XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Улучшение двигателя внутреннего сгорания мотоцикла «Иж Юпитер 5»
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — разновидность теплового двигателя, в котором топливная смесь сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. Продукты сгорания образуют рабочее тело. Такой двигатель является первичным, химическим, и преобразует энергию сгорания топлива в механическую работу.
У меня есть мотоцикл на котором стоит двигатель внутреннего сгорания Иж Юпитер 5. Мне не нравились показатели двигателя. Я хотел сделать его быстрее и мощнее. И я решил разобраться, что внутри двигателя влияет на его мощность и скорость.
Цель: улучшить характеристики двигателя мотоцикла Иж Юпитер 5
Задачи:
-
Узнать историю ДВС.
-
Изучить информацию по теме исследования.
-
Изучить виды модернизации двигателей
-
Провести оптимальную модернизацию двигателя мотоцикла.
Методы исследования:
-
Анализ литературы.
-
Сравнение характеристик двигателя до и после модернизации..
Предмет исследования: Двигатель внутреннего сгорания Иж юпитер 5
Актуальность: Я считаю, что данная тема актуальна для людей использующих советские мотоциклы в повседневной жизни. Иногда советские комплектующие могут выйти из строя в не нужный момент. Данное исследование поможет увеличить ресурс и мощность двигателя.
Гипотеза: Предположим, что увеличить мощность двигателя можно путем замены поршневой группы.
2.Теоретическая часть.
2.1. История создания ДВС.
Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие.
Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) был изобретен французским инженером Ленуаром в 1860 г. Этот двигатель во многом повторял паровую машину, работал на светильном газе по двухтактному циклу без сжатия. Мощность такого двигателя составляла примерно 8 «лошадиных сил» и КПД – около 5%. Этот двигатель Ленуара был очень громоздким и поэтому не нашел дальнейшего применения.
Через 7 лет немецкий инженер Н. Отто (1867г.) создал 4-х-тактный двигатель с воспламенением от сжатия. Этот двигатель мощностью 10 «лошадиных сил» имел КПД 17% и массу 4600 кг. Таким двигателям нашли применение. Всего таких двигателей было выпущено более 6 тыс. В 1880 г. мощность двигателя была доведена до 100 «лошадиных сил».
В 1885 г. в России капитан Балтийского флота И.С. Костович создал двигатель для воздухоплавания мощностью 80 «лошадиных сил» с массой 240 кг. Тогда же в Германии Г. Даймлер и независимо от него К. Бенц создали двигатель небольшой мощности для самодвижущихся экипажей – автомобилей. С этого года началась эра автомобилей.
В конце 19 века был создан и запатентован двигатель, немецким инженером Дизелем, который впоследствии стали называть по имени автора двигателем Дизеля. Топливо в двигателе Дизеля подавалось в цилиндр сжатым воздухом от компрессора и воспламенялось от сжатия. КПД такого двигателя составляло примерно 30%.
Интересно, что за несколько лет до Дизеля русский инженер Тринклер разработал двигатель, работающий на сырой нефти по смешанному циклу – по которому работают все современные дизельные двигатели, однако он не был запатентован, а имя Тринклера мало кто теперь знает.
2.2Механические характеристики ДВС, устройство и принцип работы.
1.Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:
• Автономность;
• Универсальность (сочетание с различными потребителями);
• Невысокая стоимость;
• Компактность;
• Малая масса;
• Возможность быстрого запуска;
• Многотопливность.
Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:
• Высокий уровень шума;
• Большая частота вращения коленчатого вала;
• Токсичность отработавших газов;
• Невысокий ресурс;
• Низкий коэффициент полезного действия.
В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршневые ДВС:
• Бензиновые двигатели;
• Дизельные двигатели.
Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.
3.Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.
Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.
Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.
Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):
• Впуск;
• Сжатие;
• Рабочий ход;
• Выпуск.
Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.
Строение и характеристикадвигателявнутреннегосгоранияИж Юпитер 5
Цифрами обозначены: 1 — свеча зажигания; 2, 12 — головки цилиндров; 3, 13 — цилиндры; 4 — поршень; 5 — шатун; 6 — левая половина картера; 7 — ведущая звездочка; 8 — моторная цепь; 9 — сцепление; 10 — педаль переключения передач; 11 — пусковая педаль; 14 — маховик; 15 — генератор; 16 — кулачок прерывателя; 17 — коробка перемены передач; 18 — кулачок автомата выключения сцепления; 19 — правая половина картера.
