Вопрос о возможности турбонаддува для двухтактных двигателей неоднократно поднимался в форуме www.motoizh.ru. Однако всегда ответом были слова типа "невозможно", "бред", и т.п. Тем не менее, не так давно я прочитал про наддув у двухтактных довоенных (!) спортивных мотоциклов. Это и заставило меня задуматься еще раз над вопросами наддува, и связанными с ними проблемами ресурса двигателя. Возможно, в мои рассуждения вкралась ошибка - буду рад исправлениям. Итак, начнем.
Для начала посчитаем производительность насоса, который бы производил наддув. Он должен быть как минимум в 1,2-1,5 производительнее поршневой системы самого двигателя, производительность которого несложно подсчитать. Для простоты подсчета возьмем рабочий объем равным 350 см3 ровно и к.п.д. равным 1 (на самом деле, эти величины несколько ниже), а число оборотов в минуту равным 5000. Итак, имеем 5000*350=1750000 см3/мин. Величина крайне нестандартная и неудобная для обращения. Переведем это в литры в минуту - 1см3=1000дм3, получаем 1750 л/мин. Весьма солидная цифра! Кстати, кому не лень, тот может подсчитать скорость движения воздуха в диффузоре карбюратора - она тоже впечатляет! Отсюда ясно, что о всякого рода электрических вентиляторах стоит забыть - чтобы получить подобную производительность (и не забывайте о давлении!) необходим двигатель не меньше киловатта, что потребует и генератора такой же мощности. Я, правда, не считал, а взял данные с... пылесосов. Если несколько и ошибся, то, по крайней мере, порядок цифр такой же.
Единственно приемлемым решением является механический наддув, причем осуществить собственно турбонаддув представляется мне невозможным. Дело в том, что при турбонаддуве наддув производится турбиной, вращаемой выхлопными газами. Выпуск же двухтактного двигателя - вещь настолько тонкая, что лезть туда с турбинами имхо абсолютно не стОит! Остается наддув с приводом от коленвала. Частота вращения крыльчатки наддувного насоса (на самом деле это вентилятор, т.к. давление его невелико, но лучше называть его насосом) должна быть не менее 10000 об/мин (по аналогии с автомобильными). Достичь ее несложно при помощи всего лишь двух шкивов - передаточное отношение невелико. Так что проблема насоса сложна, но решаема. Одно из решений описано на oppozit.ru для двигателя ЗАЗ (МеМЗ).
Теперь рассмотрим возможность наддува именно на двухтактном двигателе с точки зрения работы системы впуска. Вопрос настолько деликатный, что большинство сразу же отметало его, даже не рассматривая всерьез. Однако давайте рассуждать логически. Что мы имеем "потактно"? Я несколько вольно взял такты работы двигателя, чтобы нагляднее показать процесс. 1. Сжатие. Разрежение в камере КШМ будет точно такое же, однако давление горючей смеси со стороны впускного окна будет выше за счет наддува, что приведет к помещению большего количества (в молях) смеси в камеру КШМ. Вроде как хорошо. 2. Рабочий ход. Поскольку в рабочей камере больше горючей смеси, это вызовет увеличение давления и, следовательно, увеличит момент двигателя. Гут. 3. Выпуск. Без изменений. Почти... 4. Продувка и впуск. А вот тут беда. Находящаяся под бОльшим давлением горючая смесь будет активно стремиться в выпускное окно, и без изменений в конструкции выпуска просто вылетит наружу. Не вся, конечно, но та "добавочная доза" - большей частью.
Так что, правы были те, кто утверждали невозможность наддува в двухтактном двигателе? А как же тогда те довоенные мотоциклы? Выход есть, причем не такой уж сложный. Точнее, выходов несколько. Во-первых, выпускной клапан - конструкция порядком подзабытая, но применявшаяся в свое время на спортивных мотоциклах. Во-вторых, выпускной резонатор с острой характеристикой. В данном случае он очень даже может помочь, создавая "подпор" горючей смеси в виде резонансной волны. В-третьих, золотниковый клапан. С помощью него можно создать несимметричные фазы работы двигателя, что позволит избежать прямого выброса. В-четвертых, инжекторный впрыск. Но о нем позже.
Однако есть одна хитрость, о которой я не упомянул. Это карбюратор. Дело в том, что бензин в него в большинстве мотоциклов течет самотеком. Что будет, если подаваемый в него воздух будет иметь давление выше атмосферного? Не нарушится ли его работа? Нарушится, и почти наверняка настолько, что о нормальной работе двигателя говорить не придется. Опять тупик? Отнюдь, если использовать другие карбюраторы, куда бензин закачивается под насосом под давлением. Такие карбюраторы есть, и применяются в спортивных мотоциклах очень широко.
Однако все эти проблемы очень просто решаются внедрением инжекторного впуска топлива. В самом деле, тогда можно смело изменять фазы выпуска, не боясь того, что это как-то скажется на впуске. Соответственно, уменьшаем фазу продувки настолько, чтобы туда только лишь попало необходимое количество воздуха, а дальше - дело впрыска. Не скажу, что это просто. Более того, это весьма и весьма сложно. Однако в последние несколько лет двухтактные впрысковые двигатели довольно активно продвигаются в автомобилестроении. Причем они имеют параметры, значительно превосходящие четырехтактные моторы! И по энергонасыщенности, и по токсичности. Хотя последнее мне не совсем ясно, но производители особенно напирают именно на высокую экологичность подобных двигателей по сравнению с четырехтактными и дизелями.
