте соединения продувочных окон в гильзе с каналом блока цилиндров, по ходу топливной смеси не должно быть никаких уступов (по крайней мере — уступов более 0.5 мм).
Ни в коем случае недопустим встречный "редан" (рис 1). Снятие уступов — дело, требующее аккуратности, достаточно трудоемкое, но необходимое.
Выхлопные окна (каналы) изготавливаются достаточно гладкими, их длина мала, никаких доработок они не требуют.
В качестве примера можно привести испытания двух моторов "Вихрь-30", в блоке которых имелось нависание кромок гильзы над каналами блока цилиндров до 1.0-1.5 мм. После соответствующей доработки до полного совпадения кромок мощность возросла на 1.6 и 2.3 л.с. соответственно.
Поршни
Должно быть обеспечено свободное вращение поршня на поршневом пальце ("плавающий" палец). Торцы поршневых пальцев нужно заполировать, чтобы не было торможения при касании их за стопорные замки, что одновременно ведет и к износу усиков замков.
Головки поршней нужно заполировать. Это улучшит протекание топливной смеси и теплоотвод, уменьшит отложение нагара. Перепускному окну необходимо придать правильную прямоугольную форму с прямолинейными сторонами с размером высоты: у "В-М" — 14.55 мм, у "В-30" — 23.5 мм.
Внутренний косой литейный уступ (на правой стороне окна) должен быть спилен, как на левой стороне; иначе он уменьшает проходное сечение топливу (рис. 2).
Поршневые кольца
Поршневые кольца изготавливаются из специального чугуна, который обеспечивает их необходимую прочность. упругость, жаростойкость, износостойкость и способствует отводу тепла от головки поршня к стенкам цилиндра. Первым условием нормальной работы двигателя и повышения его экономичности за счет поршневых колец является обеспечение и сохранение правильного зазора в стыке. Насколько это важно, показывает проведенный эксперимент. Было взято четыре комплекта поршневых колец для мотора "В-30". Два комплекта после установки на поршни и в цилиндры имели зазор в соответствии с чертежом, т.е. 0.3+0.2 мм. Два других комплекта с теми же поршнями и цилиндрами имели зазор в стыке 0.6 мм. Испытания велись на одном двигателе при идентичных условиях. Приведем их результаты (здесь и далее с учетом различий в квалификации любителей размерность указана в старых единицах).
Испытания показывают, что уменьшение зазора в стыке на 0.1 мм дает экономию в топливе до 280 г/ч.
Наилучшим зазором можно считать 0.2-0.3 мм, с последующей обкаткой двигателя. Менее указанной величины делать зазор нельзя из-за необходимости обеспечить температурное расширение кольца.
Вторым важным условием является полное прилегание поршневого кольца к стенкам цилиндра.
Приведем результаты другого эксперимента. Было взято три комплекта поршневых колец с просветом по наружному диаметру: первый комплект — до 0.03 мм, второй — до 0.02 мм, третий — без просвета. Испытания всех трех комплектов проводились на одном "эталонном" моторе при совершенно равных условиях, с замером мощностей двигателя сразу после сборки и после обкатки в течение 5 часов (по часу) на следующих режимах: 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 об/мин.
Результаты показали, что просветы по наружному диаметру на поршневых кольцах первого и второго комплектов до обкатки снижали мощность двигателя от 2.8 до 3.4 л.с. на режиме 3800 об/мин. Однако это падение мощности уменьшалось с возрастанием числа оборотов, что объясняется увеличением быстротечности газодинамического процесса и снижением влияния просветов на мощность.
После обкатки падение мощности из-за имеющихся просветов колец первого и второго комплектов увеличилось в диапазоне частоты вращения от 4500 до 5200 об/мин. Объясняется это резким падением упругости поршневых колец, происшедшим из-за наличия больших просветов по наружному диаметру. Кольца с просветами имели соответственно уменьшенную площадь контакта со стенками цилиндра. что и приводило к резкому снижению теплоотдачи стенкам цилиндра, перегреву колец и падению их упругости. Недостаточная же упругость колец увеличивала прорыв рабочих газов, что и повышает расход топлива при снижении мощности.
Поршневые кольца третьего комплекта. изготовленные без просветов по наружному диаметру до обкатки, незначительно снизили мощность "эталонного" двигателя на режимах 3600...4800 об/мин, но после обкатки и в этом диапазоне оборотов мощность стала практически соответствовать мощности "эталонного" двигателя. Упругость поршневых колец третьего комплекта после 5-часового испытания не уменьшилась: они по-прежнему обеспечивали работоспособность без прорыва газов.