3. Практическая часть.
Характеристика двигателя по паспортным данным:
-
347,6 см3
-
2-х тактный
-
мощность – 24 «лошадиных сил»
-
максимальное количество оборотов в минуту 5600
-
скорость 125 км/ч
Улучшение показателей двигателя Иж Юпитер 5
Самым распространённым способом увеличения мощности двигателя является замена поршневой группы на вариант с большим объёмом цилиндра. Как правило, такая замена добавляет мощности мотору, но не сильно влияет на увеличение скорости мотоцикла. Существуют и другие способы.
3.1.Узловой тюнинг двигателя (ДВС)
Этот процесс потребует больших знаний и умений, нежели отвинчивание и привинчивание мотора. Работа начинается с полной разборки двигателя.
Важно понимать что все трущиеся детали надо усилить.
Таким образом подшипники ставим от фирмы FBJ.Следующая цель это перепрессовка коленвалов под усиленные шатуны (Минск). Следующий шаг это цилиндро поршневая группа. Стандартные поршня мы заменяем на поршни от rd-350. Сами поршни нужно тоже доработать: сделать отверстия для смазки пальца, подогнать продувочные окна под цилиндр, так же делаем 4-5 окон на самом поршне для облегчения веса. В итоге оба поршня должны быть идентичны.
Цилиндры нужно расточить под новый поршень, затем разгильзовать, нижнюю часть гильзы нужно подрезать на 2 мм, что бы поршень не бился об головку и в середине бур машинкой вырезать 5-й канал для лучшей продувки. Которая позволит идти топливно воздушной смеси сразу на днище поршня, из этого выходит 2 плюса, сам поршень охлаждается и не тратиться смесь на смазывание деталей.
Не уходим далеко от цилиндра и той же бур машинкой растачиваем и выравниваем плоскости впуска для установки лепесткового клапана. Который позволит нам установить 2 карбюратора. После работы с бур машинкой покупаем 2 готовых клапана и прикручиваем их цилиндру. Под 2 лепестковых клапана нужно будет 2 карбюратора, а если стоит 2 карбюратора, то следовательно нужен двойной трос газа.
Следующая работа будет производиться с головками, их мы фрезеруем на 1-1, 5 мм для увеличения степени сжатия. Так как двигатель сделан под 80 бензин, а мы получим степень сжатия под 92 бензин и вместе с этим получаем выше коэффициент полезного действия(КПД) двигателя. Так же нужно понимать, что без хорошего сцепления мотоцикл не будет ехать лучше, поэтому нужно устранить все проблемы, касаемо его, если такие имеются. Так же для полного раскрытия двигателя нужно поставить резонаторы. Они помогут вернуть попавшую в них недогоревшую смесь обратно в двигатель, что немного увеличит мощность двигателя.
3.2.Итог работы (конечные характеристики).
-
370 см3
-
Мощность: 31 л/с
-
Максимальное количество оборотов в минуту:7500
-
Скорость: 150 км/ч
3.3.Примерные затраты:
-
Перепрессовка двух коленвалов: 3000-4000
-
Фрезеровка двух головок: 2000
-
2 Лепестковых клапана: 7000
-
2 карбюратора: 3500
-
Расточка цилиндров: 3000
-
Поршни: 4000
-
Резонаторы: 12000
-
Двойной трос газа: 500
Заключение
За относительно небольшие деньги мы получаем двигатель способный конкурировать с современным технологиям. На своём примере хочу сказать, что данная тема очень интересна для меня. В её процессе обязательно возникнут трудности, но мотивирует конечный итог и то как двигатель будет вести себя на дороге. Данная работа будет интересна не всем, так как для многих легче купить готовое.
Список интернет-источников.
1.https://m.vk.com/topic-43071096_27000068
2.https://bikepost.ru/blog/61585/Dovodka-i-forsirovka-motora-IZH-YUpiter-5.html
3.https://bazamoto-ru.turbopages.org/turbo/bazamoto.ru/h/stati/gazoraspredelenie-dvuhtaktnyh-dvigateley
4.https://auto.rambler.ru/navigator/49102773-pervyy-dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-s-chego-vse-nachalos/