Итак, выяснили, что наддув на двухтактном мотоциклетном двигателе сложен, но возможен. А теперь рассмотрим смежную проблему - ресурс двигателя при форсировке. Поскольку "Планета" поддается лишь довольно умеренной форсировке, которая на ресурсе двигателя сказывается незначительно (из-за длинноходовости сложно добиться даже 7000 оборотов), будем говорить только о "Юпитере". Посмотрим же, к чему приведет форсировка двигателя. Ресурс будем измерять в моточасах и пройденных мотоциклом километрах - это разные вещи, т.к. более оборотистый двигатель пройдет большее количество километров при тех же моточасах (при правильной форсировке, разумеется). Во-первых, увеличение мощности неизбежно приведет к повышенному нагреву цилиндра и поршня. В принципе, ничего особенно страшного в этом нет, если учесть, что поршневая группа хорошего качества. Если избегать перегрева, то на ресурсе двигателя (в моточасах) это практически не скажется. Во-вторых, бОльшие обороты приведут и к большему износу поршневой группы. Это скажется на ресурсе в моточасах, и незначительно - на ресурсе в километрах пробега.
В-третьих, более высокие обороты и момент вызовут большую нагрузку на КШМ. Это самое неприятное, так как значительно уменьшит ресурс и в моточасах, и в километрах пробега. Методы борьбы с этим злом известны - качественное масло, отсутствие люфтов в подшипниках шатуна, хорошее техническое состояние самих этих подшипников. В данном случае очень даже не повредит и твердая смазка поршня, т.к. усилится трение боковой стенки поршня о зеркало цилиндра в середине и конце рабочего хода, (газы давят на дно поршня вниз, но шатун расположен невертикально и прижимает поршень вбок). Не помешают и подшипники с посеребренными сепараторами (у них ниже трение), а в верхнем подшипнике шатуна можно использовать втулку из специальных бронз (баббиты вряд ли подойдут, хотя кто пробовал...). Нагрузка на верхний роликовый подшипник шатуна может оказаться выше критической, и его следует признать наиболее нагруженным и наименее надежным элементом. Причем - всего двигателя. Работающий в условиях недостаточной смазки, высоких усилий со стороны поршня и некруговой (в отличие от нижнего подшипника шатуна) работой, он явно выйдет из строя быстрее при малейших дефектах производства или сборки. Единственный выход - улучшить его смазку за счет стекающего по поршню масла. Нижний подшипник ша туна "Юпитера" вряд ли нуждается в дополнительной смазке, в отличие от форсированных двигателей "Минсков", применяющихся на картах.
В-четвертых, коленвал и моторная цепь. Нагрузки здесь не следует считать более высокими, чем при движении по пересеченной местности с нагруженной коляской. Более высокие обороты здесь практически не скажутся при правильной балансировке коленвала. Опасны лишь рывки при провисании моторной цепи. Значит, надо внимательнее к ней относиться и вовремя менять. То же самое относится и к коробке передач, и к колесной цепи. Вряд ли даже есть необходимость в специальном масле для коробки передач - поднять обороты двигателя, а, следовательно, и валов КПП даже вдвое - просто нереально! Стало быть, ресурс этих узлов можно считать независящим от форсировки двигателя. Я даже не советую покупать дорогую колесную цепь (типа o-ring или x-ring). При ценах на порядок выше простой цепи имеет смысл ее простая ежегодная замена. Исключение - открытая цепь и песчаная местность. И то - при больших пробегах. А уж при работе в кожухе, да еще со смазкой...
И в-пятых, сцепление. Вот ему, в самом деле, приходится тяжко. Хотя в нормальных условиях ижевское сцепление работает очень даже хорошо (все жалобы о его плохой работе можно отнести разве что к низкому мастерству ремонтников), но при повышенных оборотах и нагрузке ему придется непросто. Риск "сжечь" диски значительно увеличивается, к тому же ведь форсируют двигатель не просто так - более агрессивный стиль вождения при этом подразумевается сам собой! Вывод - больное место. Выход - более качественные контроль целостности текстолитовых дисков и отсутствие коробления металлических (последнее - вечная беда "гонщиков" и горе-ремонтников). Я бы даже посоветовал уменьшить количество дисков на один за счет утолщения металлических дисков. При более сильном закручивании пружин проскальзывания не будет (хотя и выжимать сцепление будет сложнее), а вот коробление от перегрева уменьшится. Ставить пробковые диски не рекомендую! При лучшем, чем текстолитовые, сцеплении с металлом, они значительно легче поддаются сжиганию. А после этого их только менять... Да и стоят они недешево. Я пробовал их ставить на "ПС". Первоначальные восторги сменились огорчением от зря потраченных денег.
Есть довольно трудоемкий, но очень неплохой выход. Ведущие диски изготавливаются из двухмиллиметрового железа. Затем по окружности в них сверлятся отверстия нужного диаметра. Такого же диаметра вытачиваются маленькие цилиндрики высотой с "родной" диск сцепления, и вставляются в эти отверстия. Диски проще всего обрабатывать пачкой, стянув ее болтами или шпильками, а текстолит точить на токарном станке из текстолитовых палочек (применяются в электротехнике). Диаметральный размер лучше оставить такой, какой он есть, а резцом только отрезать их нужной высоты. Потом их надо торцевать и подобрать одинаковой толщины на каждый диск. При мне их точил один мой знакомый. Убил он на это дело около недели, зато с тех пор (а прошло лет 10) не знает проблем со сцеплением! А ездюк он еще тот! За это время только коленвалов поменял две штуки - это на "Планете"! Причина проста - металлические диски не обламываются и обеспечивают лучшую теплоотдачу.
Подытоживая все вышесказанное, можно лишь заметить: ничего невозможного нет! Все бредовые идеи становятся передовыми после того, когда какой-то сумасшедший внедряет их в жизнь. А уж форсировка "ИЖа", будь то наддув или другой способ - дело более чем реальное!