Величины просветов, измеренные по хорде на поршневых кольцах первого и второго комплектов, после испытаний несколько уменьшились по сравнению с первоначальными, но потеря упругости колец уже исключала возможность дальнейшей их приработки (по наружному диаметру) даже в течение длительного времени.
Подводя итог сказанному, отметим. что поршневые кольца с просветом по наружному диаметру от 0.02 до 0.03 мм и более снижают мощность двигателя во всем диапазоне чисел оборотов и теряют упругость до 30% первоначальной величины.
Для повышения мощности двигателя необходимо подбирать поршневые кольца без зазора по наружному диаметру. Для такого подбора нужно, конечно. иметь в запасе несколько колец.
Третьим условием является хорошее прилегание торцов поршневых колец к канавке поршня. Нарушение этого условия ведет к прорыву газов и снижает мощность двигателя, как показала практика, на 1 л.с. и даже более, увеличивая при этом расход топлива.
Следует иметь в виду, что у двухтактного двигателя поршневое кольцо. силой постоянно направленного газового потока в цилиндре, прижато в поршневой канавке нижним торцом. Поэтому его необходимо тщательно притереть на самой мелкой (бархатной) шкурке или на чугунном диске.
Гребной винт
Правильно подобранный винт позволяет полностью использовать расчетную мощность двигателя и тем самым обеспечить наивысшую возможную скорость и наименьший путевой расход топлива.
В настоящее время к мотору "Вихрь-30" выпускаются два типа штатных гребных винтов с одинаковым диаметром 240 мм: с шагом — 300 мм и с шагом — 282 мм, но с другим профилем лопастей. Как влияет установка того или другого из этих винтов на скорость МЛ "Прогресс-2", видно из результатов проведенных испытаний.
Ясно, что эту мотолодку нужно эксплуатировать с винтом меньшего шага, т.е. 282 мм: будет обеспечена и наивысшая путевая скорость, и наименьший расход топлива. Для сравнительно более легкой МЛ, например, типа "Крым" (190 кг вместо 225 у "Прогресса") можно уверенно рекомендовать поставить на тот же ПМ штатный винт с большим шагом 300 мм.
Для уменьшения потерь на трение о воду и дальнейшего увеличения эффективного упора винта лопасти нужно отполировать с обеих сторон: это дает прирост примерно в 100 об/мин на всех режимах работы двигателя.
Выходящие кромки лопастей нужно "заточить", обеспечив толщину 0.5-1.0 мм: скруглять кромки нужно по радиусу, чтобы они не были "ножами". Ширина "заточенной" полосы по всей кромке лопасти желательна в пределах 10 мм с последующим плавным переходом на "тело" лопасти. Конечно, такая входная кромка будет весьма чувствительна к ударам о различные плавающие предметы, а забоины и вмятины резко ухудшают аэродинамические характеристики винта. Отсюда следует настоятельная необходимость контроля состояния кромок винта в течение сезона.
Приведем кроме перечисленных еще несколько рекомендаций, также играющих немаловажную роль.
По карбюратору
Необходимо следить за правильным уровнем топлива в поплавковой камере. Делается это довольно просто при помощи простейшего шланга, как указано на рис. 3. Кроме того нужно проверять герметичность клапана "5". Для этого нужно продуть воздух через входной штуцер на снятой крышке и рычажком закрыть клапан: если травления воздуха нет — клапан хороший, если травление есть — необходимо притереть иглу зубным порошком.
Для устранения выброса мельчайших брызг топлива из диффузора карбюратора (что свойственно двухтактным двигателям) хороший эффект дает установка простейшего улавливателя на входе вместо сетки. Этот прибор не является сборником топлива, он возвращает его обратно в карбюратор. Общий вид улавливателя дан на рис. 4.
По картеру
Сняв карбюратор, усилием пальца нужно проверить плотность прилегания золотниковых шайб (их прижатие) к средней стенке картера. Если они не прилегают плотно, имеется явная потеря мощности (до 1.5 л.с.) и соответственно возрастает расход топлива. Устраняется это явление довольно сложным путем — разборкой картера и заменой пружинных шайб.
В заключение хочется еще раз отметить целесообразность проведения перечисленных работ и одновременно — предостеречь от попыток повысить мощность за счет расточки цилиндров на больший диаметр. Эта работа никакого прироста мощности не дает, а расход топлива резко увеличивает. В двухтактных моторах определенному диаметру цилиндра строго соответствует определенная геометрия перепускных каналов. Изменение одной из этих составляющих требует изменения второй, а это, по существу, уже создание нового двигателя.